Brevet FR3036299A1 — publié le 20161125

MISE A FORME D'EMBOUTI SEMI-OUVERT L'invention a trait au domaine de l'emboutissage, plus précisément de la mise à forme d'une pièce, notamment de carrosserie ou de structure de véhicule, par emboutissage d'un flan de tôle. Lors de l'emboutissage d'un flan de tôle, un outillage comprenant une matrice, un poinçon et des serre-flan, est habituellement utilisé. Les serre-flan sont montés latéralement au poinçon et coulissant contre des efforts élastiques produits par des ressorts. La matrice, en position inférieure, comprend des portions latérales coopérant avec les serre-flan en vue de serrer les bords du flan de tôle posé sur la matrice. Ce serrage a lieu lors du mouvement de descente du poinçon vers la matrice, dès que les serre-flan contactent les bords du flan de tôle, les pressant contre les portions latérales de la matrice, contre les efforts élastiques des ressorts. Lorsque le poinçon contacte la portion centrale du flan de tôle, celle-ci se voit déformée vers la matrice. La tôle subit alors des déformations de gauchissement générant des efforts de traction pouvant provoquer le glissement de la tôle le long des serre-flan. Les serre-flan ont pour objectif de retenir le flan de tôle et, partant, de générer des déformations en allongement de la tôle afin d'éviter la formation d'ondulations. En effet, en fonction de la forme donnée à l'embouti, l'avalement de tôle lors de la mise à forme peut provoquer des efforts de compression par excès de matière, pouvant provoquer des ondulations. C'est notamment le cas lorsque l'embouti présente une forme généralement conique. En fonction de la forme de l'embouti, la retenue du flan de tôle par les serre-flan peut parfois conduire à des déformations en extension excessives conduisant à des épaisseurs trop réduites, voire à des ruptures. Une fois le flan de tôle mis à forme par l'emboutissage décrit ci-avant, les bords de l'embouti ayant été retenus par les serre-flan doivent être découpés. Cette opération est communément appelée opération de détourage. Elle implique par conséquent, outre une opération supplémentaire, une perte de matière non négligeable. Afin de limiter les problèmes de rupture et/ou de perte de matière, on peut être amené à ne pas prévoir de flan de tôle sur un ou plusieurs côtés de l'embouti. Il s'agit d'emboutis ouverts sur un ou plusieurs côtés. Il n'y a donc pas de serrage et 3036299 2 pas de retenue de la tôle lors de l'emboutissage. La pièce ainsi réalisée, même si des problèmes de ruptures ou d'épaisseur réduite et de perte de matière sont résolus, se voit moins tendue lors de son emboutissage et est par conséquent susceptible de présenter des défauts d'ondulations. 5 L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique, en l'occurrence de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer une solution pour la mise à forme d'embouti ouverts. L'invention a pour objet un procédé de mise à forme d'une pièce par emboutissage 10 d'un flan de tôle, comprenant les étapes suivantes : (a) mise en place du flan de tôle sur un outillage de mise à forme par emboutissage comprenant une matrice et un poinçon apte à coopérer par engagement avec la matrice ; (b) rapprochement mutuel de la matrice et du poinçon suivant une direction de travail, en vue de former la pièce ; remarquable en ce qu'à l'étape (a), le flan de tôle comprend au moins une 15 patte à au moins un bord, et à l'étape (b), la ou chacune des pattes est pliée entre la matrice et le poinçon et assure une retenue du flan de tôle. