Calcul du jeu des poinçons et des matrices par matériau et épaisseur

Le jeu au poinçon et au matrice est normalement calculé à partir de l’épaisseur de la feuille et d’un rapport de jeu dépendant du matériau :

• Dégagement latéral : c = t × r
• Dégagement total : C = 2c

Tiens, t est l’épaisseur de la feuille et r est le ratio de dégagement exprimé en décimale. Un ratio de 10 % par côté devient 0.10 dans la formule.

Le calcul doit également prendre en compte l’opération. En piercing, le poinçonnage contrôle normalement la taille du trou fini. En blanking, l’ouverture du coin contrôle normalement la taille du blank fini. Ce guide se concentre uniquement sur ce calcul et sa validation pratique. Pour des informations plus larges sur les types de matrices, les matériaux, les tolérances et les sources, voir le Guide des matrices de poinçage (déduit).

Un résultat calculé est une valeur de départ, et non un cadre universel de production. La qualité du matériau, la résistance à la traction, la variation d’épaisseur, l’usure de l’outillage, l’alignement, la déflexion de la presse et l’état requis du bord de coupe peuvent tous justifier un ajustement.

Calculatrice de dégagement pour poinçons et matrices

Utilisez les entrées suivantes :

Entrée	À inscrire
Épaisseur de la feuille, t	Épaisseur réelle ou nominale en mm ou pouces
Matériel	Aluminium, cuivre, laiton, acier, acier inoxydable, ou une qualité documentée
Taux de dégagement, r	Un A clairement étiqueté Par côté Pourcentage
Fonctionnement	Piercing ou blanking
Dimension cible	Taille du trou fini pour le piercing ou taille du blank fini pour le blanking

La séquence de la calculatrice est :

1. Convertissez le pourcentage sélectionné en décimale.
2. Multipliez l’épaisseur par le rapport pour obtenir un dégagement par côté.
3. Multipliez le résultat par face par deux pour obtenir l’allongement total.
4. Appliquez un dégagement total selon que l’opération soit perforante ou blanking.

Dégagement latéral :
c = t × r

Dégagement total :
C = 2 × c

Ouverture de la matrice de perçage :
Ddie = Dpunch + C

Taille du poinçonnage à blanc :
Dpunch = Dblank − C

Effectuez tout le calcul dans un système unitaire. Si l’épaisseur est saisie en millimètres, toutes les dimensions résultantes du poinçonnage et du matrice seront en millimètres. Convertissez les valeurs finales en pouces uniquement lorsque cela est nécessaire.

Entrez le matériau, l’épaisseur, le fonctionnement et la taille cible

Utilisez l’épaisseur réelle du matériau quand elle est disponible. Les valeurs nominales de jauge peuvent différer du matériel mesuré, et cette différence se transmet directement à la dégagement calculée.

La famille de matériaux fournit un rapport initial, mais ne remplace pas la pente exacte. « Acier », par exemple, peut désigner des matériaux avec des résistances à la traction et des comportements de coupe très différents. Pour l’acier à haute résistance, le matériau trempé ou un alliage non classé, utilisez des données spécifiques à la qualité ou demandez une revue technique plutôt que de choisir le matériau générique le plus proche.

Sélectionnez soigneusement l’opération :

• Piercing : La caractéristique requise est le trou laissé dans la feuille.
• Blanking : La pièce retirée est la pièce finie requise.

Entrer la même dimension cible pour une mauvaise opération produit la mauvaise taille de la perforation ou de la puce.

Lisez le résultat : dimensions par face, total, poinçon et matrice

Un résultat utile devrait montrer plus d’un nombre. Il doit identifier :

• la catégorie de matériaux ;
• le ratio sélectionné ;
• si ce ratio est par côté ou total ;
• la garde de chaque côté ;
• dégagement total ;
• la dimension contrôlée par l’opération ;
• taille calculée du poing ;
• ouverture calculée des dés ;
• les équivalents métriques et impériaux ;
• toute limitation attachée au matériel sélectionné.

Évitez d’arrondir trop tôt. Conservez la valeur complète calculée à travers l’arithmétique, puis arrondez la dimension finale de l’outillage selon la tolérance de dessin et la résolution pratique de fabrication.

