Brevet FR2257364A1 — publié le 19750808

La présente invention concerne unprocédé et une machine pour donner à une t6le ou une plaque d'acier une forme courbe complexe et même une forme gauche. En général les tôles extérieures d'une coque à l'avant ou a' l'arrière du'navire ont des formes complexes de sorte que les tales d'acier sont souvent mises en forme non seulement pour pre- senter une surface courbe complexe mais aussi pour avoir une forme gauche. Par suite, il a été de pratique courante jusqu'ici après le cintrage d'une tôle d'acier dans une direction au moyen d'une presse ou de cylindres à cintrer, de lui donner la forme désirée par un procédé thermique, c'est-à-dire un procédé appelé chauffage linéaire".Cependant, un tel procédé comporte des inconvénients; non seulement il faut un temps de travail important, un poinçon et une matrice correspondant à la configuration à surface courbe désirée et du personnel hautement qualifié, mais aussi la commande automatique de la machine est extrêmement diffici le. Pour éviter ces inconvénients de la technique antérieure, la demanderesse a proposé un système à matrice en forme de plaque pour augmenter le rendement de travail dans le cas du cintra ge d'un ~ grand nombre de t8les d'acier devant avoir la même confi- guration, par exemple dans le cas de ltenveloppe dJuz réservoir sphérique. Âvec ce système à matrices en forme de plaques, des matrices en forme de plaques ayant une longueur égale å la largeur totale de la t81e d'acier sont utilisées, une pour la matrice supérieure et trois pour les matrices inférieures, de sorte qu'un travail d'un très grand rendement peut avoir lieu par-comparaison au cas des systèmes classiques utilisant un poinçon sphérique et une matrice concave. Plus particulièrement, avec ce système à matrices en forme de plaques lestmatricess ont la courbure désirée pour la tôle d' acier dans sa direction transversale tandis que la courbure désirée pour la tale dans la direction longitudinale est obtenue en réglant les trois matrices en forme de plaques à des niveaux différents appropriés pour former les matrices inférieures et la tole d'acier est pressée par la matrice en forme de plaque utilisée comme matrice supérieure afin d'obtenir les courbures désirées dans les directions respectives. Comme les courbures des matrices en forme de plaques du système à matrices décrit ci-dessus sont fixes, ce système ne convient pas pour obtenir des formes diverses dans la production en petites quantités de pièces de forme différentes, comme c'est le cas dans la fabrication des tôles devant former l'extérieur d'une coque pour laquelle non seulement les courbures des tôles d'acier varient d'après les emplacements auxquels sont utilisés ces tales, mais aussi la courbure varie d'un point à un autre d'une même tôle d'acier. La présente invention a pour but un procédé et une machine supprimant les inConvénients ci-dessus, et a en particulier pour but une nouvelle machine pour le cintrage des tôles d'acier dans laquelle trois rangées de poinçons adaptées pour établir la surface courbe désirée pour former des groupes supérieurs et des groupes inférieurs de trois rangées de poinçons, au lieu de préparer un poinçon et une matrice correspondant chaque fois à une forme courbe particulière. Pour donner une courbure arbitraire quelconque à une tale d'acier dans la direction transversale et la direction longitudinale, comme le travail de cintrage est effectué en établissant la surface courbe au moyen de rangées de poinçons, en ce qui concerne d'abord la direction longitudinale deux rangées de poinçons sont utilisées, # exemple dans la partie inférieure, et la tôle d'acier peut entre pressée entre les deux rangées de poinçons par une rangée unique de poinçons supérieurs. Il est évident que pour communiquer à la tôle d'acier une courbure dans la direction transversale les rangées de poinçons doivent avoir la courbure de la direction transversale.Cependant, dans ce cas, comme une certaine différence de la course de la rangée de poinçons supérieurs peut influer sur la précision du cintrage de l'article for nié, il est nécessaire du point de vue industriel qu'une rangée de poinçons inférieurs soit de plus utilisée en opposition à la rangée de poinçons supérieurs pour limiter la course. Cependant, pour obtenir simultanément une torsion ou un gauchissement de la surface courbe, il est nécessaire de bloquer la tôle d'acier au moyen de rangées