Brevet FR3047680A1 — publié le 20170818

PRESSE DESTINEE A METTRE EN FORME PAR UN PROCEDE D'EMBOUTISSAGE UN FLAN DE TOLE ET PROCEDE D'EMBOUTISSAGE CORRESPONDANT La présente invention concerne une presse destinée à mettre en forme par un procédé d'emboutissage un flan de tôle. L'invention concerne aussi un procédé d'emboutissage d'un flan de tôle au moyen d'une presse. En particulier, l'invention concerne une presse qui comporte une matrice et un poinçon pour emboutir un flan de tôle par une action de rapprochement de la matrice et du poinçon. La presse comporte une mâchoire de fixation au moins en partie formée par une partie latérale mobile de la matrice et par une partie supérieure mobile d'un serre-flan. La mâchoire de fixation est adaptée pour maintenir, durant le procédé d'emboutissage, un bord latéral du flan de tôle, avec la mâchoire de fixation qui peut coulisser latéralement durant au moins une seconde partie du procédé d'emboutissage. Une telle presse est par exemple connue du document DE 103 34 483 ou les deux bordures latérales d'un flan en tôle sont progressivement libérées lors de l'opération d'emboutissage de la presse, permettant de maintenir une tension constante dans le flan de tôle tout au long de l'opération d'emboutissage. Une telle presse, d'une conception simple, ne permet pas d'augmenter la tension de la tôle durant l'opération d'emboutissage pour tendre d'avantage le flan de tôle et en augmenter la plasticité. Un tel procédé est généralement appelé « Stretch Draw ». Pour ce faire, il existe par exemple le document US3459025 qui permet de tendre la tôle durant l'opération d'emboutissage. Mais une telle presse utilise des moyens coûteux à mettre en oeuvre avec un vérin qui tend le flan de tôle à chacune de ces deux extrémités. Une telle presse présente aussi un encombrement qui la rend difficile à mettre en oeuvre dans un contexte industriel tel que celui de l'automobile. Un tel procédé est par exemple particulièrement intéressant pour la mise en forme d'un flan de tôle pour former un toit d'un véhicule automobile, en particulier un toit d'un véhicule automobile de grande dimension tel qu'un véhicule utilitaire. L'invention a pour objectif de pallier à ce problème et de proposer une presse destinée à mettre en forme par un procédé d'emboutissage un flan de tôle, en 3047680 2 particulier un flan de tôle destiné à former un toit d'un véhicule automobile de grande dimension tel qu'un véhicule utilitaire. Une telle presse doit présenter un faible encombrement et un coût de mise en oeuvre qui reste proche d'une presse qui comporte des serres-flan fixes. Une telle presse doit aussi permettre de tendre de 5 façon progressive le flan de tôle durant les différentes étapes du procédé d'emboutissage. Plus particulièrement, l'invention a pour objet une presse destinée à mettre en forme par un procédé d'emboutissage un flan de tôle, qui comporte une matrice et un poinçon pour emboutir le flan de tôle par une action de rapprochement de la matrice 10 contre le poinçon, la presse comportant une mâchoire de fixation au moins en partie formée par une partie latérale mobile de la matrice et par une partie supérieure mobile d'un serre-flan. La mâchoire de fixation est adaptée pour maintenir durant une partie du procédé d'emboutissage un bord latéral du flan de tôle, avec la mâchoire de fixation qui peut coulisser latéralement durant au moins une seconde partie du 15 procédé d'emboutissage. Selon l'invention, le déplacement latéral de la mâchoire de fixation est dirigé vers l'extérieur de la partie centrale de la presse. Selon une première caractéristique de l'invention, durant au moins une première partie du procédé d'emboutissage, la mâchoire de fixation conserve un même écartement latéral avec la partie centrale de la presse. 