La fabrication de biens durables implique l'utilisation d'outils, de matrices et de moules. Le processus de fabrication d'outils et de matrices implique de couper et de façonner du métal, ainsi que d'autres matériaux, à l'aide d'outils et d'utiliser des formes métalliques appelées matrices pour estamper, forger ou mouler diverses substances dans des formes spécifiques. Ce processus englobe également la création de moules métalliques pour façonner les plastiques dans moulage par injection, ainsi que des moules pour céramique et d'autres matériaux.
Ce blog sert de guide de base sur le processus de fabrication d'outils et de matrices, en mettant l'accent sur la définition de ce type de fabrication, les processus impliqués, la différence entre les outils et les matrices et les détails sur les matrices. Continuez à lire pour en savoir plus.
Qu'est-ce que la fabrication d'outils et de matrices ?
La fabrication d'outils et de matrices est une méthode d'usinage utilisée pour créer une variété d'outils qui sont importants dans divers processus de fabrication. Le terme «outil» fait référence aux instruments utilisés dans la fabrication d'autres pièces, tandis que la «matrice» crée des objets de forme complexe de la même manière qu'un moule. Le processus de fabrication d'outils et de matrices est crucial dans des applications telles que les fixations, outils bits, composants automobiles et autres.
Les éléments fondamentaux de la fabrication d'outils et de matrices consistent en :
- Outils de coupe et de façonnage précis pour les métaux et autres matériaux.
- Les matrices utilisées pour façonner les métaux par forgeage ou estampage, comme pour Plastique, céramique, ou des matériaux composites.
- Des gabarits qui maintiennent solidement le métal pendant les processus d'alésage, de perçage ou d'emboutissage.
Processus de fabrication d'outils et de matrices
La fabrication d'outils et de matrices consiste à créer des outils de production tels que gabarits et fixations, matrices d'estampage et moules en plastique destinés à la fabrication de masse.
La majorité du travail dans les ateliers d'outillage et de matrices consiste à créer des matrices de travail à la presse. Ces matrices sont utilisées dans la fabrication tôle des pièces dont la taille varie, des petites pièces de téléphone aux grands panneaux de carrosserie d'automobile. Chaque matrice de pressage est composée de deux sections appelées poinçon et matrice, ou mâle et femelle, montées dans une presse à commande électrique ou hydraulique. Au cours d'un cycle de travail, la section mâle descend dans la section femelle fixe, coupant ou façonnant tout métal entre les sections. La taille des matrices et des presses va des petites presses d'établi aux énormes machines capables d'exercer une force massive. Par exemple, la presse qui tamponne le toit d'une voiture est souvent haute de trois étages et peut exercer des tonnes de force.
Le processus de moulage du plastique partage de nombreuses similitudes avec les matrices d'estampage, à l'exception du fait que l'estampage nécessite de la force, contrairement au moulage. Deux unités sont nécessaires dans le moulage plastique qui forment un système fermé de cavités reliées à une ouverture centrale. Le plastique liquide est poussé à travers l'orifice et dans les moules, et une fois qu'il durcit, les moules s'ouvrent et le produit fini est retiré.
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Outils et matrices : leur différence
Pour faire la différence entre un outil et une matrice, on peut considérer que les matrices sont un type ou une catégorie d'outils, par conséquent, toutes les matrices peuvent être classées comme outils, mais tous les outils ne sont pas considérés comme des matrices. Outils dans emboutissage de métal peut inclure tout ce qui façonne, moule ou supporte les métaux. De cette façon, les gabarits et les montages peuvent être divisés en outils. Les matrices, cependant, ne servent qu'à changer la forme du métal et sont généralement des composants femelles qui font partie d'outils ou de presses plus grands.
Un dé est un machine-outils avec un accent particulier principalement utilisé dans les industries manufacturières pour couper ou former des matériaux selon une forme ou un profil souhaité. Comme les moules, les matrices sont personnalisées pour leur utilisation prévue dans les processus de fabrication. Les matrices sont utilisées pour créer une large gamme de produits, des simples fournitures de bureau comme les trombones aux pièces complexes requises dans l'industrie aérospatiale. À l'inverse, l'outillage ou l'outillage fait référence au processus d'acquisition de machines et de composants spécialisés nécessaires à la fabrication à grande échelle.