supérieures et inférieure8 de poinçons dans la partie centrale pour exercer le travail de torsion sur la tale daeier-au moyen de rangées supérieures et ineé- rieures de poinçons situées à gauche et à droite. De plus, pour la mise en forme avec une surface courbe complexe comme c'est le cas pour les tôles extérieures d'une coque, au moins trois rangées de poinçons sont nécessaires aussi bien à la partie supérieure qu'à la partie inférieure. Une machine selon l'invention est caractérisée en ce que le groupe supérieur et le groupe inférieur de poinçons sont chacun constitués par trois rangées de poinçons distribuées en opposition dans la direction transversale de la tale d'acier sur une longueur supérieure à la largeur maximale de la tôle d'acier, les poinçons respectifs -de ces groupes de poinçons étant réglables individuellement en hauteur et les rangées respectives de poin çons de ces groupes de poinçons étant disposées de façon telle que les hauteurs relatives des rangées et les distances entre les rangées puissent être réglées arbitrairement pour permettre d'établir, de n'importe quelle façon désirée, les courbures de la tale d'acier dans la direction transversale et la direction longitudinale. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels Fig.1 représente schématiquement en perspective une machine pour cintrer des tôles d'acier selon un mode de mise en oeu- vre de l'invention, Six.2 représente schématiquement en coupe le montage de 1' extrémité de travail d'un poinçon selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, Bit.3 représente schématiquement en perspective une tôle d'acier ayant reçu une forme gauche selon l'invention, Six.4 représente schématiquement une surface courbe devant être formée par les rangées de poinçons pour donner une forme gauche à une tôle d'acier, Sig.5 est une vue schématique en élévation latérale des groupes de poinçons supérieurs et inférieurs, chaque groupe com- portant trois rangées de poinçons pour emboutir une tôle d'acier et lui donner la forme gauche désirée, Piu,6 est une vue schématique en élévation latérale montrant le procédé mécanique pour régler les distances entre les rangées de poinçons voisines dans un groupe de poinçons formé de trois rangées de poinçons selon un mode de mise en oeuvre de 1 'invention et Six.7 est une vue schématique en élévation du dispositif de la fig.6. cier cier La fig.1 représente une machine dans laquelle une tôle d'a 1 doit être mise en forme, cette#achine comportant un bâti supérieur 2, des éléments latéraux de bâti~3, et un élément de bâti inférieur 4, ces différentes parties étant assemblées par des clavettes 33 pour former le corps de la presse. La machine comporte des blocs de montage 5 pour les groupes respectifs de poinçons, ces blocs de montage étant montés sur les éléments de bâti supérieur et inférieur pour supporter des vérins hydrauliques ou des boites à vis 6 et 8 et des groupes de poinçons 7, 9. La machine comporte une table d'alimentation 10 ayant des rouleaux Il. Les poinçons de la machine sont#disposés en trois rangées transversales par rapport à la direction d'avance de la tale d' acier et sur les côtés opposés de la tôle d'acier, et n'importe quel nombre désiré de poinçons peut être monté pour chaque rangée de poinçons dans le sens de la largeur de la tle d'acier. quand une tôle d'acier est cintrée pour recevoir la forme désirée par ces groupes de poinçons, ces poinçons établissent une surface courbe. Il est possible de programmer préliminairement les surfaces courbes et de provoquer l'établissement de la surface courbe au moyen d'une calculatrice électronique 12 de dimensions limitées. Un pupitre de commande 13 permet de commander la presse. En ce qui concerne les poingons individuels du groupe de poinçons pour permettre à l'extrémité de travail de s'orienter librement suivant la configuration courbe de la tôlé d'acier pen dant la déformation de celle-ci, chaque poinçon comporte une partie d'extrémité 14 à surface intérieure sphérique 14a en contact avec la surface sphérique 16a de la tige de poinçon 16, de la façon représentée sur la fig.2. Pour permettre l'assemblage de cette structure, la partie d'extrémité 14 est usinée avec une forme concave pour qu'elle s'adapte sur la partie sphérique sur une profondeur correspondant au rayon maximal, et quand la pièce d'extrémité a été placée sur la tête sphérique de la tige de poin çon 16, une plaque de maintien 15 présentant