Lorsqu’il s’agit de fabriquer des pièces en tôle en série, par dizaines de milliers d’exemplaires, la méthode de production change radicalement. Il ne s’agit plus de découper, plier et poinçonner en opérations distinctes, mais de faire en sorte que chaque passage de presse produise une pièce finie. C’est ce qu’est une presse à chaud. matrice progressiveIl s’agit de l’outillage qui sert de base à la fabrication de nombreux composants métalliques que nous utilisons quotidiennement sans même les voir : clips, supports, bornes électriques, agrafes, plaques et pièces pour automobiles et appareils électroménagers. Comprendre son fonctionnement et savoir quand il est judicieux d’investir dans cet outillage est essentiel pour toute entreprise qui envisage d’industrialiser la production de composants en tôle.
Comment fonctionne une matrice progressive étape par étape
Pour expliquer ce qu’est un outil de découpe progressif, il est préférable de commencer par ce qui le différencie d’un outil de découpe conventionnel. Avec un outil de découpe simple, la presse effectue une seule opération par course : découpe d’un contour, pliage d’une bride ou mise en forme. Si la pièce nécessite cinq opérations, il faut cinq outils différents ou cinq passes avec changement d’outil. Entre chaque passe, la pièce doit être manipulée.
La presse à emboutir progressive combine toutes ces opérations en une seule unité, disposée en ligne. La tôle entre sous forme de bande continue , alimentée par une bobine. Elle avance d’une distance fixe à chaque cycle de presse. Cette distance est appelée le pas. À chaque position sur la bande se trouve un poste qui effectue une opération : poinçonnage des trous de référence, détourage partiel, pliage ou emboutissage. Au dernier poste, la pièce finie est séparée de la bande et tombe par une goulotte.
L’important est que toutes les stations fonctionnent simultanément . Lorsque la presse descend, elle poinçonne la première pièce, découpe la deuxième, plie la troisième et sépare la sixième. Lorsqu’elle remonte, le convoyeur avance d’une étape et le cycle se répète. La première pièce nécessite six passages pour sortir. Ensuite, une pièce complète sort à chaque passage.
La bande est guidée par des broches de guidage . Ces broches coniques s’insèrent dans des trous de référence et assurent un positionnement précis à chaque étape. Ce système garantit des tolérances constantes, pièce après pièce, sans intervention humaine. Sur les presses à grande vitesse, une matrice progressive de haute précision fonctionne à des centaines de coups par minute. C’est le principe de base du service d’emboutissage en série que nous proposons pour les pièces en moyennes et grandes séries.
Avantages, limites et compatibilité des pièces
Le principal avantage de l’emboutissage progressif réside dans son coût unitaire. En éliminant les manipulations entre les opérations et en produisant à grande vitesse, le prix unitaire chute considérablement. Ce gain est encore accentué par une qualité constante . Toutes les pièces passent par les mêmes stations, dans le même ordre et avec la même référence. La variabilité est minimale et le contrôle qualité peut être effectué par échantillonnage.
Un autre avantage, moins évident, réside dans l’utilisation optimale des matériaux. Lors de la conception de la bande, l’outilleur étudie la disposition des pièces afin de minimiser les chutes. Pour les petites pièces produites en grande série, une conception de bande bien pensée permet d’économiser plusieurs points de pourcentage de tôle. Sur une année de production, cela représente une économie considérable.
Les limitations résident dans la nature même du procédé. La pièce doit pouvoir être fabriquée à partir d’une bande continue. Ceci exclut les géométries très grandes ou les emboutissages très profonds, qui nécessitent des matrices de transfert. L’ investissement initial doit également être pris en compte. Une matrice progressive est un assemblage de précision composé de dizaines de pièces trempées et rectifiées. Sa conception et sa construction prennent des semaines.
Les pièces qui répondent le mieux à nos besoins sont de petite à moyenne taille, nécessitent de multiples opérations de découpe et de pliage, des tolérances serrées et un volume de production annuel élevé. Les composants électriques, les supports de montage, les clips, la visserie et les pièces structurelles automobiles légères constituent notre cœur de métier. Pour fonctionner à notre cadence nominale, nous avons besoin de presses d’une puissance et d’une vitesse adaptées, ainsi que de dévidoirs. Notre parc de presses et de machines d’emboutissage comprend des matrices de petite taille à grande vitesse ainsi que des outillages de plus grande envergure.
Matrice progressive ou matrice simple : comment choisir ?
Le choix entre une matrice progressive et une matrice simple se résume presque toujours à un calcul d’amortissement. Une matrice simple est économique et rapide à mettre en place. Cependant, chaque composante coûte plus cher car elle nécessite de multiples opérations et manipulations. Une matrice progressive, quant à elle, représente un investissement initial bien plus important, mais ses composantes deviennent ensuite quasiment gratuites. À un certain point, les deux courbes se croisent. Ce point dépend du volume total projeté, et non uniquement de la commande initiale.
En règle générale, pour des productions de quelques milliers de pièces par an, un outil d’usinage simple est généralement la solution la plus judicieuse. Il en va de même pour les produits à courte durée de conservation. Pour des productions de plusieurs dizaines de milliers de pièces par an, un outil d’usinage progressif est rapidement rentabilisé. De plus, si la pièce est destinée à être fabriquée pendant plusieurs années, les économies sont encore plus importantes. Dans les cas intermédiaires, il est conseillé de discuter des calculs avec le fabricant.
Mais le volume n’est pas le seul critère. La complexité de la pièce est également un facteur majeur. Plus elle nécessite d’opérations, plus sa fabrication devient coûteuse avec des matrices simples. Une pièce à deux opérations peut être fabriquée indéfiniment avec une seule matrice. Une pièce à huit opérations et aux tolérances serrées exige une fabrication progressive, même pour des volumes modérés.
La stabilité de la conception doit également être prise en compte. Un outil de fabrication progressive est conçu pour une pièce spécifique, et les modifications ultérieures sont coûteuses. Si la conception peut encore évoluer, il est préférable d’attendre et de la figer. Enfin, il faut considérer la disponibilité de la presse. Un outil de fabrication progressive nécessite une machine dotée de la force, des dimensions de table et de la vitesse appropriées. Si le fabricant ne dispose pas de cette machine, l’avantage d’une cadence de production plus élevée est perdu.
La bonne décision est rarement évidente à partir du dessin. Le mieux est de se concerter avec le concepteur de l’outillage et le fabricant de la pièce. Discutez du volume de production réel, de l’horizon de production et des tolérances critiques. Calculez ensuite le coût total de chaque option. Souvent, un outillage progressif est la solution. Dans d’autres cas, un outillage simple et bien conçu permet d’économiser un investissement qui, autrement, n’aurait jamais été rentabilisé.
