Brevet FR3035635A1 — publié le 20161104

EMBOUTISSAGE D'UNE AILE ALUMINIUM DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne l'emboutissage de tôles pour la réalisation d'un élément d'automobile. Plus précisément, l'invention propose un procédé d'emboutissage d'une tôle aluminium pour produire un élément de carrosserie d'un véhicule automobile. Un véhicule automobile réunit plusieurs éléments de carrosserie et plusieurs éléments structurels. Ils peuvent être réalisés à partir de tôles métalliques découpées, mises en forme, puis soudées. La précision de leur réalisation garantit la résistance de la structure qu'ils forment, et permet de respecter un degré d'exigence en termes d'esthétique, ce qui augmente la valeur subjective du véhicule. Une tôle automobile est généralement mise en forme par emboutissage, ce qui devient un procédé rentable grâce à l'importance des séries à réaliser malgré le coût de l'outillage. Dans l'automobile, une pièce peut être produite à plusieurs centaines de milliers d'unités, ou même un million d'unités. Or, l'emboutissage doit s'adapter à des formes de plus en plus sophistiquées, qui remplissent des fonctions à la fois complexes, délicates et contraignantes. En parallèle, l'emboutissage doit permettre de réaliser des lignes de styles telles des crêtes. L'ajout de ces lignes perturbe le glissement de la tôle pendant l'emboutissage, ce qui a aussi bien un impact sur le choix des paramètres d'emboutissage que sur le résultat final. Le document EP 2 644 293 Al divulgue une méthode d'emboutissage pour produire une pièce en forme de « L ». Son emboutissage est réalisé à l'aide d'un outillage incluant une matrice, un poinçon et un élément de serrage de la tôle. La pièce est un élément de pilier de caisse automobile, elle présente un allongement avec un profil évolutif. Une extrémité est plate, l'extrémité opposée montre un profil en chapeau. Le pilier est bordé par des brides parallèles au plan général du pilier. Le procédé réalise avec précision le pilier en plusieurs étapes d'emboutissage, tout en évitant le risque d'apparition de fissures ou de plis. Toutefois, ce procédé nécessite plusieurs étapes d'emboutissage pour réaliser une pièce complexe, ce qui augmente le coût de revient de la pièce à 3035635 2 mesure qu'elle devient élaborée. Ce procédé se cantonne par ailleurs à la réalisation de bords simples, continus. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes soulevés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de réduire les 5 coûts de réalisation d'une pièce de tôlerie, notamment d'une pièce de tôlerie présentant un bord irrégulier. L'invention a également pour objectif de simplifier la réalisation d'une pièce de tôlerie emboutie présentant une excroissance perpendiculaire à la direction d'emboutissage. L'invention a pour objet un procédé de réalisation d'une pièce de tôlerie, 10 notamment d'une pièce de tôlerie pour automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : (a) fourniture d'un flan métallique comprenant au moins un débord par rapport au contour général de la pièce de tôlerie à réaliser, (b) emboutissage du flan de sorte à former une ébauche de la pièce, l'emboutissage étant effectué sur une presse comprenant une matrice avec une 15 empreinte, un poinçon apte à pénétrer l'empreinte, et un serre-flan ; l'ébauche conservant au moins une portion du débord du flan en contact du serre-flan, remarquable en ce que le procédé comprend en outre une étape (c) découpe d'au moins une patte dans la au moins une portion du débord conservée par l'ébauche de la pièce. 20 Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé peut comprendre un ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - le procédé comprend en outre une étape (d) pliage de la au moins une ou de chaque patte suite à l'étape (c) découpe, éventuellement à l'issue 25 de l'étape (d) pliage, la au moins une ou chaque patte s'étend généralement perpendiculairement au plan général de la pièce. - lors de l'étape (d) pliage, la ligne de pliage est à distance du contour général de la pièce de tôlerie à réaliser. - la ou au moins une ou chaque patte présente un allongement principal 30 généralement perpendiculaire au contour général de la pièce à réaliser, et/ou la moitié de la patte formant l'extrémité de ladite patte comprenant un moyen de fixation. 