2~3~.8a9 PROCEDE ET DISPOSITIF D'EMBOUTISSAGE DE
RECIPIENTS DE FORME TRONCONIQUE, ET RECIPIENT AINSI EMBOUTI
L'invention concerne la fabrication de récipients de forme générale tronconique, par emboutissage d'un flan de tôle, notamment en acier et de faible épaisseur. Elle concerne plus particulièrement la fabrication de récipients à forte conicité, c'est-à-dire dont la paroi latérale est largement évasée du côté
de l'ouverture du récipient.
Selon des procêdés classiques de fabrication de ce type de récipient, on réalise successivement plusieurs séquences d'emboutissage qui déforment progressivement le flan initial jusqu'à obtention du produit final. Ces procédés, nécessitant donc l'utilisation de plusieurs outils d'emboutissage, un par séquence, et plusieurs opérations pour réaliser un récipient, entraînent un coût de fabrication important.
Pour réduire ces coûts, il a déjà été proposé d'emboutir des récipients tronconiques en une seule passe, en utilisant un poinçon et une matrice tronconiques. De tels procédés ont toutefois tendance à provoquer un bombê et des plissements de la paroi latérale conique du récipient, du fait de l'important brin libre inhérent à ce type de procédé. I1 est rappelé que le brin libre est la zone annulaire du flan située entre le poinçon et la matrice, qui n'est ni au contact du poinçon ni au contant de la matrice au cours de l'emboutissage, c'est-à-dire, dans le cas de poinçon et matrice tronconiques et juste avant la fin de l'emboutissage, pratiquement toute la paroi latêrale du récipient.
Pour notamment éviter ces plissements, il a étê proposé, par le document US 3302441, de réduire ce brin libre en utilisant un poinçon constitué de plusieurs bagues annulaires concentriques et coulissant les unes dans les autres. Dans ce cas 1°emboutissage est conduit de maniêre à déformer en premier lieu par la bague annulaire externe du poinçon, une première zone annulaire du flan pour mettre en forme la partie tronconique de plus grand diamètre du récipient, c'est-à-dire la partie la plus ~O~~J~
proche de l'ouverture du rcipient, puis dformer successivement, au moyen de bagues annulaires de diamtres dcroissants, des zones annulaires du flan correspondantes pour former des parties tronconiques du rcipient e diamtres galement dcroissants, jusqu' la fin de l'opration d'emboutissage, o toute la paroi tronconique du rcipient embouti est appliqu sur la matrice par les diffrentes bagues annulaire du poinon. Par ce procd, le. brin libre en cours d'emboutissage est en effet considrablement rduit, puisque constitu uniquement desdites zones annulaires dont la largeur est sensiblement divise, par rapport au cas prcdent, par le nombre de bagues annulaires du poinon.
Toutefois ce pracd prsente l'inconvnient de' limiter fortement, ds le dbut de l'emboutissage, l'coulement du mtal constituant le flan entre la matrice et la bague externe du poinon. De ce fait, les dformations ultrieures provoques par les autres bagues de diamtre dcroissant provoquent un tirement important du mtal dans la zone centrale du flan, qui peut conduire sa rupture, notamment dans le cas d'un flan de faible paisseur. De plus des arrachements peuvent se produire par un frottement important de la zone dforme du flan entre la matrice et la bague externe du poinon.
Le but de la prsente invention est de remdier ces problmes et de permettre la fabrication de rcipients de forme gnrale tronconique par emboutissage de flans de tle de faible ou trs faible paisseur, notamment en acier.
Aven ces objectifs en vue, la prsente invention a pour objet un procd d'emboutissage d'un flan de tle pour la fabrication en une passe d'un rcipient de forme gnrale tronGOnique, l'expression forme tronconique devant tre comprise comme concernant non seulement des rcipients de section circulaire, mais aussi des rcipients de section de forme gnrale polygonale, et dont la section dans un plan passant par le centre du rcipient peut tre globalement rectiligne ou curvi-2 ~ 3 ~ .8a9 METHOD AND DEVICE FOR BINDING
CONTAINERS OF TRUNCONIC FORM, AND CONTAINING SO EMBEDDED
The invention relates to the manufacture of shaped containers generally frustoconical, by stamping a blank of sheet metal, especially in steel and thin. It concerns more particularly the manufacture of containers with a high conicity, that is to say, whose side wall is largely flared on the side the opening of the container.
According to conventional processes of manufacture of this type of container, several sequences are successively stamping which gradually deforms the initial blank until the final product. These processes, requiring so the use of several stamping tools, one by sequence, and several operations to make a container, lead to a significant manufacturing cost.
To reduce these costs, it has already been proposed to stamp tapered containers in a single pass, using a punch and a frustoconical die. Such methods have However, there is a tendency to cause a bulge and folds of the conical side wall of the container, because of the important inherent in this type of process. It is recalled that the strand free is the annular zone of the blank situated between the punch and the matrix, which is neither in contact with the punch nor with the contant of the matrix during stamping, that is, in the case of punch and matrix frustoconical and just before the end of stamping, virtually the entire side wall of the container.
