Brevet FR2502032A1 — publié le 19820924

La présente invention concerne le pliage de pièces formées de profilés en U, par exemple dans le domaine de la fabrication de cadres de châssis de véhicules ou d'autres structures marchandes utilisant des pièces formées à partir de tôles ou de plaques métalliques. Il est souvent nécessaire de réaliser, dans un profilé en U, un ou plusieurs coudes ou pliages se situant dans le plan des ailes du profilé en U, c'est-à-dire impliquant une déformation des ailes au- tour d'un axe ou d'axes perpendiculaires à leurs plans. Ceci implique un étirage ou une compression du matériau des ailes suivant la direction longitudinale de la pièce, en particulier dans les parties de l'aile qui formeront les parties de rayon maximum du coude termi- né. Les spécifications du métal utilisé peuvent varier de sorte que le comportement du matériau est, dans une certaine mesure, imprévisible. Ces problèmes ont entraîné des difficultés pour réaliser un pliage des profilés en U, satisfaisant du point de vue de l'as- pect à l'état fini et du maintien de dimensions com- patibles. En particulier le pliage s'est soldé par l'apparition d'ondulations ou de plissements, peu es- thétiques et entraînant éventuellement un affaiblis- sement, de zones des ailes dans les régions du ou des coudes. Le but de la présente invention est de four- nir un procédé et une machine pour plier des piè- ces en forme de profilés en U, qui permettent une com- mande précise du processus de pliage et l'obtention de résultats améliorés et stables, fournissant une pièce finie présentant un aspect net et uniforme et possédant des dimensions précises. Conformément à l'invention, il est prévu une machine pour plier une pièce allongée comportant deux ailes planes, parallèles et espacées, s'étendant perpendiculairement à partir d'une âme plane de manière à former un profilé en U, ladite machine com- portant des ensembles conjugués qui sont conformés et déplaçables pour venir en contact serré avec les faces intérieure et extérieure de chaque aile au moins dans une région de la pièce, dans laquelle un pliage doit être réalisé, lesdits ensembles étant articulés pour permettre le déplacement d'au moins une première sec- tion par rapport à une seconde section de manière à appliquer une force de pliage, agissant dans les plans des ailes, à des parties de la pièce, espacées longi- tudinalement, en vue de provoquer leur déplacement relatif de manière à former au moins un pliage, ledit contact serré des faces des ailes étant maintenu pen- dant ledit déplacement pour assurer que les ailes si- tuées dans ladite région de la pièce restent planes. La présente invention concerne en outre un procédé de formage d'un ou de plusieurs coudes ou pliages, dans une pièce constituée par un profilé en U, mettant en oeuvre les phases opératoires du procédé appliqué par la machine définie ci-dessus, et une pièce travaillée, c'est-a-dire coudée ou pliée, réalisée en utilisant ladite machine et/ou ledit pro- cédé. L'opération peut être simple, c'est-à-dire fournir un seul pliage de sorte qu'une première par- tie de la pièce est pliée en faisant un angle par rap- port à une seconde parties ou bien elle peut être multiple, c'est-à-dire fournir plusieurs pliages de sorte qu'une première partie est repliée oudécalée latéralement par rapport à une ou plusieurs autres parties, de façon à présenter une forme de manivelle ou d'oméga aplati, le décalage se situant dans un plan parallèle à-une ou plusieurs des autres parties. Ainsi pour constituer une pièce en forme de manivelle aplatie avec une partie rectiligne cen- trale de la pièce décalée latéralement par rapport aux deux parties d'extrémité, qui sont alignées l'une sur l'autre, quatre pliages ( deux paires suivant des directions opposées) sont nécessaires et la machi- ne peut être adaptée de manière à former l'ensemble de ces pliages au cours d'une seule phase opératoire tout en maintenant les ailes planes dans toutes les régions pliées. La machine peut en outre comprendre des mo- yens permettant de réaliser un pliage en excès de ma- nière à permettre un retour élastique