Brevet FR2626791A1 — publié le 19890811

"Procédé d'emboutissage a froid et dispositif pour la mise en oeuvre de. ce procédé" L'invention se rapporte d un procédé d'emboutissage à froid, notamment pour la formation d'un corps de boîte a partir d'un flan ou d'une ébauche métallique. L'invention concerne aussi un dispositif formant presse a emboutir. pour la mise en oeuvre du procédé. Pour déformer par emboutissage une feuille de métal mince, par exemple pour former un corps de boîte muni d'un fond a partir d'un flan d'une telle feuille de métal, il est nécessaire de serrer le métal a travailler a la périphérie de la zone å emboutir. Fréquemment, le flan est en forme de disque et le serrage t'effectue sur une zone périphérique. annulaire de celui-ci. Ce serrage permet notamment une déformation rêguliére du métal et évite, dans une certaine mesure, la formation de plis. Si plusieurs passes sont nécessaires, le meme principe est appliqué a l'ébauche, qui comporte un rebord annulaire sur lequel s'effectue le serrage. On connair un dispositif formant presse à emboutir dans lequel une partie mobile a section annulaire se déplace axialement par rapport a une partie fixe, les deux parties étant conformées pour emboutir la zone centrale d'un flan (ou d'une ébauche) interposé entre elles. La partie ;obfl-e, bien que creuse, et entourant un dme. d'emboutissage central de la partie fixe, est appelée poinçon.Cet agencement permet avantageusement d'assurer le serrage du flan (ou de l'ébauche) sur une zone périphérique de celui-ci, entre ledit poinçon et une bague de serrage montée en appui sur un moyen élastique tel qu'un ressort ou un bloc de caoutchouc. Le mouvement du poinçon est commandé par un système i- excentrique. Par conséquent, avec un tel systéme, la force de serrage augmente avec la course du poinçon, c'est-à-dire du point mort haut au point mort bas, alors même que la surface de métal enserrée a la périphérie du flan ou de l'ébauche diminue. Dans certains cas, il en résulte un laminage du métal pouvant aller jusqu'à une déchirure de-la jupe emboutie ou au moins une amorce de rupture Se long du contour du fond.Ceci est particuliérement le cas lorsque le métal travaillé est å faible coefficient d'allongement, tel que par exemple l'acier en feuille laminé a froid ayant subi une passe supplémentaire de réduction d'passeur: acier communément appelé fer à double réduction". De plus, la feuille de métal a travailler est souvent recouverte d'un vernis ou dlun film de matieré organique relativement tendre (polypropylène) avant d'être découpée et emboutie. Lorsque le serrage est excessif, en fin de course d'emboutissage, de tels revetements peuvent être détériorés et/ou décollés dans certaines zones. Des systèmes de serrage pneumatique ont c'té développés pour que ledit serrage soit relativement constant. Cependant, ces systèmes n'ont pas donné de résultat satisfaisant L'invention résulte en partie de l'hypothèse selon laquelle il n'est sans doute pas suffisant de stabiliser l'effort de serrage tout au long de la course d'emboutissage tomme cela est plus ou moins réalisé avec des systemes de serrage pneumatique) du fait que la pression qui s'exerce sur la zone serrée continue a augmenter de façon excessive en raison de la diminution de la surface de métal sur laquelle s'exerce le serrage. partant de cette hypothèse, l'invention propose de réduire le serrage du flan pendant la course d'emboutissage, notamment vers la fin de ladite course Plus précisément, llinvention concerne donc un procédé d'emboutissage ê froid du type consistant a serrer un flan ou une ébauche, sur une zone périphérique de celui-ci et å emboutir sa partie centrale, caractérisé en ce qu'jl consiste a diminuer le serrage du flan ou ébauche vers la fin de la course d'emboutissage lorsque la surface de ladite zone périphérique diminue. Ainsi, la pression, qui exerce sur la zone de serrage du. flan ou de l'ébauche, peut être