Brevet FR3036046A1 — publié le 20161118

EMBOUTISSAGE AVEC RETENUE DE L'EMBOUTI SUR LE POINCON LORS DE LA REMONTEE DE LA MATRICE L'invention a trait au domaine de l'emboutissage de tôles, notamment d'éléments de carrosserie de véhicule. L'emboutissage est un procédé de mise à forme utilisé dans l'industrie pour obtenir des pièces de surface non développable à partir de flans de tôle métallique. Il s'agit couramment de flans de tôle d'acier ou d'aluminium. Pour réaliser la mise à forme, il faut un outillage d'emboutissage et une presse d'emboutissage apte à animer l'outillage en question. L'outillage d'emboutissage comprend, classiquement, un bâti inférieur avec un poinçon et des serre-flan disposés de part et d'autre du poinçon. Ces derniers sont montés mobiles contre un effort élastique produits par des vérins. L'outillage comprend également un bâti supérieur avec une matrice apte à se déplacer vers le bâti inférieur en vue de presser les bords du flan de tôle contre les serre-flan et ensuite de déformer le flan de tôle par rapprochement de la matrice du poinçon. La tôle est déformée plastiquement pour prendre la forme des surfaces de contact du poinçon et de la matrice, avec toutefois un retour élastique de la tôle après séparation de la matrice et du poinçon. La tôle devient alors un embouti en ce qu'elle a subi au moins une opération de mise à forme par emboutissage. Lors du mouvement de séparation de la matrice et du poinçon, les serre-flan remontent sous l'effort élastique des vérins et soulèvent l'embouti par rapport au poinçon. La matrice se sépare ensuite de l'embouti qui reste en appui sur les serre-flan, prêt à être évacué. Ce procédé fonctionne en principe bien pour des cadences d'emboutissage limitées, laissant le temps à la matrice de se séparer de l'embouti lors de sa remontée après mise à forme. Pour des cadences plus élevées, l'embouti peut rester engagé dans la matrice pendant un laps de temps et ainsi se voir déplacé vers le haut pour ensuite éventuellement retomber de manière non contrôlée, ce qui n'est pas sans poser de problèmes pour sa préhension en vue de son évacuation. Le document de brevet FR 2 997 877 Al divulgue un outillage et un procédé d'emboutissage comprenant un bâti inférieur avec un poinçon et des serre-flan mobiles, et un bâti supérieur avec une matrice, similairement à ce qui a été décrit précédemment. Les serre-flan comprennent cependant des élévateurs destinés à décoller les bords de l'embouti après sa mise à forme. Les élévateurs comprennent 3036046 2 des bouches d'aspiration destinées à assurer un maintien des bords de l'embouti sur les élévateurs lors de la montée des élévateurs. Le mouvement de montée des élévateurs, en particulier leur décélération en fin de course, est susceptible de provoquer un décollement de l'embouti et, partant, des difficultés de préhension. Le 5 fait de prévoir des bouches d'aspiration sur les élévateurs est intéressant en ce que cela solutionne le problème spécifique de décollement de l'embouti. Cette solution n'est cependant pas adaptée à éviter une remontée de l'embouti avec la matrice. L'invention a pour objet de proposer une solution au problème de remontée d'embouti par la matrice d'un outillage d'emboutissage. 10 L'invention a pour objet un outillage de mise à forme d'un embouti avec une presse d'emboutissage, comprenant : un bâti inférieur avec un poinçon, et au moins un serre-flan monté mobile de part et d'autre du poinçon ; un bâti supérieur avec une matrice, ladite matrice étant apte à suivre un mouvement de descente pour coopérer avec le ou les serre-flan et le poinçon et former l'embouti, et ensuite à suivre un 15 mouvement de remontée en vue d'évacuer l'embouti ; remarquable en ce que le ou chacun des serre-flan comprend des moyens mécaniques de retenue des bords de l'embouti dans la direction de la matrice lors de la remontée de ladite matrice. Le ou chacun des serre-flan comprend une surface de serrage des bords de l'embouti, les moyens mécaniques de retenue des bords étant avantageusement 20 configurés pour retenir lesdits bords sur ladite ou lesdites surfaces de serrage. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens mécaniques comprennent au moins une, préférentiellement au moins deux clames montées pivotantes sur le ou les serre-flan et configurées pour presser les bords de l'embouti contre ledit ou lesdits serre-flan. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens mécaniques comprennent au moins un vérin de commande de la ou des clames. Avantageusement, les moyens mécaniques comprennent un vérin par clame. Le ou les vérins sont avantageusement du type pneumatique ou hydraulique. Selon un mode avantageux de l'invention, la matrice comprend des orifices 30 débouchant sur sa surface de contact avec l'embouti et l'outillage comprend des 3036046 3 moyens de soufflage de gaz au travers desdits orifices lors du mouvement de remontée de la matrice. Le gaz est avantageusement de l'air. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens de soufflage comprennent un conduit d'amenée d'air comprimé raccordé aux orifices et à une vanne de contrôle 5 du débit d'air. Selon un mode avantageux de l'invention, les orifices présentent un diamètre au niveau de la surface de contact avec l'embouti qui est inférieur à 6mm, préférentiellement inférieur à 5mm. Selon un mode avantageux de l'invention, les orifices sont répartis, 10 préférentiellement de manière homogène, sur la surface de contact avec l'embouti. Selon un mode avantageux de l'invention, l'outillage comprend des moyens de contrôle des moyens de retenue des bords de l'embouti et/ou des moyens de soufflage lors du mouvement de remontée de la matrice. Ces moyens de contrôle peuvent être configurés pour communiquer avec le système de contrôle de la presse 15 sur laquelle l'outillage est destiné à être mise en place. L'invention a également pour objet un procédé de mise à forme d'un embouti avec une presse et un outillage d'emboutissage selon l'invention, comprenant les étapes suivantes : (a) Mise en place d'une tôle sur l'outillage où la matrice est en position haute ; 20 (b) Descente de la matrice vers le ou les serre-flan et vers le poinçon, jusqu'à former l'embouti ; (c) Retenue des bords de l'embouti sur le ou les serre-flan avec les moyens mécaniques de retenue ; (d) Remontée de la matrice, du ou des serre-flan, et de l'embouti, et séparation 25 de la matrice de l'embouti ; (e) Libération des bords de l'embouti et évacuation dudit embouti. Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape (d) comprend le soufflage de gaz au travers des orifices de la matrice en vue de séparer l'embouti de ladite matrice. 3036046 4 A l'étape (a), l'outillage est avantageusement au point mort haut. En fin d'étape (b) l'outillage est avantageusement au point mort bas. En fin d'étape (d) l'outillage est avantageusement au point mort haut. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent d'augmenter 5 la cadence de travail de l'outillage de mise à forme. La cadence peut par exemple être supérieure à 12 cycles par minute. Le fait d'augmenter la cadence permet d'augmenter de manière directe la rentabilité de la mise à forme. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 10 - La figure 1 est une vue en coupe d'une portion latérale d'un outillage d'emboutissage selon un premier mode de réalisation de l'invention, ledit outillage étant au point mort bas ; - La figure 2 correspond à la figure 1, l'outillage étant toutefois au point mort haut, en fin de mouvement de remontée ; 15 - La figure 3 est une vue en coupe d'une portion latérale d'un outillage d'emboutissage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, ledit outillage étant en phase de remontée après mise à forme de l'embouti ; - La figure 4 est une vue de détail de la surface de contact de la matrice de l'outillage selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. 20 Les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. Elles sont des vues en coupe d'une portion latérale d'un outillage d'emboutissage, destiné à être mis en mouvement au moyen d'une presse d'emboutissage bien connue en soi de l'homme de métier. La figure 1 illustre l'outillage 2 au point mort bas, c'est-à-dire en fin de mise à forme 25 de l'embouti. L'outillage 2 comprend un bâti inférieur 4 supportant rigidement un poinçon 6 et supportant de manière coulissante des serre-flan 8. Ces derniers sont disposés de part et d'autre du poinçon et sont coulissants verticalement contre un effort élastique dirigé vers le haut, c'est-à-dire tendant à déplacer les serre-flan vers le haut. Cet effort peut être assuré par un ou plusieurs vérins, notamment à gaz 30 comprimé. Le poinçon 6 coopère par engagement avec une matrice 12 montée préférentiellement rigidement sur un bâti supérieur 14 (non représenté). 