20 Selon une deuxième caractéristique de l'invention : - le poinçon est fixe et forme une partie centrale d'un bâti de la presse ; - la matrice est mobile verticalement et positionnée en regard du poinçon ; - le serre-flan est mobile verticalement en translation ; - la partie supérieure du serre-flan est mobile horizontalement en translation 25 par rapport à la partie inférieure du serre-flanc ; et - la partie latérale de la matrice est adaptée pour venir en appui contre la partie supérieure du serre-flan lors de la descente de la matrice. Selon une troisième caractéristique de l'invention, le serre-flan est guidé en translation verticalement par des tiges de poussé, les tiges de poussé étant adaptés 30 pour créer une force de poussée dans la serre-flan s'opposant à la descente de la matrice. 3047680 3 Selon une quatrième caractéristique de l'invention, la presse comporte une bielle et un piston, une première extrémité de la bielle étant solidaire du bâti, une seconde extrémité de la bielle étant prolongée par le piston. Le piston, sur une première partie de sa course, peut coulisser librement et, sur une seconde partie de 5 sa course, est en appui contre la partie supérieure du serre-flan pour faire coulisser latéralement la partie supérieure du serre-flan vers l'extérieur de la partie centrale de la presse. Un ressort de rappel est interposé entre la partie inférieure et la partie supérieure du serre-flan pour maintenir latéralement en position la partie supérieure du serre-flan durant la première partie de la course du piston. 10 Selon un mode préférentiel de réalisation, la presse comporte au moins deux mâchoires de fixation positionnées de part et d'autre d'une partie centrale de la presse, permettant d'enserrer deux bordures latérales diamétralement opposées du flan de tôle. Le flan de tôle peut constituer un toit d'un véhicule automobile, en particulier un toit d'un véhicule automobile de grande dimension tel qu'un véhicule 15 utilitaire. La présente invention concerne aussi un procédé d'emboutissage d'un flan de tôle au moyen d'une presse comportant au moins une des caractéristiques telles que précédemment décrites et comportant : - une première étape durant laquelle le flan de tôle est positionné dans la 20 presse, le flan de tôle recouvrant au moins partiellement le poinçon et ayant au moins un bord latéral en appui sur une partie supérieure du serre-flan ; - une deuxième étape durant laquelle la matrice descend verticalement en direction du poinçon avec la partie latérale de la matrice qui vient en appui 25 contre le bord latéral du flanc de tôle ; et - une troisième étape durant laquelle le flanc de tôle est embouti entre le poinçon et la matrice, accompagné d'un déplacement latérale de la mâchoire de fixation, le procédé est tel que ledit déplacement latéral de la mâchoire de fixation est dirigé 30 vers l'extérieur de la partie centrale de la presse, étirant latéralement la bordure le flan de tôle. 3047680 4 La deuxième étape consiste à descente de la matrice d'une première hauteur et d'une deuxième hauteur h2. La première hauteur de descente permet de fermer la mâchoire de fixation. La deuxième hauteur de descente permet d'augmenter la force de serrage de la mâchoire de fixation jusqu'à atteindre une valeur de serrage 5 suffisante pour éviter tout glissement du bord latéral du flan de tôle, qui est enserrée dans la mâchoire de fixation, lors de la troisième étape du procédé d'emboutissage. L'augmentation la force de serrage de la mâchoire de fixation se fait par compression des tiges de poussé qui soutiennent le serre-flan. La deuxième hauteur de descente h2 est de l'ordre de 50 mm. 10 La troisième étape consiste à continuer la descente de la matrice d'une troisième hauteur et d'une quatrième hauteur h4. La troisième hauteur de descente correspond à une phase où le flan de tôle est uniquement étiré latéralement, le flan de tôle n'étant pas encore au contact du poinçon, La quatrième hauteur de descente h4 correspond à une phase où le flan de tôle est simultanément étiré latéralement et 15 embouti entre le poinçon et la matrice. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels : - La figure 1 représente une vue partielle, en coupe, d'une presse destinée à 20 mettre en forme par emboutissage un flan de tôle selon l'invention ; - La figure 2 représente une vue partielle en perspective de la presse lors d'une étape d'emboutissage du flan de tôle dans laquelle seule la partie latérale de la matrice et le serre-flan sont représentés ; - La figure 3 représente une vue partielle éclatée en perspective de la presse, 25 avec sur cette figure de plus particulièrement visible, le positionnement d'un ensemble de bielles et de pistons selon l'invention ; et - Les figures 4a, 4b et 4c représentent des vues latérales partielles en coupe de la presse lors de différentes étapes du procédé d'emboutissage du flan de tôle selon l'invention. 30 La figure 1 représente une vue partielle, en coupe, d'une presse 1 destinée à mettre en forme par emboutissage un flan de tôle 2. La presse 1 comporte un 3047680 5 poinçon fixe 3, bordé au moins le long de deux côtés opposés par deux serre-flans 4. La presse 1 comporte aussi une matrice mobile 5 qui surplombe le poinçon 3 et les serre-flans 4. Chaque serre-flan 4 comporte un plan de chargement 41 pour un bord latéral 21 du flan de tôle 2. Le poinçon fixe 3 est positionné en dessous du plan de 5 chargement 41 du flan de tôle 2. Chaque serre-flan 4 est monté mobile entre deux positions : - une première position haute de chargement du flan de tôle 2 sur le plan de chargement 41 ; et - une seconde position basse lorsque le flan de tôle 2 a été mis en forme par la 10 presse 1. Chaque serre-flan 4 comporte deux parties. Une partie inférieure 42, guidée verticalement en translation par des tiges de poussé 8 entre la première position haute et la seconde position basse du serre-flan 4 et une partie supérieure 43 qui comporte le plan de chargement 41. La partie supérieure 43 est solidaire 15 verticalement de la partie inférieure 42 du serre-flan 4 et peut coulisser latéralement en étant guidé par la partie inférieure 42 du serre-flan 4. La partie supérieure 43 du serre-flan 4 est en partie guidée latéralement par un ensemble de bielles 6 et de pistons 7. Une première extrémité 61 de chaque bielle 6 est solidaire d'un bâti 31 fixe de la presse 4 qui forme un support pour le poinçon 3. L'autre extrémité 62 de 20 chaque bielle 6 est prolongée par le piston 7 qui est guidé verticalement en translation le long de la partie inférieure 42 du serre-flan 4. Le piston 7 comporte une extrémité libre 71 qui est, au moins sur une seconde partie de sa course, en appui latéral contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4. Un premier ressort de rappel 44 est interposé entre la partie inférieure 42 et la partie supérieure 43 du serre-flan 4 et 25 s'oppose à la force de poussée du piston 7 qui est dirigée vers l'extérieure de la presse 1. Une butée 45 solidaire de la partie inférieure 42 du serre-flan 4 limite le déplacement latéral de la partie supérieure 43 du serre-flan 4 en direction de la partie centrale de la presse 1. La matrice 5 est mobile verticalement entre deux positions : - une première position haute permettant le chargement du flan de tôle 2 sur le 30 plan de chargement 41 ; et - une seconde position basse lorsque le flan de tôle 2 a été mis en forme par la presse 1. 3047680 6 La matrice mobile 5 comporte au moins deux parties, une partie centrale 51 et des parties latérales 52. Chaque partie latérale 52 de la matrice 5 est adaptée pour collaborer avec une partie supérieure 43 d'un serre-flan 4. Pour ce faire, chaque partie latérale 52 de la matrice 5 peux coulisser selon un axe horizontal pour suivre 5 le mouvement de translation latérale de la partie supérieure 43 du serre-flan 4 correspondant. Un second ressort de rappel 53 s'oppose au déplacement latéral, vers l'extérieur de la presse 1, de la partie latérale 52 de la matrice 5. Une butée 54 solidaire de la partie centrale 51 de la matrice 5 limite le déplacement latéral de la partie latérale 52 de la matrice 5 en direction de la partie centrale de la presse 1. 