Qu'est-ce que la fixation et l'assemblage en production ? Guide complet de l'automatisation

Dans le paysage manufacturier actuel, la fixation et l'assemblage jouent un rôle crucial dans la stabilité des produits, l'efficacité de la production et la maîtrise des coûts. L'objectif principal est d'assembler des composants individuels grâce à des méthodes de connexion précises et fiables, créant ainsi des unités fonctionnelles ou des sous-ensembles.

Bien qu'une conception de produit idéale vise à minimiser le nombre de pièces d'assemblage grâce à une ingénierie intégrée, la fixation et l'assemblage multi-composants restent indispensables dans la plupart des processus de fabrication complexes. Ces opérations se répartissent généralement en trois catégories : manuelles, semi-automatisées et entièrement automatisées, et peuvent impliquer diverses techniques telles que la fixation mécanique et le collage.

1.0Fixation mécanique : la base de l'assemblage industriel

La fixation mécanique reste la méthode d'assemblage la plus répandue en industrie manufacturière, reconnue pour sa fiabilité et sa polyvalence. Elle se divise en quatre grandes catégories, dont les principaux détails sont résumés ci-dessous :

1.1Fixations intégrales : connexions intégrées pour produits en tôle

Les fixations intégrales sont formées directement dans les pièces en tôle et assurent l'assemblage par emboîtement ou interférence entre les composants, éliminant ainsi le recours à des pièces séparées. Parmi les principaux types de fixations, on trouve :

• Protubérances en reliefCréé par l'emboutissage de deux feuilles de métal pour former une structure en forme de coupe. Le métal se dilate sous la pression pour former un « bouton » imbriqué plus grand que le diamètre du poinçon. Ce procédé, appelé clinchage, assure une liaison permanente adaptée aux tôles légères.
• Coutures de bord:Impliquer le pliage et l'emboîtement des bords des feuilles pour créer une liaison sécurisée qui renforce l'assemblage tout en éliminant les bords tranchants pour une sécurité améliorée.
• OurletLe bord d'une feuille est replié à 180 degrés pour enfermer fermement une autre feuille, formant ainsi une connexion solide et étanche. Couramment utilisé pour les panneaux de carrosserie automobile et les boîtiers d'appareils électroménagers exigeant rigidité et étanchéité.

1.2Fixations filetées : la clé d'un assemblage amovible

Les fixations filetées offrent une connexion mécanique flexible et peu coûteuse qui prend en charge le démontage et le remontage, ce qui les rend idéales pour les produits nécessitant une maintenance ou des mises à niveau.

• Types et spécifications:Gamme allant des vis miniatures pour l'électronique aux boulons de grand diamètre pour les applications structurelles dans la construction et les ponts.
• Normalisation et compatibilité:Disponible dans les systèmes impériaux et métriques, avec des formes de filetage, des pas et des tolérances personnalisables pour répondre à différents besoins de charge et de précision.
• Méthodes d'installation:

1. Assemblage manuel : Utilise des clés ou des tournevis pour les opérations à petite échelle.
2. Assemblage automatisé : s'appuie sur machines d'insertion de fixations Dotés de mécanismes de positionnement et d'alimentation précis pour l'insertion de vis à tête spéciale, ils minimisent les erreurs humaines et garantissent une installation rapide et fiable.

1.3Fixations non filetées : assemblage efficace sans filetage

Les fixations non filetées relient les composants par déformation ou géométrie plutôt que par filetage. Exemples courants :

• RivetsFixations permanentes monoblocs insérées dans des trous alignés, puis déformées à l'extrémité pour solidariser les pièces. Disponibles en formes pleines, semi-tubulaires, tubulaires et fendues. Les procédés automatisés comme le rivetage asorbital utilisent une tête rotative avec un léger angle de décalage (3 à 6°), réduisant ainsi le bruit par rapport au rivetage conventionnel ; idéal pour les environnements sensibles au bruit.
• Épingles:Fixations multifonctionnelles et économiques servant de dispositifs de verrouillage, de pivots ou d'outils d'alignement.

• Axes à chape : comportent un trou pour une goupille fendue ou une goupille à ressort.
• Goupilles cylindriques : assurent un alignement précis dans les assemblages de haute précision.
  • RondellesComplémentent les boulons et les vis en répartissant les charges et en réduisant les contraintes superficielles. Les rondelles frein à denture interne, externe ou combinée empêchent le desserrage sous l'effet des vibrations ou des chocs.