un alésage sphérique 15a est fixée à la pièce d'extrémité 14 par des vis 17. L'avance et le retrait des poinçons pour former une surface courbe au moyen du groupe supérieur de poinçons ou du groupe inférieur de poinçons peuvent être effectués au moyen de systèmes à vis. Cependant, il est préférable d'utiliser soit le groupe supérieur, soit le groupe inférieur de poinçons avec un réglage à vis et d'utiliser un système hydraulique pour le groupe opposé. Plus -particulièrement, si les groupes supérieurs et inférieurs de poinçons sont du type à vis, les hauteurs des poinçons doivent être réglées à la fois dans les groupes supérieurs et les groupes inférieurs de poinçons pour définir la surface courbe. Par contre, Si le groupe de poinçons situé sur un côté est construit pour être commandé hydrauliquement et Si la course des poinçons est commandée seulement sur l'autre côté dans lequel est utilisé un système à vis, il n'est pas# nécessaire que les poinçons-du côté hydraulique soient reglés du moment qu'ils sont appliqués avec une pression hydraulique suffisante pour provoquer le cintrage de la tôle d' acier le long du groupe de poinçons à vis situé sur le côté opposé. Un mode de réalisation préféré du dispositif pour régler la distance entre les rangées de poinçons voisines dans trois rangées de poinçons est représenté sur les fig.6 et 7 suivant lesquelles le groupe de poinçons du côté inférieur est commandé hydrauliquement, Des éléments de guidage 29 sont montés sur l'élément de bâti inférieur 4 pour que les rangées de poinçons puissent coulisser le long de ces guides, la rangée de poinçons se trouvant au milieu étant fixe et les rangées de poinçons situées sur les côtés opposés pouvant être déplacées au moyen de vis 30 pour régler la distance entre les rangées voisines de poinçons des trois rangées de poinçons. Les vis 30 sont commandées par l'intermédi- aire de réducteurs 34.Comme le montre la fig.-7, la partie inférieure des rangées de poinçons comporte des rainures 31 engagées sur des guides, et plusieurs taraudages 32 pour le passage des vis. Pour le réglage de la distance entre les rangées de poin çons, des systèmes à vérins hydrauliques peuvent être utilisés à la place du système à vis. Bien entendu, les mécanismes conSidérés ci-dessus peuvent être utilisés pour les rangées de poinçons supérieures. En raison de la construction décrite ci-dessus dtune machine selon l'invention, la machine fonctionne de la façon décrite en détail ci-après. Ainsi que le montre la fig.I, la tôle d'acier 1 devant être travaillée est amenée dans la presse par les rouleaux d'alimenta- tion Il situés à gauche ou à droite de la presse. Dans la section des poinçons, la hauteur des poinçons et les distances entre les rangées voisines de poinçons sont préalablement réglées en fonction de la forme à laquelle la tôle d'acier 1 doit être cintrée. Par exemple, quand la tôle d'acier I doit être cintrée pour recevoir une forme convexe vers le bas dans les directions de la longueur et de la largeur de la façon représentée sur la fig.1, les hauteurs des différents poinçons et les distances entre les rangées de poinçons du groupe supér#- eur de poinçons sont réglées en tenant compte du retour élastique de la tôle d'acier afin que le groupe de poinçons supérieurs établisse une surface convexe vers le bas. Si le groupe de poinçons inférieurs est du type à vis, il est nécessaire de régler les hauteurs des différents poinçons et les distances entre les rangées de poinçons pour établir une surface complémentaire à la surface formée par le groupe de poinçons supérieurs, en tenant compte de l'épaisseur de la tôle d'acier. Par contre, si le groupe de poinçons inférieurs est monté pour être actionné hydrauliquement, il suffit de régler seulement les distances entre les rangées de poinçons pour qu'elles correspondent aux distances des poinçons supérieurs. Si la tôle d'acier I doit recevoir des courbures fixes, dans la direction longitudinale et la direction transversale, les positions relatives des rangées de poinçons respectives sont maintenues fixes et la tôle d'acier 1 est avancée pas à pas de façon intermittente d'une extrémité à l'autre de la façon commandée par le pupitre 13 pour répéter les opérations de cintrage à la presse. De cette façon, la forme désirée peut être obtenue. Si les courburesdevant être obtenues dans la tôle d'acier 1 ne sont pas constantes, le travail de cintrage nécessaire sur la tôle