de parties du matériau une fois que la pièce est libérée après le pliage. Ci-après on va décrire plus particulièrement, de façon non limitative, une forme de réalisation pra- tique de l'invention en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue de dessus en coupe de parties actives d'une presse de pliage au début d'un cycle de fonctionnement; - la Fig.2 est une vue analogue de la presse, dans laquelle les parties actives sont dans leur posi- tion de travail lors du processus de pliage; - la Fig.3 représente le schéma d'une pièce pliée; - la Fig.4 est une coupe prise suivant la ligne 4-4 de la figure 1; et - la Fig.5 est une coupe prise suivant la ligne de la figure 2. L'exemple de l'invention, que l'on va main- tenant décrire, concerne le formage de longerons de cadres de châssis de véhicules, au cours duquel les- dits longerons sont réalisés par pliage à partir d'une tôle ou plaque métallique d'épaisseur importantesous la forme d'un profilé à section transversale en forme de U, ayant deux ailes parallèles espacées, qui sont horizontales dans le châssis assemblé et une âme ver- ticale disposée entre les ailes et perpendiculaire à ces dernières. Dans le présent exemple, il faut travailler la pièce 9, en vue de l'amener à la forme représen- tée schématiquement par les lignes en trait plein de la figure 3, de manière qu'elle présente la forme d'une manivelle ou d'un oméga aplati, une partie in- termédiaire rectiligne A étant décalée latéralement par rapport aux parties d'extrémité rectilignes B. On forme tout d'abord un profilé en U recti- ligne en utilisant des procédés classiques, puis on plie ce profilé pour l'amener à sa forme définitive en utilisant le procédé et la machine que l'on va maintenant décrire. En référence aux figures 1 et 2, la machine est montée sur une presse hydraulique horizontale standard de 400 tonnes comportant un piston princi- pal 10 portant une tête 11 qui coopère avec un pla- teau fixe 12 de la presse. Comme cela est mieux visible sur les figures 1 et 4, la partie centrale du plateau 12 comporte des blocs supérieur et inférieur 13 de guidage espacés et parallèles, définissant un canal ouvert vers la tête 11 et s'étendant suivant la direction transver- sale de la presse, ledit canal possédant une largeur qui est adaptée étroitement à la distance entre les faces extérieures des ailes du longeron 9. Dans les extrémités opposées du canal sont montés des tampons respectifs fixes 14, dont-les faces extérieures sont convexes dans un plan s'étendant suivant la direction longitudinale du canal. Entre les tampons 14, le fond du canal est évidé de manière à contenir un organe longitudinal mobile de contre-pression 15, qui peut être, sélec- tivement, avancé ou rétracté au moyen d'un piston hydraulique de contre-pression 16 situé dans le pla- teau 12. Les parties du plateau 12, qui sont situées latéralement au-delà des blocs de guidage 13, compor- tent chacune un piston hydraulique respectif 17a réa- lisant un pliage en excès et dont les têtes peuvent être avancées ou rétractées en synchronisme avec des pistons correspondants 17b portés par la tête 11 du piston principal. La tête 11 comporte une partie saillante cen- trale 18 qui s'étend longitudinalement et possède une face avant plane, dont la longueur correspond à la longueur de l'organe de contre-pression 15 et qui se termine par des faces d'extrémité incurvées. La partie saillante 18 pénètre dans le canal entre les organes 13 lorsque la tête 11 s'avance; et la dimension verticale de la partie saillante est telle qu'il existe un ajustement serré entre les ailes du longeron 9. De même, la tête 11 du piston principal com- porte deux pistons de positionnement 19 dont les tê- tes peuvent être, sélectivement avancées ou rétactées par rapport à la tête 11 tout en coopérant avec les tampons 14 du plateau 12, ces têtes étant également adaptées pour s'ajuster exactement entre les ailes du longeron 9. Les parties actives des têtes des pistons 19 s'étendent au-delà de rebords l9a saillant verticale- ment ( voir figure 5), qui viennent en butée contre les faces extérieures des organes 13 de manière à