Points clés de la conception des outillages et des dispositifs de fixation

La conception des montages d'outillage est généralement réalisée après la définition du processus d'usinage d'une pièce, en fonction des exigences spécifiques de ce processus. Lors de la définition du processus, la faisabilité de la mise en œuvre du montage doit être pleinement prise en compte. La conception des montages d'outillage permet, le cas échéant, de proposer des modifications du processus. La qualité d'une conception de montage d'outillage se mesure à sa capacité à garantir de manière constante la qualité d'usinage des pièces, une productivité élevée, un faible coût, une évacuation aisée des copeaux, une utilisation sûre et économique en main-d'œuvre, ainsi qu'une facilité de fabrication et de maintenance.

A. Principes de base de la conception des montages d'outillage

1. Assurer la stabilité et la fiabilité du positionnement de la pièce à usiner pendant l'utilisation ;

2. Fournir une force de charge ou de serrage suffisante pour assurer le processus d'usinage de la pièce sur le dispositif d'outillage ;

3. Garantir un fonctionnement simple et rapide lors du serrage ;

4. Les pièces d’usure doivent être facilement remplaçables, idéalement sans avoir besoin d’outils supplémentaires ;

5. Garantir la fiabilité du positionnement répété lors du réglage ou du remplacement ;

6. Évitez autant que possible les structures complexes et les coûts élevés ;

7. Utilisez des pièces standard comme composants chaque fois que cela est possible ;

8. Mettre en place une systématisation et une standardisation des produits au sein de l'entreprise.

B. Connaissances de base en conception d'outillage et de montages

Un bon dispositif de fixation pour machine-outil doit répondre aux exigences de base suivantes :

1. Garantir la précision d'usinage : La précision d'usinage repose avant tout sur le choix judicieux de la référence de positionnement, de la méthode de positionnement et des éléments de positionnement. Une analyse des erreurs de positionnement est également nécessaire le cas échéant. Il convient aussi de prendre en compte l'influence de la structure des autres composants du dispositif de fixation sur la précision d'usinage afin de garantir que ce dernier réponde aux exigences de précision d'usinage de la pièce.

2. Amélioration de l'efficacité de la production : La complexité du dispositif de fixation spécial doit être adaptée à la capacité de production. Il convient d'utiliser autant que possible divers mécanismes de serrage rapides et efficaces afin de garantir une utilisation aisée, de réduire les temps d'arrêt et d'améliorer l'efficacité de la production.

3. Bonnes performances du processus : La structure du dispositif spécial doit être aussi simple et raisonnable que possible, facilitant la fabrication, l'assemblage, le réglage, l'inspection et la maintenance.

4. Bonne facilité d'utilisation : L'outillage et les dispositifs de fixation doivent présenter une résistance et une rigidité suffisantes, et leur utilisation doit être simple, peu exigeante en main-d'œuvre, sûre et fiable. Lorsque les conditions objectives le permettent et que cela est économiquement viable, il convient d'utiliser autant que possible des dispositifs de serrage pneumatiques, hydrauliques et autres dispositifs mécanisés afin de réduire la pénibilité du travail de l'opérateur. L'outillage et les dispositifs de fixation doivent également faciliter l'évacuation des copeaux. Si nécessaire, un système d'évacuation des copeaux peut être installé afin d'éviter que les copeaux n'endommagent le positionnement de la pièce et l'outil de coupe, et d'empêcher l'accumulation de copeaux de générer une chaleur excessive et de provoquer une déformation du système de production.

5. Rentabilité : Les outillages spécialisés doivent utiliser autant que possible des composants et des structures standardisés, en privilégiant la simplicité et la facilité de fabrication afin de réduire les coûts. Par conséquent, dès la phase de conception, des analyses techniques et économiques doivent être menées sur l’outillage en fonction du volume de commandes et de la capacité de production, afin d’optimiser sa rentabilité en production.

C. Aperçu de la conception normalisée des outillages et des dispositifs de fixation

1. Méthodes et étapes de base de la conception d'outillage et de montage

Les données initiales pour la conception des outillages et des dispositifs de fixation comprennent les éléments suivants :

a) Notification de conception, dessin de la pièce finie, dessin de l'ébauche et itinéraire de processus, etc., pour comprendre les exigences techniques de traitement de chaque processus, les schémas de positionnement et de serrage, le contenu du traitement du processus précédent, l'état de l'ébauche, les machines-outils, les outils de coupe, les jauges de contrôle utilisées dans le traitement, les tolérances d'usinage et les paramètres de coupe ;

b) Comprendre le lot de production et le besoin de dispositifs de fixation ;

c) Comprendre les principaux paramètres techniques, les performances, les spécifications, la précision et les dimensions de connexion des machines-outils utilisées et leur connexion avec le dispositif de fixation ;

d) État des stocks de matériaux de fixation standard.

