Brevet FR3122589A1 — publié le 20221111

L’invention concerne un outil de presse à emboutir (1) pour former un flan de tôle (2) comportant une matrice (5), présentant une première (7) et une deuxième (8) parties mobiles l’une par rapport à l’autre, un poinçon (4) et une mâchoire (10) partiellement formée par la première partie (7), celle-ci étant conçue pour maintenir durant une première phase du procédé d’emboutissage un bord latéral (11) du flan de tôle (2). Des premiers moyens de support (14) rétractables sont conçus pour, durant la première phase, soutenir une première zone centrale (15) du flan de tôle (2) et pour enserrer la première zone centrale (15) avec la première partie (7), et des seconds moyens de support (18) conçus pour soutenir une deuxième zone centrale (19), distante de la première zone centrale (15), durant la première phase et pour ensuite s’effacer de l’espace (20) situé entre la matrice (5) et le poinçon (4). (Figure 1) Outil de presse à emboutir pour emboutir un flan de tôle et procédé d’emboutissage correspondant. Le domaine technique concerne les outils de presse à emboutir d’emboutissage conçues pour emboutir des flans de tôle et les procédés mettant en œuvre de tels outils de presse à emboutir. Actuellement, la fabrication de certains éléments de véhicule automobiles, notamment des éléments de carrosserie fait intervenir un outil d’emboutissage permettant de mettre en œuvre des procédés d’emboutissage. De façon habituelle un outil d’emboutissage comporte une matrice et un poinçon permettant d’emboutir un flan de tôle par une action de rapprochement de la matrice et du poinçon. Dans certains cas, afin de maintenir le flan de tôle correctement positionné entre la matrice et le poinçon, l’outil d’emboutissage classique comporte des moyens de fixation conçus pour maintenir, durant le procédé d’emboutissage, un bord latéral du flan de tôle entourant le poinçon. Un tel outil est par exemple connu du document FR3047680. Cependant, un tel outil d’emboutissage ne permet pas l’emboutissage de tôles minces ou extra-minces car lors du serrage entre la matrice et le poinçon, la répartition de la matière à emboutir n’est pas homogène, se traduisant dans certaines zones par des allongements, dus notamment à la gravité, susceptibles de provoquer des amincissements excessifs ou encore dans d’autres zones par des rétreints générateurs d’épaississements indésirables du flan de tôle, voire de plis. Les défauts observés avec un tel outil sont exacerbés lorsque le galbe de l’élément de carrosserie est important et/ou lorsque le flan de tôle présente une ou plusieurs dimensions importantes. Ainsi, il existe un besoin d’un outil de presse à emboutir permettant d’emboutir des éléments de carrosserie dépourvus de défaut d’homogénéité du type plis et/ou amincissement. La présente invention a pour objet de pallier les problèmes exposés précédemment. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de fournir un outil de presse à emboutir permettant d’emboutir des flans de tôle pour former des éléments de carrosserie avec un galbe important et/ou de dimensions importantes. A cet effet, la présente invention se rapporte à un outil de presse à emboutir destiné à mettre en œuvre un procédé d’emboutissage pour former un flan de tôle, l’outil de presse à emboutir comportant, d’une part, une matrice, présentant une première et une deuxième parties mobiles l’une par rapport à l’autre, et, d’autre part, un poinçon pour emboutir le flan de tôle par une action de rapprochement de la matrice et du poinçon, ledit outil de presse à emboutir comportant en outre une mâchoire de fixation au moins en partie formée par la première partie de la matrice, la mâchoire étant conçue pour maintenir durant au moins une première phase du procédé d’emboutissage un bord latéral du flan de tôle, l’outil de presse à emboutir étant caractérisé en ce qu’il comporte, d’une part, des premiers moyens de support rétractables conçus pour, durant la première phase du procédé d’emboutissage, soutenir une première zone centrale du flan de tôle et pour enserrer la première zone centrale du flan de tôle avec la première partie de la