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou chacun des bords comprenant la ou les pattes forme un bord final de la pièce. Selon un mode avantageux de l'invention, le flan de tôle est généralement allongé 20 suivant une direction longitudinale, le ou chacun des bords comprenant la ou les pattes étant à une extrémité, suivant ladite direction, du flan de tôle. Selon un mode avantageux de l'invention, l'outillage comprend au moins un serre-flan disposé latéralement à l'un du poinçon et de la matrice et apte à serrer le flan de tôle avec l'autre du poinçon et de la matrice, le ou les serre-flan étant montés 25 coulissants contre un effort élastique. Selon un mode avantageux de l'invention, à l'étape (b), le ou au moins un des serre-flan serre les bords longitudinaux du flan de tôle allongé. Selon un mode avantageux de l'invention, à l'étape (b), le ou au moins un des serre-flan serre la ou les pattes avant qu'elle(s) soi(en)t pliée(s) entre la matrice et le 30 poinçon. Avantageusement, la ou les pattes quittent le ou les serre-flan avant la fin 3036299 3 de l'étape (b). L'objectif est que le ou les pattes soient de taille minimale. Il est donc utile que le ou les serre-flan interagissent avec la ou les pattes uniquement au début de l'étape (b). Par exemple, la ou les pattes peuvent quitter le ou les serre-flan au plus tard à la mi-course de mise à forme du flan de tôle par la matrice et le poinçon à 5 l'étape (b). Selon un mode avantageux de l'invention, à la fin de l'étape (b), la ou les pattes sont pliées suivant la direction de travail de la matrice et du poinçon. Selon un mode avantageux de l'invention, à la fin de l'étape (b), la ou chacun des pattes comprend une portion coudée formant un rayon de courbure compris entre 1 10 et lOmm, préférentiellement entre 2 et 8mm. L'invention a également pour objet un outillage pour la mise à forme d'une pièce par emboutissage d'un flan de tôle selon le procédé de l'invention, l'outillage comprenant : une matrice ; un poinçon apte à coopérer avec la matrice par engagement dans ladite matrice ; et remarquable en ce que la matrice et le poinçon 15 sont configurés pour pouvoir plier la ou les pattes entre la matrice et le poinçon, afin d'assurer une retenue du flan de tôle lors de la mise à forme de la pièce. Selon un mode avantageux de l'invention, l'outillage comprend au moins un serre-flan disposé latéralement au poinçon et apte à serrer le flan de tôle avec au moins une portion latérale de la matrice, le ou les serre-flan étant montés coulissants 20 contre un effort élastique. La ou les portions latérales de la matrice forment une ou des lames de pliage de la ou des pattes, respectivement. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent de réaliser des pièces embouties en économisant de la matière tout en maîtrisant la mise à forme par une retenue adéquate de la tôle durant ladite mise à forme. 25 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 illustre un flan de tôle destiné à être embouti par un procédé conforme à l'invention ; - La figure 2 illustre le principe de l'outillage et du procédé de mise à forme 30 selon l'invention ; 3036299 4 - La figure 3 est une vue schématique en coupe de l'outillage et du flan de tôle selon une première étape du procédé selon l'invention ; - La figure 4 correspond à la figure 3 à une étape ultérieure du procédé selon l'invention ; 5 - La figure 5 correspond aux figures 3 et 4 à une étape ultérieure à celle de la figure 4 ; - La figure 6 correspond aux figures 3 à 5, à une étape finale du procédé selon l'invention ; - La figure 7 illustre en perspective la forme de la pièce formée successivement 10 aux étapes des figures 3 à 6. La figure 1 est une vue en plan d'un flan de tôle 2 destiné à être mise à forme par emboutissage avec un outillage et selon un procédé conformes à l'invention. Le flan de tôle 2 comprend une portion centrale 21 avec plusieurs bords ou côtés. Il comprend également une patte 22 sur un de ses bords. Par patte, on entend une 15 portion de tôle, intégralement formée avec la portion centrale, faisant saillie d'un bord de la portion centrale. Il s'agit ainsi d'une portion en saillie, préférentiellement généralement plane avec la portion centrale. Compte tenu que la portion est en saillie, elle présente une largeur inférieure à celle du bord dont elle est issue. Avantageusement, le flan de tôle 2 s'étend suivant une direction longitudinale, et la 20 patte 22 est située sur un bord ou côté correspondant à une extrémité dudit flan suivant son axe longitudinal. Pour des raisons de simplicité et de clarté d'exposé, une seule patte est illustrée et va être décrite plus en détail, étant toutefois entendu qu'il est envisageable de prévoir plusieurs pattes, sur un même bord ou sur des bords différents. 