défi- nir un jeu fixe entre la face d'extrémité de la tête d'un piston et la face du tampon correspondant 14, ledit jeu étant étroitement adapté à l'épaisseur de l'âme du longeron 9. Le fonctionnement de la presse est le suivant. Une pièce rectiligne ( qui peut posséder une section uniforme ou non uniforme suivant sa longueur; par exemple la hauteur et/ou l'écartement des ailes peut varier le long de la pièce ou dans des régions de cette dernière) est disposée dans le canal entre les organes 13, dans la position indiquée par des pointillés dans la figure 1, l'organe de contre- pression 15 étant avancé et aligné avec les généra- trices extrêmes, des faces incurvées des tampons 14 de sorte que l'âme est en appui contre ces derniers. On fait avancer la tête 11 du piston princi- pal de manière que la partie saillante 18 s'engage entre les ailes jusqu'à ce qu'elle serre une partie centrale de l'âme contre l'organe de contre-pression , une contre-pression étant appliquée au piston 16 de manière que cet organe de contre-pression serre étroitement cette partie de l'âme et qu'il la maintien- ne à plat alors que la tête 11 poursuit son mouvement d'avance. Simultanément, les parties actives des tê- tes des pistons 19 de positionnement s'engagent égale- ment entre les ailes, les pistons étant mis sous pres- sion de manière que les rebords l9a soient maintenus en appui contre les surfaces extérieures des organes de guidage 13, comme indiqué précédemment. Ceci main- tient les ailes et l'âme en alignement, mais permet aux parties d'extrémité B de glisser longitudinalement sur la longueur nécessaire pour s'adapter à la longueur globale plus courte requise pour constituer une forme de manivelle aplatie. Dans cette position ( comme représenté dans la figure 2), la partie centrale de la pièce, qui doit être soumise au double pliage, et en particulier ses ailes sont retenus étroitement dans toutes les direc- tions par les faces conjuguées des ensembles du plateau et de la tête du piston principal, y-compris les orga- nes de guidage 13, la partie saillante 18 et les têtes des pistons 19, de sorte qu'aucun de ses éléments ne peut être déplacé vers le haut ou vers le bas à partir de leurs plans généraux parallèles. La pièce est ainsi maintenue pendant le mouvement de la tête 11 du pis- ton principal de manière à obtenir le déplacement de la région centrale du longeron 9 latéralement à l'opposé de la contre-pression exercée par l'organe 15, et ce sur la distance nécessaire pour créer le double pliage, de sorte qu'il ne peut se produire ni ondula- tion ni plissage des ailes du longeron, dans les ré- gions des quatre coudes nécessaires pour obtenir cette forme. Il est possible de régler à volonté la dis- tance de déplacement de la section centrale de manière à permettre un "retour élastique" de sorte que, lors- que la pièce est dégagée de la presse, la forme fina- le se situe dans les tolérances requises, même si les propriétés du métal, en particulier sa limite d'élas- ticité, peuvent varier. Le processus de pliage décrit ci-dessus tend à mettre le métal sous contrainte de telle manière que, lorsqu'elles sont dégagées de la presse, les parties d'extrémité extérieures B reviennent élastiquement dans les positions indiquées par des pointillés en Bl sur la figure 5. Une correction automatique de ce phénomène est prévue grâce à un actionnement sélectif des pistons de pliage en excès 17a, 17b qui appliquent ou maintien- nent une pression sur les parties B pendant le fonction- nement de la presse de manière à les fléchir de façon suffisante pour compenser cet effet de "retour élastique", à savoir de manière à les déplacer vers la position re- présentée par les pointillés B2 ou bien de ma- nière à compenser toute correction excessive appliquée. La mise en oeuvre de l'invention fournit un longeron de châssis ou tout autre organe formé d'un profilé en U en forme de manivelle ou d'oméga aplati, présentant des tolérances extrêmement serrées et sta- bles ainsi qu'une résistance et une durée de vie éle- vées et un bon aspect. En particulier, le fait d'évi- ter l'apparition d'ondulations ou de plissements