matrice, et, d’autre part, des seconds moyens de support rétractables conçus pour soutenir une deuxième zone centrale du flan de tôle, distante de la première zone centrale, durant la première phase du procédé d’emboutissage et pour s’effacer de l’espace situé entre la matrice et le poinçon durant une deuxième phase du procédé d’emboutissage. L’invention concerne également un procédé d’emboutissage pour former un flan de tôle en mettant en œuvre un outil de presse à emboutir selon l’invention et comportant au moins une première phase dans laquelle le flan de tôle est positionné et fixé dans la mâchoire de fixation de l’outil de presse à emboutir suivie d’au moins une deuxième phase dans laquelle le flan de tôle est embouti. Ainsi, l’outil de presse à emboutir selon l’invention permet de maintenir un bord latéral du flan de tôle grâce à la mâchoire de fixation et donc le flan de tôle correctement positionné entre la matrice et le poinçon durant une partie du rapprochement de la matrice et du poinçon. Les premiers moyens de support permettent d’améliorer la fixation opérée par la mâchoire en maintenant la première zone centrale du flan de tôle en position jusqu’au contact du flan de tôle contre la première partie de la matrice, évitant ainsi des déformations du flan de tôle, dues à sa propre masse, avant l’emboutissage, autour de la première zone centrale. Par ailleurs, les seconds moyens de support, en soutenant une deuxième zone centrale du flan de tôle permettent d’améliorer le positionnement du flan de tôle et de limiter les déformations durant la première phase, avant l’étape d’emboutissage. Durant la deuxième phase du procédé d’emboutissage, les seconds moyens de support sont conçus pour s’effacer de l’espace situé entre la matrice et le poinçon permettant l’emboutissage du flan de tôle. Ainsi, l’outil de presse à emboutir selon l’invention permet de mettre en œuvre un procédé d’emboutissage selon l’invention dans lequel le maintien du flan de tôle durant la première phase du procédé d’emboutissage est amélioré. Ainsi, la partie centrale du flan de tôle n’est pas soumise à une déformation due à sa propre masse, contrairement à l’effondrement observé du flan de tôle à travers un serre-flan d’un outil d’emboutissage classique. Selon un mode de réalisation de l’outil de presse à emboutir, la première zone centrale est disposée en regard de la première partie de la matrice, la deuxième zone centrale étant disposée en regard de la deuxième partie de la matrice. Selon une possibilité de l’outil de presse à emboutir, la mâchoire de fixation comporte un serre-flan adapté pour maintenir le bord latéral du flan de tôle. Selon un mode de réalisation de l’outil de presse à emboutir, les premiers moyens de support comportent un patin, escamotable dans le poinçon, conçu pour enserrer la première zone centrale du flan de tôle avec la première partie de la matrice. Selon une possibilité de l’outil de presse à emboutir, les seconds moyens de support comportent au moins une barre coulissante ou rotative conçue pour soutenir la deuxième zone centrale du flan de tôle. Selon une possibilité du procédé de l’invention, les premiers et seconds moyens de support sont rétractés durant la deuxième phase. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : la , représente une vue schématique d’un outil de presse à emboutir selon l’invention. Un outil de presse à emboutir 1 selon l’invention, schématisé à la , est destiné à mettre en œuvre un procédé d’emboutissage selon l’invention pour former un plan de tôle 2, illustré sur la figure. L’outil de presse à emboutir 1 repose sur une table de presse 3 et comporte un poinçon 4, solidaire de la table de presse 3, ainsi qu’une matrice 5 solidaire d’un coulisseau de presse 6. L’emboutissage du flan de tôle 2 est obtenu par le rapprochement de la matrice 5 avec le poinçon 4 par l’intermédiaire de l’action du coulisseau de presse 6 sur la matrice 5. La matrice 5 comporte une première 7 et une deuxième 8 parties mobiles l’une par rapport à l’autre. Tandis que la deuxième partie 8 est fixée au coulisseau de presse 6, la première partie 7 est montée mobile sur le coulisseau