25 La figure 2 illustre le principe de l'outillage d'emboutissage conforme à l'invention et utilisé pour réaliser le procédé d'emboutissage conforme à l'invention. L'outillage comprend une matrice 4, un poinçon 8 et un ou plusieurs serre-flan 6. Ce dernier ou ces derniers sont montés coulissants le long de la périphérie du poinçon 8, contre des efforts élastiques générés par des ressorts non représentés. 3 03 62 99 5 L'outillage et le procédé vont être décrits en détail en relation avec les figures 3 à 6 illustrant les étapes successives d'emboutissage de la pièce. A la figure 3, on peut observer le profil de la matrice 4 dont les portions d'extrémités 41 et 42 entrent en contact avec le flan de tôle 2. Plus précisément, le flan de tôle 2, 5 éventuellement préformé, est déposé sur les serre-flan 6 alors que l'outillage est en position ouverte. Les serre-flan 6 sont en position haute, c'est-à-dire plus supérieure à celle du poinçon, et le flan de tôle peut être déposé sur les serre-flan 6. La figure 3 illustre la situation où la matrice 4 a entamé son mouvement de descente vers le poinçon 8 et où ses portions d'extrémités 41 et 42 sont en contact avec le flan de tôle 10 2. La portion agrandie de la figure 3 montre que la patte 22 du flan de tôle 2 est serrée entre la portion 41 de la matrice 4 et le serre-flan 6. La figure 4 illustre le procédé de mise à forme de la figure 3 à une étape ultérieure, où la matrice 4 s'est davantage rapprochée du poinçon 8 à un point où la face de contact de la portion 41 de la matrice est alignée avec la face de contact en vis-à-vis 15 du poinçon 8, à l'épaisseur de la tôle près. Le serre-flan 6 a par conséquent entamé sa descente contre les efforts élastiques de ses ressorts. La figure 5 illustre une étape du procédé des figure 3 et 4, à une étape ultérieure à celle de la figure 4, à savoir que le mouvement de descente de la matrice 4 a pour effet de plier la patte 22 vers le bas, dans l'espace prévu entre les faces du poinçon 20 et de la matrice qui sont en vis-à-vis (visibles à la zone agrandie de la figure 3). La patte 22 ainsi pliée forme alors un frein pour l'avalement du flan de tôle pour le reste du processus de mise à forme. En effet, la patte 22 forme une portion coudée dont le glissement le long de l'arête correspondante du poinçon génère un effort de retenue, à la manière du serre-flan. Il est toutefois entendu qu'au stade de la figure 5, en 25 fonction de la longueur de la patte 22, le serre-flan 6 n'a plus ou presque plus d'emprise sur ladite patte. Le rayon de courbure R de l'arête du poinçon 8 formant la portion coudée de la patte 22 peut être compris entre 1 et 10mm, avantageusement entre 2 et 8mm. De telles valeurs procurent un effort résistant intéressant en ce qu'il est suffisant sans pour 30 autant bloquer le glissement de la patte. 3036299 6 La figure 6 illustre un stade final ou quasi-final du procédé de mise à forme des figures 3 à 5. La patte 22 s'est déformée par glissement le long de la surface de contact du poinçon suite aux efforts de traction générés par la déformation de la portion centrale 21 engendrée par le rapprochement de la matrice 4 et du poinçon 8. 5 II est à noter que bien que cela ne soit pas représenté aux figures 3 à 6, les bords longitudinaux du flan de tôle sont sujets à serrage par le ou les serre-flan. La figure 7 illustre en perspective la forme que prend progressivement le flan de tôle 2 essentiellement aux quatre stades du procédé de mise à forme illustrés aux figures 3 à 6, respectivement. La représentation en position supérieure correspond au stade 10 de la figure 3 et la représentation en position inférieur correspond à la pièce 10 après emboutissage. On peut constater que la pièce 10, en l'occurrence, est une pièce de longeron. Cette pièce est généralement allongée. On peut observer