Blog

Mar 14, 2023

Applications automobiles pour les presses d'assemblage

Cette station de presse semi-automatique installe des roulements et des circlips à l'arrière

Cette station de presse semi-automatique installe des roulements et des anneaux élastiques dans l'essieu arrière d'une voiture. Photo courtoisie FEC inc.

Cette station de pressage installe des roulements, des joints et des pignons dans un carter de différentiel. Photo courtoisie FEC inc.

Tout processus pouvant être effectué par une presse, y compris l'insertion, le sertissage et l'emboutissage, est utilisé pour assembler des composants automobiles d'une forme ou d'une autre. Photo avec l'aimable autorisation d'Aries Engineering Co. Inc.

Compte tenu des volumes de production dans l'industrie automobile, l'insertion des douilles est souvent automatisée. Ici, un robot s'occupe d'une servopresse. Photo avec l'aimable autorisation de Promess Inc.

La surveillance force-distance est un élément clé de nombreuses applications de pressage automobile. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Schmidt Technology

Cette station de pressage est conçue pour assembler plusieurs modèles d'arbre de transmission. Photo courtoisie FEC inc.

Cette station de pressage a été conçue pour insérer des douilles dans une pièce automobile. Photo avec l'aimable autorisation d'Aries Engineering Co. Inc.

L'assemblage automobile évoque le plus souvent des images de robots de soudage et de visseuses électriques. Mais une autre technologie est tout aussi importante pour l'assemblage d'une large gamme de composants automobiles : les presses.

Des presses pneumatiques, hydropneumatiques, électriques et manuelles sont utilisées pour assembler des rotules, des bras de commande, des fusées d'essieu, des rails de carburant, des barres omnibus, des pompes, des goujons de roue, des étriers de frein, des transmissions, des serrures de porte, des bouchons de blocage, des supports de moteur hydraulique et des essuie-glaces.

Les presses sont utilisées pour des applications à force élevée, telles que l'insertion de roulements à billes dans des pièces moulées, ainsi que pour des opérations délicates, telles que l'installation de l'aiguille d'un compteur de vitesse. Ils sont également utilisés pour installer des pièces telles que des fixations à sertissage automatique et des connecteurs électriques à broches conformes.

Tout processus pouvant être effectué par une presse - insertion, sertissage, clinchage, sertissage, rivetage et piquetage - est utilisé pour assembler des composants automobiles d'une forme ou d'une autre. Il existe également des applications uniques. Les reconditionneurs utilisent des presses pour démonter et remonter les pièces automobiles. Un autre constructeur automobile utilise une presse pour maintenir fermement les pièces ensemble lors d'une opération de soudage. La pression empêche l'assemblage de se déformer.

"Il existe une pléthore d'opérations de pressage dans une automobile", explique David J. Zabrosky, directeur des ventes pour l'Amérique du Nord chez Schmidt Technology. "Nos presses sont utilisées pour insérer des roulements et des bagues dans les composants de transmission et les colonnes de direction. … L'une de nos presses est utilisée pour insérer une goupille dans un composant en poudre métallique, puis l'enfoncer pour s'assurer qu'elle est retenue. …

"Une autre presse est utilisée dans une application de formage pour un capteur de capacité pour une serrure de porte automatique. … La roue de soufflante pour le système HVAC d'une voiture est pressée sur l'arbre d'un moteur."

L'insertion de bagues dans des pièces moulées ou embouties en métal est l'une des applications automobiles les plus courantes pour les presses d'assemblage. Les bagues peuvent être installées avec n'importe quel type de presse, selon le matériau et le volume de production, explique Charles A. Rupprecht, vice-président exécutif de BalTec Corp. Une presse manuelle est suffisante pour les applications à faible volume impliquant des bagues en élastomère. Une presse motorisée est nécessaire pour installer une grande bague métallique dans une application à volume plus élevé.

Quelle que soit la source d'alimentation, une presse à cadre en C est le plus souvent utilisée pour de telles applications, explique Michael T. Brieschke, coordinateur des ventes chez Aries Engineering Co. Inc. Avec son front ouvert, la presse peut accueillir une gamme de tailles de pièces et de pièces peut être chargé et déchargé manuellement ou par robot.

Pour faciliter les changements et éviter une usure excessive du vérin et du cylindre, Brieschke recommande une configuration de presse avec deux ou quatre colonnes de guidage.