rendue sensiblement constante sur toute la course d'emboutissage, puisque la force de serrage diminue simultanément avec la surface~ enserrée entre ledit poinçon et ladite bague de serrage. L'invention concerne également un dispositif d'emboutissage a froid du type comportant une partie fixe et une partie mobile montée pour se déplacer axialement par rapport a ladite partie fixe, les deux parties étant conformées pour pouvoir emboutir la partie centrale d'un flan ou ébauche interposé entre elles et comportant an outre des moyens de serrage d'une zone périphérique dudit flan ou ébauche, caractérisé en ce que, de façon connue, lesdits moyens de serrage comprennent ladite partie mobile et en ce qu'ils prennent appui sur un organe d'amortissement A- fluide visqueux, comprenant deux chambres separEes par un piston monté pour etre actionné par l'appui desdits moyens de serrage, un passage étant agence-entre les deux chambres. L'invention sera mieux comprise, et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement a la lumière de la description qui va suivre d'un dispositif d'emboutissage à froid conforme a son principe, donnée uniquement a titra d'exemple, et faite en référence au dessin annexé dans lequel:: - la figure unique est une élévation partielle en coupe du dispositif formant presse a emboutir La presse a emboutir 11, telle que représentée, est équipée pour former des corps de boite d partir de flans découpés dans une tôle insérée entre une partie fixe 12 et une partie mobile 13 de ladite presse. Plus précisément, cette tôle est insérée dans l'espace indiqué par la fleche A sur le dessin. Les deux parties sont coaxiales. La partie fixe {essentiellement constituée d'un poinçon 15 en forme de cylindre creux abritant un piston d'éjection t6 sollicité par un ressort 17) est mobile axialement, dans son ensemble, par rapport à la partie fixe 12 qui comprend un dôme d'emboutissage 18, central, monté à l'intérieur d'une cavité cylindrique 19, elle-même surmontée d'un outil de coupe annulaire 20. ta cavité 19 est définie dans un bloc de métal cylindrique fixé a un bâtl fixe 21. La paroi latérale de la cavité 19 et la paroi latérale extérieure du dome 18 délimitent un espace de guidage 22, cylindrique et annulaire, pour une bague de serrage 24.Cette dernière est située dans le prolongement du poinçon 15; elle a la même épaisseur de paroi et les mêmes diamètres intérieur et extérieur que ceux dudit poinçon. Avec cet agencement, un flan de tole peut être serré entre les surfaces annulaires en regard du poinçon 15 et de la bague de serrage 24. La partie mobile 13 fait donc partie des moyens de serrage du flan ou de l'ébauche puisque le poinçon 15 de celle-ci, coopère1 a cet effet, avec la bague de serrage 24. Cette dernière comporte un épaulement 24 susceptible de venir en contact avec un épaulement complémentaire' de la cavité 19. Ledit épaulement complémentaire est ici défini par la partie inférieure de l'outil de coupe 20. Dans cette position, la surface supérieure de la bague de serrage est sensiblement au meme niveau que l'arête circulaire de découpage 20a de l'outil de coupe 20. Pendant le découpage4 la tole est maintenue en place gracie a un anneau de maintien 25 (muni d'une couronne d'appui en matériau élastomère) venant appliquer la tôle contre la partie supérieure de l'outil de coupe. La bague de serrage 24 repose sur des tiges 26 montées coulissantes dans des alésages traversant successivement la base du dôme d'emboutissage 18, la paroi de fond de la cavité 19 et le bits 21. Selon une caractéristique importante de l'invention,les tiges prennent appui par leurs extrémités inférieures sur un organe d'amortissement 28 à fluide visqueux, fixé a la partie inférieure du bâti, par des vis 27. Ainsi1 pendant la phase d'emboutissage, les moyens de serrage du flan (ou de l'ébauche) prennent appui sur cet organe d'amortissement. Celui-ci. comprend un cylindre creux 29, fixe, délimitant une