TL ;DR

Précisément calcul du tonnage de presse pour pièces automobiles il est nécessaire de définir des approches distinctes pour l'estampage et le moulage par injection des métaux, avec un avertissement critique pour les matériaux modernes. Pour l'estampage des métaux, la formule de référence est Tonnage = Périmètre × Épaisseur × Résistance au cisaillement je suis désolé. Cependant, les calculs standard échouent dangereusement avec l'acier à haute résistance avancé (AHSS), où des résistances à la traction et un durcissement de travail plus élevés peuvent multiplier la force requise par des facteurs de 35x par rapport à l'acier doux.

Pour les applications de moulage par injection, la formule principale est La force de serrage = surface projetée × facteur de serrage (généralement 25 tonnes/in2 selon l'épaisseur de la paroi). Les équipes d'ingénierie doivent vérifier non seulement le tonnage de pointe, mais aussi le volume de la presse. capacité énergétique (énergie du volant) pour éviter le retard lors des opérations de tirage en profondeur. Les calculs doivent toujours être validés par analyse des éléments finis (FEA) avant de finaliser les conceptions de matrices.

Le changement de paradigme AHSS: pourquoi les anciennes formules échouent

Dans le secteur automobile, la transition de l'acier doux vers l'acier haute résistance avancé (AHSS) a rendu obsolètes les calculs empiriques des années 1980. Alors que les règles traditionnelles (comme longueur × épaisseur × constante) fonctionnaient pour des supports génériques, elles présentent de graves risques pour la sécurité concernant les composants structurels modernes comme les montants B ou les renforts de châssis.

Les nuances d'AHSS, telles que les aciers biphasés (DP) et les aciers de 3e génération, dépassent désormais régulièrement des résistances à la traction de 1180 MPa. Cela introduit un « effet multiplicateur » selon lequel la force nécessaire pour ciseler ou former le matériau n'évolue pas de manière linéaire. AHSS Guidelines avertissent que les prévisions conventionnelles sous-estiment souvent la tonnage requis, entraînant des blocages de presse ou des dommages catastrophiques au bâti.

En outre, les ingénieurs doivent tenir compte de Durcissement par déformation je suis désolé. Contrairement à l'acier doux, qui maintient un comportement relativement constant, l'AHSS se renforce considérablement lorsqu'il est déformé. Une résistance de rendement d'un matériau à partir de 980 MPa peut augmenter de plus de 100 MPa pendant le processus de formage. Par conséquent, une presse choisie uniquement sur la base des propriétés initiales du matériau ne disposera souvent pas de la courbe d'énergie nécessaire pour compléter le coup, même si son tonnage nominal de pointe semble suffisant.

Partie 1: Calcul du tonnage de l'estampage des métaux

Pour les pièces automobiles structurelles, le calcul précis du tonnage commence par la physique de la défaillance du cisaillement et de la traction. Le calcul diffère selon que l'opération consiste en une découpe (blanchiment/perçage) ou en une formage (tracé/bondure).

La formule de base: blanchiment et perçage

La formule fondamentale pour calculer la force requise pour couper la tôle est:

T = L × t × Ss

• T = Tonnage (force requise)
• L = Longueur totale de la coupe (périphérique)
• t = Épaisseur du matériau
• Ss = Résistance à la cisaillement du matériau

Modification de matériaux essentielle: Pour l'acier doux standard, la résistance à la découpe est souvent estimée à 80% de la résistance à la traction. Toutefois, pour les alliages automobiles à haute résistance, vous devez consulter la certification de l'usine. L'utilisation d'une constante générique est la cause la plus fréquente de sous-dimensionnement des presses.

Correction pour le dépouillement et la sécurité

La force de coupe n'est qu'une partie de l'équation. Vous devez ajouter Force de dépouillement la force nécessaire pour retirer le poinçon du matériau, qui s'accroche fortement en raison du retour de la racine. Pour les AHSS, la force de décapage peut atteindre 20% de la force de coupe. Par conséquent, le tonnage total requis ($T_{total}$) devrait généralement être calculé comme suit:

$T_{total} = T_{cutting} imes 1,20$ (facteur de sécurité et de décapage)

Application pratique dans la production

Lorsqu'on passe du calcul théorique à la production physique, la capacité de l'équipement devient le facteur limitant. Pour les fabricants qui veulent combler le fossé entre la production rapide de prototypes et la production en série, il est essentiel de choisir un partenaire doté de capacités de presse diverses. Des entreprises comme Shaoyi Metal Technology utiliser des presses de 600 tonnes maximum pour répondre aux exigences de force élevées des bras et des sous-cadres de commande automobile, en veillant à ce que les calculs théoriques soient conformes à l'exécution certifiée IATF 16949;

Partie 2: Tonnage des pinces à injection

Alors que l'estampage métallique domine la discussion sur le châssis, une partie significative des "pièces automobiles" implique des composants intérieurs et esthétiques produits par moulage par injection. Ici, la mesure critique est le tonnage de la pince, la force nécessaire pour maintenir le moule fermé contre la pression d'injection.

