La conception pour la fabrication (DFM) consiste à façonner une pièce afin qu'elle soit facile à produire avec le procédé prévu. Pour l'emboutissage métallique, une bonne DFM réduit le coût d'outillage, diminue les rebuts et évite les problèmes de qualité qui n'apparaissent qu'une fois l'outil déjà réalisé.
Les principes ci-dessous sont des règles empiriques générales. La valeur réellement sûre dépend toujours de la matière, de l'épaisseur et de l'élément concernés : considérez-les donc comme un point de départ et confirmez les éléments critiques lors d'une revue DFM avant l'outillage.
Pourquoi la DFM compte surtout avant la réalisation de l'outil
En emboutissage, l'outil fige la géométrie. Une modification qui prend quelques secondes en CAO peut imposer un réusinage ou une reconstruction de l'outillage une fois l'outil réalisé. C'est pourquoi la DFM est la plus rentable avant l'outillage : repérer tôt une paroi trop mince, un trou trop petit ou une tolérance irréaliste ne coûte rien, alors que le détecter au stade des essais coûte du temps et de l'argent.
La matière et l'épaisseur d'abord
La matière et l'épaisseur déterminent presque toutes les autres règles. Une matière plus dure présente un retour élastique plus marqué et use l'outillage plus vite ; un flan plus épais exige des rayons plus grands et un effort de formage supérieur. Figez la matière et l'épaisseur tôt, car les modifier ensuite déplace les valeurs sûres des trous, des pliages et des tolérances.
Taille des trous, distance au bord et espacement
Des trous poinçonnés trop petits par rapport à l'épaisseur risquent de casser le poinçon et de générer de fortes bavures. Des trous placés trop près d'un bord ou les uns des autres peuvent bomber, se déchirer ou déformer l'âme qui les sépare.
En règle générale, gardez un diamètre de trou supérieur ou égal à l'épaisseur de la matière, et maintenez les trous à au moins deux épaisseurs environ des bords et les uns des autres. Les lumières et les formes non circulaires demandent une attention similaire.
Rayon de pliage et retour élastique
Un rayon de pliage intérieur trop vif peut fissurer la matière et rend le retour élastique plus difficile à maîtriser. Un point de départ courant est un rayon intérieur supérieur ou égal à l'épaisseur de la matière.
Le retour élastique, c'est-à-dire la tendance du métal à se détendre légèrement après pliage, est normal. Il se maîtrise par la conception de l'outil et le surpliage, mais la conception doit lui laisser de la marge, en particulier sur l'acier inoxydable et les matières à haute résistance, dont le retour élastique est plus marqué.
Sens des bavures et état des bords
L'emboutissage laisse un bord légèrement arrondi sur une face et une petite bavure sur l'autre. Si une face précise doit rester sans bavure, par exemple une surface d'accouplement ou de mise à la masse, indiquez-le sur le plan afin que l'outillage et l'orientation puissent être planifiés en conséquence, plutôt que découverts au contrôle.
Définir les tolérances là où la fonction l'exige
Chaque tolérance serrée ajoute de la précision d'outillage, du contrôle et un risque de rebut. Tolérancer serré chaque cote est l'un des facteurs de coût les plus courants sur les pièces embouties.
- Identifiez les quelques cotes réellement critiques pour l'ajustement ou la fonction.
- Laissez des tolérances standard ailleurs afin que l'outil et le contrôle restent économiques.
- Indiquez clairement les références de cotation afin que la pièce soit mesurée comme vous l'avez conçue.
Les éléments qui font discrètement grimper le coût d'outillage
Certains éléments sont acceptables isolément mais s'additionnent. Les connaître vous aide à décider lesquels valent la peine d'être conservés.
- Des tolérances très serrées sur de nombreuses cotes.
- Des angles internes vifs sans dégagement, qui concentrent les contraintes.
- Des éléments trop proches des pliages, qui se déforment au formage.
- De nombreux poinçons petits ou fragiles, qui alourdissent la maintenance de l'outil.
- Des sens de pliage mixtes qui compliquent un outil progressif.
Une courte check-list DFM avant de chiffrer
Avant d'envoyer une pièce pour l'outillage, une auto-vérification rapide détecte les problèmes les plus courants et rend le devis plus rapide et plus précis.
- Matière et épaisseur confirmées et peu susceptibles d'évoluer.
- Taille des trous, espacement et distances aux bords reliés à l'épaisseur.
- Rayons de pliage intérieurs supérieurs ou égaux à l'épaisseur, avec marge pour le retour élastique.
- Tolérances limitées aux cotes critiques, avec marquage des faces sensibles aux bavures.
- Une revue DFM demandée afin que les risques apparaissent avant la réalisation de l'outil.
| Élément | Règle générale | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|
| Diamètre de trou | Au moins l'épaisseur de la matière | Des trous plus petits risquent de casser le poinçon et de créer des bavures |
| Distance trou-bord | Environ 2 × l'épaisseur | Évite le bombement et l'arrachement des bords |
| Espacement trou-trou | Environ 2 × l'épaisseur | Évite la déformation de l'âme entre les trous |
| Rayon de pliage intérieur | Au moins l'épaisseur de la matière | Réduit la fissuration et les variations de retour élastique |
| Distance pliage-élément | Garder les éléments à l'écart du pliage | Les éléments proches des pliages se déforment au formage |
| Tolérances | Serrées uniquement là où c'est critique | Des tolérances serrées généralisées augmentent le coût d'outillage et de contrôle |