Brevet FR2733177A1 — publié le 19961025

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'emboutissage de pièces de formes non démoulables et non axisymétriques, comme par exemple des carters ou des réservoirs de véhicules automobiles. Ce type de pièces est souvent réalisé par emboutissage d'un flan métallique. De manière classique, le flan métallique est tenu à sa périphérie et la partie centrale de ce flan métallique est formée progressivement en tombant le bord périphérique sous l'action de descente ou de montée d'un poinçon. Mais, ces procédés d'emboutissage ne permettent pas de réaliser des pièces non démoulables et non axisymétriques, notamment de grandes dimensions. Or, l'emboutissage de pièces non démoulables offre des possibilités de gain de volume et ouvre de nouvelles voies dans la conception de type de pièces telles que des réservoirs ou des carters de véhicules automobiles. L' invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif d'emboutissage pour réaliser des pièces non démoulables et non axisymétriques permettant ainsi d'obtenir un gain de volume sans nuire à l'encombrement. L'invention a donc pour objet un procédé d'emboutissage de pièces de formes non démoulables et non axisymétriques, comme par exemple des carters ou des réservoirs de véhicules automobiles, caractérisé en ce que - au cours d'une première étape, on emboutit à l'aide d'un poinçon rigide et d'une matrice un flan métallique pour former une ébauche ayant une profondeur supérieure à la profondeur de la pièce finale, - et au cours d'une seconde étape, on place l'ébauche sur un poinçon en matériau déformable et incompressible, on écrase l'ébauche et le poinçon à l'aide d'un fond de matrice et on contrôle le flambage et le gonflement des parois latérales de l'ébauche pour obtenir la pièce finale. L'invention a également pour objet un dispositif d'emboutissage de pièces de formes non démoulables et non axisymétriques, caractérisé en ce qu'il comporte - un premier outil d'emboutissage comprenant un serre-flan périphérique, une matrice et un poinçon rigide destinés à former à partir d'un flan métallique une ébauche ayant une profondeur supérieure à la profondeur de la pièce finale, - et un second outil d'emboutissage comprenant un poinçon en matériau déformable et incompressible, un fond de matrice déplaçable verticalement et des moyens de contrôle du flambage des parois latérales de l'ébauche au moment de l'écrasement de ladite ébauche et du poinçon par le fond de matrice pour obtenir la pièce finale. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le poinçon en matériau déformable et incompressible est en appui sur une semelle inférieure par l'intermédiaire d'au moins un organe élastique, - le poinçon en matériau déformable et incompressible est en élastomère comme par exemple un silicone, - le fond de matrice est supporté par une semelle supérieure mobile, - les moyens de contrôle du flambage des parois latérales de l'ébauche sont solidaires d'une semelle intermédiaire supérieure supportée par la semelle supérieure au moyen de tiges de guidage et déplaçable verticalement par rapport à ladite semelle supérieure, - au moins un organe élastique est interposé entre la semelle intermédiaire supérieure et la semelle supérieure, - les moyens de contrôle du flambage des parois latérales de l'ébauche comprennent des réglettes formant un cadre de périmètre intérieur légèrement supérieur au périmètre extérieur de l'ébauche et dont les faces disposées en regard de cette ébauche ont un profil déterminé pour former avec le fond de matrice les parois latérales de ladite ébauche, - les réglettes sont indépendantes les unes des autres et sont chacune déplaçables horizontalement par rapport à la semelle intermédiaire supérieure, - les réglettes coopèrent avec des moyens de blocage en translation de ces réglettes au moment de l'écrasement de l'ébauche, - les moyens de blocage en translation des réglettes sont formés par des cales supportées par la semelle inférieure et comportant sur leur face interne un pan incliné destiné à coopérer avec un pan incliné de pente correspondante, ménagé sur la face de chaque réglette, opposée à celle disposée en regard de l'ébau- che. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe du premier outil du dispositif d'emboutissage selon l'invention, montrant la phase de formage de l'ébauche, - la Fig. 2 est une vue en coupe du second outil du dispositif d'emboutissage selon l'invention, - les Figs. 3 à 7 sont des vues en coupe du second outil du dispositif d'emboutissage, montrant les différentes phases de formage de la pièce finale à partir de l'ébauche. Sur les figures, on a représenté un dispositif d'emboutissage de pièces de formes non démoulables et non axisymétriques, comme par exemple des carters ou des réservoirs de véhicules automobiles. Ce dispositif comprend, d'une part, un premier outil d'emboutissage désigné dans son ensemble par la référence 10 (Fig. 1) et destiné à former à partir d'un flan métallique 1 une ébauche 2 à une profondeur supérieure à la profondeur de la pièce finale et, d'autre part, un second outil d'emboutissage désigné dans son ensemble par la référence 30 (Fig. 2) et destiné à former la pièce finale à partir de l'ébauche 2. Le premier outil d'emboutissage 10 représenté à la Fig. 1 comprend une semelle inférieure 11 sur laquelle repose un serre flan périphérique 12 comportant un puits central 13. La semelle inférieure 11 supporte également un poinçon rigide 14 disposé dans le puits central 13 du serre-flan inférieur 12 et de forme correspondant à la forme de l'ébauche 2 à réaliser. Au-dessus du serre-flan inférieur 12 et du poinçon rigide 14, le premier outil d'emboutissage 10 comporte également une matrice 15 munie à sa partie inférieure d'un serre-flan supérieur 16. La matrice 15 est supportée par une semelle supérieure 17 et comporte un puits central 18 pour le passage du poinçon 14. Au cours de la première étape d'emboutissage, le bord périphérique la du flan métallique 1 est, par exemple lors de la descente de la matrice 15, serré entre le serre-flan inférieur 12 et le serre-flan supérieur 16 et la partie centrale dudit flan métallique 1 est formée par le poinçon 14 pour obtenir l'ébauche 2 dont la profondeur dl est supérieure à la profondeur de la pièce finale à obtenir, comme on le verra ultérieurement. Le second outil d'emboutissage 30 représenté à la Fig. 2 se compose d'une semelle inférieure fixe 31 qui supporte par l'intermédiaire d'au moins un organe élastique 32 et d'une plaque support 33 un poinçon 34 en matériau déformable et incompressible. La forme volumique du poinçon 34 est légèrement inférieure à la forme volumique intérieure de l'ébauche 2. Le poinçon 34 est en élastomère comme par exemple un silicone. La surface extérieure du poinçon 34 peut être recouverte d'une peau réalisée en un élastomère plus dur que le poinçon 34. De plus, la surface extérieure du poinçon 34 ou de la peau peut comporter des stries de façon à éviter l'effet de succion au moment du démoulage de la pièce finale. La semelle inférieure 31 supporte également un serre-flan inférieur 35 muni d'un puits central 36 dans lequel sont positionnés la plaque de support 33 et le poinçon 34. Au-dessus de la semelle inférieure 31 et du poinçon 34, le second outil d'emboutissage 30 comprend une semelle supérieure 37 mobile qui supporte un fond de matrice 38 disposé dans le prolongement du poinçon 34. Par ailleurs, le second outil 30 comporte également des moyens de contrôle du flambage des parois latérales 2a de l'ébauche 2. Ces moyens de contrôle du flambage des parois latérales 2a sont constitués par des réglettes 40 formant un cadre de périmètre intérieur légèrement supérieur au périmètre extérieur de l'ébauche 2. Les réglettes 40 sont solidaires d'une semelle intermédiaire supérieure 41 supportée par la semelle supérieure 37 au moyen de tiges de guidage 42. Les réglettes 40 et la semelle intermédiaire supérieure 41 sont déplaçables verticalement par rapport à la semelle supérieure 37 et au moins un organe élastique 43 est interposé entre ladite semelle intermédiaire supérieure 41 et ladite semelle supérieure 37. Chaque organe élastique est constitué par exemple par un ressort 43. L'ensemble formé par la semelle supérieure 37, le fond de matrice 38, les réglettes 40 et la semelle supérieure intermédiaire 41 sont déplaçables verticalement. De plus, les réglettes 40 sont indépendantes les unes des autres et sont chacune déplaçables horizontalement par rapport à la semelle intermédiaire supérieure 