Processus de pliage de la tôle: Guide pratique de l’analyse des procédés
Par auteur: Mark Hanks
Introduction
Le procédé de pliage de la tôle est largement utilisé en électromécanique, automobile, et les industries aérospatiales pour les boîtiers de formage de tôles métalliques, Armoires, et panneaux. Freins à pression CNC Feuilles de formage à froid dans différentes formes en utilisant des outils standards ou personnalisés. La rationalité du processus de pliage de la tôle influence directement les dimensions finales et la qualité des pièces. Cet article partage des techniques pratiques issues de l’analyse et des expériences pour soutenir de meilleurs résultats dans le formage de la tôle(Un procédé efficace de pliage de tôle améliore non seulement la précision, mais réduit aussi le gaspillage de matériaux, et coûts de production. ).
1. Comment calculer la longueur dépliée de la tôle
Pendant le processus de pliage de la tôle, Un calcul précis de la longueur dépliée est essentiel pour garantir la précision du pliage. La longueur non pliée dépend de l’épaisseur du matériau, Angle de flexion, et outillages.
1.1 Méthode de la couche neutre (pour les courbures non à angle droit)
Pendant la flexion, La couche externe s’étire et l’intérieur se comprime, tandis que la couche neutre (Entre eux) Aucun des deux ne ressent de stress. Sa longueur reste constante, ce qui en fait la référence pour la longueur des vides. Sa position varie avec la déformation: pour une épaisseur δ ≤ 4 mm, Il se trouve à environ 0,5δ de la surface intérieure; pour δ ≥ 5 mm, à environ 0,34δ. La longueur de la couche neutre est égale à l’espace non déplié requis.
• Pour une épaisseur du matériau δ ≤ 4 mm, La distance de la couche neutre par rapport à la surface intérieure est d’environ 0,5δ.
• Pour une épaisseur δ ≥ 5 mm, elle est d’environ 0,34δ.
La longueur de la couche neutre correspond à la longueur de l’ébauche requise pour la pièce.
1.2 Méthode du coefficient de compensation (pour les courbes à angle droit)
Il est possible de dériver expérimentalement le coefficient de compensation empirique de la flexion pour les courbes à angle droit, et la dimension dépliée est calculée comme suit:
L = A B − 2d 2D
Où:
•L = longueur non déployée
•A, B = dimensions externes de la partie pliée
•δ = épaisseur du matériau
•Δ = compensation coefficient
Exemple: Si A = 35 mm, B = 60 mm, et δ = 4 mm, alors la longueur de la partie dépliée = 88 mm.
Fig.1 Figure de formation en flexion
Tableau 1: Coefficients de compensation de la flexion (Valeurs de référence)
| Épaisseur δ (mm) | Compensation Coefficient Δ | Ouverture courante de la puce V (mm) |
| 1.0 | 0.1 | 6 |
| 1.5 (1.2) | 0.2 | 9 |
| 2.0 | 0.3 | 12 |
| 2.5 | 0.3 | 16 |
| 3.0 | 0.4 | 20 |
| 3.5 | 0.4 | 20 |
| 4.0 | 0.5 | 25 |
| 5.0 | 0.6 | 32 |
| 6.0 | 0.8 | 32 |
| 8.0 | 1.2 | 55 |
Note: Lors de la pliage de longues pièces dont la pression dépasse la limite de tonnage du frein à piston, une ouverture non standard en V peut être nécessaire. Le coefficient de compensation doit être ajusté en fonction des résultats de la flexion des essais. Par exemple:
• Feuille de 5 mm d’épaisseur: Die V standard 32 mm (Δ = 0.6); si la longueur approche 3000 mm, utiliser une puce V de 55 mm et réduire Δ de 0,1.
• Pour une feuille de 6 mm d’épaisseur ≥ 2000 mm de long, sélectionnez une puce V de 55 mm et réglez Δ à 0,4 (ajusté depuis 0,8).
Les coefficients de compensation sont des valeurs développées empiriquement pour un frein à pression spécifique, les outillages associés et le matériau spécifique. Ils doivent être déterminés à nouveau pour chaque cas.