10 Comme plus particulièrement expliqué dans la suite de la description, dans une position intermédiaire de la matrice 5, la partie latérale 52 de la matrice 5 est en appui contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4, enserrant le bord latéral 21 du flan de tôle 2 pour former une mâchoire de fixation 55. La figure 2 représente une vue partielle en perspective de la presse 1 lors 15 d'une étape d'emboutissage du flan de tôle 2 dans laquelle seule la partie latérale 52 de la matrice 5 et le serre-flan 4 sont représentés. La partie latérale 52 de la matrice 5 est en appui contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4 enserrant le bord latéral 21 du flan de tôle 2 sur toute sa largeur. La figure 3 représente une vue partielle éclatée en perspective de la presse 1. 20 Sur cette figure est plus particulièrement visible le positionnement de l'ensemble des bielles 6 et des pistons 7, qui sont au nombre de trois pour cette exemple de mode de réalisation du serre-flan 4. La partie supérieure 43 du serre-flan 4 vient coiffer la partie inférieure 41 du serre-flan 4, en recouvrant les pistons 7. Sur cette figure est aussi plus particulièrement visible des clavettes 46 positionnées en appui contre des 25 épaulements formés le long de la paroi supérieure de la partie supérieure 43 du serre-flan 4 et qui forment des butées pour guider en translation la partie latérale 52 de la matrice 5 lors du coulissement latéral de la partie supérieure 43 du serre-flan 4. Et aussi plus particulièrement visible des compensateurs 47 positionnés sur la paroi supérieure de la partie supérieure 43 du serre-flan 4, qui forment des surfaces de 30 contact pour amortir la descente de la partie latérale 52 de la matrice 5 contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4. 3047680 7 Les figures 4a, 4b et 4c représentent des vues latérales partielles en coupe de la presse 1 lors de différentes étapes du procédé d'emboutissage du flan de tôle 2. Sur la figure 4a, la matrice 5 est représentée dans une première position de 5 descente d'une première hauteur, où la partie latérale 52 de la matrice 5 est en contact contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4. Les clavettes 46 sont positionnées en contact latéral avec des butées latérales 56 formées le long de la paroi inférieure de la partie latérale 52 de la matrice 5. Les compensateurs 47 sont aussi positionnés en appui contre la paroi inférieure de la partie latérale 52 de la 10 matrice 5, amortissant le choc de contact entre la partie supérieure 43 du serre-flan 4 et la partie latérale 52 de la matrice 5 lors de la descente de la matrice 5. Un jonc 57 forme une déformation le long du bord latéral 21 du flan de tôle 2 pour limiter le risque de glissement lors de l'étape d'emboutissage du flan de tôle 2. Dans cette première position intermédiaire de la matrice 5, l'extrémité libre 71 du piston 7 n'est 15 pas encore en appui latéral contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4. Les tiges de poussé 8 ne sont pas encore sollicitées, faisant que la force de serrage du bord latéral 21 du flan de tôle 2 n'est pas encore suffisante pour commencer à étirer latéralement le flan de tôle 2 sans risque de glissement. Sur la figure 4b, la matrice 5 est représentée dans une deuxième position de 20 descente, où la partie latérale 52 de la matrice 5 est en appui contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4. La matrice 5 continue sa descente d'une deuxième hauteur h2. La descente de la deuxième hauteur h2 de la matrice 5, entraîne une même descente du serre-flan 4, comprimant les tiges de poussé 8 qui créent une force qui s'opposent à la descente de la matrice 5. La force des tiges de poussé 8 25 augmente la force de serrage de la mâchoire de fixation 55. La deuxième hauteur de descente h2 est de l'ordre de 50 mm. Dans cette deuxième position de descente, la force de serrage de la mâchoire de fixation 55 est suffisante pour que la force de maintien du bord latéral 21 du flan de tôle 2 permette de commencer la phase d'étirement latéral le flan de tôle 2. Lors de cette descente de la matrice 5, la bielle 6 30 pivote jusqu'à atteindre un angle de rotation suffisant pour que l'extrémité libre 71 du piston 7 soit en appui latéral contre la partie supérieure 43 du serre-flan 4. 