3035635 3 - la portion du débord conservée comprend un bord, lors de l'étape (c) découpe l'extrémité de la ou chaque patte étant découpée à distance du bord de la portion du débord. - l'étape (b) emboutissage comprend la réalisation d'au moins une crête 5 saillante qui est à distance du contour général de la pièce de tôlerie, la crête marque éventuellement une inversion de courbure entre deux zones d'une surface de la pièce de tôlerie. - la pièce de tôlerie est un élément de carrosserie automobile, notamment une aile avant de véhicule automobile, et/ou la patte est une patte de 10 repos d'un ouvrant de véhicule, notamment une patte de repos de capot moteur automobile. - la pièce de tôlerie est galbée, le serre-flan comprend une surface de serrage du flan qui épouse le galbe général de la pièce de tôlerie. - la pièce comprend un bord avec plusieurs pattes, le bord étant 15 préférentiellement droit, les pattes étant éventuellement parallèles et pliées suivant une même ligne de pliage. - le flan est en aluminium, son épaisseur est supérieure à 0,60 mm ; préférentiellement supérieure à 0,80 mm ; plus préférentiellement supérieure ou égale à 1,00 mm. 20 - le flan est une tôle avec un débord entourant, et/ou prolongeant le contour général de la pièce à réaliser. - lors de l'étape (a) fourniture, le flan métallique est plat et d'épaisseur constante, éventuellement issu d'une tôle découpée. - la pièce est galbée et/ou bombée, éventuellement elle présente une 25 surface au moins généralement concave qui s'étend sur la majorité de sa longueur et/ou de sa surface. - la pièce comprend un bord en forme d'arc de cercle, ledit bord présentant éventuellement une bride de fixation avec une série d'orifices répartis sur sa longueur, préférentiellement la bride de fixation forme une 30 marche sur la pièce. - l'étape (c) découpe est réalisée sur la ou une presse. - l'étape (d) pliage comprend le pivotement d'un quart de tour de la au moins une ou de chaque ou des patte(s). 3035635 4 - le procédé comprend le poinçonnage d'au moins une ou de chaque patte, optionnellement le poinçonnage est réalisé sur la ou une presse. - la longueur de la patte est supérieure à 25 mm, préférentiellement supérieure à 50 mm ; plus préférentiellement supérieure à 75 mm, la 5 longueur étant mesurée perpendiculairement au contour général de la pièce. - l'extrémité, notamment l'extrémité libre, de la patte est inclue dans la portion du débord. - à la fin de l'emboutissage du flan, le poinçon pénètre au maximum 10 l'empreinte, et/ou le poinçon arrive en fin de course, et/ou le flan atteint le fond de l'empreinte, éventuellement sur la majorité de la surface. - le serre-flan est configuré pour serrer le flan et/ou le débord du flan tout en lui/leur permettant de glisser. - le serre-flan comprend une surface de serrage plane et une surface de 15 serrage galbée épousant généralement la pièce de tôlerie. - le serre-flan comprend une surface de serrage formant essentiellement une portion angulaire de cylindre. - le serre-flan comprend une surface de serrage en forme de marche. - la ou au moins une ou chaque patte est en dehors du contour général de 20 la pièce à réaliser. - la ou au moins une ou chaque patte est plane et/ou généralement rectangulaire. L'invention exploite la nécessité de prévoir des débords freinés sur le flan pour 25 y réaliser des pattes, elle confère ainsi deux fonctions aux débords. En parallèle, l'invention permet de placer les pattes en dehors de l'empreinte, majoritairement ou totalement. Dans le cas d'une patte parallèle à la direction d'emboutissage, cela offre le bénéfice de réduire la profondeur de l'empreinte tout en augmentant l'épaisseur globale de la pièce, l'épaisseur étant entendue 30 selon la direction d'emboutissage. En corollaire, l'emboutissage est simplifié car le risque de déchirement et le risque d'arrachement s'amenuisent. Le glissement de la tôle est également mieux maîtrisé grâce à une réduction des efforts de frottement. La réalisation 3035635 5 de crêtes, telles que des lignes de styles sont plus simples à réaliser, et évite l'apparition de marques de glissement, d'écrouissage des sommets des crêtes qui peuvent apparaître dans certains cas. Puisque les pattes sont intégrées dans les débords du flan au lieu de 5 contourner les pattes avec les débords, il devient possible de réduire la taille générale du flan, ce qui en réduit le coût. Par ailleurs, les flans sont généralement issus d'une bobine de tôle dans laquelle ils sont découpés. Pour réduire les pertes lors du découpage, les flans sont imbriqués les uns dans les autres. Puisque la taille des flans est réduite, ces derniers peuvent être 10 rapprochés, et la largeur de la bobine de tôle est réduite ; simplifiant au passage la réalisation d'une bobine plus étroite. Dans la mesure où davantage de flans peuvent être découpés par mètre linéaire de tôle de bobine, le coût de matière première baisse. L'invention améliore en outre la précision de plastification de la pièce, ce qui lui 15 permet d'être plus résistante et plus rigide. Cet aspect est particulièrement bénéfique pour une pièce aluminium dont le seuil de rupture est proche du niveau de contrainte nécessaire pour atteindre la qualité requise. Le contrôle de la plastification bride simultanément les contraintes internes, et endigue les déformations suite aux libérations de contraintes internes lors du découpage de 20 la pièce et/ou de ses débords. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins parmi lesquels : - la figure 1 représente un diagramme du procédé de réalisation d'une 25 pièce de tôlerie selon l'invention. - la figure 2 illustre des flans imbriqués dans un ruban de tôle selon l'invention. - la figure 3 esquisse une portion de presse selon l'invention. - la figure 4 est une coupe de portion de presse selon l'invention. 30 - la figure 5 représente l'étape d'emboutissage du procédé de réalisation de la pièce de tôlerie selon l'invention. 3035635 6 - la figure 6 illustre la découpe du procédé de réalisation de la pièce de tôlerie selon l'invention. - la figure 7 représente l'étape de pliage du procédé de réalisation de la pièce de tôlerie selon l'invention. 5 - la figure 8 montre la pièce de tôlerie issue du procédé. La figure 1 représente un diagramme bloc du procédé de réalisation d'une pièce de tôlerie. Certaines cases comprennent un renvoi à une figure illustrant l'étape concernée. Le procédé comprend les étapes suivantes, éventuellement réalisées dans l'ordre qui suit : 10 - fourniture 100 d'une bobine de tôle ; - découpe de la tôle 102 pour y former au moins un flan avec au moins un débord par rapport au contour général de la pièce finale à réaliser à partir du flan ; - emboutissage 104 du flan de sorte à former une ébauche de la pièce de 15 tôlerie ; - découpage du débord 106 de l'ébauche pour y former au moins une patte et/ou pour atteindre le contour général de la pièce de tôlerie à produire ; - poinçonnage 108 des pattes et/ou des bords de l'ébauche pour y former 20 des orifices ; - pliage 110 de la patte ou des pattes. L'étape fourniture 100 d'une bobine est optionnelle selon l'invention. Les flans peuvent directement être fournis prêts à être emboutis. L'étape fourniture 100 et l'étape découpe de la tôle 102 peuvent donc être remplacées par une étape 25 fourniture de flans. En parallèle, l'étape découpe de la tôle 102 ou l'étape fourniture des flans peut comprendre la conception des flans en définissant les rajouts, les débords nécessaires à l'emboutissage. Cette conception inclut un niveau de déformation plastique souhaité ainsi que l'effort de frottement du serre-flan. 30 À l'issue de l'étape découpe de la tôle 102 le débord peut être localisé, il parcourt préférentiellement tout le tour du flan, et donc du contour général de la pièce à réaliser. L'étape découpage du débord 106 et l'étape pliage 110 3035635 7 peuvent consister à, respectivement, découper et plier plusieurs ou chaque patte(s). L'étape poinçonnage 108 est également optionnelle. Elle peut également être effectuée avant l'étape (c) découpage du débord 106. Le poinçonnage peut 5 comprendre la réalisation de découpes plus fines, notamment pour réaliser des fentes de fixation sur les pattes. La figure 2 présente une bande de métal 2 provenant d'une bobine, par exemple en aluminium. La bande de métal 2 et donc les flans 4 présentent une même épaisseur de 1 mm. Pour illustrations, des pièces de tôleries 6 à réaliser 10 sont représentées en plan à l'aide de pointillés à l'intérieur du flan 8 correspondant. Différents flans 4 correspondants à un même modèle de pièce de tôlerie 6 sont représentés, chaque flan 4 incluant un débord 8 par rapport à la pièce 6 à réaliser. Les flans 4 sont imbriqués les uns dans les autres, certains sont découpés suivant le symétrique de la pièce à réaliser 6. Dans le 15 cas d'une voiture avec des pièces symétriques, il est possible de découper des flans gauches et des flans droits. Dans l'exemple représenté, les flans 4 ont des formes de « L » généralement placés tête bêches pour minimiser les chutes. Une opération de découpe permet d'obtenir deux flans 4. Le pas d'avance P de la bande 2 entre deux 20 traits de coupe 10 regroupe donc deux flans 4, dont certains bords peuvent épouser ceux de la bande de métal 2. D'autres flans destinés à d'autres pièces peuvent être découpés lors de cette opération. La figure 3 montre une portion de la presse 12 employée dans le cadre du procédé selon l'invention. La presse 12 comprend une matrice (non 25 représentée) avec une empreinte, un poinçon 14 ou poussoir, un serre-flan 16. La surface du poinçon 14 correspond à la surface interne de la pièce de tôlerie à réaliser. Le serre-flan 16 présente des surfaces de serrage du flan. Ces surfaces permettent un contact du flan pour le maintenir