2. Comment choisir l’outillage du frein à pression
Un aspect crucial de la flexion de la tôle est le choix des outillages appropriés. Outils de courbure à pression, en tant que système, se compose d’un poinçon (Die supérieur) et un dé (Inférieur). La sélection est déterminée par la nature du matériau, son épaisseur, et les dimensions de la courbure pour éviter une collision entre la pièce et l’outillage, ainsi que pour éviter les dommages à la matrice ou à la machine à plier due au choix inapproprié de l’ouverture en V.
2.1 Dé inférieur (V-Die) Sélection
Les matrices de frein à pression inférieure standard ont souvent plusieurs ouvertures en forme de V de largeurs et angles variables sur un seul bloc de pression. Pour les opérations standard, l’ouverture en V sera de l’ordre de 6 à 8 fois l’épaisseur de la feuille. Pour les feuilles plus fines, et où une courbure d’un rayon plus grand est souhaitable, Une ouverture plus large sera choisie. L’ouverture du die en V peut avoir une forme et une taille standards, ou peuvent être modifiés, ou façonné, ou réalisé, pour satisfaire à une exigence spécifique.
Tableau 2: Ouvertures recommandées pour le B-die
| Épaisseur du matériau (mm) | Ouvertures recommandées pour le B-die (mm) | Multiplicateur de zonage |
| 1.0 | 6 - 8 | 6× - 8× |
| 1.5 | 9 - 12 | 6× - 8× |
| 2.0 | 12 - 16 | 6× - 8× |
| 3.0 | 18 - 24 | 6× - 8× |
| 4.0 | 24 - 32 | 6× - 8× |
| 5.0 | 30 - 40 | 6× - 8× |
| 6.0 | 36 - 48 | 6× - 8× |
| 8.0 | 48 - 64 | 6× - 8× |
2.2 Dé supérieur (Punch) Sélection
1) Coups de poing droits
• Utilisé pour plier des feuilles d’épaisseur
2) D ≤ 3 mm
• Utile pour les courbes avec plusieurs opérations
3) Coups de poing au cou d’oie
• Conçu pour des pièces en forme de U de profondeurs variables
• Petits poinçons à cou d’oie utilisés pour les parties peu profondes
• Grandes poinçons à cou de poule utilisé pour les parties profondes de matériaux épais
4) Coups d’écrasement
• Utilisé pour aplatir les bords tordus de pièces retravaillées
• Modifications personnalisées capables de répondre à des exigences de conception uniques
Fig.2 Figurine de la section transversale inférieure du dé
Grande lame courbée Lame droite Petite lame courbée Lame à aplatir
Fig.3 Figurine de la coupe transversale supérieure du coin
3. Comment calculer la force de flexion du frein à pression
Tous les outils de pliage sont équipés de dispositifs de sécurité intégrés contre les hautes pressions, cependant, Chaque outil a une limite de sécurité unique qui ne doit pas être dépassée. Avant la maîtrise, Il faut confirmer que la force de flexion ne dépasserait pas la limite de tonnage du frein à pression, En fonction de l’épaisseur de la feuille et de la longueur de flexion requise.
L’une des équations pour calculer la force de flexion est:
P = (1,6 × B × δ² × Rm) / (100 × V)
Dans cette équation:
•P = force de flexion (ton)
•δ = épaisseur du matériau (mm)
•B = largeur de la feuille (mm)
•V = largeur d’ouverture du die V (mm)
•Rm = résistance à la traction du matériau (MPa)
La restriction sur le tonnage de flexion est déterminée par le frein à pression spécifique et l’outillage utilisé. La plupart des machines à plier possèdent une plaque de calibration de tonnage fixée au châssis, et le tonnage peut également être vérifié via des systèmes de simulation de flexion CNC.