Comment fonctionne le calcul de dégagement

Le jeu entre la poinçonnette et la matrice est l’espace entre le bord de coupe de la poinçonne et le bord de coupe correspondant de la matrice. MISUMI définit ses pourcentages recommandés comme une clearance par face, ce qui signifie que le pourcentage s’applique indépendamment à chaque tranchant.

Cette distinction est importante car d’autres références utilisent « dégagement des coins » pour désigner la différence totale entre les dimensions du poinçonnage et du coin. CONIC, par exemple, définit la mise à jour comme la différence entre la dimension du punch et la dimension du coin, tandis que les références de type Roper Whitney peuvent également décrire une valeur totale de jeu du coin. Un pourcentage ne peut pas être transféré en toute sécurité d’une formule à une autre tant que sa convention n’est pas confirmée.

Dégagement par côté versus dégagement total

Supposons qu’une poinçonne ronde ait un diamètre de 10,00 mm et une ouverture de la matrice de 10,20 mm.

La différence dimensionnelle est :

10.20 − 10.00 = 0.20 mm

Ça 0.20 mm est le Dégagement total ou diamétrique. Le jeu à chaque tranchant est :

0.20 ÷ 2 = 0.10 mm per side

Convention	Signification	Valeur dans cet exemple
Jeu latéral ou radial	Espace à un bord de tranche	00,10 mm
Dégagement total ou diamétrique	Différence totale entre les tailles de poinçonnage et de matrice	00,20 mm

Si un graphique recommande 10 % par face, calculer t × 0.10 et doubler ensuite le résultat pour la différence dimensionnelle complète du punch au coin.

Si un graphique recommande 20 % Dégagement total, calculer t × 0.20 Une fois. Ne le doublez pas encore.

Les formules de base

Pour une source qui spécifie un ratio par côté :

c = t × r

Où :

• c = dégagement par côté ;
• t = épaisseur de la feuille ;
• r = ratio de dégagement par côté en décimal.

Puis :

C = 2c

Où :

• C = dégagement total entre les dimensions de la poinçonne et de la matrice.

Pour une plaque de 1,0 mm avec 8 % de dégagement de chaque côté :

c = 1.0 × 0.08 = 0.08 mm

C = 2 × 0.08 = 0.16 mm

Ce pourcentage représente une proportion de l’épaisseur. Une feuille plus épaisse produit donc un jeu dimensionnel plus important même lorsque le rapport sélectionné reste inchangé.

Le piercing et le blanking utilisent la dégagement différemment

Le même dégagement par côté peut être utilisé dans les deux opérations, mais il est appliqué à différentes dimensions d’outillage.

Fonctionnement	Objet fini	Dimension normalement tenue à la cible	Dimension d’accouplement
Piercing	Trou dans la feuille	Taille du poinçon	L’ouverture du dé est plus grande
Blanchissage	Pièce retirée de la feuille	L’ouverture	Le punch est plus petit

Le guide d’outillage de Maté indique qu’au cours du blanking, la taille du matrice correspond à la taille du maux et que les dimensions du poinçon sont calculées à partir des dimensions du coin.

Calcul du perçage

En piercing, le punch détermine normalement la dimension du trou fini.

Pour un diamètre de trou requis de Dh:

Dpunch = Dh

Ddie = Dh + C

Si le trou de cible est de 12,00 mm et que le dégagement total est de 0,24 mm :

• Taille du poinçon : 12.00 mm
• L’ouverture : 12.24 mm

La balle retirée est de la ferraille. Ses dimensions et l’apparence des bords peuvent tout de même fournir des preuves utiles pour vérifier si le jeu fonctionne correctement.

Calcul de l’effacement

En blanking, la pièce retirée est la pièce requise, donc l’ouverture du dé détermine normalement sa dimension extérieure.

Pour une dimension blanche requise de Db:

Ddie = Db

Dpunch = Db − C

Si le blanc requis est de 30,00 mm et que le jeu total est de 0,24 mm :

• L’ouverture : 30.00 mm
• Taille du poinçon : 29.76 mm

Le blanking peut nécessiter des ajustements supplémentaires lorsque des murs droits, un rétrécissement réduit ou une profondeur de burnish particulière sont critiques. Mate recommande d’identifier les dimensions critiques des blanks et de traiter les outils de blanking différemment des piercing ordinaires.

