Procédés d'emboutissage métal : opérations, types d'outils et quand chacun convient
Un outil d'emboutissage découpe, plie, forme ou emboutit la tôle en une course de presse. Cette page présente les opérations, les types d'outils qui les combinent et le volume à partir duquel chacun devient rentable.
Opérations d'emboutissage
Toute pièce emboutie est une suite de ces opérations. Un outil en combine plusieurs, une par poste.
| Opération | Ce qu'elle fait | À surveiller |
|---|---|---|
| Découpage | Découpe le contour extérieur de la pièce dans la bande ou la tôle. | La bavure se situe du côté opposé au poinçon. Le bord présente une zone cisaillée lisse et une zone de rupture plus rugueuse. |
| Poinçonnage | Perce les trous et les lumières à l'intérieur de la pièce. | Gardez un diamètre de trou au moins égal à l'épaisseur de la matière. L'inox et les états durs demandent plus. |
| Détourage et grignotage | Retire de la matière sur un bord ou découpe la pièce à son contour final. | Les lignes de détourage fixent le côté de la bavure et le bord qui s'assemble avec d'autres pièces. |
| Découpe-pliage (lancing) | Découpe et relève la matière sans retirer de débouchure. Réalise languettes, persiennes et clips. | Les éléments découpés-pliés peuvent déformer l'âme voisine dans une matière mince. |
| Pliage | Plie la matière le long d'une ligne droite avec un outil en V, en U ou à plier par balayage. | Le retour élastique et le sens du grain déterminent l'angle final et le rayon minimal. |
| Formage et gaufrage | Crée des nervures, des bossages et des bourrelets qui rigidifient une zone plane ou positionnent une pièce. | L'amincissement local apparaît aux rayons vifs et aux gaufrages profonds. |
| Frappe à froid (coining) | Comprime la matière sous forte force pour tenir une épaisseur, aplanir un bord ou affiner un détail. | Demande bien plus de tonnage que le découpage du même contour. |
| Extrusion de collerette | Tire une collerette à partir d'un trou percé pour qu'une vis ait plus de filets en prise. | Courant pour les trous taraudés dans la tôle mince. La hauteur de collerette est limitée par l'épaisseur. |
| Emboutissage | Tire la tôle plane pour former un godet, une boîte ou une coque. | La profondeur par passe est limitée, donc les pièces profondes demandent des reprises et parfois un recuit. |
| Découpage fin | Serre la tôle et cisaille avec un jeu très faible pour obtenir un bord entièrement cisaillé. | L'outillage coûte plus cher. Il convient aux pièces épaisses comme les engrenages, les cames et les leviers. |
Types d'outils
Le type d'outil fixe le coût de l'outillage, le prix de la pièce et le nombre de pièces qu'un atelier peut produire par heure.
Outil à un poste
Une opération par course de presse. Les pièces passent d'un outil à l'autre à la main ou par robot. Faible coût d'outillage, main-d'œuvre élevée par pièce, donc adapté aux petites séries et aux pièces simples.
Outil composé
Découpe et poinçonne en une seule course. Les pièces sortent planes et la relation entre trou et contour est précise. Limité aux pièces planes avec peu d'éléments.
Outil progressif
Une bande de bobine avance à travers une rangée de postes. Chaque poste réalise une opération et une pièce finie tombe au dernier. Le choix par défaut pour les pièces à fort volume qui restent sur une bande porteuse.
Outil à transfert
Les pièces sont détachées tôt de la bande, puis des doigts les déplacent de poste en poste. Il traite des pièces plus grandes et plus profondes qu'un outil progressif et permet des opérations sur chaque face.
Outil d'emboutissage profond
Tire des flans plats en godets et en coques en plusieurs passes. Fonctionne en outil seul, en jeu progressif ou en ligne à transfert selon la profondeur et le volume.
Machine à quatre coulisseaux (fourslide) ou multicoulisseaux
Des coulisseaux à came forment le fil ou la bande depuis plusieurs directions. Elle produit des ressorts, des clips et des pliages complexes qu'un outil de presse traite mal, avec un faible coût d'outillage.
Quel procédé pour quel volume
Fourchettes types relevées dans la façon dont les ateliers chiffrent habituellement. Ce ne sont pas des promesses. L'atelier qui chiffre votre pièce fixe les vrais chiffres.
| Procédé | Pièce type | Volume annuel type | Outillage type | Délai type |
|---|---|---|---|---|
| Outil à un poste | Pièces planes simples et petites séries | Moins de 50,000 | $2k à $20k | 4 à 10 semaines pour l'outillage |
| Outil composé | Pièces planes qui exigent planéité et précision entre trou et contour | 5,000 et plus | $5k à $40k | 6 à 12 semaines pour l'outillage |
| Outil progressif | Pièces planes et formées avec de nombreux éléments | 50,000 et plus | $10k à $80k | 10 à 20 semaines pour l'outillage |
| Outil à transfert | Pièces plus grandes ou plus profondes qui quittent la bande | 20,000 et plus | $20k à $150k | 12 à 24 semaines pour l'outillage |
| Emboutissage profond | Godets, coques, boîtiers et enveloppes fermées | 25,000 et plus | $15k à $100k | 12 à 20 semaines pour l'outillage |
| Machine à quatre coulisseaux (fourslide) | Clips, ressorts, cosses et pièces en fil | 100,000 et plus | $3k à $20k | 6 à 12 semaines pour l'outillage |
| Découpe laser et pliage à la presse plieuse | Prototypes et supports en petite série | Moins de 10,000 | Faible ou nul | 1 à 4 semaines |
| Découpage fin | Pièces planes épaisses avec un bord entièrement cisaillé | 50,000 et plus | $40k à $200k | 14 à 26 semaines pour l'outillage |
Limites de conception types
Points de départ pour une première revue de plan, pas des spécifications. L'atelier les confirme pour votre matière et votre état.