Tableau 3: Limites de tonnage de courbure en acier au carbone (Valeurs de référence)
| Épaisseur (mm) | V-Die (mm) | Longueur maximale (mm) | Tonnage maximal (t) |
| 0.8 | 6 | 3000 | 25 |
| 1.0 | 6 | 3000 | 39 |
| 1.5 | 9 | 3000 | 54 |
| 2.0 | 12 | 3000 | 84 |
| 2.5 | 16 | 3000 | 84 |
| 3.0 | 20 | 3000 | 98 |
| 3.5 | 20 | 3000 | 133 |
| 4.0 | 25 | 3000 | 141.3 |
| 4.5 | 25 | 2500 | 150 |
| 5.0 | 32 | 2500 / 1700 | 150 / 145 |
| 6.0* | 55 | 3000 | 150 |
| 8.0* | 55 | 1600 | 145 |
| 10.0* | 55 | 1000 | 140 |
Notes:
• La longueur maximale de flexion pour l’acier au carbone est de 3100 mm; Le tonnage théorique ne doit pas dépasser 150 tonnes.
• Les éléments marqués de * dépassent la limite standard et nécessiteraient des ajustements du programme; Cela comporte des risques pour la sécurité et n’est généralement pas recommandé.
• Quand une pièce dépasse la limite de tonnage, d’autres approches peuvent inclure la découpe de fentes de procédé le long de la ligne de flexion ou le creove en V de la feuille pour réduire l’épaisseur du matériau.
Tableau 4: Limites de tonnage de courbure en acier inoxydable (Valeurs de référence)
| Épaisseur (mm) | V-Die (mm) | Longueur maximale (mm) | Tonnage maximal (t) |
| 0.8 | 6 | 3000 | 25 |
| 1.0 | 6 | 3000 | 39 |
| 1.5 | 9 | 3000 | 54 |
| 2.0 | 12 | 3000 | 84 |
| 2.5 | 16 | 3000 | 84 |
| 3.0 | 20 | 3000 | 98 |
| 3.5 | 20 | 3000 | 133 |
| 4.0 | 25 | 3000 | 141.3 |
| 4.5 | 25 | 2500 | 150 |
| 5.0 | 32 | 2500 | 150 |
| 6.0* | 55 | 3000 | 150 |
| 8.0* | 55 | 1600 | 145 |
| 10.0* | 55 | 1000 | 140 |
Notes: Similaire à l’acier au carbone, L’acier inoxydable a une longueur maximale de flexion de 3100 mm avec une limite théorique de tonnage de 150 tonnes. Les éléments marqués de * dépassent la limite standard et nécessitent des ajustements de programme, qui comportent des risques pour la sécurité. Si les composants dépassent la limite de tonnage, Il pourrait être raisonnable de modifier le processus de pliage de la tôle.
4. Types courants de pièces tordues en tôle
4.1 Parties en forme de U
Différents procédés de pliage de tôle sont nécessaires pour la forme en U, En forme de Z, et d’autres pièces complexes. Pour les pièces en forme de U, une règle générale est que la hauteur de flexion H doit être inférieure ou égale à la largeur de courbure B afin d’éviter les interférences de l’outil. Cependant, même lorsque H ≤ B, Des interférences peuvent encore survenir si la hauteur de courbure est excessive — généralement lorsque H ≥ 80 mm, La pièce peut entrer en contact avec le boîtier de la machine de pliage pendant la flexion.
Fig.4 Figure de formage en flexion
Fig.5 Diagramme de simulation de courbure
Les solutions potentielles peuvent intégrer les fonctionnalités suivantes:
• Plier d’abord un angle obtus (pour permettre aux brides de passer à travers la machine de pliage), puis la courbure à angle droit, et alors la courbure intermédiaire peut aussi être aplatie. (Note: Cette approche laissera probablement des marques visibles sur la pièce.)
• Utilisation des coups de poing au cou de la gêne (quand H ≥ B) peut être utilisé, Mais l’application de cette approche peut devoir être vérifiable par simulation d’essai ou par un véritable bending.
Fig.6 Diagramme de simulation de courbure
4.2 Pièces en forme de Z
La possibilité d’incorporer des courbes en forme de Z est principalement déterminée par la distance entre l’ouverture de la puce en V et le bord de la pièce. Une approche acceptable peut être:
• Choisir la bonne ouverture de la puce en V et la poinçonne en fonction de l’épaisseur du matériau.
• Dessiner ou simuler la forme qui sera formée.
•Si tu n’es toujours pas sûr, Effectuer quelques simulations physiques ou plier la machine en test.