Dégagement de départ par matériau et épaisseur

Le tableau suivant utilise le valeurs de qualité standard, face unique publié dans Référence de sélection de l’habilitation de MISUMI. Ces pourcentages sont des références de départ, pas des réglages universels. Les étiquettes de l’état du matériau correspondent aux catégories de la source et doivent être vérifiées en fonction de la teneur réelle, de la résistance à la traction, de l’alliage ou du trempage.

Catégorie de matériaux	État	Garde de départ par côté
Alliage d’aluminium	Doux	6 % de l’épaisseur
Alliage d’aluminium	Moyen	8 % d’épaisseur
Alliage d’aluminium	Difficile	10 % d’épaisseur
Cuivre à pas dur	Doux	8 % d’épaisseur
Cuivre à pas dur	Difficile	10 % d’épaisseur
Laiton	Doux	8 % d’épaisseur
Laiton	Difficile	10 % d’épaisseur
Acier	Extra doux	10 % d’épaisseur
Acier	Doux	12 % d’épaisseur
Acier	Difficile	15 % de l’épaisseur
Inox	Doux	12 % d’épaisseur
Inox	Difficile	15 % de l’épaisseur

Par exemple, un aluminium moyen à une épaisseur de 1,5 mm utilisant un rapport de 8 % par côté donne :

c = 1.5 × 0.08 = 0.12 mm per side

C = 0.24 mm total clearance

Comment choisir un ratio de départ

Utilisez cette séquence :

1. Identifiez le grade exact du matériau, l’alliage ou le trempage.
2. Confirmez l’épaisseur mesurée ou contrôlée par tolérance.
3. Choisissez une catégorie de contenu publié qui correspond vraiment à l’action.
4. Vérifiez si le pourcentage de source est par côté ou total.
5. Calculez la distance dimensionnelle.
6. Vérifiez si la presse, le système d’outillage et l’état de bord requis imposent une recommandation différente.
7. Validez le résultat par un montage d’essai avant la production finale.

Ne choisissez pas le plus faible pourcentage disponible simplement pour obtenir une zone de burn plus grande. Un jeu plus serré augmente la sensibilité à l’alignement et peut accélérer l’usure.

Quand la résistance à la traction doit prendre le dessus sur le menu matériau

Pour les aciers à haute résistance, une large sélection d'« acier » ne suffit pas. Le Directives de candidature AHSS Indiquez que le jeu augmente généralement avec la résistance à la traction, tout en avertissant qu’un jeu excessivement large aux forces les plus élevées peut augmenter les contraintes de flexion du bord du poinçon et le risque d’écaillement. La valeur recommandée dépend donc de la pente, de l’épaisseur, de la résistance à la traction et des performances requises en aval des bords.

Les mêmes recommandations indiquent que les valeurs historiques d’acier doux se situent souvent autour de 5 à 10 % de l’épaisseur par côté, tandis que les recommandations pour des grades plus fortes peuvent être nettement plus élevées. Cela montre également qu’un pourcentage ne produit pas le meilleur résultat pour chaque note AHSS.

Utilisez des données spécifiques à chaque grade ou un essai de poinçage contrôlé lors de l’utilisation de :

• AHSS ou acier ultra-haute résistance ;
• les notes martensitiques ;
• une feuille durcie ;
• un matériau à résistance à la traction incertaine ;
• du matériel destiné à un étirement ou un formage ultérieur des bords ;
• des pièces nécessitant des exigences strictes de fatigue ou de fracture.

Pourquoi les graphiques de dégagement publiés ne sont pas d’accord

Deux graphiques techniquement crédibles peuvent montrer des valeurs différentes car ils peuvent utiliser :

• conventions de dégagement par côté versus de dégagement total ;
• différentes conditions matérielles ou résistances à la traction ;
• différents systèmes de presse et d’outillage ;
• cibles de qualité de précision versus de qualité standard ;
• des exigences différentes pour les meules, le roulement, le polissage ou la durée de vie des outils ;
• des hypothèses d’outillage propriétaires ;
• différentes plages d’épaisseur.