- Diamètre d'un trou poinçonnéAu moins 1 fois l'épaisseur de la matière dans l'acier doux. Prévoyez 1.5 à 2 fois dans l'inox et les états ressort.
- Trou au bordAu moins 1.5 à 2 fois l'épaisseur, sinon le bord se bombe.
- Trou à la ligne de pliageAu moins 2 fois l'épaisseur plus le rayon de pliage, sinon le trou s'étire en ovale.
- Rayon de pliage intérieurAu moins 1 fois l'épaisseur pour l'acier ductile. Plus grand pour l'aluminium 6061 et les états durs.
- Découpe de dégagement de pliageUne encoche au moins aussi large que l'épaisseur de la matière, pour que le métal ne se déchire pas dans l'angle.
- Longueur d'aileAu moins 2.5 fois l'épaisseur plus le rayon de pliage, pour que l'aile reste dans l'outil pendant le pliage.
- Premier emboutissageUn rapport diamètre du flan sur diamètre du godet d'environ 1.8 à 2 dans l'acier doux. Au-delà, il faut des reprises à environ 1.2 à 1.4.
Les limites de hauteur de bavure et les tolérances qui coûtent plus cher couvrent les deux indications qui font le plus bouger le prix.
Comment une pièce emboutie est fabriquée
Du plan à l'expédition. L'outillage vient en premier, donc le planning est fixé par l'outil et non par la presse.
Revue du plan
L'atelier vérifie la matière, l'épaisseur, les tolérances et les éléments, puis signale ce qui augmente le coût de l'outillage. La plupart des variations de prix viennent de cette étape.
Conception et construction de l'outil
L'atelier d'outillage dessine la bande, conçoit les postes et construit l'outil par électroérosion à fil, fraisage et rectification. Le temps d'outillage type est de 6 à 24 semaines.
Essais et première pièce
L'outil tourne sur la presse, les échantillons sont mesurés par rapport au plan et l'acheteur les approuve avant le début de la production.
Production depuis la bobine
La bobine alimente la presse à une cadence fixée. Des capteurs surveillent les mauvaises alimentations et les alimentations courtes pendant que l'opérateur contrôle les pièces à intervalles réguliers.
Opérations secondaires
Les pièces qui demandent plus que ce que l'outil peut faire passent ensuite à l'ébavurage, au taraudage, au soudage, au traitement de surface ou à l'assemblage.
Contrôle et expédition
L'atelier échantillonne selon le plan de contrôle, emballe contre la rouille et les chocs et expédie selon le calendrier d'appels.
Opérations secondaires
Travaux réalisés après la presse quand l'outil ne peut pas les faire ou quand ils coûtent moins cher hors outil. Chacun ajoute de la manutention, et souvent un sous-traitant externe et un transport, donc listez-les dans la RFQ.
- Ébavurage, tonnelage et finition vibratoire
- Taraudage et formage de filets
- Soudage par points, par bossages et au laser
- Zingage, nickelage et étamage
- Passivation de l'acier inoxydable
- Cataphorèse, peinture poudre et peinture liquide
- Traitement thermique de l'acier à ressort et détensionnement
- Rivetage et fixations à sertir
- Assemblage et kitting
- Marquage, nettoyage et emballage
Questions fréquentes
Comment savoir quel procédé d'emboutissage convient à ma pièce ?
Quatre éléments décident : le volume annuel, la taille de la pièce, la profondeur d'emboutissage et le nombre d'éléments. Les pièces à fort volume avec de nombreux éléments conviennent généralement à un outil progressif. Les godets profonds conviennent aux outils d'emboutissage. Les grandes pièces qui ne peuvent pas rester sur une bande conviennent aux outils à transfert. En dessous de quelques milliers de pièces par an, la découpe laser et le pliage à la presse plieuse coûtent souvent moins cher que n'importe quel outil.
Une même pièce peut-elle utiliser plusieurs procédés ?
Oui. Une pièce peut être découpée et formée dans un outil progressif, puis taraudée, soudée et traitée en surface hors de la presse. Demandez que chaque devis liste toutes les opérations et qui les réalise.
L'emboutissage est-il moins cher que l'usinage CNC ?
À la pièce, oui en volume, car un outil produit une pièce en une seule course de presse. L'outil doit d'abord être payé, donc l'usinage ou la découpe laser l'emporte généralement en faible volume. Le point de bascule se situe souvent entre quelques milliers et quelques dizaines de milliers de pièces par an, selon la pièce.
Votre plan est prêt ? Faites-vous mettre en relation.
Envoyez le plan avec la matière, l'épaisseur et le volume annuel. Nous vous mettons en relation avec jusqu'à 3 ateliers d'emboutissage et répondons sous 24 heures ouvrées.