41. A cet effet, la face supérieure 40a de chaque réglette 40 comporte au moins un pion 44 de guidage et qui est destiné à coulisser dans une rainure 45 ménagée dans la semelle supérieure intermédiaire 41. Selon un mode de réalisation représenté sur les Figs. 2 à 7, chaque réglette 41 est reliée à au moins une tige 46 montée coulissante sur des supports 47 fixés au-dessous de la semelle intermédiaire supérieure 41. Ainsi, le coulissement des tiges 46 provoque le déplacement horizontal de la réglette 40 correspondante permettant ainsi le démoulage de la pièce formée comme ou le verra ultérieurement. Le déplacement horizontal des réglettes 40 peut être réalisé par d'autres systèmes comme par exemple des vérins ou des ressorts permettant d'effectuer la fermeture ou l'ouverture de ces réglettes 40 sans opération manuelle. D'autre part, les faces 40b de chaque réglette 40 disposées en regard de l'ébauche 2 ont un profil déterminé pour former avec le fond de matrice 38 les parois latérales 2a de ladite ébauche 2. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les Figs. 2 à 7, les faces 40b des réglettes 40 ont un profil en forme de S dont le bord supérieur est placé en regard du bord de l'empreinte ménagée dans le fond de matrice 38. Enfin, chaque réglette 40 comporte sur sa face 40c opposée à celle disposée en regard de l'ébauche 2, un pan incliné destiné à coopérer avec un pan incliné de pente correspondante ménagé sur la face interne 49a de cales 40 supportées par la semelle inférieure 31. La face inférieure 40d de chaque réglette 40 forme un serre-flan périphérique supérieur qui coopère avec le serre-flan inférieur 35 pour serrer le bord périphérique 2b de l'ébauche 2 lors du formage de la pièce finale. Le blocage en translation des réglettes 40 peut être réalisé par d'autres moyens de blocage que les cales 49. En se reportant maintenant aux Figs. 3 à 7, on va décrire le formage de la pièce finale. Après avoir formé l'ébauche 2 à partir du flan métallique 1 avec le premier outil d'emboutissage 10, on place l'ébauche 2 sur le poinçon 34 en matériau déformable et incompressible, l'ensemble supérieur du deuxième outil 30 étant en position haute, comme représentée à la Fig. 2. Ensuite, l'ensemble supérieur du second outil d'emboutissage 30 descend progressivement de telle manière que, d'une part, la face inférieure 40d des réglettes 40 formant serre-flan supérieur vienne serrer le bord périphérique 2b de l'ébauche 2 avec serre-flan inférieur 35 et, d'autre part, le fond de matrice 38 vienne s'appliquer sur la partie supérieure de l'ébauche 2, comme représenté à la Fig. 3. La semelle supérieure 37 et le fond de matrice 38 continuent à descendre provoquant ainsi la compression des organes élastiques 43 qui exercent une pression sur la semelle intermédiaire supérieure 41 et les réglettes 40 de façon à serrer le bord périphérique 2b de l'ébauche 2 avec le serre-flan inférieur 35. De plus, la descente progressive du fond de matrice 38 a pour effet d'écraser le poinçon 34 de telle manière que le matériau constituant ce poinçon 34 flue latéralement et déforme progressivement l'ensemble des parois latérales 2a de l'ébauche 2, ainsi que représenté sur la Fig. 4. Sous l'effet de la pression exercée par la descente de la semelle supérieure 37 et du fond de matrice 38, les organes élastiques 32 se compriment et les parois latérales 2a de l'ébauche 2 se déforment par fluage du matériau constituant le poinçon 34 et viennent s'appliquer contre les faces 40b des réglettes 40 et l'empreinte du fond de matrice 38 (Fig. 5). Pendant l'écrasement du poinçon 34, le déplacement des réglettes 40 vers l'extérieur est limité par les cales 49 et le bord périphérique de l'ébauche 2 et serré entre les réglettes 40 formant serre-flan supérieur et le serre-flan inférieur 35. Ensuite, pour démouler la pièce 3 obtenue du second outil 30, il suffit de remonter l'ensemble supérieur de ce second outil 30 comme représenté à la Fig.6, puis de reculer les réglettes 40 par l'intermé- diaire des tiges 46 comme représenté à la Fig. 7. La pièce 3 ainsi réalisée présente des parois latérales gonflées et a une profondeur d2 inférieure à la profondeur dl de l'ébauche 2. Par conséquent, les formes obtenues permettent un gain de volume de l'ordre de 20% par rapport à une pièce obtenue par des procédés classiques pour une profondeur identique. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent d'obtenir des pièces de formes non démoulables de grandes dimensions et de formes non axisymétriques comme par exemple des carters ou des réservoirs de véhicules automobiles, tout en utilisant des presses mécaniques ou hydrauliques classiques et non pas des machines spéciales. REVENDICATIONS 1. Procédé d'emboutissage de pièces de formes non démoulables et non axisymétriques, comme par exemple des carters ou des réservoirs de véhicules automobiles, caractérisé en ce que - au cours d'une première étape, on emboutit à l'aide d'un poinçon rigide (14) et d'une matrice (15) un flan métallique (1) pour former une ébauche (2) ayant une profondeur supérieure à la profondeur de la pièce finale, - et au cours d'une seconde étape, on place l'ébauche (2) sur un poinçon (34) en matériau déformable et compressible, on écrase l'ébauche (2) et le poinçon (34) à l'aide d'un fond de matrice (38) et on contrôle le flambage et le gonflement des parois latérales (2a) de l'ébauche (2) pour obtenir la pièce finale (3). 2. Dispositif d'emboutissage de pièces de formes non démoulables et non axisymétriques, comme par exemple des carters ou des réservoirs de véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'il comporte - un premier outil d'emboutissage (10) comprenant un serre-flan périphérique (12, 16), une matrice (15) et un poinçon rigide (14) destinés à former à partir d'un flan métallique (1) une ébauche (2) ayant une profondeur supérieure à la profondeur de la pièce finale (3), - et un second outil d'emboutissage (30) comprenant un poinçon (34) en matériau déformable et incompressible, un fond de matrice (38) déplaçable verticalement et des moyens (40) de contrôle du flambage des parois latérales (2a) de l'ébauche (2) au moment de l'écrasement de ladite ébauche (2) et du poinçon (34) par le fond de matrice (38) pour obtenir la pièce finale (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le poinçon (34) en matériau déformable et incompressible est en appui sur une semelle inférieure (31) par l'intermédiaire d'au moins un organe élastique (32). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le poinçon (34) en matériau déformable et incompressible est en élastomère comme par exemple un silicone. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond de matrice (38) est supportée par une semelle supérieure (37) mobile. 6. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens (40) de contrôle du flambage des parois latérales (2a) de l'ébauche (2) sont solidaires d'une semelle intermédiaire supérieure (41) supportée par la semelle supérieure (37) au moyen de tiges de guidage (42) et déplaçable verticalement par rapport à ladite semelle supérieure (37). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins un organe élastique (43) est interposé entre la semelle intermédiaire supérieure (41) et la semelle supérieure (37). 8. Dispositif selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que les moyens de contrôle du flambage des parois latérales (2a) de l'ébauche (2) comprennent des réglettes (40) formant un cadre de périmètre intérieur légèrement supérieur au périmètre extérieur de l'ébauche (2) et dont les faces (40b) disposées en regard de cette ébauche (2) ont un profil déterminé pour former avec le fond de matrice (38) les parois latérales (2a) de ladite ébauche (2). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les réglettes (40) sont indépendantes les unes des autres et sont chacune déplaçables horizontalement par rapport à la semelle intermédiaire supérieure (41). 10. Dispositif selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les réglettes (40) coopèrent avec des moyens (49) de blocage en translation de ces réglettes (40) au moment de l'écrasement de l'ébauche (2) 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de blocage en translation des réglettes (40) sont formés par des cales (49) supportées par la semelle inférieure (31) et comportant sur leur face interne un pan incliné destiné à coopérer avec un pan incliné de pente correspondante ménagé sur la face (40c) de chaque réglette (40), opposée à celle disposée en regard de l'ébauche (2).