Par exemple, Calculatrice UniPunch Affiche des facteurs de 15 % pour l’aluminium, 20 % pour l’acier doux et 25 % pour l’acier inoxydable comme « jeu de jeu requis », mais la page n’indique pas explicitement ces facteurs comme des valeurs par face. Ils ne doivent pas être insérés dans une formule par face sans confirmation de la convention prévue.

CONIC publie également différents rapports pour les machines mécaniques et les machines servo ou hydrauliques, et conseille aux utilisateurs de prendre en compte la résistance à la traction, l’épaisseur, les limitations de la machine et un essai de poinçonnage réel.

Exemples de calcul réalisés

Exemple de piercing

Exigence : Percez un trou de 10,00 mm dans un aluminium moyen de 1,20 mm.

D’après le tableau de référence :

• Matériau : aluminium moyen
• Ratio par face : 8 %
• Épaisseur : 1,20 mm

Calculez la garde libre par côté :

c = 1.20 × 0.08

c = 0.096 mm

Calculez la garde totale :

C = 2 × 0.096

C = 0.192 mm

Appliquez les dimensions du piercing :

• Taille du poinçon : 10.000 mm
• L’ouverture : 10.000 + 0.192 = 10.192 mm

L’ouverture calculée de la matrice peut être indiquée à 10,19 mm si cet arrondi est compatible avec le dessin, le procédé d’outillage et la tolérance. Ne pas arrondir la valeur intermédiaire par côté avant de calculer le total.

Exemple de blanking

Exigence : Produire un blank de 25,00 mm en laiton souple de 1,50 mm.

D’après le tableau de référence :

• Matériau : laiton souple
• Ratio par face : 8 %
• Épaisseur : 1,50 mm

Calculez la garde libre par côté :

c = 1.50 × 0.08

c = 0.120 mm

Calculez la garde totale :

C = 2 × 0.120

C = 0.240 mm

Appliquez les dimensions de blanking :

• L’ouverture : 25.000 mm
• Taille du poinçon : 25.000 − 0.240 = 24.760 mm

Ces dimensions sont des exemples de calcul. Les dimensions finales des outillages dépendent toujours du matériau réel, de la tolérance au blank, du conic attendu du tranchant, de l’état de l’outil et de l’essai de production.

Vérifiez le bord de coupe et la slug avant de finaliser l’espace

Une formule ne peut pas montrer ce qui se passe sous charge pressée. Inspectez les premières pièces d’essai et, pour le perçage, les balles.

Un bord de coupe contient normalement quatre régions observables :

1. Roulement : Déformation plastique initiale du côté entrée.
2. Zone de burnish : la partie plus lisse créée pendant que le poinçon cisaille le matériau.
3. Zone de fracture : la région plus rugueuse créée par les fissures se propageant à partir des bords du poinçon et du coin.
4. Burr : du matériel déplacé restant près du côté de sortie.

Pour l’AHSS, la hauteur des meules seule peut être trompeuse car les grades fortes peuvent se fracturer avec relativement peu de roulement ou de meule. La transition globale du brunissement vers la fracture, la lissabilité de la zone de fracture et l’absence de cisaillement ou de lésions secondaires sur les bords peuvent fournir de meilleures preuves.

Ce qu’un tranchant équilibré doit montrer

À la recherche :

• une apparence de contour cohérente autour de la structure ;
• une zone de polissage définie ;
• une zone de fracture raisonnablement lisse ;
• pas de cisaillement secondaire prononcé ;
• meule et roulement dans les exigences de la pièce ;
• dimensions dans la tolérance ;
• Des résultats similaires sur des AVC répétés.

L’apparence idéale dépend de l’application. Une pièce destinée à un étirement ultérieur des bords peut nécessiter une condition optimisée différente d’un simple trou de dégagement.

Signes que la distance de dégagement est inégale

Un brunissement inégal, une fracture ou un meuble autour d’une caractéristique indiquent souvent un écart de jeu inégal plutôt qu’un pourcentage nominal incorrect.

Les causes possibles incluent :

• désalignement des poinçons et des dés ;
• poteaux guides ou bagues usés ;
• chargement latéral par poinçon ;
• des bords de coupe usés ou endommagés ;
• outillage mal affûté ;
• déflexion de la matrice ou de la pression sous charge ;
• une presse hors de son niveau.