dans les ailes au niveau des régions des coudes améliore considérablement l'aspect extérieur, facilite le mon- tage ultérieur étant donné que des faces supérieure et inférieure planes sont conservées pour un montage précis d'autres pièces, etc.,et peut améliorer la ri- gidité et la résistance à la flexion de la pièce finie. Le fait de contenir les ailes de la manière décrite ci-dessus, en particulier dans les régions de pliage, garantit que le déplacement du matériau des ailes, qui doit se produire lors de la formation des coudes, ne peut s'effectuer que vers l'extérieur ou vers l'intérieur par rapport à l'âme, c'est-à-dire que dans le cas des coudes arrières repérés en 20 dans la figure 3, l'âme forme la face de rayon minimum du coude et que l'aile doit être légèrement étirée longi- tudinalement, la présente invention garantissant que sa largeur est réduite de façon correspondante d'une manière graduelle uniforme sans modification substan- tielle de l'aspect extérieur à l'état fini. Dans le coude avant repéré par la référence 21, pour lequel l'âme possède une zone de rayon maximum et au niveau duqoel l'aile doit être comprimée et est par conséquent sus- ceptible de former des ondulations ou des plissements dans le cas de l'utilisation de procédés connus, la mise en oeuvre de la présente invention garantit que le métal est déplacé latéralement de sorte qu'il s'é- largit légèrement d'une manière graduelle uniforme dans cette région, mais reste réellement plan. La présente invention peut être appliquée à d'autres processus de pliage ou éventuellement de redressement mis en oeuvre sur des profilés en U dans le cas o des coudes, des formes en manivelle ou en oméga aplati, des plis simples ou doubles doivent être prévus dans les plans des ailes. Ainsi, uniquement pour certaines applications, il peut être seulement nécessaire d'utiliser un seul piston de positionnement et le tampon correspondant, la partie saillante 18 ou son équivalent et son dispositif de contre-pression associé fonctionnant de manière à former un coude sim- ple, la conformation de ces éléments correspondant au degré de courbure et aux angles requis dans la pièce finie. Pour certaines applications, il peut être inu- tile de prévoir une compensation du "retour élastique" et l'on peut se passer des pistons 17a, 17b réalisant un pliage en excès. On notera également que la présente invention pourrait être basée sur d'autres formes de presses ou des outils de pliage, et utiliser par exemple des pres- ses verticales et/ou des presses à vis. REVENDICATIONS - 1.- Machine pour réaliser le pliage d'une pièce allongée (9) comportant deux ailes planes (13) espacées et parallèles, s'étendant perpendiculairement à partir d'une âme plane de manière à former un profi- lé en U, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens déplaçables ( 15, 17a,b,18,19) conformés de manière à venir en contact serré, avec les faces intérieure et extérieure de chaque aile (13) au moins dans une région de la pièce allongée (9), dans laquelle un pliage (20, 21) doit être réalisé, lesdits moyens déplaçables (15, 17a,b,18,19) étant agences pour permettre le déplace- ment d'au moins une première section (17b,18,19) par rapport à une seconde section (15,17a) de manière à appliquer une force de pliage, agissant dans les plans des ailes (13), à des parties (A,B) de la pièce allon- gée (9), espacées longitudinalement, en vue de provo- quer leur déplacement relatif afin de former au moins un pliage (20,21), lesdits moyens déplaçables étant en contact serré avec les faces des ailes (13) pendant ledit déplacement, ce qui permet aux ailes situées dans ladite région de la pièce de rester planes. 2.- Machine selon la revendication 1, carac- térisée en ce que ladite première partie (A) de la pièce allongée est pliée selon un certain angle par rapport à une seconde partie (B) de ladite pièce, en formant plus d'un pliage (20,21), ce qui entraîne un décalage d'une première partie (A) par rapport à une autre par- tie (B) de la pièce allongée (9), ledit décalage se si- tuant dans un plan parallèle à au moins l'une des autres parties de la pièce.