d'acier peut être conduit en modifiant les hauteurs des différents poinçons et les distances entre les rangées de poin çons pour chaque pas d'avance de la tôle d'acier 1. Dans ce cas aussi quand l'un des groupes de poinçons est commandé hydrauliquement, il suffit de régler les distances entre les rangées de ces poinçons, les opérations de cintrage à la presse étant ensuite répétées. Ci-après est décrit le cas où une tôle d'acier doit être cintrée pour recevoir une forme ayant certaines courbures aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction transversale, et aussi une forme gauche de la façon représentée sur la fig.3. Dans ce cas les rangées de poinçons 18, 19 et 20 doivent êire établies de la façon montrée sur la fig.4 sur laquelle les rangées de poinçons sont représentées schématiquement solidarisées. Plus particulièrement, bien que la forme gauche désirée puisse être donnée à une tôle d'acier en serrant la tôle d'acier avec deux rangées de poinçons à la fois dans les groupes supérieurs et les groupes inférieurs de poinçons s'il suffit de gauchir la tale d'acier dans le cas où la tôle d'acier ne doit recevoir aucune courbure dans la direction longitudinale et dans la direction transversale, au moins trois rangées de poinçons sont nécessaires et la ligne d'enveloppe de chaque rangée de poinçons doit recevoir une courbure. Pour expliquer le processus ci-dessus en considérant la fig.5 qui représente les groupes de poinçons vus d'un côté, le groupe de poinçons supérieurs constitué par trois rangées est monté sur l'élement de châssis supérieur 2 et les poinçons indi viduels des rangées respectives de poinçons sont réglées à deux hauteurs différentes dans la direction de la largeur de la tôle d'acier de façon que dans la rangée de poinçons de gaucho suivant la fig.5 le poinçon le plus en avant soit le plus élevé et que les extrémités des poinçons descendent successivemeat plus bas vers 1'estrémité arrière pour établir la courbe de leur ligne d' enveloppe, que dans le groupe de poinçons de droite suivant la fig.5 le poinçon le plus en avant soit le plus bas devant la rangée de poinçons de gauche et que les extrémités de cette rangée se trouvent progressivement plus haut vers l'extrémité arrière de la rangée, et que les poinçons de la rangée centrale établissent une forme intermédiaire de ligne d'enveloppe. les différents poinçons de ces rangées de poinçons sont construits de façon que l'extrémité de travail 22 soit accouplée à sa tige filetée de piston 21 par un dispositif à rotule de la façon décrite ci-dessus par rapport à la fig.2. Le déplacement vertical du poinçon est provoqué par un moteur 25 dont l'arbre est fixé directement à 1'autre extrémité de la tige de poinçon 21. Si le moteur était libre, seule la carcasse du moteur serait entraînée en rotation et, par suite, la carcasse du moteur compos te des oreilles de guidage 26 empêchant la rotation et pouvant circuler le long de guide 27 empêchant la rotation et fixés aux parois intérieures du bloc de montage 5 afin que le moteur du'lace le poinçon verticalement.La tige filetée-du poinçon coopère avec un filetage femelle du bloc de montage 5. Le groupe de poinçons inférieurs comportant trois rangées de -poinçons et monté sur l'élément de bâti inférieur 4 comporte des vérins hydrauliques 28 avec des tiges de pistons 23, les parties d'extrémité 24 des poinçons étant montées sur les tiges de pistons 23 par une structure semblable à celle assurant le montage des extrémités 22 des poinçons supérieurs.Les vérins sont montés sur un bloc de montage 51 Si une tôle d'acier est placée sur les rangées de poinçons inférieurs et si une pression hydraulique est exercée sur ces poinçons, la tale d'acier est pressée contre la rangée de poin çons supérieure et, par suite, la tôle d'acier peut recevoir une forme avec la surface courbe complexe désirée avec une forme gauche en étant parfaitement cintrée suivant la surface courbe établie par la rangée de poinçons supérieurs. De plus, comme la tole d'acier peut être avancée pas à pas de façon intermittente, une' tôle d'acier, même de grandes dimensions, peut recevoir la forme désirée. Dans le cas ou la forme de la tôle d'acier doit varier selon l'emplacement sur la tôle, la tôle d'acier peut recevoir n' importe quelle forme voulue en effectuant le réglage des hauteurs des poinçons supérieurs ainsi que le réglage des distances entre les rangées voisines de poinçons pour chaque opération