Qu'est-ce que la fabrication d'outils ?
Le processus de fabrication d'outils implique généralement la fabrication d'instruments qui aident à la production de biens. Ces outils peuvent aller de agencements et outils de coupe aux machines-outils et aux rouleaux de formage des métaux utilisés pour maintenir, tester ou produire des produits pendant la fabrication. En raison des exigences uniques du travail, un fabricant d'outils peut avoir à créer des outils personnalisés ou à améliorer ceux qui existent déjà.
Qu'est-ce que la fabrication de matrices ?
Le processus de fabrication de matrices est un domaine spécialisé dans la fabrication d'outils qui se concentre sur la production et l'entretien des matrices. Une variété de matrices, y compris des ensembles de matrices, des poinçons et des matrices de règle en acier, sont généralement créées par ce processus. La précision et l'exactitude sont cruciales, car les aciers de matrice et les poinçons doivent maintenir des niveaux de dégagement stricts pour garantir la création précise des composants. De plus, l'usinage de pièces nécessite souvent des tolérances extrêmement petites de moins de 1/1000 de pouce.
Lorsqu'une matrice et une presse fonctionnent ensemble, elles peuvent façonner et redimensionner des matériaux pour créer des objets. La presse exerce une pression sur le matériau à l'intérieur de la matrice, ce qui donne un article qui correspond à la forme et à la taille spécifiques de la matrice. Ces matrices sont généralement créées à des fins particulières et peuvent utiliser des métaux, des plastiques ou des matériaux composites comme base. Une fois qu'un moule a été formé, il ne peut créer que des objets qui correspondent à sa forme et à sa taille, et les fabricants doivent déterminer si l'investissement en vaut la peine avant d'en créer un. Par conséquent, la fabrication d'outils et de matrices est souvent réservée à la production à grand volume.
Parties d'un dé
Bien qu'il puisse y avoir des variations entre les blocs de matrices, en particulier entre ceux pour couper ou former la pièce (ou les deux), la majorité des matrices partagent un ensemble standard de pièces.
- Poinçon - Le poinçon est la partie mâle de la matrice qui applique une force sur la pièce, entraînant un changement de forme.
- Plaque de poinçonnage - La plaque de poinçonnage relie la fonction de poinçonnage au vérin, lui permettant de se déplacer.
- Plaque d'extraction - La plaque d'extraction est utilisée pour séparer la pièce du poinçon après chaque frappe.
- Plaques de pression ou plaques d'appui - Pour répartir uniformément la haute pression appliquée par le poinçon, différentes plaques de pression sont placées à l'intérieur de la matrice.
- Bloc matrice - Le bloc matrice est similaire à un moule et est conçu avec des trous et des indentations pour créer la forme souhaitée du composant. Il est pressé par un poinçon ou une presse pour obtenir la forme, et est généralement féminin.
- Porte-matrice – Un porte-matrice est utilisé pour supporter le bloc matrice et est fixé au patin supérieur ou inférieur de la matrice. Il est soutenu par une plaque de renfort.
- Goupilles de guidage - Les goupilles de guidage sont essentielles pour aligner avec précision les parties supérieure et inférieure d'une matrice.
Types de matrices
Il existe différents termes utilisés pour classer les matrices, allant du général au spécifique. Au niveau le plus élevé, les matrices peuvent être classées comme découpe ou formage. Une matrice de découpe est une matrice qui enlève, coupe ou cisaille du matériau, quel que soit son mécanisme, tandis que la matrice de formage n'enlève aucun matériau.
Cependant, cette classification n'est pas entièrement exhaustive car certaines matrices remplissent à la fois des fonctions de coupe et de formage. De plus, certaines matrices comme les matrices de frappe ont leur propre catégorisation spécifique basée sur le processus.
Un autre moyen utile de catégoriser les matrices consiste à analyser ce qui se passe à chaque coup de presse pendant le processus d'outillage :
1. Matrices simples
Comme son nom l'indique, les matrices simples n'ont la capacité d'exécuter qu'un seul type de coupe ou de forme à chaque mouvement. Bien que ce type d'outils puisse présenter un avantage en termes d'accessibilité, il n'est pas aussi efficace pour des conceptions plus complexes nécessitant plusieurs actions de formage.