Fig.7 Diagramme de simulation de flexion
5. Problèmes courants de flexion et solutions de la tôle métallique
Plusieurs problèmes peuvent survenir lors de la flexion de la tôle. Le tableau ci-dessous résume les problèmes typiques et les solutions pratiques.
| Descendance | Atténuation possible |
| Hauteur insuffisante de la bride de courbure | • Augmenter la dimension de la bride si la conception le permet. • Utiliser une ouverture de puce en V plus petite (check tonnage) et ajuster la compensation.• Pour δ ≤ 3 mm: H ≈ V/2 2; pour δ > 3 mm: H ≈ V/2 4. |
| Déformation de trou au niveau de la ligne de flexion | • Percer les trous après la flexion. • Couper les fentes du procédé le long de la ligne de courbure (Longueur de fente ≈ diamètre du trou).• Garder le bord du trou à au moins la moitié de la largeur du die V par rapport à la ligne de courbe. |
| Interférence des outils | • Ajuster la séquence de flexion — d’abord les arêtes complexes, puis des arêtes simples.• Utiliser des outils spécialisés (Par exemple,, Punches à cou de gâche ou matrices décalées). |
| Fissures au virage | • Orienter la ligne de courbure perpendiculaire à la direction de roulement. • Recuisser la surface de courbure ou choisir un matériau avec une meilleure ductilité. |
| Marques de surface sur la partie tordue | • Augmenter le rayon de poinçon grâce à la modification de l’outil. • Utiliser des puces inférieures non marquantes. • Placer un film protecteur entre la matrice et la feuille. |
| Positionnement de difficulté pour les brides irrégulières | • Marquer les lignes de courbure lors de la découpe laser comme référence. • Créer un dispositif correspondant au contour de la pièce. |
| Dimensions formées non spécifiées | • Utiliser un point de référence commun pour réduire l’erreur cumulative. • Effectuer des flexions d’entraînement et déterminer le coefficient de compensation. |
6.Facteurs qui influencent la qualité de la pliée de la tôle
1) Ouverture V-Die:
Le choix d’une rainure en V dépend principalement de l’épaisseur de la feuille. Une rainure en V plus large nécessite une force de flexion plus faible. En général, les feuilles plus fines utilisent V = 6 t. Où V est la largeur de la rainure V inférieure de la matrice et t est l’épaisseur de la feuille. La sélection standard de la largeur de la rainure en V inférieure par rapport à l’épaisseur de la feuille est illustrée dans le tableau suivant.
| Épaisseur de la feuille t / mm | Largeur de rainure en V |
| 0.5–2.6 | 6t |
| 3–8 | 8t |
| 9–10 | 10t |
2) Rayon de poing:
Le rayon de courbure extérieur de la pièce est principalement déterminé par la largeur de la rainure en V de la puce inférieure, tandis que le rayon R du coup supérieur joue également un certain rôle. Le rayon R du punch supérieur est généralement égal à, ou légèrement inférieur, L’épaisseur de la feuille. Lors de la pliabilité de l’aluminium dur, ou d’autres matériaux qui ont une faible plasticité, un rayon de poinçon plus grand et une taille de rainure en V doivent être utilisés pour les matrices supérieures et inférieures afin d’éviter la casse et la fissure. De plus,, Des rainures de fissures doivent être formées aux extrémités de la ligne de flexion de la pièce.
3) Précision du frein à pression:
La déformation par déformation résulte généralement d’une charge inégale. Prenez un frein à pression d’une longueur de travail de 3200 mm avec des cylindres hydrauliques configurés à une charge de 100 t de chaque côté. Les poutres supérieure et inférieure se dévient sous la charge. En conséquence, le déplacement réel du bélier sera inférieur à la longueur totale de la poutre, ce qui entraîne des angles de flexion différents. L’angle de courbure sera le plus grand au centre et diminuera vers les extrémités, et cela influencera la taille globale de la pièce à travailler.
4) Matières premières:
Manque d’uniformité des matières premières: Différents types de matériaux peuvent présenter des épaisseurs de feuilles différentes, voire incohérentes, dureté, et même des variations entre productions. Grosses meules, Gros joints, ou même une expansion due au processus de flexion, Tous peuvent entraîner une perte de précision de la flexion. Les variations dans le processus de roulage peuvent entraîner un rebond inégal et une perte de précision. Des différences localisées dans le matériau peuvent entraîner des imprécisions dimensionnelles dues à des variations de température du matériau.
