Brevet FR3040010A1 — publié le 20170217

OUTILLAGE D'EMBOUTISSAGE AVEC GUIDAGE SANS SERRAGE L'invention a trait au domaine de la mise à forme de flan de tôle ou d'embouti. Plus particulièrement, l'invention a trait à un outillage d'emboutissage. La figure 1 est une représentation générique d'un outillage d'emboutissage 2 d'un flan de tôle 4, l'outillage comprenant une matrice 6 avec une portion centrale creuse 8 et une portion périphérique 10, un poinçon 12 apte à coopérer avec la portion creuse 8 de la matrice en vue d'emboutir le flan de tôle. L'outillage comprend aussi un serre-flan 14 disposé latéralement au poinçon et qui coopère avec la portion périphérique de la matrice en vue de former une zone de retenue 16 du flan de tôle. II est connu de gérer la retenue du flan de tôle en travaillant sur le serrage du flan de tôle au niveau du serre-flan, par exemple par la forme de la découpe périphérique du flan de tôle de sorte à présenter une surface de retenue du flan de tôle qui est adéquate. C'est en effet au niveau de la surface de retenue du flan de tôle, que ce dernier résiste par friction à son avalement dans la zone de mise à forme formée par le poinçon coopérant avec la portion creuse de la matrice. La surface adéquate de retenue du flan de tôle permet un emboutissage de qualité, il permet par exemple d'éviter des réductions d'épaisseur ou des déchirures lors de l'emboutissage du flan de tôle. Une opération de découpe du flan de tôle précédant l'opération d'emboutissage est cependant onéreuse. Le document de brevet WO 2012/045292 Al divulgue un outillage d'emboutissage comprenant une zone de retenue formée par une matrice avec une portion en périphérie, un poinçon et un serre-flan coopérant avec la portion en périphérie de la matrice comme présenté en relation avec la figure 1. L'outillage comprend un zone de serrage entre le serre flan et la portion périphérique de matrice. Cette dernière comprend, en-outre, un élément mobile présentant des courbures et apte à coopérer avec le serre flan pour former une zone de pré-étirage du flan de tôle au niveau de l'élément mobile et avant la mise à forme finale du flan de tôle. Cet enseignement se limite au pré-étirage du flan de tôle précédant la mise à forme, il n'aide pas à la gestion de l'avalement du flan lors de l'emboutissage. L'invention a pour objectif de proposer une solution aux désavantages de l'état de l'art en particulier de l'état de l'art susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a 3040010 2 pour objectif de proposer une solution permettant de faciliter la mise à forme d'un flan de tôle pour une fabrication économique. L'invention a pour objet un outillage d'emboutissage d'un flan de tôle, comprenant une matrice avec une portion centrale creuse et une portion périphérique ; un 5 poinçon apte à coopérer avec la portion creuse de la matrice en vue d'emboutir le flan de tôle ; un serre-flan disposé latéralement au poinçon et coopérant avec la portion périphérique de la matrice en vue de former une zone de retenue du flan de tôle; remarquable en ce que la zone de retenue du flan de tôle comprend une sous-zone de serrage dudit flan de tôle et au moins une sous-zone de guidage sans 10 serrage dudit flan disposée à l'extérieur de la sous-zone de serrage par rapport à la portion creuse et au poinçon. La sous zone de serrage est adjacente à la portion creuse et au poinçon, elle s'étend sur l'entièreté de la périphérie de la portion creuse et du poinçon. La ou chacune des sous zones de guidage s'étendant le long de la sous zone de serrage et est adjacente à ladite sous-zone. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, la ou chacune des sous zones de guidage est d'une hauteur moyenne entre le serre-flan et la matrice de moins de 4 fois l'épaisseur du flan, préférentiellement moins de 3 fois l'épaisseur du flan, plus préférentiellement encore moins de 2 fois l'épaisseur du flan. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou chacune des sous zones de guidage 20 comprend une partie extérieure de hauteur généralement régulière ou de hauteur constante et une partie intérieure adjacente à la sous-zone de serrage, ladite partie intérieure étant de hauteur décroissante en se rapprochant de ladite sous-zone. Selon un mode avantageux de l'invention, la hauteur constante au niveau de la partie extérieure de la ou de chacune des sous zones de guidage est égale à 25 l'épaisseur du flan de tôle plus un jeu compris entre 0.2mm et 1mm, préférentiellement un jeu compris entre 0,3mm et 0,7mm. Selon un mode avantageux de l'invention, la partie intérieure de la ou de chacune des sous zones de guidage comprend des surfaces en vis-à-vis de la matrice et du serre flan inclinées d'un angle de moins de 3°, préférentiellement de moins de 1,5°, 30 plus préférentiellement encore de moins de 1°. 