Stamping Die Essentials : calculs de réduction de tirage

Note de l'éditeur : Ceci est le sixième d'une série d'articles présentant les principes fondamentaux de la conception et de la construction des matrices d'emboutissage.

Pour créer une géométrie de pièce haute, vous devez faire couler le métal vers l'intérieur. La seule façon dont le métal s'écoulera est de limiter la quantité de matériau autour du périmètre du poinçon de tirage. Et la minimisation du matériau entourant chaque poinçon doit être effectuée par étapes, chaque étape aboutissant à un poinçon de diamètre plus petit et plus haut que le précédent.

Fondamentalement, le concept consiste à rassembler la surface dont vous avez besoin pour fabriquer le produit final dans la première station d'étirage et à déplacer progressivement la même surface dans une géométrie de plus petit diamètre et plus haute. C'est le concept de base d'une réduction de tirage.

Pour déterminer la taille de l'ébauche, vous devez d'abord déterminer la hauteur de la pièce finale, puis ajouter plus de matériau qui sera ensuite coupé. Ce matériau supplémentaire est appelé ferraille d'ingénierie. Par exemple, si vous essayez de fabriquer une tasse ronde de 1 po de diamètre. et 4 pouces de haut, vous devrez le couper à exactement 4 pouces de haut après l'avoir formé, de sorte que la hauteur finale de la pièce formée devra être d'un peu plus de 4 pouces. L'ajout de deux fois l'épaisseur du métal comme matériau de coupe supplémentaire est une bonne pratique. En d'autres termes, si la coupe de 4 pouces de hauteur est fabriquée à partir d'acier de 0,010 pouce d'épaisseur, la hauteur finale de la coque étirée finie doit être de 4,100 pouces.

En calculant la surface d'une boîte de 1 po de diamètre. et 4,100 po de hauteur, vous pouvez déterminer mathématiquement la taille du blanc. L'équation dansFigure 1vous donnera un diamètre brut brut, mais notez qu'il ne tient pas compte du rayon au sommet de la tasse.

Ainsi, dans cet exemple, un 4.1-in.-tall et 1-in.-dia. la tasse nécessiterait un blanc d'environ 4,171 po de diamètre.

Pour trouver le nombre de stations de tirage nécessaires à l'opération, vous aurez besoin d'un tableau de réduction de tirage (voir Figure 2). Ce tableau contient des valeurs mathématiques basées sur la théorie du rapport d'étirage, c'est-à-dire la relation entre la taille de l'ébauche et la taille du poinçon. De nombreuses entreprises ont développé leurs propres valeurs de réduction des tirages, souvent exclusives, en fonction de leur expérience et de leur créneau.

Les valeurs numériques de ce tableau varient considérablement en fonction du type et de l'épaisseur du métal. En règle générale, les matériaux plus fins nécessitent plus d'opérations (réductions) que les matériaux plus épais.

Le premier poste d'étirage, dit poste de ventouse, transforme le flan circulaire en gobelet rond. Le concept fondamental derrière la première opération de dessin est d'obtenir la quantité de matière nécessaire pour réaliser la géométrie finale. Chaque station d'étirage est donc liée et doit suivre la théorie du rapport d'étirage.

Pour la conception originale de la coupelle de 1 po de diamètre. et 4,1 pouces de hauteur, après avoir calculé la surface, vous avez mathématiquement déterminé que la taille de blanc requise est de 4,171 pouces de diamètre.

FIGURE 1. Cette équation fournit un diamètre brut brut, mais notez qu'elle ne tient pas compte du rayon au sommet de la coupelle.

En vous référant au tableau de réduction d'étirage, vous pouvez déterminer que le flan ne peut être réduit que de 40 % lors de la première opération d'étirage ou d'emboutissage. Cela signifie essentiellement que le poinçon d'étirage doit représenter au moins 60 % du diamètre de l'ébauche, un calcul communément appelé la valeur inverse. Notée en rouge sur le tableau de réduction représenté sur la figure 2, la valeur inverse permet de simplifier les calculs mathématiques. Par exemple, si vous choisissez d'utiliser le pourcentage de réduction de 40 % au lieu de la valeur inverse, le calcul pour le premier diamètre de poinçonnage est :

40 % x 4,171 pouces = 1,669 pouces

4,171 - 1,669 pouces = 2,502 pouces

60 % x 4,171 pouces = 2,502 pouces

Ainsi, pour conserver un rapport d'étirage acceptable, le premier poinçon d'étirage (coupelle) doit être supérieur ou égal à 2,502 po de diamètre.

Étant donné que la première opération d'emboutissage est plus grande que le diamètre de gobelet fini, d'autres réductions seront nécessaires. En utilisant les valeurs inverses indiquées dans le tableau de réduction de la figure 2, vous pouvez calculer chacune des stations de dessin suivantes :

Étant donné que 0,971 po est plus petit que le diamètre du gobelet fini, six stations de dessin seront probablement nécessaires pour créer cette géométrie. Gardez à l'esprit que chaque valeur finale est un diamètre minimum ; le poinçon peut toujours être plus grand mais généralement pas plus petit que la valeur calculée. Selon la ductilité et l'épaisseur du matériau, plus ou moins d'opérations peuvent être nécessaires.

FIGURE 2. Un tableau de réduction d'étirage contient des valeurs mathématiques basées sur la théorie du rapport d'étirage, c'est-à-dire la relation entre la taille de l'ébauche et la taille du poinçon.