Brevet FR3056126A1 — publié le 20180323

OUTILLAGE D'EMBOUTISSAGE AVEC SERRE-FLAN BLOQUANT LE FLAN DE TÔLE L'invention a trait au domaine de l'emboutissage d'une tôle, ou d'un flan de tôle, notamment pour une carrosserie de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un outillage de presse d'emboutissage de tôle. L'invention a trait également à une presse d'emboutissage de tôle ainsi qu'à un procédé d'emboutissage d'une tôle. La figure 1 illustre une tôle qui a été emboutie pour former une paroi extérieure de porte d'un véhicule automobile. Dans le cas de la figure 1, la presse d'emboutissage 10 a formé deux parois de porte de véhicule automobile à partir d'une seule tôle La figure 2 illustre un outillage 1 de presse d'emboutissage de tôle selon l'état de l'art. L'emboutissage correspond à la technique de travail qui consiste à transformer une portion de tôle 2, appelée flan, en une pièce creuse, généralement non développable, au moyen d'un outillage constitué essentiellement par un poinçon 4 et 15 une matrice 6. Au moins un serre-flan 8 entoure le poinçon et s'applique contre le pourtour 6.2 de la matrice 6. Le ou les serre-flans 8 servent à coincer la tôle 2 au moyen de la surface de serrage 8.1 du ou des serre-flans pendant l'application du poinçon 4. Afin de freiner ou d'empêcher l'écoulement de la tôle 2 et afin de l'étirer et d'éviter la formation de plis, le ou les serre-flans 8 peuvent être munis de joncs 8.2 20 coopérant respectivement avec une cavité de dégagement 6.3 du jonc 8.2, présente au niveau de la matrice 6. L'application du poinçon 4 permet de déformer la tôle 2 selon la forme d'une empreinte 6.1 présente dans la matrice 6. Une fois le processus terminé, le poinçon 4 et le ou les serre-flans 8 sont relevés. La tôle 2 emboutie reste dans l'empreinte 6.1 de la matrice 6 et doit être retirée. Une étape de détourage de 25 la tôle 2 emboutie peut être effectuée afin d'éliminer les parties devenues inutiles, qui sont essentiellement les parties saisies par le ou les serre-flans 8. Alternativement, les joncs peuvent être disposés sur le pourtour de la matrice et coopérer avec des cavités de dégagement du jonc situé dans la surface de serrage du serre-flan. 30 La figure 2 comprend une vue en détail, en perspective, d'une portion du bord de la tôle, déformé par le serre-flan. Cette vue illustre les profils correspondants de la 3056126 2 cavité de dégagement 6.3 du jonc 8.2. Le profil en question comporte une portion 12 formant le fond, et deux portions 10 et 14 perpendiculaires à la portion de fond 12. La cavité de dégagement du jonc présente ainsi un profil en forme de U, avec deux parois essentiellement perpendiculaires au pourtour de la matrice et un fond 5 parallèle au pourtour de la matrice. Ce profil, malgré les courbures, a comme désavantage de coincer la tôle emboutie au sein de la matrice. En effet, comme l'emboutissage repose sur les propriétés élastiques de la tôle, celle-ci reste bloquée au sein de la matrice une fois les contraintes dues aux poinçons relevées. Le retour élastique permet en effet à la tôle de se détendre partiellement et selon l'épaisseur 10 et la forme donnée à la tôle, l'enlèvement de celle-ci de la matrice peut être relativement complexe. Le document FR 3 007 302 Al divulgue un outillage de presse d'emboutissage de tôle dont l'un de la matrice et du serre-flan comprend un jonc avec un contour extérieur arrondi et l'autre de la matrice et du serre-flan comprend une cavité de 15 dégagement dudit jonc. La particularité de cet outillage est que le profil de dégagement du jonc comprend une première portion arrondie suivie d'une seconde portion généralement droite, tangente à la première portion arrondie et inclinée par rapport à une perpendiculaire au pourtour de la matrice. Le profil courbé de la cavité de dégagement du jonc facilite le défilement et/ou l'avalement de la tôle lors de 20 l'opération d'emboutissage et diminue par conséquent le temps de mise au point de l'opération d'emboutissage. Le fait de freiner ou arrêter les bords d'un flan de tôle durant l'emboutissage est consommateur de matière compte tenu que ces bords se voient déformés et doivent ensuite être séparés de l'embouti. Il est par conséquent souhaitable, dans une 25 logique économique, de minimiser au maximum ces pertes. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de minimiser les pertes de matière au niveau des serre-flans d'un outillage d'emboutissage. L'invention a également pour objectif d'améliorer l'étape de retrait de la tôle après emboutissage 30 dans la matrice. L'invention a pour objet un outillage de presse d'emboutissage de tôle, notamment de pièce de carrosserie de véhicule automobile, comprenant une matrice avec une 3056126 3 empreinte et une surface périphérique ; et au moins un serre-flan avec une surface de serrage apte à presser contre la surface périphérique un flan de tôle ; la surface périphérique de la matrice et la surface de serrage du serre-flan comprenant des profils complémentaires aptes à déformer le flan de tôle lors du serrage, de manière 5 à limiter l'avalement dudit flan. L'outillage de presse d'emboutissage de tôle est remarquable en ce que les profils complémentaires de la surface périphérique de la matrice et la surface de serrage du serre-flan forment un double gradin. Selon des modes particuliers de réalisation, l'outillage de presse d'emboutissage de tôle peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises 10 isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - Les profils complémentaires en double gradin comprennent une première portion généralement parallèle à la direction de pressage du serre-flan, suivie d'une deuxième portion généralement perpendiculaire à ladite direction, suivie d'une troisième portion généralement parallèle à la dite direction. 15 Les profils complémentaires en double gradin comprennent une quatrième portion généralement perpendiculaire à la direction de pressage du serre-flan, ladite portion suivant la troisième portion. Les première et troisième portions des profils complémentaires en double gradin présentent des longueurs identiques ou différentes à concurrence de 20 moins de 10%. - La deuxième portion présente une longueur identique, ou différente à concurrence de moins de 15%, à la longueur de chacune des première et troisième portions. Les profils complémentaires en double gradin comprennent des congés de 25 raccordement entre les première, deuxième, troisième et, le cas échéant, la quatrième portions, lesdits congés de raccordement ayant un rayon compris entre 1 mm et l'épaisseur de la tôle augmentée de 1 mm. Chacune des première, deuxième et troisième portions des profils complémentaires en double gradin présente une dimension comprise entre 1 30 et 4 mm. La section des profils complémentaires en double gradin est transversale à la surface périphérique de la matrice. 3056126 4 L'invention a également pour objet une presse d'emboutissage de tôle, comprenant un outillage de presse d'emboutissage de tôle en accord avec l'invention. L'invention a également pour objet un procédé d'emboutissage de tôle, comprenant les étapes (a) de mise à disposition d'un flan de tôle au sein d'une presse 5 d'emboutissage de tôle, (b) d'emboutissage du flan de tôle, et (c) d'enlèvement de la tôle emboutie. Le procédé est remarquable en ce que la presse d'emboutissage de tôle comprend un outillage de presse d'emboutissage en accord avec l'invention. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la tôle emboutie est une paroi extérieure de porte, notamment de porte de véhicule automobile. De manière générale, les modes particuliers de chaque objet de l'invention sont également applicables aux autres objets de l'invention. Dans la mesure du possible, chaque objet de l'invention est combinable aux autres objets. Grâce au profil complémentaire en double gradin, il est facile pour l'utilisateur et/ou pour une machine de retirer la tôle une fois celle-ci emboutie. Ce profil permet à la tôle lorsqu'elle se relâche de ne pas se bloquer dans la cavité de dégagement du jonc et de rester simplement posée sur la surface périphérique de la matrice. La tôle emboutie ne reste pas bloquée en partie supérieure lors de la remontée de la pièce. Il est dès lors possible de la retirer sans effectuer d'effort complexe. L'ouverture générée par le double gradin permet également à l'utilisateur d'effectuer des travaux additionnels sur la tôle une fois celle-ci emboutie. Il est par exemple plus aisé de meuler l'outil lorsque la cavité n'est pas fermée. Le procédé d'emboutissage est quant à lui nettement amélioré par rapport au procédé classique, vu le gain de temps apporté par la facilité avec laquelle la tôle emboutie peut être enlevée de l'outillage. Un autre intérêt de l'outillage de presse d'emboutissage de tôle selon l'invention est de fournir une matrice et un serre-flan présentant des profils complémentaires en double gradin et donc présentant un profil ouvert sur la surface périphérique de la matrice. N'ayant pas besoin de refermer la cavité de dégagement du jonc vu que celle-ci est conçue pour s'étendre vers la surface périphérique de la matrice, il y a un gain de matière évident en comparaison avec des profils qui sont fermés. Le gain de matière de l'outillage selon l'invention favorise la réduction des coûts dans la 3056126 5 préparation de presse d'emboutissage et permet de réduire globalement le coût de fabrication du véhicule automobile. 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 5 dessins lesquels : La figure 1 illustre une tôle qui a été emboutie pour former une paroi extérieure de porte d'un véhicule automobile. La figure 2 présente un outillage de presse d'emboutissage de tôle connu selon l'art. La figure 3 présente un outillage de presse d'emboutissage de tôle selon l'invention. 