Les directives AHSS avertissent que des charges de coupe plus élevées peuvent dévier la matrice ou presser suffisamment pour modifier l’espace mesuré en conditions statiques.

Pour plus de détails sur les éléments de guide, les poinçons, les composants de la puce et l’usure liée à l’alignement, voir le Guide des composants de la puce.

Trop peu contre trop de dégagement

État	Signes typiques	Vérifie avant de changer le ratio
Garde à gage trop faible	Cisaillement secondaire, double rupture, plus grande profondeur de polissage, charge de poinçonnage ou de dépouillement plus élevée, abrasion, galation, usure rapide, écaillage	Confirmez l’alignement, l’affûtage de l’outil, l’épaisseur réelle, la qualité du matériau et si la valeur source correspond à chaque côté
Dégagement proche de la plage utilisable	Roulement, polissage, fracture et bavure constants ; dimensions stables ; Charge d’outillage gérable	Confirmez les résultats répétés sur l’ensemble du profil et la vitesse de production
Garde trop grande	Un roulement plus important, une réduction du brunissement, une zone de fracture accrue, un affinage, une distorsion, une meule plus grande dans certains matériaux, un contrôle dimensionnel moins efficace	Confirmer la résistance du matériau, la déviation de la presse, la taille du poinçon, la taille du coin, et si une valeur totale a été doublée par erreur

La comparaison de CONIC montre qu’un plus grand dégagement tend à augmenter le roulement, la surface de fracture, les meules et la déformation, tandis qu’un jeu étroit augmente le plan de cisaillement et le tonnage de poinçonnage. Les directives AHSS ajoutent qu’un jeu très serré peut créer un cisaillement secondaire, tandis qu’un jeu extrêmement large peut aussi créer des vides, des dommages liés au roulement ou des contraintes de tranchant dans les matériaux à haute résistance.

Le dégagement n’est qu’une des causes possibles de dommages à l’outil. La géométrie du poinçon, l’alignement, la résistance du matériau, les conditions de décapage, l’usure et le comportement du pressage doivent également être vérifiés. Pour une analyse de défaillance plus large, voir Cassure de la poinçon dans les matrices d’emboutissage.

Quand la calculatrice ne suffit pas

Demandez une revue des outils ou du processus au lieu de vous fier uniquement au calcul générique lorsque l’application implique :

• AHSS, acier martensitique, tôle trempée ou alliage non classé ;
• de très petits trous ou sections de perforation étroites ;
• des profils complexes ou asymétriques ;
• un fin blanchissage ;
• exigences critiques pour le meuble, le cône, la fatigue ou l’étirement des bords ;
• dimensions vierges et serrées ;
• une grande variation d’épaisseur du matériau ;
• des problèmes récurrents de limace, d’éclat ou de casse ;
• un espace visiblement inégal autour de la structure ;
• un niveau de matériau ou une résistance à la traction incertain ;
• Restrictions minimales spécifiques à la presse.

Le blanking fin ne doit pas utiliser cette calculatrice générale sans modification. Il utilise une contention spécialisée et des dégagements spécifiques à chaque procédé beaucoup plus petits. Les directives techniques de MISUMI l’identifient comme une application distincte, très exigeante en usure nécessitant un traitement de dégagement différent.

Informations à inclure dans un dessin ou une revue d’outillage

Préparez les informations suivantes :

• le grade exact du matériau, l’alliage ou le trempe ;
• l’épaisseur et la tolérance d’épaisseur nominales ;
• résistance à la traction ou dureté, lorsque connue ;
• l’opération de piercing ou de blanking ;
• dimension finie cible ;
• tolérance dimensionnelle ;
• condition acceptable de meule ou de tranchant ;
• profil de poinçon et de matrice ;
• un système de presse ou d’outillage ;
• convention de dégagement actuelle ;
• photographies ou échantillons du bord coupé et de la balle ;
• Symptômes actuels tels que meules inégales, cisaillement secondaire, problèmes de slug ou dommages causés par le poinçon.

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Pour un matériau non standard, une tolérance critique ou un problème de production non résolu, contactez SunshinePro avec la spécification du matériau, l’épaisseur, le fonctionnement requis, les dimensions cibles et un dessin ou un échantillon disponible. La valeur calculée peut alors être examinée par rapport à la demande réelle plutôt que traitée comme un cadre universel.