de presse 6 par des premiers dispositifs 9 appropriés constitués par exemple de vérins et/ou de ressorts. Chaque première 7 et deuxième 8 partie délimite une portion de la forme du flan de tôle 2 après emboutissage. L’outil de presse à emboutir 1 schématisé sur la , présente en outre une mâchoire 10 de fixation au moins en partie formée par la première partie 7 de la matrice 5, conçue pour maintenir, durant au moins une première phase du procédé d’emboutissage selon l’invention, un bord latéral 11 du flan de tôle 2. Dans l’exemple schématisé sur la figure, la mâchoire 10 est également en partie constituée d’un serre-flan 12, monté mobile sur le coulisseau de presse 6 par des seconds dispositifs 13 appropriés constitués, par exemple, de vérins et/ou de ressorts. Les seconds dispositifs 13 sont aptes à appliquer une force F2, par exemple verticale, dirigée vers la matrice 5, d’intensité supérieure à celle d’une force F1 appliquée sur la première partie 7 de la matrice 5 par les premiers dispositifs 9 et dirigée dans la direction opposée. Ainsi, le maintien du bord latéral 11 du flan de tôle 2 par la mâchoire 10 s’effectue entre la face inférieure de la première partie 7 de la matrice 5, en particulier sur une partie du pourtour de la première partie 7, et la face supérieure du serre-flan 12. L’outil de presse à emboutir 1 comporte en outre des premiers moyens de support 14 conçus pour, durant la première phase du procédé d’emboutissage, soutenir une première zone centrale 15 du flan de tôle 2. Les premiers moyens de support 14 permettent lors de la mise en œuvre du procédé d’emboutissage d’enserrer la première zone centrale 15 avec la première partie 7 de la matrice 5. A cet effet, les premiers moyens de support 14 comportent un patin 16, escamotable dans le poinçon 4. Le patin 4 est ainsi monté mobile par rapport à la table de presse 3 et par rapport au poinçon 4 à l’aide, par exemple, d’une commande pneumatique permettant de le rétracter dans le poinçon 4 ou au contraire de l’amener à faire saillie du poinçon 4. Dans la position escamotée, la face supérieure 17 du patin 16 forme une partie du poinçon 4. La première zone centrale 15 est disposée en regard de la première partie 7 de la matrice 5. Ainsi, lorsque le flan de tôle 2 est fixé dans la mâchoire 10, le bord latéral 11 du flan de tôle 2, ainsi que la première zone centrale 15 sont maintenue en position, permettant d’éviter l’effondrement sous sa propre masse du flan de tôle 2 à travers le serre-flan 12. L’outil de presse à emboutir 1 comporte également des seconds moyens de support 18 conçus pour soutenir une deuxième zone centrale 19 du flan de tôle 2, distante de la première zone centrale 15, durant la première phase du procédé d’emboutissage et conçus pour s’effacer de l’espace 20 situé entre la matrice 5 et le poinçon 4 durant une deuxième phase du procédé d’emboutissage selon l’invention. Dans l’exemple schématisé sur la figure, la deuxième zone centrale 19 est disposée en regard de la deuxième partie 8 de la matrice 5. Par exemple, les seconds moyens de support 18 comportent une barre coulissante 21, schématisée sur la figure, ou de façon alternative une barre rotative, conçues pour s’étendre sur au moins une partie de la largeur du flan de tôle 2 répartie autour du milieu de ladite largeur durant la première phase. La barre coulissante 21 est mise en mouvement par une commande pneumatique permettant d’amener la barre coulissante 21 en dehors de l’espace 20 lorsque cela est nécessaire, en particulier lors de la deuxième phase du procédé. L’outil de presse à emboutir 1 permet ainsi de mettre en œuvre un procédé d’emboutissage selon l’invention dans lequel le flan de tôle 2 est mis en forme. Le procédé selon l’invention comporte au moins une première phase dans laquelle le flan de tôle est positionné et fixé dans la mâchoire 10 comme décrit précédemment. Cette première phase étant suivie d’une deuxième phase durant laquelle le flan de tôle est embouti. La première phase du procédé comporte ainsi une première étape consistant à déposer le flan de tôle 2 sur le serre-flan 12, le patin 16 et la barre coulissante 21. Cette première étape