3040010 3 Selon un mode avantageux de l'invention, la ou chacune des sous-zone de guidage est délimitée par une surface plane sur le serre-flan ou sur la matrice, l'angle entre les surfaces en vis-à-vis de la matrice et du serre flan étant réalisé par une surface angulée sur la matrice ou sur le serre-flan, respectivement. 5 Selon un mode avantageux de l'invention, la ou chacune des sous-zones de guidage sans serrage s'étend le long d'un plan moyen qui est orienté dans le prolongement du plan moyen le long duquel s'étend la sous-zone de serrage correspondante ou le long d'un plan moyen qui forme avec ledit plan moyen correspondant un angle de moins de 15°, préférentiellement moins de 10°, pluspréférentiellement encore moins 10 de 5°. Selon un mode avantageux de l'invention, la partie extérieure de la ou de chacune des sous-zones de guidage couvre plus de 100%, préférentiellement plus de 150%, plus préférentiellement encore plus de 200% de la partie intérieure correspondante. Selon un mode avantageux de l'invention, la sous-zone de guidage sans serrage est 15 unique et s'étend sur l'entièreté de la périphérie de la portion creuse de la matrice et du poinçon ou est unique et s'étend sur moins de 70% de ladite périphérie, préférentiellement sur moins de 60% de la ladite périphérie, plus préférentiellement encore sur moins de 40% de ladite périphérie. Selon un mode avantageux de l'invention, l'outillage comprend au moins deux sous-20 zones de guidage sans serrage symétriques par rapport à un axe de symétrie de la portion centrale creuse de la matrice. Selon un mode avantageux de l'invention, l'outillage est de forme générale rectangulaire et comprend une ou plusieurs sous zones de guidage dans un ou des angles de l'outillage. 25 Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce que l'outillage d'emboutissage facilite la mise à forme du flan de tôle. En effet, la zone de retenue du flan de tôle comprend une sous zone de serrage et une ou plusieurs sous zones de guidage sans serrage. L'étendue de la ou des sous zones de guidage sans serrage permet de gérer la retenue du flan de tôle, une opération de découpe du flan de tôle 30 précédant l'emboutissage est ainsi évitée ce qui réduit le coût de fabrication de l'embouti. 3040010 4 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 est une vue en coupe d'un outillage d'emboutissage d'un flan de tôle selon l'état de l'art ; 5 - La figure 2 est une vue en coupe d'un outillage d'emboutissage d'un flan de tôle conforme à l'invention et dans un mode particulier de réalisation ; - La figure 3 est une vue agrandie de l'outillage d'emboutissage de la figure 2 au niveau de la zone de retenue ; - La figure 4 est une vue de dessus en transparence d'un outillage 10 d'emboutissage conforme à l'invention et dans un deuxième mode de réalisation à titre d'exemple ; - La figure 5 est une vue de dessus en transparence d'un outillage d'emboutissage conforme à l'invention et dans un troisième mode de réalisation à titre d'exemple ; 15 La figure 1 est une vue en coupe d'un outillage d'emboutissage 2 d'un flan de tôle 4 selon l'état de la technique. L'outillage d'emboutissage a été décrit en relation avec la discussion de l'état de la technique. Les figures 2 et 3 illustrent un outillage d'emboutissage conforme à l'invention dans un mode particulier de réalisation. La figure 4 illustre un outillage d'emboutissage 20 conforme à l'invention et dans un deuxième mode de réalisation à titre d'exemple. La figure 5 illustre un outillage d'emboutissage conforme à l'invention et dans un troisième mode de réalisation à titre d'exemple. Les numéros de référence de la figure 1 sont utilisés aux figures 2 à 5 pour les éléments identiques ou correspondants, ces numéros étant toutefois majorés de 100 pour le mode 25 particulier de réalisation illustré aux figures 2 et 3, de 200 pour le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 4, et de 300 pour le troisième mode de réalisation illustré à la figure 5. La figure 2 est une vue en coupe d'un outillage d'emboutissage 102 d'un flan de tôle 104 conforme à l'invention et dans un mode particulier de réalisation. Le flan de tôle 3040010 5 représenté est généralement plan et d'épaisseur « e ». Ceci ne limite cependant en rien l'invention, l'outillage est également apte à mettre en forme un embouti. L'outillage comprend une matrice 106, un poinçon 112 et un serre flan 114. La matrice comprend une portion centrale creuse 108 et une portion périphérique 110. 