Guide de conception de tôles

Un guide détaillé pour vous aider à optimiser la conception de vos pièces pour la fabrication de tôles.

1.introduction

2.Qu'est-ce que la fabrication de tôle

3.Sélection des matériaux

4.Limitations de conception pour la tôlerie

5.Finitions de surface

6.Conseils rapides pour la fabrication de tôles

introduction

Avant que les pièces en tôle ne puissent être produites en atelier, une conception viable qui respecte les tolérances et les capacités du processus de fabrication est nécessaire.

En reconnaissant et en respectant les limites de la fabrication de la tôle au stade de la conception, le risque de défis survenant au stade de la fabrication est réduit, ce qui se traduit par un processus de fabrication plus rapide et plus rentable.

Nous avons élaboré un guide de conception complet pourfabrication de tôle Cela aidera nos clients à tirer le meilleur parti de nos services de fabrication pour une gamme de produits métalliques. Notre guide de conception de fabrication de tôle couvrira les principes fondamentaux de la fabrication de tôle, y compris les divers outils utilisés dans le processus; quels matériaux nous proposons et comment choisir le meilleur métal pour votre projet; les limites de conception du processus; finitions de surface disponibles et plus.

Chez RapidDirect, nous voulons que nos services répondent à vos besoins et cela implique de maintenir la production aussi transparente et efficace que possible pour livrer vos prototypes métalliques et vos produits finis.

Qu'est-ce que la fabrication de tôle

La fabrication de la tôle est un processus de fabrication courant dans lequel des pièces métalliques minces et plates sont formées en structures à l'aide d'une gamme de techniques, notamment le poinçonnage, l'estampage, la découpe et le pliage.

Les divers processus impliqués dans la fabrication de la tôle offrent une polyvalence, permettant la production d'une large gamme de pièces et de produits. Ceci, en combinaison avec la nature malléable des tôles, signifie que les possibilités de conception pour la fabrication de tôles sont vastes.

Certains des domaines d'application les plus courants des composants en tôle se trouvent dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, du médical et de l'architecture. Les pièces en tôle sont connues pour leur précision, leur durabilité et leur résistance, propriétés qui sont cruciales pour les applications finales dans les industries susmentionnées.

Comme la plupart des autres processus de fabrication actuels, la fabrication de la tôle commence par un modèle CAO 3D. Lorsque toutes les spécifications de conception sont satisfaites et que le modèle 3D est vérifié, le fichier CAO est converti en code machine qui indique aux outils de poinçonnage, d'estampage, de coupe ou de pliage comment manipuler la matière première. La pièce peut ensuite être finie à l'aide d'une gamme de traitements de finition de surface.

Avant de plonger dans les limites de conception et les conseils pour la fabrication de tôles, voici un bref aperçu des différentes techniques impliquées dans le processus:

Perforation

Le processus de poinçonnage consiste à insérer une feuille de métal entre un poinçon et une matrice, qui sont montés à l'intérieur d'une presse. Le poinçon et la matrice ont tous deux la même forme, bien qu'ils varient progressivement en taille de sorte que lorsque le poinçon est pressé dans la matrice, un trou ou une dépression est créé dans la tôle.

Coupe

Dans la fabrication de la tôle, de nombreux types d'outils sont utilisés pour couper la tôle à la taille voulue. Pour les métaux plus tendres, il est même possible d'utiliser des cisailles à métaux manuels, bien que des outils de coupe plus sophistiqués tels que les jets d'eau à grande vitesse, les lasers et les outils de coupe au plasma soient plus courants dans la fabrication industrielle.

Estampillage

Dans le processus d'estampage, une pièce de tôle est placée dans une presse à emboutir qui forme le métal dans la forme de filet souhaitée en utilisant des matrices mâles et femelles.

Pliant

Comme son nom l'indique, le pliage est un processus de fabrication dans lequel les tôles sont pliées à l'aide de freins ou de presses. Les types de coudes les plus courants sont les formes en V, en U et en forme de canal.

Sélection des matériaux

En termes de matériaux, la fabrication de la tôle est limitée par les types de métaux fabriqués sous forme de tôle. Les matériaux les plus courants pour le processus sont l'acier (en particulier l'acier inoxydable), l'aluminium et le cuivre. Chez RapidDirect, nous proposons une gamme de nuances pour chaque matériau:

Acier

•Acier inoxydable 301

•Acier inoxydable 316 / 316L

•Acier inoxydable 304

•Acier 1018

Aluminium

•Aluminium 5052

Cuivre

•Cuivre 101

•Cuivre C110

•Cuivre 260 (laiton)

Lors du choix du matériau à utiliser pour une pièce donnée, il est important de prendre en compte les propriétés de chaque type de tôle. L'acier inoxydable, par exemple, offre une excellente résistance à la corrosion et une bonne soudabilité. L'aluminium, quant à lui, est facile à mettre en forme en tôle en raison de sa ductilité. C'est également l'un des métaux les plus rentables. Le cuivre, y compris son alliage de laiton, est une tôle populaire en raison de sa résistance à la corrosion et de sa conductivité.