La formule de la surface projetée

La formule standard de l'industrie pour estimer la force de la pince est la suivante:

F = A × CF

• F = force de serrage (en tonnes)
• A = Surface totale prévue (y compris les coureurs)
• CF = Facteur de pincement (tonnes par pouce carré/cm)

Spécificités automobiles: parois minces et débit élevé

Les plastiques de consommation standard peuvent utiliser un facteur de serrage de 23 tonnes par pouce carré. Cependant, les pièces automobiles comme les pare-chocs ou les panneaux d'instruments à paroi mince nécessitent généralement des pressions d'injection plus élevées pour remplir la cavité avant que le matériau ne gèle. RJG Inc. note que pour ces applications exigeantes, le facteur de serrage doit souvent être augmenté à 35 tonnes par pouce carré je suis désolé. En outre, une marge de sécurité de 10% devrait être ajoutée pour éviter les éclairs, ce qui garantirait que la presse fonctionne dans une fenêtre stable plutôt qu'à sa limite absolue.

Taille avancée: énergie contre tonnage de pointe

Une erreur commune dans la sélection de presse automobile est déroutante Nombre de tonneaux avec Capacité énergétique je suis désolé. Une presse de 500 tonnes ne peut délivrer que 500 tonnes de force près du fond du coup (centre mort du fond). Si votre pièce automobile nécessite un tirage profond (par exemple, une casserole à huile de 4 pouces de profondeur), le moulage commence à plusieurs pouces au-dessus du fond.

À cette hauteur, l'avantage mécanique de la presse est moindre et le tonnage disponible est considérablement "déprécié". Plus critique encore, le dessin profond consomme une énorme quantité d'énergie du volant. Si l'énergie nécessaire pour déplacer le métal dépasse l'énergie cinétique stockée par le volant, la presse s'arrête, quel que soit son tonnage. Le fabricant souligne que l'ignorance de la "courbe du tonnage" est une cause principale de l'épuisement du moteur et de la défaillance de l'embrayage dans l'estampage automobile.

Le danger du retour du tonnage

Les opérations de blanchiment à haute résistance libèrent une énergie énorme instantanément lorsque le matériau se fracture. Cela crée un "tonnage inverse" (ou "snap-through"), envoyant des ondes de choc à travers la structure de la presse. Alors que les presses standard tolèrent des charges inverses d'environ 10% de leur capacité, les presses AHSS de coupe peuvent générer des charges inverses supérieures à 20%. Cette fatigue par choc répétitif fait craquer les cadres de presse et détruit les appareils électroniques sensibles. Pour atténuer ce risque, il est souvent nécessaire d'utiliser des amortisseurs hydrauliques ou des servopresseurs spécialisés.

Le rôle de la simulation (AutoForm/FEA)

Compte tenu des variables de durcissement, des coefficients de frottement et des géométries complexes, les calculs manuels doivent être considérés comme des estimations et non comme des spécifications finales. Les principaux fournisseurs automobiles imposent désormais l'utilisation de logiciels d'analyse des éléments finis (FEA), tels que AutoForm, pour la sélection finale de la presse.

La simulation fournit des informations que les formules manquent, telles que:

• Forces de liaison actives: La force variable nécessaire pour maintenir la feuille en place pendant le dessin.
• Cartes de durcissement locales: Visualiser exactement où la résistance au rendement du matériau augmente pendant le moulage.
• Évolution du frottement: Comment la décomposition du lubrifiant affecte les exigences de tonnage au milieu du trajet.

Selon Simulation de l'emboutissage , la vérification numérique du processus évite le coût exorbitant des "accidents de la mort" lors des essais physiques. Pour les cotations, il convient toujours d'utiliser la limite supérieure des résultats de simulation pour tenir compte des variations des lots de matériaux.

Intégrité technique dans le calcul du tonnage

La marge d'erreur dans le calcul du tonnage de presse pour les pièces automobiles a disparu. L'introduction d'alliages de haute résistance signifie que la sous-dimension d'une presse n'est plus un problème d'efficacité mineur, mais un risque catastrophique pour les machines et la sécurité. Les ingénieurs doivent aller au-delà des formules statiques pour une compréhension dynamique du comportement des matériaux, des courbes d'énergie et des données de simulation.

En distinguant rigoureusement la charge maximale de la capacité énergétique et en vérifiant les résultats avec la FEA, les fabricants peuvent protéger leurs actifs et assurer la livraison de composants sans défaut. Dans un environnement où les enjeux sont élevés, la précision n'est pas seulement un objectif, c'est la seule norme opérationnelle.

Questions fréquemment posées

1. le nombre de personnes Quelle est la différence entre la capacité de presse hydraulique et mécanique?

Les presses hydrauliques peuvent fournir un tonnage nominal complet à tout moment de la course, ce qui les rend idéales pour le tirage en profondeur où la force est nécessaire tôt. Les presses mécaniques ne peuvent fournir le plein tonnage qu'à proximité du bas du coup (Bottom Dead Center) et sont limitées par l'énergie du volant à des positions plus élevées.

2. Le dépôt de la demande. En quoi l'épaisseur du matériau influence-t-elle le calcul du tonnage?

Le tonnage est directement proportionnel à l'épaisseur du matériau lors des opérations de blanchiment. Doubler l'épaisseur double la force requise. Cependant, lors du pliage et du formage, l'épaisseur augmente la force de manière exponentielle, nécessitant souvent des ajustements de la largeur d'ouverture du matriciel pour gérer la charge.

3. Le retour de la guerre Pourquoi une marge de sécurité est-elle nécessaire pour le tonnage de presse?

Une marge de sécurité de 20% est recommandée pour tenir compte des variations de matériaux (comme les lots plus épais de la meule), de l'usure des outils (les poinçons ternes nécessitent plus de force) et pour empêcher la presse de fonctionner à sa capacité maximale, ce qui accélère l'usure du