3036046 5 Le fonctionnement classique de l'outillage 2 consiste à positionner un flan de tôle sur les serre-flan 8 lorsque l'outillage est au point mort haut, c'est-à-dire que la matrice 12 et le bâti supérieur 14 sont en position haute. Dans cette position, les serre-flan 8 sont en position haute, c'est-à-dire que les surfaces de contact 81 desdits serre-flan 5 8 sont en position haute par rapport au poinçon 6. La matrice 12 et le bâti supérieur 14 entament alors leur mouvement de descente jusqu'à ce que les surfaces latérales 121 de la matrice contactent les bords du flan de tôle, ces derniers étant alors pincés entre les surfaces latérales 121 de la matrice et les surfaces de contact 81 des serre-flan 8. Lorsque la matrice 12 continue son mouvement de descente, les serre-flan 8 10 se déplacent vers le bas, poussés par la matrice contre les efforts élastiques des vérins des serre-flan. Le flan de tôle contact alors le poinçon et se déforme à l'état tendu par les serre-flan jusqu'à ce la surface de contact 122 de la matrice le contacte. Le flan de tôle est alors mise à forme, formant ainsi un embouti 10. Dans le cas de ce premier mode de réalisation, les serre-flan 8 comprennent, 15 chacun, une clame 16 monté pivotante et configurée pour pouvoir retenir les bords de l'embouti 10 contre les surfaces de contact 81 des serre-flan 8. Ces clames 16 sont actionnées par des actionneurs, tels que des vérins 18, notamment pneumatiques ou hydrauliques. Lors de la mise à forme par emboutissage, lorsque la matrice 12 et le bâti inférieur 20 14 arrivent en position inférieure, c'est-à-dire au point mort bas, telle qu'illustrée à la figure 1, les clames 16 sont activées, à savoir qu'elles passent d'une position neutre où elles ne coopèrent pas avec les bords de l'embouti 10, à une position active où elles maintiennent les bords de l'embouti 10 sur les surfaces de contact 81 des serre-flan 8. 25 La matrice 12 et le bâti supérieur 14 entament ensuite un mouvement de remontée depuis le point mort bas. Durant cette remontée, les serre-flan 8 remontent grâce aux efforts élastiques de leurs vérins jusqu'à atteindre leur position haute. Une fois cette position atteinte, l'embouti 10 cesse de remonter alors que la matrice 12 continue elle à remonter. Le fait que l'embouti épouse intimement la surface de 30 contact 122 de la matrice 12 peut avoir pour effet de générer un effet de succion, à savoir que la matrice peut exercer un effort de traction par succion au moment où les serre-flan 8 atteignent leur position haute. Grâce aux clames 16 de retenue de 303 604 6 6 l'embouti 10, ce dernier est maintenu contre les serre-flan, et la matrice 12 peut continuer son mouvement de remontée sans entrainer avec elle l'embouti 10, jusqu'à arriver au point mort haut, comme illustré à la figure 2. A ce stade, les clames 16 peuvent être désactivées afin de libérer l'embouti 10, 5 comme illustré à la figure 2. Il peut alors être évacué de l'outillage d'emboutissage. Afin de limiter les phénomènes de succion tels que décrits ci-avant, il peut être intéressant de prévoir des orifices au travers de la matrice 12, ces orifices servant de mise à l'air de la cavité formée entre la surface de contact 122 de la matrice 12 et la surface de l'embouti disposée en vis-à-vis de la surface de contact 122 de la matrice 10 12. Le diamètre de ces orifices doit cependant dans certaines situations être inférieur à une valeur maximale, comme par exemple 6mm, voire 5mm, afin de ne pas provoquer de défaut sur l'embouti. La mise à l'air peut alors ne s'avérer que partiellement satisfaisante lorsque les orifices présentent des diamètres réduits et/ou 15 présentent des longueurs importantes au travers de la matrice, ces diamètres réduits et longueurs importantes générant des pertes de charges importantes et donc des débits d'air limités. Les figures 3 et 4 illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention consistant en une amélioration du premier mode de réalisation et palliant le problème 20 susmentionné. Les numéros de référence du premier mode de réalisation sont utilisés pour désigner les éléments identiques ou similaires du deuxième mode de réalisation, ces numéros étant toutefois majorés de 100. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments dans le premier mode de réalisation. Des numéros 25 spécifiques compris entre 100 et 200 sont utilisés pour désigner les éléments spécifiques. La figure 3 est une vue en coupe d'une portion latérale d'un outillage de mise à forme similaire à celui des figures 1 et 2, à cette différence près que la matrice 112 comprend des orifices 1123 traversant et raccordés à une rampe 1124 de distribution 30 d'air comprimé. Une vanne 1125 de commande de l'air comprimé est raccordée entre la rampe de distribution 1124 et une arrivée d'air comprimé. 