In particular to avoid these folds, it was proposed, by US 3302441, to reduce this free strand using a punch consisting of several concentric annular rings and sliding into each other. In that case 1 ° stamping is conducted so as to deform in the first place by the outer annular ring of the punch, a first zone ring of the blank to shape the frustoconical portion of largest diameter of the container, that is the most ~ O ~~ J ~
close to the opening of the container, then deform successively, by means of annular rings diameters growing, corresponding annular areas of the blank for form frustoconical parts of the container e diameters also decreasing until the end of the operation stamping, o all the frustoconical wall of the rcipient stamped is applied on the matrix by the different rings annular of the punch. By this process, the. free strand In progress stamping is indeed considerably reduced, since constitutes only said annular zones whose width is substantially divided, compared to the previous case, by the number of annular rings of the punch.
However, this pracd has the disadvantage of limiting strongly, from the beginning of stamping, the flow of metal constituting the blank between the matrix and the ring external poinon. As a result, later deformations provoked by the other rings of decreasing diameter provoke a draw important metal in the central area of the blank, that can lead to its breakdown, particularly in the case of a low flank thick. In addition, wrenching can occur produce by a significant friction of the blank area of the blank between the matrix and the outer ring of the punch.
The purpose of the present invention is to remediate these problems and allow the manufacture of containers of form truncated cone by stamping blanks tle of weak or very low thickness, especially steel.
Aven these objectives in view, the present invention has for object a process of stamping a blank of tin for the one-pass manufacturing of a shaped container Gnrale tronGOnique, the expression frustoconical shape in front of be understood as concerning not only containers of section circular, but also section containers of form General Polygonal, and whose section in a plan going through the center of the container can be generally rectilinear or curvi-
3 ligne de concavité ou convexité plus ou moins accentuée.
Selon l'invention ce procédé est caractërisé en ce qu'on utilise un outil d'emboutissage comprenant un poinçon tronconique et une matrice comportant, en regard de la surface tronconique du poinçon, des bagues concentriques mobiles perpendiculairement au plan du flan, on déforme successivement des zones annulaires concentriques du flan en. commençant par celle de plus petite dimension, chaque zone annulaire, de forme tronconique après déformation, étant maintenue pressée vers le poinçon par une bague correspondante à partir du moment où ladite zone est au contact du poinçon et jusqu'â la fin de l'emboutissage, chaque zone annulaire êtant par ailleurs en appui sur une bague correspondante tant que la zone annulaire adjacente interne n'est pas appliquée sur le poinçon.
Grâce à l'invention, on peut fabriquer, par emboutissage en une seule passe, des récipients de forme tronconique en tôle de faible épaisseur, pratiquement sans risque de rupture du flan. En effet, la déformation du flan intervenant en premier lieu dans sa partie centrale, proche du fond du récipient, les déformations successives ultérieures des zones de diamètre croissant n'interviennent pratiquement pas sur le métal déjà déformé des zones de plus petites dimensions, et n'ont donc pas tendance à
l'étirer excessivement, évitant ainsi les ruptures qui surviennent couramment au plus près du nez du poinçon dans les procédés selon l'Art Antérieur. Par contre le métal nécessaire pour absorber ces déformations est librement, sous réserve de la pression exercée par le serre-flan, amenê des zones périphériques du flan. Il est ainsi possible de contrôler aisément les déformations par étirement du métal en adaptant les pressions exercées sur le flan embouti par les différentes bagues de la matrice et par le serre-flan.
I1 en résulte de plus, par rapport à un emboutissage en plusieurs passes, un gain sur les dimensions du flan, puisque l'étirement du mêtal qui le constitue peut être contrôlé et donc ~0318J9 optimisé.
Selon une disposition particulière de l'invention, chaque zone annulaire est maintenue sensiblement dans le plan du flan tant que la zone annulaire adjacente interne n'est pas appliquée sur le poinçon.
Cette disposition particulière permet, outre le fait de contenir en permanence le brin libre par contact du flan sur les bagues annulaires de la matrice, de maintenir fermement pressée entre poinçon et matrice chaque zone annulaire emboutie avant que a0 la zone adjacente vers l'extérieur ne commence à étre déformée par l'action du poinçon et la bague de matrice correspondante.
L'influence de la déformation d'une zone annulaire sur les zones adjacentes vers l'intérieur est alors encore réduite.
Toutefois, les bagues peuvent aussi se déplacer légèrement en accompagnant la zone du flan en brin libre, sous l'effet d'une pression moindre exercée sur lesdites bagues, cette pression étant adaptée aux caractéristiques de flambage du matériau constitutif du flan. On peut d'ailleurs admettre que, en cours d'emboutissage, une zone annulaire du flan ne soit pas totalement pressée par la bague correspondante sur Ie poinçon lorsque la zone annulaire adjacente externe commence à être déformée. Méme dans ce cas, en cours d'emboutissage, la zone du flan en brin libre diminue progressivement ce qui a pour effet de réduire les risques de plissement.
