Conception d'assemblages tôle résistant aux tolérances de fabrication

Les assemblages en tôle sont un pilier de la production à grande échelle car ils fournissent un moyen rentable de construire des structures substantielles. L'estampage, cisaillement et pliage matures éliminent le besoin de moules plastiques personnalisés coûteux.

Quand la commande est en dessous de 10 000 pièces, la plupart des designers optent encore pour des tôles estampées ou découpées CNC suivies de pliage semi-automatisé, car le coût d'outillage de matrices à grande échelle ne serait jamais amorti.

Cependant, le pliage en étape unique que ces machines effectuent crée un empilement de tolérance markedly différent des processus en un coup comme RIM, mousse structurelle, ou formage progressif par matrice. Chaque pli ou caractéristique formée additionne à la tolérance cumulative, et les designers qui ignorent ce risque produisent des pièces bombées ou qui ne s'assemblent pas.

En pratique, les tolérances les plus hautes se trouvent dans les sections plates découpées en une seule mise en place. Par conséquent, toute caractéristique clé-à-clé ou d'alignement qui peut être placée sur un seul plan sera intrinsèquement plus précise que celle qui repose sur plusieurs plis.

Prenez un rack de disque comme exemple. Placer les séparateurs verticaux en utilisant les mêmes boulons qui les verrouilleront plus tard introduit au moins deux plis entre les trous de boulons, résultant en tolérances lâches et séparateurs inclinés. Une meilleure approche est d'usiner des languettes sur le séparateur qui s'emboîtent dans des fentes sur les plaques supérieure et inférieure. Comme les languettes et fentes sont formées à partir de la tôle plate, elles fournissent un ajustement plus serré. Le séparateur peut alors être sécurisé avec une bride qui a des trous surdimensionnés pour accommoder l'inévitable tolérance de pliage de la bride.

L'utilisation de languettes depuis les membres horizontaux introduirait des tolérances pli-à-pli additionnelles, qui seraient supérieures à la tolérance fente-à-fente. En positionnant l'épaulement de languette au-dessus de la bride, la caractéristique de plan plat plus précise gouverne l'alignement.

Le même principe s'applique lors de l'accouplement de deux feuilles planes. Employer des trous poinçonnés pour le positionnement, et utiliser des clips Cleco ou rivets, produit un alignement fiable tout en permettant encore aux pièces de fléchir aux plis.

Les designers mécaniques pourraient remarquer un défaut dans l'approche basée languettes : la séquence d'assemblage requérait d'attacher tous les séparateurs aux plaques supérieure et inférieure avant d'ajouter les plaques latérales, et retirer n'importe quel séparateur unique nécessiterait de démonter l'unité entière. Pour résoudre cela, des demi-cisaillages ou fentes peuvent être utilisés. En créant une saillie sur les plaques supérieure et inférieure pendant que les feuilles sont encore plates, l'alignement est verrouillé sans sacrifier la tolérance.

Ces considérations de tolérance s'étendent au-delà de l'accouplement tôle. Quand on attache du métal à des assemblages soudés, plastiques, ou peaux mousse structurelle, il est préférable de garder l'alignement haute-précision dans un seul plan et compter sur plis et brides pour la résistance. Trous ou fentes surdimensionnés empêchent le sur-contraintement de l'assemblage.

En gardant les réalités de la fabrication tôle bas et moyen volume à l'esprit, les designers peuvent créer des pièces qui s'ajustent de façon fiable à travers la plage de tolérance. Collaborer étroitement avec les fournisseurs aide à découvrir les contraintes de fabrication tôt, permettant au design d'être adapté avant les changements d'outillage coûteux.