1.4Agrafage : une solution de fixation légère et très efficace

L'agrafage est une méthode d'assemblage permanent et économique, largement utilisée dans les intérieurs automobiles et la production de meubles. Les agrafeuses semi-automatiques utilisent des bandes d'agrafes pré-collées pour un fonctionnement manuel. Les agrafes se déclinent en plusieurs versions :

• Longueur: S'adapte à différentes épaisseurs de matériaux.
• Type de point:Ciseau, ciseau intérieur, ciseau extérieur ou pointes divergentes — sélectionnés en fonction des propriétés du matériau.

2.0Machines d'insertion de fixations : le cœur de l'assemblage fileté automatisé

Avec l'automatisation croissante de la fabrication, les fixations machines d'insertion sont devenus essentiels pour l'assemblage fileté à grande échelle, notamment dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique et de l'électroménager. Leurs principales caractéristiques sont les suivantes :

Machines d'insertion de fixations ALEKVS

3.0Collage adhésif : une voie innovante vers l'assemblage permanent

Le collage assure une liaison moléculaire entre différents matériaux grâce à des forces de cohésion, formant ainsi des joints permanents impossibles à démonter sans endommager les pièces. Alternative complémentaire à la fixation mécanique, il offre des avantages uniques en termes de performances et de conception.

3.1Polyvalence des matériaux

Les adhésifs sont disponibles sous de multiples formes pour répondre à des besoins divers :

• Formes fluides : Liquide, pâte, émulsion (pour espaces d'application flexibles).
• Formes solides : Film, ruban, bâton, granulé, poudre (pour des applications précises et prédécoupées).

3.2Méthodes d'application flexibles

• Assemblage à petite échelle:Appliqué manuellement à l'aide de pinceaux.
• Production à moyenne échelle:Distribution semi-automatisée par extrusion ou pistolets de pulvérisation.
• Fabrication à grande échelle:Les systèmes automatisés dédiés exécutent des applications précises et répétables avec des chemins programmables adaptés à des composants ou à des familles de pièces spécifiques.

3.3Principaux avantages en termes de performances

Par rapport à la fixation mécanique traditionnelle, le collage offre :

• Répartition uniforme des contraintes : répartit les contraintes sur de grandes surfaces, minimisant ainsi les risques de défaillance localisée.
• Compatibilité avec des matériaux différents : relie les paires métal-plastique, verre-céramique et autres matériaux sans perçage/soudure.
• Capacité d'étanchéité : forme des barrières protectrices contre l'humidité, la poussière et les contaminants.
• Léger et économique : réduit le poids de l'assemblage et les coûts globaux tout en améliorant l'intégrité structurelle.

4.0Assemblage automatisé : le moteur principal de la réduction des coûts et de l'efficacité

L'assemblage est l'une des étapes les plus exigeantes en main-d'œuvre de la fabrication, représentant une part importante des coûts de main-d'œuvre directe. L'automatisation est donc devenue une stratégie clé pour réduire les dépenses, augmenter la productivité et garantir une qualité constante.

Une mise en œuvre réussie nécessite :

1. Conception de pièces empêchant le chevauchement (bardeaux).
2. Alimentation pré-orientée via des piles, des bobines, des bacs ou des plateaux.
3. Chargement de pièces et déchargement de pièces finies assistés par robot.

4.1Types de machines d'assemblage automatisées

4.2Facteurs clés dans la sélection de l'équipement

Lors de la sélection de systèmes d’assemblage automatisés, les fabricants doivent évaluer cinq aspects critiques :

1. Taux de production requis (rendement par unité de temps).
2. Taille et poids des composants.
3. Proportion d'opérations automatisées par rapport au support manuel.
4. Nécessité de processus assistés par l'homme.
5. Complexité des étapes d'assemblage (coordination multi-pièces, alignement de précision).

5.0Résumé de la technologie de base

Alors que la fabrication continue de progresser vers une plus grande intelligence, efficacité et précision, les technologies de fixation et d’assemblage évoluent selon trois directions principales : l’automatisation, l’allègement et la précision.

• La fixation mécanique est améliorée via machines d'insertion de fixations pour augmenter l'efficacité de la production par lots.
• Le collage se développe dans les secteurs haut de gamme (véhicules à énergies nouvelles, aéronautique) pour ses avantages de légèreté et d'étanchéité.
• Les systèmes d'assemblage automatisés (cadran, en ligne, carrousel) offrent une flexibilité pour répondre aux divers besoins des produits.

En alignant les stratégies de fixation et d’assemblage avec les caractéristiques du produit, l’échelle de production et les objectifs de coûts, les fabricants peuvent réaliser des gains substantiels en termes d’efficacité, de qualité et de compétitivité globale.