3047680 8 Sur la figure 4c, la matrice 5 est représentée dans une quatrième hauteur de descente, qui précède une troisième hauteur de descente de la matrice 5. La quatrième hauteur de descente de la matrice 5 correspondant à la position finale de mise en forme du flan de tôle 2 par la presse 1, avec une descente de la matrice 5 5 d'une hauteur h4 par rapport à la deuxième position telle que représentée en figure 4b. La bielle 6 pivote en position horizontale, créant une élongation maximale Emax du flan de tôle 2. L'extrémité libre 71 du piston 7 est en appui latéralement contre la partie supérieure 43 du serre flan 4 pour déplacer latéralement, de la longueur Emax, la mâchoire de fixation 55 de la partie centrale de la presse 1, en s'opposant au 10 premier ressort de rappel 44 et au second ressort de rappel 53. La force de rappel verticale des tiges de poussé 8 qui s'opposent au déplacement vertical de la matrice 5, exercent une pression de serrage du bord latéral 21 du flan de tôle 2 par la mâchoire de fixation 55 qui est maximum, évitant tout glissement du bord latéral 21 du flan de tôle 2 de la mâchoire de fixation 55 lors de l'étirement du le flan de tôle 2. 15 Durant les différentes étapes du procédé d'emboutissage, nous avons : - la première hauteur de descente de la matrice 5 qui correspond à une phase de fermeture de la mâchoire de fixation 55 pour enserrer le bord latéral 21 du flan de tôle 2, sans déplacement latéral de la mâchoire de fixation 55 ; - la deuxième hauteur de descente de la matrice 5 qui correspond à une phase 20 de serrage de la mâchoire de fixation 55 pour atteindre une force de serrage de la mâchoire de fixation 55 suffisante pour que le bord latéral 21 du flan de tôle 2 ne glisse pas de la mâchoire de fixation 55 durant le reste du procédé d'emboutissage. Durant cette étape la mâchoire de fixation 55 n'a pas de déplacement latéral ; 25 - la troisième hauteur de descente de la matrice 5 qui correspond à une phase d'étirement latéral du flan de tôle 2 par déplacement latéral de la mâchoire de fixation 55 et cela sans emboutissage, le flan de tôle 2 n'étant pas encore au contact du poinçon 3. - la quatrième hauteur de descente de la matrice 5 correspond à une phase où 30 le flan de tôle 2 est simultanément étiré latéralement et embouti entre le poinçon 3 et la partie centrale 51 de la matrice 5. 3047680 9 Une telle décomposition en plusieurs phases bien distinctes de l'opération d'emboutissage du flan de tôle 2 par la presse 1, permet d'optimiser le processus d'étirement du flan de tôle 2 durant l'opération d'emboutissage. La rotation de la bielle 6 qui commande la phase d'étirement latéral du flan de tôle 2, présente un 5 profil qui fait que l'essentiel de l'étirement latéral se fait durant la troisième hauteur de descente de la matrice 5, évitant de trop étirer le flan de tôle 2 durant la phase d'emboutissage, correspondant à la quatrième hauteur de descente de la matrice 5. REVENDICATIONS1. Presse (1) destinée à mettre en forme par un procédé d'emboutissage un flan de tôle (2), comportant une matrice (5) et un poinçon (3) pour emboutir le flan de tôle (2) par une action de rapprochement de la matrice (5) et du poinçon (3), ladite presse (1) comportant une mâchoire de fixation (55) au moins en partie formée par une partie latérale (52) mobile de la matrice (5) et par une partie supérieure (43) mobile d'un serre-flan (4) qui est adaptée pour maintenir durant une partie dudit procédé d'emboutissage un bord latéral (21) du flan de tôle (2), ladite mâchoire de fixation (55) pouvant coulisser latéralement durant au moins une seconde partie du procédé d'emboutissage, caractérisée en ce que ledit déplacement latéral de la mâchoire de fixation (55) est dirigé vers l'extérieur de la partie centrale de la presse (1). 2. Presse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que durant au moins une première partie dudit procédé d'emboutissage, la mâchoire de fixation (55) conserve un même écartement latéral avec la partie centrale de la presse (1). 3. Presse (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le poinçon (3) est fixe et forme une partie centrale d'un bâti (31) de la presse (1), la matrice (5) étant mobile verticalement et positionnée en regard du poinçon (3). 