de cintrage à la presse. Bien que sur la fig.5 les rangées de poinçons soient représentées comme si les distancés entre les rangées voisines de poinçons étaient fixes aussi bien pour le groupe supérieur que pour le groupe inférieur de poinçons, -en fait, pour régler les distances entre les rangées voisines de poinçons, des glissières de guidage 29 sont montées, par exemple sur l'élément de bâti inférieur et les rangées de gauche et de droite de poinçons comportent des rainures 31 complémentaires des glissières 29 pour permettre le déplacement des rangées de poinçons avec guidage par les glissières 29 de la façon représentée sur la fig.6, mais la rangée centrale de poinçons peut-avoir une position fixe.Pour le déplacement de ces rangées de poinçons, des trous filetés 32 sont formés dans la partie inférieure des rangées de poinçons et des vis 30 sont tournées par un moteur par l'intermédiaire des réducteurs 34 qui réduisent la vitesse de rotation du moteur. Comme les trous filetés 32 sont traversés par les vis 30, les rangées de poinçons de droite et de gauche sont déplacées respectivement vers la gauche et la droite. Sous ce rapport, bien qu' un procédé d'entrainement mécanique soit décrit ci-dessus, il est possible d'utiliser aussi un système d'entrainement à vérins hydrauliques. En résumé, quand une machine à cintrer les tôles d'acier selon l'invention est utilisée, une tale d'acier peut être facilement soumise à un travail de cintrage pour recevoir n'importe quelle forme désirée à surface courbe complexe sans utiliser de matrice de forme spéciale et, de plus, la commande automatique de l'ensemble de la machine peut être obtenue facilement. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour cintrer une tôle d'acier caractérisé par l'utilisation d'au moins trois rangées de blocs de montage chacun constitué par un groupe de poinçons alignés en une rangée sur le côté supérieur et le côté inférieur, le positionnement des rangées supérieures et des rangées inférieures de poinçons en opposition dans la direction verticale, llétablissement d'une surface courbe prédéterminée avec les surfaces des rangées de poinçons et des groupes de poinçons et le pressage de la tôle d'acier en fai#sant avancer la tôle de façon intermittente pas à pas entre les rangées supérieures et les rangées inférieures de poinçons pour donner à la tôle d'acier une configuration prédéterminée. 2.- Machine pour cintrer une tôle ou une plaque d'acier pour lui donner n'importe quelle configuration désirée ayant une surface courbe complexe, caractérisée par un groupe de poinçons supérieurs formé ##au moins trois rangées de poinçons alignés dans la direction transversale de la tôle, ce groupe de poinçons étant disposé au-dessus de la tôle d'acier et étant adapté pour former une surface courbe convenable pour donner à la tôle d'acier la configuration désirée et un groupe de poinçons inférieurs formé d'au moins trois rangées de poinçons alignés dans la direction transversale de la tale d'acier, ce groupe de poinçons étant disposé en dessous de la tôle d'acier et étant adapté pour presser la tôle d'acier afin de la placer contre le groupe de poin çons supérieurs, le groupe de poinçons supérieurs étant disposé de façon que ses poinçons soient réglables individuellement en hauteur et que les rangées de poinçons des trois rangées de poin çons puissent etre positionnées arbitrairement par rapport aux hauteurs des rangées et aux distances entre les rangées, et le groupe de poinçons inférieurs étant disposé de façon que les rangées de poinçons respectives puissent être arbitrairement positionnées par rapport aux distances entre les rangées afin que les courbures de la tôle d'acier soient établies arbitrairement dans la direction transversale et dans la direction longitudinale. 3.- Machine selon la revendication 2 caractérisée en ce que les groupes de poinçons supérieurs et inférieurs sont disposés de façon que leurs fonctions puissent être interchangées l'une par rapport à l'autre. 4.- Machine selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le groupe de poinçons supérieurs et le groupe de poinçons inférieurs sont tous deux adaptés pour former une surface courbe convenant pour former la tôle d'acier avec la configuration désirée. 5.- Machine selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que les poinçons comportent une extrémité active montée de manière mobile sur une tige notamment par une rotule.