5) Retour à l’eau:
Retour à l’eau: Un matériau se plie lors de déformations élastiques et plastiques. L’angle de reculement est positivement corrélé avec la limite d’élasticité et négativement avec le module d’élasticité. Des différentes techniques de maîtrise, Le rebond est le meilleur avec la maîtrise de l’air et le moins avec la création de monnaie, tandis que la flexion du bas est intermédiaire. Avec l’augmentation de l’épaisseur de la feuille lors du pliage de la tôle, Le retour à ressort est réduit.
Remarques finales
Un succès Procédé de pliage de la tôle nécessite un calcul précis de la longueur non déployée, Sélection appropriée des outillages, Estimation correcte de la force de flexion, et contrôle du retour à ressort.
En optimisant continuellement le processus de pliage de la tôle, Les fabricants peuvent améliorer la précision de la flexion, Réduire les coûts de production, et obtenir une qualité de produit plus constante.
FAQ
Q1: Qu’est-ce que l’allocation de flexion?
La marge de flexion correspond à la quantité de tôle étirée à la suite de la flexion. Cette valeur est affectée par le matériau, Épaisseur de la feuille, et les outils de courbure.
Le facteur de marge de courbe peut également varier selon l’origine de la plaque d’acier et le type de frein à pression. Donc, La valeur réelle doit être mesurée in situ.
Les calculs de marge de flexion sont généralement effectués pour une courbure de 90°. Les valeurs spécifiques varient également selon l’ouverture de la matrice de frein à pression et le type de tôle.
Allocation pour flexion et déduction pour courbure, DK, sont deux termes liés à la flexion de la tôle qui sont définis différemment. Quelle que soit la définition utilisée, la longueur du motif plat reste la même.
Q2: Qu’est-ce que la déduction par courbe?
Lors du processus de conception de la tôle, De nombreux ingénieurs ont rencontré le même dilemme: Pourquoi le composant en tôle, qui est précisément conçu et correctement déployé dans SolidWorks, Pas corrélés aux mesures nécessaires lors de la fabrication?
Alors qu’une déviation de mesure de courbure de 1 à 2 mm peut sembler mineure, en réalité, Même une petite différence de mesure peut rendre l’assemblage insatisfaisant. Cela entraînerait un gaspillage de matériaux et de délais de livraison ainsi qu’une augmentation du coût de production.
La source de ce problème répandu provient généralement d’une mauvaise compréhension ou d’erreurs commises lors de la définition de la déduction par courbe, Facteur K, et marge de flexion. Ces paramètres relient la conception numérique au monde physique. Ces paramètres constituent la base d’une conception précise de la tôle et ont un impact profond sur la qualité du produit et la capacité à fabriquer le produit.
La déduction de plie est peut-être la plus facile à comprendre des trois. La déduction est due au processus de flexion provoquant un étirement de la couche extérieure et une compression de la couche intérieure de la feuille, tandis que la couche neutre de la feuille reste inchangée.
La déduction par courbure prend en compte le "Longueur" qui manque à cause de l’étirement et de la compression de la feuille.
Déduction par courbe = (OSSB × 2) - BA
Où:
OSSB = recul extérieur
BA = marge de flexion
Les valeurs de déduction de courbure sont presque toujours fournies par les fabricants de tôlages pour certains matériaux, épaisseurs et rayons de courbure spécifiques selon leur expérience pratique.
Q3: Qu’est-ce que la maîtrise de l’air?
Également appelé courbure par espace ou flexion libre, Le procédé de flexion de l’air crée une pièce en tôle grâce à l’utilisation d’un poinçon, formant trois points de contact sur une puce inférieure.
Pendant la procédure, Le punch supérieur et la matrice inférieure de la presse de frein ne se ferment pas complètement. La tôle n’est pas entièrement pressée contre la puce inférieure. Plutôt, Pendant le processus de flexion, La tôle est partiellement laissée sans support, ou, "dans les airs".