10 Les figures 1 et 2 ont déjà été décrites ci-avant en relation avec l'état de la technique. Dans la description qui va suivre, la direction de pressage correspond au mouvement du serre-flan contre la matrice et la direction de défilement correspond à la direction d'avalement de la tôle par l'outillage. 15 La figure 3 illustre donc un outillage 100 de presse d'emboutissage de tôle selon l'invention. Cet outillage 100 selon l'invention fait partie d'une presse à emboutir (non-représentée) qui est en soi bien connue de l'homme du métier. L'outillage 100 de presse d'emboutissage de tôle selon l'invention comprend une matrice 106 avec une empreinte 106.1 et une surface périphérique 106.2. L'outillage 20 100 comprend également au moins un serre-flan 108 avec une surface de serrage 108.1. La surface de serrage 108.1 est configurée pour être pressée contre la surface périphérique 106.2 de la matrice 106. De manière similaire au jonc 8.2 coopérant avec une cavité de dégagement 6.3 selon l'état de la technique représenté à la figure 2, l'outillage 100, et plus particulièrement la surface 25 périphérique 106.2 de la matrice 106 et la surface de serrage 108.1 du serre-flan 108, comprend des profils complémentaires 106.3 et 108.2, aptes à déformer le flan de la tôle 102 lors du serrage. Ces profils complémentaires 106.3 et 108.2 permettent de limiter, préférentiellement d'empêcher, l'avalement du flan de la tôle 102 lors de l'emboutissage et présentent une section essentiellement transversale à 30 la surface périphérique 106.2 de la matrice 106. 3056126 6 Afin de permettre un retrait aisé de la tôle 102 une fois celle-ci déformée par le poinçon 104 lors du procédé d'emboutissage, les profils complémentaires 106.3 et 108.2 ont été étudiés pour former un double gradin. Le retour élastique que subit la tôle 102 ne va pas bloquer celle-ci dans une cavité semblable à la cavité 6.3 de l'état 5 de la technique à la figure 2. Le profil en double gradin permet à la tôle 102 lors de son retour élastique d'être facilement retirée par un utilisateur et/ou par une machine appropriée car la tôle emboutie est simplement posée sur la matrice. Aucun élément de la matrice ne retient la tôle. Les profils complémentaires 106.3 et 108.2 en double gradin comprennent, comme 10 indiqué sur la vue de détail à la figure 3 d'une portion du bord de la tôle à l'état déformé, une première portion 110 généralement parallèle à la direction de pressage du serre-flan 108 suivie d'une deuxième portion 112 généralement perpendiculaire à la direction de pressage. Cette deuxième portion 112 est aussi suivie d'une troisième portion 114 qui est généralement parallèle à la direction de pressage. 15 Une quatrième portion peut également suivre la troisième portion 114, cette quatrième portion étant généralement perpendiculaire à la direction de pressage et confondue avec la surface périphérique 106.2 de la matrice 106. Le fait que la quatrième portion ne soit pas présente ou soit confondue avec la surface périphérique 106.2 de la matrice 106 permet aux profils complémentaires 20 106.3 et 108.2 en double gradin d'avoir un profil ouvert s'étendant sur la surface périphérique 106.2 de la matrice 6. Cette ouverture permet à la tôle 102 emboutie de ne pas rester coincée dans la matrice lors de son relâchement et d'être ainsi aisément retirée de l'outillage 100. La première portion 110 et la troisième portion 114, toutes deux parallèles à la 25 direction de pressage du serre-flan 108, présentent des longueurs identiques ou différentes à concurrence de moins de 10%. La deuxième portion 112 présente une longueur identique ou différente à concurrence de moins de 15%, à la longueur de chacune des première et troisième portions 110 et 114. 30 Les longueurs des différentes portions du profil en double gradin peuvent être plus courtes que celles du profil en U de l'état de la technique à la figure 2, pour une 3056126 7 capacité de retenue donnée. En effet, le profil en U doit présenter une largeur minimale d'une part pour assurer une résistance suffisante au jonc et, d'autre part, assurer un double pliage du bord de la tôle entre la portion du fond et les portions latérales. Dans le cas du double gradin selon l'invention, les plis subis par la tôle 5 s'inversent à chaque fois d'une portion à l'autre. La longueur développée du profil en double gradin peut ainsi être plus courte que celle du profil en U pour des capacités de retenue de la tôle identiques. De manière à augmenter la facilité de dégagement de tôle 102 emboutie, les profils complémentaires 106.3 et 108.2 en double gradin peuvent comprendre des congés 10 de raccordement entre les