"Vous pouvez changer les jeux de matrices relativement rapidement avec un système guidé", dit-il.

C'est important, car l'outillage d'insertion des bagues peut être très spécifique à la pièce. "Avec une bague droite, vous avez une très petite zone sur laquelle vous pouvez pousser", explique Brieschke. "Avec une bague à bride, vous avez une zone relativement plus grande. Il existe un milliard de bagues différentes."

Glenn Nausley, président de Promess Inc., explique que les constructeurs de machines sous-estiment souvent les difficultés d'une application apparemment simple comme l'installation de bagues dans un bras de commande. Ces bagues doivent être pressées à une distance spécifique, par exemple, à une position par rapport à une référence sur la pièce ou à une distance d'une autre bague. Cependant, ces références ne sont souvent disponibles qu'après l'assemblage complet de la pièce.

Pour compliquer les choses, l'emboutissage ou le moulage du bras de commande n'est pas exactement une pièce de haute précision. Il peut également fléchir lors de l'assemblage.

La réponse, dit Nausley, est d'utiliser une servo-presse en conjonction avec un appareil de mesure spécial. "La servo-presse vous donne le contrôle et la rétroaction", explique-t-il. "Vous n'êtes pas en train d'arrêter net.

"Vous ne pouvez pas utiliser un appareil traditionnel qui maintient simplement les pièces afin que vous puissiez mettre ces bagues en place. Vous avez besoin d'un appareil de précision avec des sondes intégrées qui mesurent la position des bagues.

"Maintenant, vous pouvez [appuyer partiellement sur les bagues], reculer et laisser la pièce se détendre. Ensuite, vous mesurez où se trouvent les bagues avec les sondes. Cette information est renvoyée au contrôleur, de sorte que la presse peut entrer une deuxième fois et terminez la pièce. Vous faites une bonne pièce à chaque fois. Vous mesurez la pièce au fur et à mesure que vous la faites.

Compte tenu des volumes de production dans l'industrie automobile, l'insertion des douilles est souvent automatisée. Par exemple, BalTec a récemment fourni un système de rivetage automatisé pour assembler les tringles qui soulèvent et abaissent le toit d'un cabriolet populaire. L'ensemble du système de production se compose de deux cadrans d'indexation avec des machines de formage radial Baltec et des systèmes de servo-presse personnalisés (non fournis par Baltec). Les presses insèrent automatiquement des douilles dans les emboutis, qui sont ensuite envoyés aux systèmes de rivetage pour l'assemblage final.

Le cadre en toile d'araignée a plusieurs points de pivot et nécessite donc plusieurs bagues. Et, puisque chaque cabriolet nécessite deux ensembles de tringleries (une droite et une gauche), le volume s'additionne. En effet, le système insère quelque 15 000 bagues par jour, explique Rupprecht. Les opérations de pressage et de rivetage sont surveillées pour garantir que la tringlerie pivote en douceur.

Aries Engineering a récemment conçu un système robotique pour installer des bagues dans les bras de commande d'une camionnette. Un robot charge et décharge les bras de commande, tandis qu'un autre charge les douilles. La surveillance force-distance garantit une insertion sans erreur des douilles.

"Le temps de cycle est de 18 à 23 secondes", explique Brieschke. "Pour faire ce processus manuellement, cela prendrait 30 à 40 secondes."

Les servopresses peuvent être utilisées en conjonction avec des équipements rotatifs pour mesurer les performances d'un composant automobile même lors de son assemblage. Par exemple, une servo-presse peut être utilisée pour appliquer une charge à un roulement pendant qu'un servomoteur fait tourner le moyeu pour mesurer la valeur de couple. "Vous voulez vous assurer qu'il n'y a pas de traînée", explique Keith Lowery, spécialiste des systèmes de presse chez FEC Inc.

Les rotules sont un autre exemple. Une servo-presse est utilisée pour former un matériau autour de la balle pour la maintenir en place. Un servomoteur fait tourner le goujon d'appui pendant que l'opération de formage est en cours d'exécution. Au lieu d'appuyer sur une distance ou une force spécifique, "nous appuyons sur une valeur de couple produite par les pièces qui tournent à l'intérieur de l'assemblage", explique Lowery.

Des presses sont utilisées pour assembler l'injecteur de carburant lui-même et pour insérer l'injecteur terminé dans la rampe de carburant.