5 Le poinçon 112 est apte à coopérer avec la portion creuse de la matrice en vue d'emboutir le flan de tôle. Le serre-flan est disposé latéralement au poinçon et coopère avec la portion périphérique de la matrice en vue de former une zone de retenue 116 et 116' du flan de tôle. La zone de retenue comprend une sous-zone de serrage 118 du flan de tôle et une ou plusieurs sous-zones de guidage 120 et 120' 10 sans serrage du flan de tôle. On peut voir que la sous zone de serrage 118 est adjacente à la portion creuse 108 de la matrice. La ou les sous-zones de guidage 120 et 120' sont disposées à l'extérieur de la sous-zone de serrage 118 par rapport à la portion creuse et au poinçon. La ou les sous-zones de guidage 120 et 120' sont par ailleurs adjacente à la sous zone de serrage 118. Il est à noter que la sous zone 15 de serrage 118 s'étend sur l'entièreté de la périphérie de la portion creuse et du poinçon. On peut voir sur l'image le flan de tôle 104 disposé entre la matrice 106 qui est située dans la partie inférieure de l'outillage ; on peut également voir le poinçon 112 et le serre flan 114 qui sont situés dans la partie supérieure de l'outillage. La situation sur la partie inférieure ou la partie supérieure de l'outillage de la matrice et 20 du poinçon ne limite en rien l'invention. Dans un mode alternatif de réalisation, la matrice peut être située dans la partie supérieure de l'outillage 102 et le poinçon dans la partie inférieure. On peut voir que l'outillage est en position de serrage du flan de tôle 104 entre le serre-flan 114 et la matrice 106 au niveau de la sous-zone de serrage 118 de la portion périphérique 110 de la matrice 106. On peut aussi 25 observer que le flan de tôle 104 est dégagé de l'outillage au niveau de la sous-zone de guidage 120 et 120' de la portion périphérique de la matrice. On peut également observer sur la portion périphérique de la matrice de la portion creuse que la sous zone de guidage 120' (à gauche sur l'image) s'étend le long d'un plan moyen « K » qui est orienté généralement dans le prolongement du plan moyen le long duquel 30 s'étend la sous zone de serrage 118 correspondante. Il est à noter que l'orientation de la sous-zone de guidage directement dans le prolongement de la sous-zone de serrage ne limite pas l'invention. On peut observer sur la portion périphérique de la matrice de la portion creuse que la sous zone de guidage 120 (à droite sur l'image) peut s'étendre le long d'un plan moyen « J » qui forme un angle « a » avec le plan 3040010 6 moyen le long duquel s'étend la sous zone de serrage 118 correspondante de moins de 25°. L'angle «a » peut-être de moins de 10°, préférentiellement mdns de 5°. La figure 3 est une vue en coupe agrandie de l'outillage 102 conforme à l'invention illustré en référence avec la figure 2 et au niveau de zone de retenue 116 du flan de 5 tôle 104. On peut voir de bas en haut sur l'image la portion périphérique 110 de la matrice 106, le flan de tôle 104, et le serre flan 114 coopérant avec la matrice pour le serrage du flan de tôle. On peut voir de gauche à droite (sur l'image) la portion creuse 108, la sous-zone de serrage 118 au niveau de laquelle le flan de tôle est serré entre la matrice et le serre flan et la sous zone de guidage 120 au niveau de 10 laquelle le flan de tôle 104 n'est pas serré entre la matrice et le serre-flan. La sous- zone de guidage 120 peut être d'une hauteur moyenne entre le serre-flan et la matrice qui est égale à moins de 4 fois l'épaisseur du flan de tôle, préférentiellement moins de 3 fois l'épaisseur du flan, plus préférentiellement encore moins de 2 fois l'épaisseur du flan. Dans le mode de réalisation particulier ici présenté, la sous zone 15 de guidage comprend une partie extérieure 122 qui est de hauteur « H » constante et une partie intérieure 122' adjacente à