L’angle de flexion est déterminé par la profondeur de déplacement du poinçon supérieur par rapport à la matrice inférieure, et dépend également de l’épaisseur de la feuille. En règle générale, à mesure que la profondeur de course du punch supérieur augmente, L’angle de flexion diminue. L’inverse est vrai pour une profondeur de déplacement réduite.
Car les parties qui sont courbées à l’air ont tendance à ressortir, L’angle de flexion sera approximatif et non exact. Pour différentes pièces, Le procédé doit être inspecté et ajusté aux tolérances requises.
Q4: Qu’est-ce que la flexion par le bas?
Comme le processus de maîtrise de l’air, La flexion inférieure utilise également un poinçon et une matrice inférieure en forme de V. Cependant, La tôle est entièrement en contact et pressée entre la poinçonne supérieure et la matrice inférieure.
Dans le courbure inférieur, La tôle entre en contact complet avec la puce inférieure. Par conséquent, L’angle de flexion est déterminé par l’angle de la matrice.
En raison de la force de formage accrue et de la réduction du rebond, La flexion par le bas est plus précise et plus adaptée à une production à plus grande échelle.
Q5: Qu’est-ce que le rebond en tôle?
Le reculement à ressort décrit la tendance d’un matériau à reprendre sa forme d’origine après la suppression d’une force spécifiée. Lors du pliage d’une feuille, Le matériau subit à la fois des contraintes de traction et de compression aux extrémités opposées. Après la suppression de la force de flexion, La feuille tente de retrouver sa forme d’origine par les contraintes. La récupération est appelée retour à ressort.
Le reculement à ressort est généralement décrit en dimensions angulaires. Le reculement à ressort est une fonction complexe de nombreuses variables, y compris le type de matériau, Épaisseur de la feuille, Pression de flexion, et rayon de courbure.
Lorsqu’une pression variable est appliquée à un matériau tordu, La force de réaction change. Après la suppression de la pression appliquée, l’angle rebondit dans la direction opposée. C’est ce qu’on appelle le recul à ressort en flexion.
Le retour à ressort est affecté par:
• Lors de l’utilisation du même dé, Conditions de flexion, et épaisseur: SPCC < VERS < SON
• Lors de l’utilisation du même coin et du même matériau, Une feuille plus fine entraîne généralement un meilleur retour de force.
• Pour le même matériau, un rayon plus grand de la courbe intérieure, R, cela entraîne généralement un retour de force plus important.
Généralement, plus la pression de flexion est élevée, moins il y a de retour de force.
Q6: Quel matériau est le plus facile à plier?
Des matériaux faciles à plier, La tôle d’acier laminée à froid du SPCC est la plus facile à plier parmi les matériaux de la tôle.
Des différents matériaux en feuilles, L’acier laminé à froid SPCC est l’un des matériaux les plus couramment utilisés dans la fabrication de la tôle, Et plier ce matériau est aussi facile et facilite la pliabilité.
Le SPCC est moins cassant et plus ductile, ce qui le rend plus avantageux pour le pliage et encore plus pour les opérations de pliage et de formage de tôlages. Les pièces fabriquées en SPCC nécessitent généralement une finition pour améliorer la surface. Cela peut inclure la peinture ou l’électrodéposition. De petits défauts de surface ou de petites rayures causées par la flexion sont généralement couverts lors des processus de finition.
Le SPCC est même considéré comme l’un des matériaux les plus faciles à utiliser pour le pliage dans les applications de tôle.
Q7: Comment déterminer le rayon de poing?
Pour une courbure en tôle donnée, L’angle de la puce doit être inférieur à l’angle de flexion. Un exemple est un angle de flexion de 90 degrés, Un angle de puce de 88 degrés est couramment utilisé.
Pour les feuilles de 3 mm ou moins, un rayon de pointe de pointe de R0,6 est utilisé, mais si le traitement nécessaire a ses propres spécifications, un rayon de R0.2 peut être utilisé.
La puce doit être vérifiée pour vérifier si elle a la plage nécessaire pour le traitement et si elle a la plage de résistance à la pression requise.
La puce doit être vérifiée pour s’assurer qu’elle a la forme nécessaire pour l’opération de flexion donnée.