2. Matrices composées
Les matrices composées ont été créées pour effectuer plusieurs processus de coupe et de mise en forme en un seul coup. Bien que cela puisse réduire la vitesse de la course, ils sont plus efficaces au cours du processus de fabrication de l'outil et réduisent la possibilité d'erreurs lors du transfert de la pièce entre différentes stations. De plus, les matrices composées sont généralement plus économiques que les matrices progressives.
3. Matrices progressives
Les matrices progressives offrent un moyen très efficace d'effectuer de nombreuses opérations sur une seule pièce de métal. Contrairement au traitement simultané, ces modifications sont effectuées à des stations distinctes lorsque le mécanisme d'alimentation fait avancer en continu le matériau dans la matrice.
Ainsi, chaque trait génère plusieurs actions de coupe et de façonnage, même appliquées à différentes parties de la matière première, qui deviennent leurs propres pièces raffinées. Le site ultime de l'opération extrait un tel composant de la pièce la plus longue, ce qui implique que chaque coup fabrique une ou plusieurs pièces tandis que d'autres sont encore en développement.
4. Matrices de transfert
Les matrices de transfert sont similaires aux matrices progressives dans leur structure, mais elles diffèrent en ce qu'elles utilisent des ébauches prédécoupées qui doivent être transférées mécaniquement entre les stations au lieu d'utiliser une seule bande de métal. Les doigts de transfert ou les bandes transporteuses jouent souvent un rôle dans la facilitation du processus de transfert. L'utilisation de matrices de transfert améliore considérablement l'efficacité, en particulier lors de la découpe de pièces plus grandes ou plus complexes qui ne sont pas compatibles avec la découpe progressive.
5. Plusieurs matrices
La presse à matrices multiples ou presse à gangs se distingue par la production de plusieurs composants en un seul coup. Pour ce faire, plusieurs matrices identiques sont connectées à un seul mécanisme de commande, leur permettant de fonctionner à l'unisson.
Meurt masculin et féminin : leur différence
Il est utile de clarifier les définitions des matrices masculines et féminines car elles peuvent varier considérablement. Comme en électronique, le composant saillant est généralement le composant mâle tandis que le composant femelle se caractérise par une dépression ou une indentation.
- En ce qui concerne l'emboutissage de métal, le poinçon mâle est utilisé pour couper ou façonner la pièce en l'enfonçant dans le bloc de matrice. Comme mentionné précédemment, parfois la coupe et la mise en forme sont effectuées par le poinçon mâle.
- Le composant femelle complète le poinçon mâle et est chargé de définir la forme du composant. En plus de créer les indentations dans le bloc matrice où la pièce est pressée, la partie femelle peut également comprendre des trous pour faciliter l'enlèvement du métal qui a été coupé ou percé.
Dans les processus qui nécessitent plus qu'une simple matrice, la partie mâle consistera généralement en plusieurs poinçons de découpe ou de formage en acier. À son tour, la partie femelle correspondra au motif des poinçons mâles.
Fabrication et moulage de matrices : leur différence
Il y a une idée fausse commune selon laquelle les moules et les matrices sont les mêmes. Bien que les deux techniques impliquent de modifier la taille et la forme des matières premières et d'utiliser une cavité pour les former, ce sont des processus distincts. Les moules utilisent des matières premières liquides ou visqueuses qui sont versées dans des gabarits préformés, tridimensionnels et évidés et laissées se solidifier en composants ou en produits. Les matrices, d'autre part, s'appuient également sur des modèles tridimensionnels préfabriqués, mais écrasent la matière première à l'état solide plutôt que liquide.
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Conclusion
L'utilisation d'outils et de matrices est cruciale dans le processus de fabrication pour assurer la production de biens durables. La fabrication d'outils et de matrices est particulièrement avantageuse pour les entreprises impliquées dans la production à grand volume, car elle peut entraîner des économies de coûts importantes. L'importance des outils, des matrices et des machinistes est évidente dans un large éventail d'industries, nous espérons donc que cet article vous aidera à mieux comprendre ce type d'usinage.
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