En plus du type de métal, le stock de tôle se distingue également par le calibre ou l'épaisseur du métal. Les épaisseurs de tôle varient généralement entre 0,006 et 0,25 pouces (0,15 et 6,35 mm). Les numéros de jauge ne représentent cependant pas la mesure d'épaisseur. Ils vont généralement de 3 à 38, le numéro de calibre le plus élevé correspondant à la pièce de tôle la plus mince.

Limitations de conception pour la fabrication de tôles

La fabrication de tôles est une approche de fabrication polyvalente permettant de produire une large gamme de pièces métalliques. Comme tous les processus de production, la technologie présente des avantages et des inconvénients. Cependant, en connaissant les limites et les tolérances du processus, il est possible de concevoir des produits qui maximisent la fabrication de la tôle.

Épaisseur de matériau

Lors de la conception d'une pièce pour la fabrication de tôlerie, il est essentiel de s'assurer que l'épaisseur de la paroi de la pièce est cohérente dans toute sa géométrie. En effet, les pièces sont fabriquées à partir d'un morceau de tôle, qui est plié, découpé ou embouti.

Rayon de courbure

Dans la mesure du possible, il est utile de s'assurer que tous les plis sont conçus pour suivre la même direction afin que la pièce n'ait pas à être réorientée pendant la production. De plus, en conservant le même rayon de courbure sur la conception d’une pièce, les coûts de production peuvent être réduits. Lors de la conception d'une pièce avec des plis, il est également utile de conserver un rayon de pliage intérieur dont la taille est au moins équivalente à l'épaisseur de la tôle.

Boucles

Dans la fabrication de tôles, les boucles sont utilisées pour créer des bords arrondis sûrs pour les pièces. Lors de l'intégration de boucles dans une conception, il est important de s'assurer que le rayon extérieur de la boucle est au moins le double de l'épaisseur de la tôle et que tous les trous dans la conception de la pièce sont placés à une certaine distance de la boucle (au moins la distance du rayon de courbure + l'épaisseur de la tôle).

Ourlets

Comme les boucles, les ourlets sont intégrés dans les pièces en tôle pour rendre les bords des pièces sans danger pour la manipulation. Il existe un certain nombre de types d'ourlets, y compris les ourlets ouverts, plats et déchirés. Contrairement aux boucles, qui n'ont pas de bord brut, les ourlets ont toujours des bords exposés. Pour les ourlets ouverts, le diamètre intérieur doit être au moins aussi grand que l’épaisseur du matériau, tandis que la longueur de l’ourlet doit être au moins quatre fois l’épaisseur du métal. Pour les ourlets déchirés, les mêmes mesures s'appliquent ainsi qu'une ouverture d'au moins un quart de l'épaisseur.

Fraises

Lors de l'intégration de fraisages dans une conception de pièce, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte, notamment l'angle de l'ouverture, le diamètre du trou et le placement de plusieurs fraisages. Bien que moins précis que l'usinage CNC, les outils de poinçonnage sont efficaces et plus abordables pour la production de fraises. Pour réduire les coûts, il est également utile de conserver des dimensions standard de fraisage. En termes de dimensions, les fraisages peuvent être jusqu'à 0,6 fois l'épaisseur de la tôle et doivent être placés au moins huit fois l'épaisseur du matériau les uns par rapport aux autres. Il convient également de noter que les fraisages doivent avoir au moins 4 fois l’épaisseur du métal à partir d’une arête et trois fois l’épaisseur d’un coude.

des trous

Dans la fabrication de tôles, les trous sont couramment utilisés pour les pièces nécessitant un montage ou un câblage. La fabrication des trous peut être effectuée soit à l'aide d'une perceuse ou d'un outil de poinçonnage, ce dernier étant plus rentable, bien qu'il se traduise par un léger effilement au fond du trou. Lors de la conception de pièces avec des trous, les diamètres des trous doivent être au moins aussi grands que l'épaisseur du matériau. Pour s'assurer que les trous ne sont pas déformés, ils doivent être placés à une certaine distance des coudes (au moins 2,5x l'épaisseur du métal + le rayon de courbure). Les trous perforés doivent également être placés au moins 2 fois l’épaisseur de la feuille à l’écart des bords pour éviter les bords déformés.