3036046 7 Le principe de fonctionnement de l'outillage 102 est similaire ou identique à celui du premier mode de réalisation de l'invention. Il est par ailleurs fait référence à la description de ce premier mode. L'alimentation en air comprimé est activée lors de la remontée de la matrice 112, plus particulièrement au moment où les serre-flan 108 5 et l'embouti 110 atteignent leur position haute. L'injection d'air comprimé au travers des orifices permet de générer une légère surpression entre la surface de contact 1122 de la matrice 112 et l'embouti 110. Le désengagement de l'embouti 110 de la matrice 112 se voit ainsi facilité par l'injection de gaz tel que de l'air. La figure 4 est une vue de détail d'une portion de la surface de contact 1122 de la 10 matrice, comprenant les orifices 1123. Ces derniers peuvent présenter un diamètre moyen au niveau de la surface de contact qui peut être inférieur à 5mm. REVENDICATIONS1. Outillage (2, 102) de mise à forme d'un embouti avec une presse d'emboutissage, comprenant : - un bâti inférieur (4, 104) avec o un poinçon (6 ; 106), et o au moins un serre-flan (8 ; 108) monté mobile à côté du poinçon (6 ; 106) ; - un bâti supérieur (14 ; 114) avec une matrice (12 ; 112), ladite matrice étant apte à suivre un mouvement de descente pour coopérer avec le ou les serre-flan (8, 108) et le poinçon (6 ; 106) et former l'embouti (10 ; 110), et ensuite à suivre un mouvement de remontée en vue d'évacuer l'embouti (10 ; 110) ; caractérisé en ce que le ou chacun des serre-flan (8 ; 108) comprend des moyens mécaniques (16, 18 ; 116, 118) de retenue des bords de l'embouti (10 ; 110) dans la direction de la matrice (12, 112) lors de la remontée de ladite matrice. 2. Outillage (2, 102) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens mécaniques comprennent au moins une, préférentiellement au moins deux clames (16, 116) montées pivotantes sur le ou les serre-flan (8 ; 108) et configurées pour presser les bords de l'embouti (10 ; 110) contre ledit ou lesdits serre-flan (81 ; 1081). 3. Outillage (2, 102) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens mécaniques comprennent au moins un vérin (18 ; 118) de commande de la ou des clames (16 ; 116). 4. Outillage (102) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matrice (112) comprend des orifices (1123) débouchant sur sa surface de contact (1122) avec l'embouti (110) et l'outillage comprend des moyens (1124, 1125) de soufflage de gaz au travers desdits orifices (1123) lors du mouvement de remontée de la matrice (112). 3036046 9 5. Outillage (102) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de soufflage comprennent un conduit (1124) d'amenée d'air comprimé raccordé aux orifices (1123) et à une vanne (1125) de contrôle du débit d'air. 6. Outillage (102) selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que les 5 orifices (1123) présentent un diamètre au niveau de la surface de contact (1122) avec l'embouti (110) qui est inférieur à 6mm, préférentiellement inférieur à 5mm. 7. Outillage (102) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les orifices (1123) sont répartis, préférentiellement de manière homogène, sur la 10 surface de contact (1122) avec l'embouti (110). 8. Outillage (2, 102) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle des moyens mécaniques (16, 18 ; 116, 118) de retenue des bords de l'embouti (10, 110) et/ou des moyens de soufflage (1124, 1125) lors du mouvement de remontée de I matrice. 15 9. Procédé de mise à forme d'un embouti (10, 110) avec une presse et un outillage d'emboutissage (2 ; 102) selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant les étapes suivantes : (a) Mise en place d'une tôle sur l'outillage où la matrice (12, 112) est en position haute ; 20 (b) Descente de la matrice (12 ; 112) vers le ou les serre-flan (8 ; 108) et le poinçon (6 ; 106) jusqu'à former l'embouti ; (c) Retenue des bords de l'embouti (10 ; 110) sur le ou les serre-flan (8 ; 108) avec les moyens mécaniques de retenue (16, 18 ; 116, 118) ; (d) Remontée de la matrice (12 ; 112), du ou des serre-flan (8 ; 108), et de 25 l'embouti (10 ; 110), et séparation de la matrice (12 ; 112) de l'embouti (10 ; 110) ; (e) Libération des bords de l'embouti (10 ; 110) et évacuation dudit embouti. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'outillage est conforme à l'une des revendications 4 à 7, et en ce que l'étape (d) comprend le soufflage de gaz au travers des orifices (1123) de la matrice (112) en vue de séparer l'embouti (110) de ladite matrice (112).