2. Points à prendre en compte dans la conception des outillages et des dispositifs de fixation

La conception des dispositifs de fixation est généralement simple, ce qui donne l'impression d'une faible complexité, notamment grâce à l'utilisation répandue de dispositifs hydrauliques qui simplifient considérablement leur structure mécanique d'origine. Cependant, si certains détails ne sont pas pris en compte lors de la conception, des problèmes imprévus surgiront inévitablement.

a) Surépaisseur de la pièce. Une surépaisseur excessive peut entraîner des interférences. Il est donc indispensable de réaliser un dessin de la pièce avant la conception. Prévoir un espace suffisant.

b) Efficacité d'évacuation des copeaux du dispositif de montage. Compte tenu de l'espace d'usinage limité des machines-outils, les dispositifs de montage sont souvent conçus pour être compacts. Cette conception néglige souvent l'accumulation de copeaux métalliques dans les zones difficiles d'accès, ainsi qu'une mauvaise circulation du fluide de coupe, ce qui engendre de nombreux problèmes lors des opérations d'usinage ultérieures. Par conséquent, les problèmes susceptibles de survenir pendant l'usinage doivent être pris en compte dès la conception, car les dispositifs de montage sont conçus pour améliorer l'efficacité et faciliter les opérations.

c) Ouverture générale du dispositif. Négliger l'ouverture rend le serrage difficile pour les opérateurs, entraînant une perte de temps et d'efforts ; il s'agit d'un défaut de conception majeur.

d) Principes théoriques fondamentaux de la conception des dispositifs de fixation. Chaque dispositif de fixation subit d'innombrables cycles de serrage et de desserrage. Bien qu'il puisse initialement répondre aux exigences de l'utilisateur, il doit conserver sa précision. Par conséquent, les conceptions qui contredisent ces principes sont à éviter. Même si elles fonctionnent initialement, elles ne seront pas durables. Une bonne conception doit résister à l'épreuve du temps.

e) Remplaçabilité des éléments de positionnement. Ces éléments s'usent rapidement ; il convient donc de prévoir un remplacement rapide et facile. Il est préférable d'éviter de les concevoir comme des pièces de grande taille.

L'acquisition d'expérience en conception de luminaires est essentielle. Parfois, la conception et l'application pratique sont deux choses différentes ; par conséquent, une bonne conception est un processus continu d'accumulation et de synthèse.

Les dispositifs de montage d'outillage couramment utilisés sont principalement classés dans les catégories suivantes en fonction de leur fonctionnalité :

01 Moule de serrage

02 Dispositifs de perçage et de fraisage

03 Mandrins CNC et d'instrumentation

04 Dispositifs d'essai de l'air et de l'eau

05 Dispositifs de découpe et de poinçonnage des bords

06 Dispositifs de soudage

07 Dispositifs de polissage

08 Dispositifs d'assemblage

09 Dispositifs de tampographie et de gravure laser

01 Moule de serrage

Définition : Un outil permettant de positionner et de fixer le produit en utilisant sa forme.

Points de conception :

1. Ce type de moule de serrage est principalement utilisé dans les étaux, et sa longueur peut être coupée selon les besoins ;

2. D'autres dispositifs de positionnement auxiliaires peuvent être conçus sur le moule de serrage, généralement reliés par soudage ;

3. Le schéma ci-dessus est un schéma simplifié ; les dimensions de la structure de la cavité du moule sont déterminées par des circonstances spécifiques ;

4. Une goupille de positionnement de 12 mm de diamètre est fixée fermement à un emplacement approprié sur le moule mobile, et le trou de positionnement à l'emplacement correspondant sur le moule fixe glisse pour s'adapter à la goupille de positionnement ;

5. Lors de la conception de la cavité d'assemblage, celle-ci doit être décalée et agrandie de 0,1 mm par rapport à la surface extérieure du dessin d'ébauche, sans retrait.

Dispositif de perçage et de fraisage 02

Points de conception : Si nécessaire, des dispositifs de positionnement auxiliaires peuvent être conçus sur le noyau de fixation et sa plaque de fixation.

03 Mandrins CNC et d'instrumentation

Conception de la pince intérieure

1. Laissez une marge de 0,5 mm sur le cercle extérieur en contact avec le trou intérieur.

2. Usinage de précision final.

3. L'acier à ressort est recommandé.

4. Le filetage M20 est couramment utilisé pour la biellette de direction.

Mandrin d'instrument

1. Matériau : acier 45#.

2. Nécessite un traitement de trempe.

Dispositif de test de gaz 04

Points de conception :

1. Utiliser de l'uréthane ou du NBR pour la surface d'étanchéité.

2. Prévenir les fausses détections.

3. Faites attention au trajet d'évacuation des gaz.

4. Éviter la rétention de gaz dans la cavité interne.

05 Dispositif de poinçonnage

Composants structuraux

1. Plaque de base.

2. Bloc de positionnement.

3. Déconcerter.

4. Colonne de support.

06 Dispositif de soudage

Le dispositif de soudage sert principalement à fixer la position de chaque composant dans l'assemblage et à contrôler leurs dimensions relatives. Il s'agit essentiellement d'un bloc de positionnement, dont la conception doit être adaptée à la structure réelle du produit. Il est important de noter que lors du positionnement du produit sur le dispositif, aucun espace étanche ne doit être créé entre les deux afin d'éviter une pression excessive pendant le chauffage par soudage, ce qui pourrait affecter les dimensions des pièces soudées.

07 Dispositif de polissage :

Utilisé pour fixer le produit et assurer un polissage uniforme.

08 Dispositif d'assemblage :

Les gabarits d'assemblage servent principalement de dispositifs de positionnement auxiliaires lors de l'assemblage des composants. Leur conception vise à faciliter la manipulation du produit en fonction de la structure d'assemblage, à éviter d'endommager sa surface pendant l'assemblage et à le protéger en le recouvrant d'un chiffon en coton pendant son utilisation. Il est recommandé d'utiliser autant que possible des matériaux non métalliques, comme la colle blanche.

Dispositif 09 pour la tampographie et la gravure laser :

Points de conception : La structure de positionnement du dispositif doit être conçue en fonction des exigences de gravure du produit. Il convient de veiller à la facilité de manipulation du produit et à la préservation de son aspect. Les blocs de positionnement et les dispositifs de positionnement auxiliaires en contact avec le produit doivent de préférence être réalisés en matériaux non métalliques, comme de la colle blanche.