cavité cylindrique, laquelle est refermée par un piston 30 pour définir une première chambre 32, à la partie inférieure du cylindre creux 29. te -piston 30 forme en fait la paroi de fond d'une cavité mobile 34 définissant une seconde chambre 36. Un couvercle 38 de ladite cavité mobile forme l'embase sur laquelle les tiges 26 prennent appui, de sorte que ledit piston 30 est en fait actionné par l'appui desdits moyens de serrage, transmis via les tiges 26.La premiire chambre 32 est entièrement remplie d'un liquide relativement visqueux tandis que la seconde chambre 36 est-susceptible de recevoir une partie de ce liquide, provenant de ladite première chambre. Pour ce faire, un passage 40 est agence antre les deux chambres. ta longueur et la section de ce-passage sont calculées pour réaliser un certain "laminage" du liquide pendant son passage de la première chambre vers la seconde chambre. En outre, une restriction réglable de ce passage est définie grâce à une vis à pointeau 42.Plus précisément, le cylindre 29 comporte intérieurement une colonne de guidage 44 pour le piston, axiale et le passage 40 est défini dans cette colonne par deux perçages perpendiculaires1 , 45, 46 débouchant l'un dans l'autre La vis à pointeau 42 est montée dans an prolongement du perçage 45, taraudé à cet effet. Cette vis permet donc de créer un étranglement ajustable dans le passage 40 et donc de faire varier s volonté l'effet de 1,laminage1, du liquide visqueux, Le piston 30 est muni d'une jupe cylindrique 48, axiale, interne, coulissant de façon étanche le long de la paroi de la colonne de guidage 44. Afin d'assurer un retour rapide du liquide de la seconde chambre vers la première, le piston comporte un ou plusieurs trous 5O susceptibles d'établir la communication entre les deux chambres. Des moyens d'obturation a action unidirectionnelle sont associés a ces trous.Dans l'exemp -le, les trous 50 sont disposés le long de la périphérie du piston 30 et lesdits moyens d'obturation sont simplement constitués par une rondelle 52 en matériau relativement souple, montée dans la première chambre 32, en regard des trous 50, ladite rondelle étant maintenue avec jeu entre le piston 30 et un circlip 53, solidaire de celui-ci un ressort 55 est couplé au piston 30 pour le solliciter dans un sens tendant a augmenter le volume de ladite première chambre 32. Dans l'exemple représenté, ce ressort est monts en compression dans la cavité 32, entre la paroi de fond du cylindre 29 et le piston 30. Le fonctionnement est le suivant. Une tdle est introduite entre les parties fixe et mobile 12 et 13 de la presse, de façon a reposer sur les surfaces supérieures concentriques de la bague de serrage 24 et de l'outil de coupe 20. L'anneau de maintien 25 vient s'appliquer sur la face opposée de la tble pour la maintenir dans cette position pendant le découpage d'un flan en forme de disque. Ce découpagé a lieu des le début de la course d'actionnement du poinçon 15. Il est opéré le long du contour de l'arête 20a puis, le poinçon entrante le flan, lequel est serré à sa sa périphérie entre les surfaces en regard dudit poinçon et de la bague de serrage 24.La partie centrale du flan rencontre alors le dôme d'emboutissage 18 et commence a se déformer pour prendre la forme souhaitée. L'effort de serrage évolue pendant toute la course d'emboutissage en fonction de la réaction opposée par le dispositif d t amortissement 28, c'est-å-dire principalement en fonction du débit de liquide visqueux traversant le passage 40. Le réglage de la vis å pointeau 42 permet de définir la force de freinage initiale du piston 30 en fonction, notamment, du matériau à travailler et de l'évolution de la vitesse de descente de la partie mobile 13 de la presse. En particulier, en fin de course1 l'ensemble du piston 30 et du couvercle formant embase 38 s'est suffisamment abaissé dans le cylindre 29 pour que lseffort. de serrage soit réduit au fur et a mesure que le métal "s'échappe" de la zone de serrage périphérique pour venir s'appliquer Contre la paroi latérale du dame d'emboutissage 18. On Parvient ainsi b rendre la pression de-serrage sensiblement constante sur au moins la plus grande partie de la course d'emboutissage. pendant la course retour de la partie mobile, le ressort 55 repousse le piston dans sa position initiale, le liquide visqueux passant rapidement de la chambre 36 a la chambre 32, au travers des trous 50. D'autres avantages résultent de la mise en oeuvre du procédé. En particulier, il est à noter que le liquide visqueux assure l'amortissement des pièces en mouvement. t'es opérations d'emboutissage se déroulent donc à un niveau sonore relativement bas par rapport a ceux qui résultent de la mise en oeuvre d'un procédé conventionnel Il est également à noter que l'énergie mise en jen est mieux répartie et donc inférieure a celle qui est nécessaire dans les presses classiques. Xl en résulte une fatgne réduite des organes mécaniques et donc une usure moindre des éléments de la presse et des outillages d'emboutissage. Dans le cas ou plusieurs passes sont nécessaires pour obtenir la forme souhaitée, le méme procédé peut etre appliqué pour la déformation d'une ébauche résultant elle-méme d'une ou plusieurs déformations précédentes. REVENDICATIONS 1- Procédé d'emboutissage a froid du type consistant à serrer un flan ou ébauche sur une zone périphérique de celui-ci et a emboutir Sa partie centrale, caractérisé en ce qu'il consiste a diminuer le serrage du flan ou de embauche vers la fin de la course d'emboutissage, lorsque la surface de ladite zone périphérique diminue. 2- Procédé selon la revendication Ir caractérise en ce que la diminution de serrage est déterminée en fonction de la course d'emboutissage pour sensiblement stabiliser la pression de serrage de ladite zone périphérique 3- Dispositif d'emboutissage à froid du type comportant une partie fixe t12) et une partie mobile t13) montée pour se déplacer axialement par rapport à ladite partie fixe, les deux parties étant conformées pour pouvoir emboutir la partie centrale d'un flan ou d'une ébauche, interposé entre elles et comportant en outre des moyens de serrage (15, 24) d'une zone périphérique dudit flan ou ébauche, caractérise en ce que, de façon connue en soi, lesdits moyens de serrage comprennent ladite partie mobile et en ce qu'ils prennent appui sur un organe d'amortissement a fluide visqueux C285 comprenant deux chambres (32, 36) séparées par un piston (30) monté pour être actionné par l'appui desdits moyens de serrage, un passage (40) étant agence entre les deux chambres. 4- Dispositif selon larevendicatîon 3, caractérise en ce que ledit organe d'amortissement (28) comprend un cylindre creux (29) fixe, rempli dudit fluide visqueux et dont une extrémité est fermée par ledit piston (30) pour définir une première chambre E323 précitée et en ce que ledit piston forme une paroi d'une cavité mobile (34) définissant une seconde chambre (36) précitée dans laquelle s'accumule du fluide visqueux provenant de ladite première chambre. 5- Dispositif selon la revendication 4 r caractérisé .en ce que ledit cylindre fixe (29) comporte une colonne de guidage (44 > dudit piston et en ce tue ledit passage est défini dans ladite colonne de guidage. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que une vis a pointeau (42), ou moyen analogue réglable, est disposée pour créer un étranglement ajustable dans ledit passage. 7- Dispositif selon l'une des revendications -3 à caractérisé en ce que ledit piston (30) est muni d'au moins un trou 4503 susceptible d'établir la communication entre les deux chambres et en ce que des moyens d'obturation à action unidirectionnelle (52) sont associes A ces trous. 8- Dispositif selon la revendication ?, caractérisé en ce qu'un ressort (55) est couplé audit piston (30) pour le solliciter dans un sens tendant à augmenter le volume de ladite première chambre.