la sous-zone de serrage 118 qui est de hauteur « H' » décroissante en se rapprochant de la sous-zone de serrage. La hauteur constante «H » au niveau de la partie extérieure de la sous zone de guidage peut être égale à l'épaisseur du flan de tôle plus un jeu compris entre 0.2mm et 20 1mm, préférentiellement un jeu compris entre 0,3mm et 0,7mm. La hauteur décroissante « H' » au niveau de la partie intérieure 122' de la sous zone de guidage peut être réalisée par un angle « 13 » entre la matrice et le serre flan de moins de 5°. L'angle « 13 » peut-être de moins de 3°, préférentiellement mohs de 1°. On peut observer que la sous-zone de guidage 120 est délimitée par une surface plane 124 25 sur la matrice, l'angle entre les surfaces en vis-à-vis de la matrice et permettant la hauteur décroissante « H' »sur la partie intérieure 122' de la sous-zone de guidage 120 étant réalisée par une surface angulée sur le serre-flan 114. Cette mesure ne limite en rien l'invention, dans une mode alternatif de réalisation (non représenté), l'architecture peut être opposée en ce que la sous zone de guidage peut être 30 délimitée par une surface plane sur le serre flan et l'angle entre les surfaces en vis- à-vis est alors réalisé par une surface angulé sur la matrice. On peut observer dans ce mode particulier de réalisation que la partie extérieure 122 à hauteur constance de la sous-zone de guidage couvre plus de 100%, préférentiellement plus de 150%, 3040010 7 plus préférentiellement encore plus de 200% de la partie intérieure 122' correspondante. Le deuxième mode de réalisation à titre d'exemple de l'invention va être décrit en référence à la figure 4. 5 La figure 4 est une vue de dessus en transparence d'un outillage d'emboutissage 202 dans un deuxième mode de réalisation à titre d'exemple. On peut voir au centre de l'image la zone de mise à forme de la portion creuse 208 de la matrice 206 et du poinçon 212. On peut aussi voir la zone de retenue 216 comprenant la sous-zone de serrage 218 de l'outillage en périphérie de la zone de mise à forme ainsi que la sous 10 zone de guidage 220 à l'extérieur de la sous-zone de serrage par rapport à la portion creuse de la matrice et au poinçon. La matrice de l'outillage comprend en l'occurrence une portion périphérique 210 qui est asymétrique. Cette dernière s'étend de manière plus importante sur un côté (en bas de l'image) de la zone à mettre à forme que sur l'autre côté (en haut de l'image) de la zone. La sous zone de 15 guidage 220 de l'outillage est en l'occurrence une unique sous-zone de guidage qui s'étend en périphérie de la portion creuse et du poinçon sur moins de 70% de ladite périphérie. L'unique sous-zone de guidage peut s'étendre sur moins de 60% de la ladite périphérie, plus préférentiellement encore sur moins de 40%. Le flan de tôle 204 peut être une chute d'embouti de forme quelconque et on peut venir, comme ici 20 illustré, réaliser un embouti à partir de la chute en situant la zone à mettre à forme le long d'un côté de la chute, la sous zone de guidage 220 étant alors située sur l'autre côté de la chute de sorte à réduire la surface de serrage sur le côté en question. Cette mesure ne limite cependant en rien l'invention, l'outillage d'emboutissage peut comprendre une unique sous-zone de guidage qui s'étend sur l'entièreté de la 25 périphérie de la portion creuse de la matrice et du poinçon. Le troisième mode de réalisation à titre d'exemple de l'invention va être décrit en référence à la figure 5. La figure 5 est une vue de dessus en transparence d'un outillage d'emboutissage 302 conforme à l'invention et dans un troisième mode de réalisation à titre d'exemple 30 d'un embouti 304. La matrice 306 de l'outillage comprend en l'occurrence une portion périphérique 310 qui est symétrique ; un axe de symétrie « L » de ladite portion est représenté sur l'image, l'axe est également un axe de symétrie de la 3040010 8 portion creuse et du poinçon. On peut voir la zone de mise à forme de la portion creuse 308 de la matrice et du poinçon 312 au centre de l'image, forme qui correspond en l'occurrence à celle d'un capot de véhicule automobile. On peut également voir la zone de retenue 316 comprenant la sous-zone de serrage 318 de 5 l'outillage en périphérie de la zone de mise à forme ainsi que deux sous zones de guidage 320 et 320' à l'extérieur de la sous-zone de serrage par rapport à la portion creuse de la matrice et au poinçon. Ces deux sous zones de guidage sont symétriques par rapport à l'axe de symétrie « L ». L'outillage 302 est en l'occurrence de forme générale rectangulaire et les sous zones de guidage sont situées dans 2 10 angles de l'outillage. REVENDICATIONS1. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) d'un flan de tôle (104 ; 204 ; 304) comprenant : - une matrice (106 ; 206, 306) avec une portion centrale creuse (108 ; 208 ; 308) et une portion périphérique (110 ; 210 ; 310) ; - un poinçon (112 ; 212 ; 312) apte à coopérer avec la portion creuse de la matrice en vue d'emboutir le flan de tôle ; - un serre-flan (114) disposé latéralement au poinçon et coopérant avec la portion périphérique de la matrice en vue de former une zone de retenue (116, 116' ; 216 ; 316) du flan de tôle ; caractérisé en ce que la zone de retenue du flan de tôle comprend une sous-zone de serrage (118 ; 218 ; 318) dudit flan de tôle et au moins une sous-zone de guidage (120,120' ; 220 ; 320,320') sans serrage dudit flan disposée à l'extérieur de la sous-zone de serrage par rapport à la portion creuse et au poinçon. 2. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chacune des sous zones de guidage (120,120' ; 220 ; 320,320') est d'une hauteur moyenne entre le serre-flan et la matrice de moins de 4 fois l'épaisseur du flan, préférentiellement moins de 3 fois l'épaisseur du flan, plus préférentiellement encore moins de 2 fois l'épaisseur du flan. 3. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou chacune des sous zones de guidage (120,120' ; 220 ; 320,320') comprend une partie extérieure (122) de hauteur généralement régulière ou de hauteur constante (H) et une partie intérieure (122') adjacente à la sous-zone de serrage (118), ladite partie intérieure étant de hauteur décroissante (H') en se rapprochant de ladite sous-zone. 4. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la hauteur constante (H) au niveau de la partie extérieure (122) de la ou de chacune des sous zones de guidage (120) est égale à l'épaisseur du flan de tôle (e) plus un jeu compris entre 0.2mm et 1mm, préférentiellement un jeu compris entre 0,3mm et 0,7mm. 3040010 10 5. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la partie intérieure (122') de la ou de chacune des sous zones de guidage (120) comprend des surfaces en vis-à-vis de la matrice et du serre flan inclinées d'un angle (13) de moins de 3°, préférentiellement de 5 moins de 1,5°, plus préférentiellement encore de mdns de 1 °. 6. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ou chacune des sous-zone de guidage (120) est délimitée par une surface plane (124) sur le serre-flan ou sur la matrice, l'angle (13) entre les surfaces en vis-à-vis de la matrice et du serre flan étant réalisé par une surface 10 angulée sur la matrice ou sur le serre-flan, respectivement. 7. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la partie extérieure (122) de la ou de chacune des sous-zones de guidage (120) couvre plus de 100%, préférentiellement plus de 150%, plus préférentiellement encore plus de 200% 15 de la partie intérieure (122') correspondante. 8. Outillage d'emboutissage (102 ; 202 ; 302) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la ou chacune des sous-zones de guidage sans serrage (120') s'étend le long d'un plan moyen (K) qui est orienté dans le prolongement du plan moyen le long duquel s'étend la sous-zone de 20 serrage correspondante ou le long d'un plan moyen « J » qui forme avec ledit plan moyen correspondant un angle de moins de 15°, préférentiellement moins de 10°, plus préférentiellement encore moins de 5°. 9. Outillage d'emboutissage (202) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la sous-zone de guidage sans serrage (220) est unique 25 et s'étend sur l'entièreté de la périphérie de la portion creuse de la matrice et du poinçon ou est unique et s'étend sur moins de 70% de ladite périphérie, préférentiellement sur moins de 60% de la ladite périphérie, plus préférentiellement encore sur moins de 40% de ladite périphérie. 10.Outillage d'emboutissage (302) selon l'une des revendications 1 à 8, 30 caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux sous-zones de guidage sans 3040010 11 serrage (320, 320') symétriques par rapport à un axe de symétrie (L) de la portion centrale creuse (308) de la matrice et du poinçon (312). 5