Crans et relief de pli

Le grugeage est généralement utilisé dans la fabrication de tôles pour faciliter les plis ou l'assemblage de pièces. Le processus utilise une presse à poinçonner pour enlever la matière du bord extérieur du stock métallique. Les reliefs de pli, quant à eux, sont utiles pour s'assurer qu'une transition de pli vers une surface plane ne se déchire pas ou ne se brise pas à leur intersection. Les reliefs de pliage doivent être au moins aussi profonds que le rayon du pli et au moins aussi larges que l'épaisseur du matériau.

Finitions de surface en tôle

Une fois que les feuilles de métal ont été formées dans la forme souhaitée, il existe un certain nombre de processus de finition optionnels qui peuvent être utilisés pour améliorer ou modifier la qualité de surface de la pièce. Les traitements de finition de surface peuvent non seulement modifier la finition esthétique des composants métalliques, mais ils peuvent également modifier les propriétés de la pièce, offrant plus de résistance à l'usure, une meilleure conductivité et plus encore.

Explosion de perles

Ce traitement de finition consiste à souffler de manière contrôlée de petites billes de verre contre la surface de la pièce en tôle. Cette technique donne une surface lisse avec une texture mate. Lors du grenaillage, divers matériaux, tels que le sable, le grenat, les coquilles de noix et les billes métalliques, sont utilisés pour nettoyer les pièces ou les préparer pour les traitements de surface ultérieurs.

Revêtement en poudre

Dans le processus de revêtement en poudre, la peinture en poudre est pulvérisée directement sur la pièce, qui est ensuite cuite dans un four, formant une couche durable, résistante à l'usure et à la corrosion. Une grande variété d'options de couleur est disponible dans le processus de revêtement en poudre.

Anodisation (Type II ou Type III)

L'anodisation offre une excellente résistance à la corrosion des pièces en tôle, améliorant la dureté et la résistance à l'usure de la surface tout en dissipant la chaleur. L'anodisation est le traitement de surface le plus courant pour la peinture et l'apprêt, car elle fournit une finition de surface de haute qualité. RapidDirect propose deux types d'anodisation: le type II, qui résiste à la corrosion; et Type III qui est plus épais et ajoute une couche résistante à l'usure. Les deux processus d'anodisation permettent une large gamme de finitions de couleur.

Film chimique (revêtement de conversion de chromate)

Les films chimiques résistent à la corrosion et offrent une bonne conductivité. Le processus de revêtement donne une finition de surface dorée et est principalement utilisé comme base pour la peinture.

Douane

Les clients de RapidDirect peuvent également choisir un processus de finition personnalisé en fonction de leurs besoins. Nos experts travailleront avec les clients pour répondre à des demandes de finition spécifiques, telles que le nettoyage de surface, la brillance améliorée, le décapage, la résistance à la corrosion, la résistance au ternissement et la vulcanisation.

Conseils rapides pour maximiser votre fabrication de tôle

Restez cohérent

Le maintien des mêmes rayons de courbure, fraisage et diamètres de trou dans la conception d’une pièce réduira le besoin de changements d’outils multiples, ce qui se traduira par un processus de production plus rapide et moins coûteux.

N'oubliez pas les reliefs

Les reliefs de pliage sont une caractéristique intégrale qui permet de garantir qu'une pièce répond à son intention de conception sans risque de déchirure ou de rupture. Les caractéristiques de conception simples doivent être intégrées partout où un coude se transforme en une surface plane.

Assurer les dégagements

Dans le processus de conception, il est important de s'assurer que les caractéristiques de conception telles que les trous, les fraisages et les encoches ne sont pas intégrées trop près des plis ou des arêtes. Le non-respect de ces jeux peut entraîner des déformations des trous et des bords bombés.

Vérifiez vos coins

Bien qu'il soit possible de laisser des pièces de tôlerie avec des arêtes vives, il est plus rentable de concevoir des pièces avec des congés d'angle. Ces congés doivent mesurer environ la moitié de l’épaisseur de la tôle.

Fournir une mise en page plate

Si possible, fournissez une mise en page plate de la conception de votre pièce pour permettre une meilleure planification de la production. Une mise en page à plat est essentiellement à quoi ressemblera la pièce finie avant qu'elle ne soit pliée. Cette disposition comprendra des coupes, des encoches, des trous, etc. et permettra au fabricant de mieux estimer les coûts et planifier la production.