différentes portions desdits profils. Les congés de raccordement peuvent présenter un rayon compris entre 1 mm et l'épaisseur de la tôle 102 augmentée de 1 mm. Les première, deuxième et troisième portions 110, 112 et 114 desdits profils complémentaires 106.3 et 108.2 en double gradin peuvent présenter une dimension 15 de 1 mm pour les première et troisième portions 110, 114 et 4 mm pour la deuxième portion 112. L'invention concerne également un procédé d'emboutissage d'une tôle 102 où, après la mise à disposition d'un flan de tôle au sein d'une presse d'emboutissage de tôle, ledit flan est embouti (au moyen de l'abaissement du poinçon 104 contre la 20 matrice 106) et ladite tôle est ensuite enlevée de la matrice. La presse d'emboutissage de la tôle comprend l'outillage 100 de presse d'emboutissage de la tôle en conformité avec l'invention et la description ci-dessus, afin de faciliter à un utilisateur et/ou à une machine appropriée l'étape d'enlèvement de la tôle emboutie. Le procède selon l'invention concerne généralement une tôle qui, une fois emboutie, 25 correspond à une paroi extérieure d'une porte d'un véhicule automobile. Dans le cadre de l'emboutissage de porte, il a été montré qu'un gain de 20 heures par opération d'emboutissage a été permis car le retrait de la tôle emboutie est plus aisé. L'intérêt économique de ce type de procédé grâce à l'outillage selon l'invention est donc important et permet de réduire les coûts de fabrication du véhicule 30 automobile. REVENDICATIONS1. Outillage (100) de presse d'emboutissage de tôle (102), notamment de pièce de carrosserie de véhicule automobile, comprenant : une matrice (106) avec une empreinte (106.1) et une surface périphérique (106.2), au moins un serre-flan (108) avec une surface de serrage (108.1) apte à presser contre la surface périphérique (106.2) un flan de tôle (102), la surface périphérique (106.2) de la matrice (106) et la surface de serrage (108.1) du serre-flan (108) comprennent des profils complémentaires (106.3 ; 108.2) aptes à déformer le flan de tôle (102) lors du serrage, de manière à limiter l'avalement dudit flan, caractérisé en ce que les profils complémentaires (106.3 ; 108.2) de la surface périphérique (106.2) de la matrice (106) et la surface de serrage (108.1) du serre-flan (108) forment un double gradin. 2. Outillage (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profils complémentaires (106.3 ; 108.2) en double gradin comprennent une première portion (110) généralement parallèle à la direction de pressage du serre-flan (108), suivie d'une deuxième portion (112) généralement perpendiculaire à ladite direction, suivie d'une troisième portion (114) généralement parallèle à la dite direction. 3. Outillage (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les profils complémentaires (106.3 ; 108.2) en double gradin comprennent une quatrième portion généralement perpendiculaire à la direction de pressage du serre-flan (108), ladite portion suivant la troisième portion (114). 4. Outillage (100) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les première et troisième portions (110 ; 114) des profils complémentaires (106.3 ; 108.2) en double gradin présentent des longueurs identiques ou différentes à concurrence de moins de 10%. 3056126 9 5. Outillage (100) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la deuxième portion (112) présente une longueur identique, ou différente à concurrence de moins de 15%, à la longueur de chacune des première et troisième portions (110 ; 114). 5 6. Outillage (100) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les profils complémentaires (106.3 ; 108.2) en double gradin comprennent des congés de raccordement entre les première, deuxième, troisième (110 ; 112 ; 114) et, le cas échéant, la quatrième portions, lesdits congés de 10 raccordement ayant un rayon compris entre 1 mm et l'épaisseur de la tôle (102) augmentée de 1 mm. 7. Outillage (100) selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que chacune des première, deuxième et troisième portions (110 ; 112 ; 114) des 15 profils complémentaires (106.3 ; 108.2) en double gradin présente une dimension comprise entre 1 et 4 mm. 8. Presse d'emboutissage de tôle, comprenant un outillage (100) de presse d'emboutissage de tôle (102) conforme à l'une des revendications 1 à 7. 20 9. Procédé d'emboutissage d'une tôle (102), comprenant les étapes de mise à disposition d'un flan de tôle (102) au sein d'une presse d'emboutissage de tôle, emboutissage du flan de tôle (102), et 25 enlèvement de la tôle emboutie (102), caractérisé en ce que ladite presse d'emboutissage de tôle comprend un outillage (100) de presse d'emboutissage conforme à l'une des revendications 1 à 7. 30 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tôle emboutie (102) est une paroi extérieure de porte.