est ensuite suivie d’une étape consistant à enserrer le flan de tôle 2 avec la mâchoire 10, entre le patin 16, le serre-flan 12 et la première partie 7 de la matrice 5. Cette première phase est alors suivie d’une deuxième phase comportant une étape dans laquelle les premiers 14 et seconds 18 moyens de support sont rétractés. Il est souhaitable de privilégier l’utilisation de la première partie 7 de la matrice 5 pour former les parties du flan de tôle 2 présentant les galbes les moins importants et de privilégier l’utilisation de la deuxième partie 8 de la matrice 5 pour former les parties du flan de tôle 2 présentant les galbes les plus importants. Ainsi, l’outil de presse à emboutir 1 selon l’invention permet de former le flan de tôle 2 avec un galbe important et/ou au moins une dimension importante, tout en évitant les défauts d’homogénéité dus à un mauvais positionnement du flan de tôle 2 sur le serre-flan 12 puis dans la matrice 5. L’invention ne se limite pas au mode de réalisation de l’outil de presse à emboutir ou au mode de mise en œuvre du procédé d’emboutissage décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. Outil de presse à emboutir (1) destiné à mettre en œuvre un procédé d’emboutissage pour former un flan de tôle (2), l’outil de presse à emboutir (1) comportant, d’une part, une matrice (5), présentant une première (7) et une deuxième (8) parties mobiles l’une par rapport à l’autre, et, d’autre part, un poinçon (4) pour emboutir le flan de tôle (2) par une action de rapprochement de la matrice (5) et du poinçon (4), ledit outil de presse à emboutir (1) comportant en outre une mâchoire (10) de fixation au moins en partie formée par la première partie (7) de la matrice (5), la mâchoire (10) étant conçue pour maintenir durant au moins une première phase du procédé d’emboutissage un bord latéral (11) du flan de tôle (2), l’outil de presse à emboutir (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte, d’une part, des premiers moyens de support (14) rétractables conçus pour, durant la première phase du procédé d’emboutissage, soutenir une première zone centrale (15) du flan de tôle (2) et pour enserrer la première zone centrale (15) du flan de tôle (2) avec la première partie (7) de la matrice (5), et, d’autre part, des seconds moyens de support (18) rétractables conçus pour soutenir une deuxième zone centrale (19) du flan de tôle (2), distante de la première zone centrale (15), durant la première phase du procédé d’emboutissage et pour s’effacer de l’espace (20) situé entre la matrice (5) et le poinçon (4) durant une deuxième phase du procédé d’emboutissage. Outil de presse à emboutir (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première zone centrale (15) est disposée en regard de la première partie (7) de la matrice (5), la deuxième zone centrale (19) étant disposée en regard de la deuxième partie (8) de la matrice (5). Outil de presse à emboutir (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mâchoire (10) de fixation comporte un serre-flan (12) adapté pour maintenir le bord latéral (11) du flan de tôle (2). Outil de presse à emboutir (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de support (14) comportent un patin (16), escamotable dans le poinçon (4), conçu pour enserrer la première zone centrale (15) du flan de tôle (2) avec la première partie (7) de la matrice (5). Outil de presse à emboutir (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les seconds moyens de support (18) comportent au moins une barre coulissante (21) ou rotative conçue pour soutenir la deuxième zone centrale (19) du flan de tôle (2). Procédé d’emboutissage pour former un flan de tôle (2) en mettant en œuvre un outil de presse à emboutir (1) selon l’une des revendications 1 à 5 et comportant au moins une première phase dans laquelle le flan de tôle (2) est positionné et fixé dans la mâchoire (10) de fixation de l’outil de presse à emboutir (1) suivie d’au moins une deuxième phase dans laquelle le flan de tôle (2) est embouti. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premiers (14) et seconds (18) moyens de support sont rétractés durant la deuxième phase.