La différence entre les goupilles pleines à tête froide et usinées

La première étape lors de la conception d’une articulation est de déterminer les exigences de fonctionnement des composants hôtes et des fixations. Les exigences de rendement devraient être atteintes sans trop de caractéristiques conceptuelles. Une articulation idéale remplit les exigences de rendement et de qualité au coût le plus faible possible. Les informations ci-dessous aideront les concepteurs à comprendre les différences entre les capacités de la formation à froid et l’usinage, étant donné que les caractéristiques de la conception d’une goupille pleine et des trous du composant hôte en dépendent.

En général, les douilles emmanchées et les goupilles lisses sont maintenues dans le montage en étant pressées dans des trous dont le diamètre est inférieur à celui de la goupille. Dans la plupart des applications, l’interférence doit être limitée afin de maintenir les forces d’insertion dans des limites pratiques. L’emmanchement acceptable pour la plupart des métaux (acier, laiton et aluminium) est un déplacement de matériau de 0,0125 mm à 0,025 mm (0,0005” – 0,001”). Comme le seuil de tolérance inclut la somme des tolérances de la goupille et du diamètre du trou, les goupilles doivent être usinées avec précision et les trous doivent être alésés et/ou rectifiés. Ceci augmente le temps de cycle et le coût de fabrication associés à la préparation du trou.

Il faut également noter que les charnières avec jeu ne nécessitent pas de trous emmanchés et donc n’ont pas besoin de tolérance de diamètre de goupille plus serré que ± 0,025 mm (± 0,001”).

Les goupilles pleines usinées coûtent en général dix fois plus cher que les goupilles pleines formées à froid. Pourquoi les goupilles pleines formées à froid sont-elles tellement plus rentables ?

• La formation à froid produit des goupilles pleines à une cadence d’environ 300 pièces par minute (ppm), tandis que l’usinage en fabrique environ 4 ppm.
• L’usinage produit des déchets métalliques. Ainsi, l’usinage d’une goupille pleine nécessite plus de matériau brut que la fabrication de la même pièce par formation à froid. Les seuls déchets générés pendant la formation à froid sont ceux produits lors du réglage.
• La tige à DE meulé peut coûter trois fois le prix d’une tige standard utilisée pour l’usinage.

Bien que l’usinage soit plus cher que la formation à froid, les coûts de réglage sont sensiblement inférieurs pour l’usinage. Les entreprises qui uniformisent les tailles des goupilles pleines peuvent réduire les coûts de réglage de sorte que l’impact en termes de coûts sur les clients est négligeable. Toutefois, les coûts peuvent être significatifs pour les conceptions sur mesures, particulièrement pour les petits volumes. Le tableau 4 résume les grandes différences entre les réglages pour une formation à froid par rapport à l’usinage.

L’étude de cas ci-dessous illustre les différences entre une goupille pleine à tête longue de 3 mm DE x 30 mm formée à froid et usinée. Comme souligné dans le tableau ci-dessous, la quantité de matériau brut et la cadence de production (ppm) sont les facteurs les plus importants dans la différence de prix considérable entre la formation à froid et l’usinage.

En comprenant les différences entre les goupilles pleines formées à froid et d’usinage, les concepteurs peuvent optimiser les performances et le coût total de fabrication d’une articulation. Les deux procédés de fabrication produisent des pièces de haute qualité et à l’aspect uniforme. Toutefois, il existe des différences significatives de coût et de capacités entre la formation à froid et l’usinage. Ce document peut servir d’outil de référence pour aider les concepteurs avec les caractéristiques de conception d’une goupille pleine. Toutefois, il est recommandé aux fabricants de s’associer à des experts de l’industrie en matière d’assemblage et de montage afin d’identifier la solution la plus économique pour leur assemblage.