4. Presse (1) selon la revendication 3, caractérisée en le serre-flan (4) est mobile verticalement en translation, la partie latérale (51) de la matrice (5) étant adaptée pour venir en appui contre la partie supérieure (43) du serre-flan (4) lors de la descente de la matrice (5). 5. Presse (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le serre- flan (4) est guidé en translation verticalement par des tiges de poussé (5), lesdites tiges de poussé (5) étant adaptés pour créer une force de poussée s'opposant à la descente du serre-flan (4). 6. Presse (1) selon l'une quelconque des revendication 3 à 5, caractérisée en ce que la presse (1) comporte une bielle (6) et un piston (7), une première extrémité (61) de la bielle (6) étant solidaire du bâti (31), une seconde extrémité 304 76 80 11 (62) de la bielle (6) étant prolongée par le piston (7), ledit piston (7) pouvant coulisser librement sur une première partie de sa course et, sur une seconde partie de sa course, étant en appui contre la partie supérieure (43) du serre-flan (4) pour faire coulisser latéralement ladite partie supérieure (43) du serre-flan (4) 5 vers l'extérieur de la partie centrale de la presse (1). 7. Presse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la presse comporte au moins deux mâchoires de fixation (55) positionnées de part et d'autre d'une partie centrale de la presse (1), permettant d'enserrer deux bords latéraux (21) diamétralement opposées d'un 10 flan de tôle (2), ledit flan de tôle (2) pouvant constituer un toit d'un véhicule automobile, en particulier un toit d'un véhicule automobile de grande dimension tel qu'un véhicule utilitaire. 8. Procédé d'emboutissage d'un flan de tôle (2) au moyen d'une presse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : 15 - une première étape durant laquelle le flan de tôle (2) est positionné dans la presse (1), le flan de tôle (2) recouvrant au moins partiellement le poinçon (3) et ayant au moins un bord latéral (21) en appui sur un plan de chargement (41) de la partie supérieure (43) du serre-flan (4) ; - une deuxième étape durant laquelle la matrice (5) descend verticalement 20 en direction du poinçon (3) avec la partie latérale de la matrice (52) qui vient en appui contre la partie supérieure (43) du serre-flan (4), enserrant le bord latéral (21) du flanc de tôle (2) ; et - une troisième étape durant laquelle le flanc de tôle (2) est étiré latéralement par un déplacement latéral de la mâchoire de fixation (55) et 25 est embouti entre le poinçon (3) et la matrice (4), caractérisé en ce que ledit déplacement latéral de la mâchoire de fixation (55) est dirigé vers l'extérieur de la partie centrale de la presse (1). 9. Procédé d'emboutissage d'un flan en tôle (2) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la deuxième étape consiste à descendre la matrice (5) 3047680 12 d'une première hauteur et d'une deuxième hauteur h2, la première hauteur de descente permettant de fermer la mâchoire de fixation (55), la deuxième hauteur de descente permettant d'augmenter la force de serrage de la mâchoire de fixation (55) jusqu'à atteindre une valeur de serrage suffisante pour éviter tout 5 glissement du bord latéral (21) du flan de tôle (2) lors de la troisième étape du procédé d'emboutissage, l'augmentation la force de serrage de la mâchoire de fixation (55) se faisant par compression de tiges de poussé (8) qui soutiennent le serre-flan (4), la deuxième hauteur de descente h2 étant de l'ordre de 50 mm. 10. Procédé d'emboutissage d'un flan en tôle (2) selon la revendication 8 10 ou 9, caractérisé en ce que la troisième étape consiste à continuer la descente de la matrice (5) d'une troisième hauteur et d'une quatrième hauteur h4, la troisième hauteur de descente correspondant à une phase où le flan de tôle (2) est uniquement étiré latéralement, le flan de tôle (2) n'étant pas encore au contact du poinçon (3), la quatrième hauteur de descente correspondant à une phase où le 15 flan de tôle (2) est simultanément étiré latéralement et embouti entre le poinçon (3) et la matrice (5).