localement, tout en le laissant 30 filer, glisser localement. Le serre-flan 16 peut montrer une première surface de serrage 18 droite, éventuellement une surface réglée ou une surface plane. Le 303 5 6 3 5 8 serre-flan 16 peut présenter une deuxième surface de serrage 20 courbe, qui suit le galbe général d'un bord de la pièce. Ces deux premières surfaces (18 ; 20) peuvent être généralement inclinées l'une par rapport à l'autre. Entre ces deux premières surfaces (18 ; 20), le serre-flan 16 peut comporter une surface 5 de jonction 22. Celle-ci peut être essentiellement courbe, éventuellement avec une inversion de courbure et une tangence. Elle peut comprendre au moins une ou plusieurs surfaces 22 formant généralement des portions angulaires de cylindre. Au moins deux de ces surfaces de jonction 22 peuvent être de part et d'autre du poinçon 14. 10 La figure 4 représente une coupe de la presse 12 à emboutir en configuration ouverte, la matrice 24 est ici à distance de son poinçon 14. Le poinçon 14 est mobile, il est apte à rentrer dans l'empreinte en déformant une tôle ou un flan 4 masquant l'empreinte. Le serre-flan 16 est également mobile selon la direction d'emboutissage. 15 La figure 5 représente l'étape d'emboutissage du flan 4, le poinçon 14 est représenté enfoncé dans l'empreinte. Au préalable de l'emboutissage, le serre-flan 16 vient au contact du flan 4. De la sorte, il le maintient, le freine tout en autorisant un glissement pour que le flan 4 ne rompe pas. L'emboutissage peut donc s'effectuer en plusieurs phases. Grâce à cette étape, le flan 4 est déformé 20 plastiquement pour prendre une forme d'ébauche de la pièce à réaliser, également appelée pièce intermédiaire, notamment la première pièce intermédiaire. Le serre-flan 16 offre une surface de serrage (18 ; 20 ; 22) qui reste en contact du débord de l'ébauche et du flan, notamment jusqu'à la fin de l'emboutissage 25 du flan. La surface de serrage peut comprendre des moyens pour freiner davantage le flan lors de son emboutissage. Le débord peut s'amincir et devenir moins large car il peut localement pénétrer l'empreinte à cause de la déformation imposée par le poinçon. Au cours de cette étape, le débord du flan devient le débord de l'ébauche restant 26. Une portion du débord 26 reste en 30 contact, et donc reste pressée par le serre-flan. Cette portion 26 conservée assure un freinage de la tôle jusqu'à la fin de l'emboutissage du flan 4, jusqu'à la fin de la mise en forme de la première pièce intermédiaire. 303 5 6 3 5 9 La figure 6 représente l'étape de découpe du débord restant 26 de l'ébauche. La ligne de découpe est indiquée par un trait pointillé 28. On observe une portion de pièce de tôlerie 6 à réaliser qui est délimitée par le contour général 32, une portion du débord 26 conservée et en contact du serre-flan 16. 5 Le débord 26 subit des découpes pour que le contour général de l'ébauche corresponde à celui de la pièce finale. En plus, au moins une ou plusieurs pattes 34 y sont délimitées par découpe. Les pattes 34 peuvent être intégralement inscrites dans la largeur du débord 26. Leurs extrémités libres restent à distance des limites du débord. Cette étape de découpage peut être 10 réalisée en une ou plusieurs phases. Elle peut être conduite sur une ou plusieurs presses. L'étape de découpe du débord restant peut inclure une étape de réalisation d'orifices ; de fentes. Les orifices peuvent être réalisés par poinçonnage, éventuellement sur une presse réalisant en un passage tous les orifices et les 15 éventuelles fentes. Au moins un ou plusieurs ou chaque orifice peut être réalisé à une extrémité de patte, par exemple sur une moitié formant une extrémité de patte, éventuellement la moitié la plus éloignée du contour général. La figure 7 esquisse l'étape de pliage d'au moins une ou de chaque patte découpée. Une patte 34 est représentée pliée à l'aide d'un trait continu, sa 20 position initiale est marquée par des traits pointillés. Le pliage, également appelé tombage, permet de rabattre la patte 34 dans une direction généralement perpendiculaire au plan principal de la pièce 6 à réaliser, et/ou selon la direction d'emboutissage. Il apparaît clairement que le procédé permet de réaliser une pièce 6 avec une enveloppe globale épaisse en raison de la 25 présence de sa patte 34, sans que l'empreinte de la matrice correspondante ne soit excessivement profonde. En effet, la patte 34 est formée indépendamment de la matrice de la presse. La figure 8 représente la pièce 6 de tôlerie issue du procédé. Il s'agit dans le cas présent d'une pièce de carrosserie automobile, en particulier d'une aile 6 30 avant droite. Le procédé permet également de réaliser des éléments structurels de la caisse du