Un injecteur de carburant est une soupape à commande électronique alimentée en carburant sous pression par la pompe à carburant. Lorsque l'injecteur est alimenté, un électroaimant déplace un piston qui ouvre la soupape, permettant au carburant sous pression de jaillir à travers une minuscule buse. Lorsque l'injecteur est hors tension, un ressort pousse le piston vers le bas contre la buse, coupant le carburant.

Pour des performances optimales du moteur, le ressort doit pousser contre le piston avec juste la bonne force, et cette force doit être constante d'un injecteur à l'autre. Malheureusement, même les ressorts de précision varient dans la force qu'ils exercent à une hauteur donnée.

Une presse équipée d'un contrôle force-distance résout le problème. La presse appuie sur le ressort jusqu'à ce qu'il produise une valeur de précharge prédéterminée, explique Nausley. La hauteur de la source à ce point est ensuite enregistrée. Lorsque l'injecteur est assemblé, la profondeur de l'opération de pressage est automatiquement ajustée pour correspondre à cette hauteur. Ainsi, les ressorts d'injecteur peuvent être légèrement plus ou légèrement moins comprimés d'une unité à l'autre, mais la force fournie par chacun sera la même.

Les injecteurs finis sont ajustés à la presse dans la rampe de carburant.

« Généralement, nous utilisons des presses pneumatiques pour cela », explique Rupprecht. "L'outillage supérieur est essentiel pour cette application, car vous devez vous assurer que l'injecteur est inséré à la bonne profondeur et qu'il n'y a pas de fissuration ou de distorsion. Nous conseillons généralement de surveiller la force de pression."

La surveillance peut détecter instantanément les problèmes lors de l'assemblage. Par exemple, si la force est plus faible que prévu, cela peut signifier que le joint torique est manquant. S'il est trop haut, le joint torique peut être pincé ou enroulé, ou il peut y avoir des débris dans le joint. Si la force initiale est très élevée, cela peut signifier que l'injecteur est mal aligné avec le trou.

Une application similaire consiste à installer les pistons sur les étriers de frein. "Il est courant que le joint d'étanchéité d'un piston d'étrier s'accroche au trou et se déchire", explique Lowery. "Pour éviter de rouler sur le joint, nous utilisons une servo-presse qui fait tourner le piston lorsqu'il est inséré dans le trou."

L'époque des pare-chocs en acier massif est révolue depuis longtemps. Au lieu de cela, les véhicules d'aujourd'hui ont de grands carénages en plastique. Pour un meilleur moulage, les fascias sont généralement produits sans trous pour des choses comme les phares antibrouillard, les crochets de remorquage, les caméras et les systèmes de sonar.

Au lieu de cela, les trous pour ces appareils sont percés à l'aide d'une presse équipée d'un système de surveillance force-distance. Si vous pensez que la surveillance des processus est exagérée pour une simple application de poinçonnage, détrompez-vous. Quiconque a déjà été dans une cintreuse d'ailes sait à quel point un carénage avant ou arrière peut coûter cher.

"La surveillance force-distance vous permet de savoir immédiatement si une pièce a été chargée de manière incorrecte", explique Brieschke. "La presse sait qu'elle doit être à une certaine position lorsqu'elle atteint une certaine force. Si l'une de ces mesures sort de la courbe, quelque chose ne va pas : les pièces n'ont pas été chargées correctement. Le pion ne s'est pas éjecté. L'outillage a été endommagé.

"Le vérin revient à la position d'origine et vous ne faites pas de pièce de rebut."

La meilleure presse pour une application automobile dépend de nombreux facteurs, y compris le processus ; la taille, la forme et les matériaux des pièces ; tolérances dimensionnelles; besoins en force; exigences de qualité; et les volumes de production.

Bien qu'il existe des équations pour calculer la quantité de force nécessaire pour une opération de pressage, elles ne fournissent en réalité que des estimations approximatives.

"Il y a tellement de variables", souligne Zabrosky. "Les résultats peuvent être considérablement faussés. Il est beaucoup plus facile d'obtenir des échantillons de pièces et de les tester sur une presse surveillée."

Zabrosky demande généralement à ses clients suffisamment de pièces pour produire au moins cinq assemblages. "Idéalement, il devrait s'agir de pièces de qualité de production, car la finition de surface et les tolérances dimensionnelles peuvent influencer les résultats", dit-il.

Pour plus d'informations sur les presses d'assemblage, visitez www.assemblymag.com pour lire ces articles :