que l'extrémité gauche de la pièce, suivant sa direction longitudinale, est ouverte, à savoir que le bord correspondant 101 du flan de tôle ainsi formé ne doit pas subir 15 d'étape de découpage (détourage). On peut également observer que l'extrémité de droite de la pièce, toujours suivant sa direction longitudinale, est semi-ouverte, à savoir qu'elle présente un bord 102 partiellement final. La patte 22 est présente sur ce bord 102 mais occupe une place réduite et ne doit pas nécessairement être découpée. Elle peut être dimensionnée pour ne pas gêner l'assemblage de la pièce 20 lors de son montage. Les bords longitudinaux 103 et 104 quant à eux comprennent des portions destinées à être découpées. En effet, ces portions ont servi à retenir la tôle transversalement à sa direction principale lors de sa mise à forme, ce qui a permis d'assurer une mise à forme satisfaisante. La déformation appliquée à la tôle dans cette direction est en effet important en comparaison avec les déformations 25 dans la direction longitudinale. REVENDICATIONS1. Procédé de mise à forme d'une pièce (10) par emboutissage d'un flan de tôle (2), comprenant les étapes suivantes : (a) mise en place du flan de tôle (2) sur un outillage de mise à forme par emboutissage comprenant une matrice (4) et un poinçon (8) apte à coopérer par engagement avec la matrice (4) ; (b) rapprochement mutuel de la matrice (4) et du poinçon (8) suivant une direction de travail, en vue de former la pièce (10) ; caractérisé en ce que à l'étape (a), le flan de tôle (2) comprend au moins une patte (22) à au moins un bord, et à l'étape (b), la ou chacune des pattes (22) est pliée entre la matrice (4) et le poinçon (8) et assure une retenue du flan de tôle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou chacun des bords comprenant la ou les pattes forme un bord final (102) de la pièce (10). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le flan de tôle (2) est généralement allongé suivant une direction longitudinale, le ou chacun des bords comprenant la ou les pattes étant à une extrémité, suivant ladite direction, du flan de tôle (2). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'outillage comprend au moins un serre-flan (6) disposé latéralement à l'un du poinçon (8) et de la matrice (4) et apte à serrer le flan de tôle (2) avec l'autre du poinçon (8) et de la matrice (4), le ou les serre-flan (6) étant monté(s) coulissant(s) contre un effort élastique. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), le ou au moins un des serre-flan (6) serre les bords longitudinaux du flan de tôle allongé (2). 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'à l'étape (b), le ou au moins un des serre-flan (6) serre la ou les pattes (22) avant qu'elle(s) soi(en)t pliée(s) entre la matrice (4) et le poinçon (8). 3036299 8 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'à la fin de l'étape (b), la ou les pattes (22) sont pliées suivant la direction de travail de la matrice (4) et du poinçon (8). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'à la fin de 5 l'étape (b), la ou chacun des pattes (22) comprend une portion coudée formant un rayon de courbure R compris entre 1 et lOmm, préférentiellement entre 2 et 8mm. 9. Outillage pour la mise à forme d'une pièce (10) par emboutissage d'un flan de tôle (2) selon le procédé de l'une des revendications 1 à 8, l'outillage 10 comprenant : - une matrice (4) ; - un poinçon (8) apte à coopérer avec la matrice (4) par engagement dans ladite matrice (4) ; et caractérisé en ce que 15 la matrice (4) et le poinçon (8) sont configurés pour pouvoir plier la ou les pattes (22) entre la matrice (4) et le poinçon (8), afin d'assurer une retenue du flan de tôle (2) lors de la mise à forme de la pièce (10). 10. Outillage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un serre-flan (6) disposé latéralement au poinçon (8) et apte à serrer le flan 20 de tôle (2) avec au moins une portion latérale (41) la matrice (4), le ou les serre-flan (6) étant montés coulissants contre un effort élastique.