véhicule. L'homme du métier reconnaît un passage de roue 36 formé par un bord en arc de cercle 38, et un bord de réception 40 du capot 3035635 10 moteur. La précision de réalisation de ce bord garantit d'ailleurs le rendu visuel de la fente avec le capot. Le bord en arc de cercle 38 peut présenter une bride de fixation 42 dont le plan est en retrait par rapport à la surface externe de l'aile 6. La bride 42 montre une 5 pluralité d'orifices de fixation 44 pour recevoir le garde boue. Le bord de réception 40 présente plusieurs pattes 34, dont des pattes de fixation. L'une d'elle, celle en bas de la figure, peut recevoir le capot moteur lorsqu'il est en position fermée ; elle peut former un support de repos de capot 34, et éventuellement être une fixation de l'aile. Les pattes 34 sont éventuellement 10 coplanaires, elles peuvent présenter une même ligne de pliage. Leurs extrémités peuvent comprendre des moyens de fixation, tels des orifices 44, et/ou des encoches d'emboîtement. En outre l'aile 6 présente une ligne 46 dite « de style », qui forme une crête 46, une nervure dans la pièce 6. Une crête 46 permet d'affirmer le style d'un 15 véhicule, et de délimiter sur une même face une zone concave d'une zone convexe. Avec l'application d'une peinture métallisée, les défauts y apparaissent de manière plus flagrante pour le consommateur. L'invention permet justement de produire des crêtes 46 plus saillantes, ce qui soigne la qualité subjective du véhicule. 20 REVENDICATIONS1- Procédé de réalisation d'une pièce de tôlerie (6), notamment d'une pièce de tôlerie (6) pour automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : (a) fourniture d'un flan (4) métallique comprenant au moins un débord (26) par rapport au contour général (32) de la pièce de tôlerie (6) à réaliser, (b) emboutissage (104) du flan (4) de sorte à former une ébauche de la pièce, l'emboutissage étant effectué sur une presse (12) comprenant une matrice (24) avec une empreinte, un poinçon (14) apte à pénétrer l'empreinte, et un serre-flan (16) ; l'ébauche conservant au moins une portion du débord (26) du flan en contact du serre-flan (16), caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape (c) découpe (106) d'au moins une patte (34) dans la au moins une portion du débord (26) conservée par l'ébauche de la pièce (6). 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (d) pliage (110) de la au moins une ou de chaque patte (34) suite à l'étape (c) découpe (106), éventuellement à l'issue de l'étape (d) pliage (110), la au moins une ou chaque patte (34) s'étend généralement perpendiculairement au plan général de la pièce (6). 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lors de l'étape (d) pliage (110), la ligne de pliage est à distance du contour général (32) de la pièce de tôlerie (6) à réaliser. 4- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou au moins une ou chaque patte (34) présente un allongement principal généralement perpendiculaire au contour général (32) de la pièce (6) à réaliser, et/ou la moitié de la patte formant l'extrémité de ladite patte (34) comprenant un moyen de fixation (44). 3035635 12 5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la portion du débord (26) conservée comprend un bord, lors de l'étape (c) découpe (106) l'extrémité de la ou chaque patte (34) étant découpée à distance du bord de la portion du débord (26). 5 6- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape (b) emboutissage (104) comprend la réalisation d'au moins une crête (46) saillante qui est à distance du contour général (32) de la pièce de tôlerie (6), la crête (46) marque éventuellement une inversion de courbure entre deux zones d'une surface de la pièce de tôlerie (6). 10 7- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce de tôlerie (6) est un élément de carrosserie automobile, notamment une aile avant (6) de véhicule automobile, et/ou la patte (34) est une patte de repos (34) d'un ouvrant de véhicule, notamment une patte de repos (34) de capot moteur automobile. 15 8- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce de tôlerie (6) est galbée, le serre-flan (16) comprend une surface de serrage (20) du flan qui épouse le galbe général de la pièce de tôlerie (6). 9- Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la 20 pièce (6) comprend un bord (40) avec plusieurs pattes (34), le bord (40) étant préférentiellement droit, les pattes (34) étant éventuellement parallèles et pliées suivant une même ligne de pliage. 10-Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le flan (4) est en aluminium, son épaisseur est supérieure à 0,60 mm ; 25 préférentiellement supérieure à 0,80 mm ; plus préférentiellement supérieure ou égale à 1,00 mm.