Cependant, le blocage séquentiel du flan sur le poinçon, provoqué par les bagues de dimension croissante, crée un étirement d'autant plus important que le brin libre diminue, et l'épaisseur des parois coniques en est d'autant plus constante.
Selon une autre disposition particulière le poinçon comporte sur sa surface conique un ou des décrochements circonférentiels, et des gradins correspondants sont formés sur la paroi du récipient en cours d'emboutissage entre deux zones annulaires adjacentes de ladite paroi, successivement lors de la mise en contact d'une zone annulaire sur le poinçon par la bague ~~~i~~~
correspondante.
Cette disposition permet de réaliser un récipient présentant sur sa paroi latérale conique des gradins qui, outre leur aspect esthétique, constituent des renforts de la paroi. De plus la formation de ces gradins crée à la fin de la déformation de chaque zone annulaire une tension supplémentaïre du métal dans ladite zone annulaire, qui participe à la suppression des éventuels plissements.
Dans le méme but, il est également possible, en utilisant un poinçon comportant des gradins, d'amener en cours d'emboutissage chaque zone annulaire du flan au contact de la zone correspondante du poinçon par la bague de matrice correspondante sans former le gradin, le contact ëtant alors seulement linéaire sur l'angle du gradin, et de former simultanément tous les gradins en fin d'emboutissage par une augmentation simultanée de la pression exercée par les bagues de la matrice.
L'invention a aussi pour objet un dispositif d'emboutissage pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, ce dispositif étant caractérisé en ce que la matrice comporte, en regard de la surface tronconique du poinçon, des bagues concentriques mobiles selon 1a direction du déplacement du poinçon, et des moyens de pression pour exercer sur lesdites bagues un effort prédéterminé
en direction du poinçon, la surface annulaire frontale desdites bagues ayant une forme complémentaire de la surface annulaire du poinçon qui lui fait fane axialement.
Selon une disposition particulière, les moyens de pression comportent des éléments élastiques, tels que des ressorts, déterminés pour exercer sur chaque bague de la matrice un effort fonction de la profondeur de pénétration du poinçon dans la matrice.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'un dispositif et du procédé de mise en oeuvre conforme à l'invention, pour la 2~~~~~9 fabrication de récipients largement évasés tels que des assiettes, en tôle d'acier d'épaisseur inférieure à 0,21 mm, par exemple 0,18 mm.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - les figures la à 1f représentent en demi-coupe axiale le dispositif d'emboutissage et le flan lors de différentes phases successives de l'emboutissage d'une assiette à gradins, - la figure 2 montre une variante'du dispositif en fin d'emboutissage d'une autre forme d'assiette, - la figure 3 montre une autre variante appliquée à
l'emboutissage d'assiettes â paroi latérale lisse, - la figure 4 montre une autre variante encore appliquée à
l'emboutissage d'assiettes à paroi latérale de section incurvée.
L'outil .d'emboutissage représenté sur les différentes figures comporte une matrice 1, un poinçon tronconique 2 et un serre-flan 3. La matrice 1 est liée de manière connue en soi à un plateau supérieur 4 d'une presse d'emboutissage. De même le poinçon est lié à un plateau infêrieur 5 de ladite presse. Le serre-flan 3 est monté coulissant sür le plateau inférieur 5, des moyens non représentés étant prévus pour exercer une pression sur le serre-flan 3 en direction de la matrice 1. Entre le serre-flan 3 et le poinçon 2 est intercalé une bague de découpe 6, destinée notamment à effectuer en fin d'emboutissage la découpe périphérique du bord du récipient.
La matrice 1 comporte une bague fixe 7 fixée rigidement au plateau supêrieur 4 de la presse, et plusieurs bagues concentriques 8, 9, 10, trois dans l'exemple représenté. La bague centrale 10 est, dans cet exemple, un disque dont la fane 11 en regard du poinçon comporte une zone centrale 12 plane entourée d'une zone tronconique 13, cette bague centrale 10 étant destiné
à former le fond du récipient et la partie de la paroi latêrale de celui-ci adjacente audit fond.
7 203i~~~
Comme on le comprendra par la suite, ce disque pourrait être remplacé par une bague annulaire présentant une surface conique identique à la surface 13, et un contre-poinçon central prévu pour former, en collaboration avec la partie centrale du poinçon, le fond du récipient. La surface de la zone centrale 12 ou du contre-poinçon pourrait aussi être conformée de manière à
donner au fond de la boîte un relief particulier.
Les bagues concentriques 8, 9, 10 sont montées coulissantes l'une par rapport â l'autre, et poussées en permanence vers le poinçon par des moyens de pression tels que des ressort 14, 15, 26. Ces bagues, dont Ie débattement maximum est déterminé en fonction de la profondeur d'emboutissage, sont par ailleurs retenues par des butées 17, 18, 19 limitant leur déplaçement en direction du poinçon, de manière que les extrémitês inférieurs de ces bagues soient toutes sensiblement dans le même plan avant l'emboutissage.
Par ailleurs lesdits ressorts sont déterminés pour chaque bague de manière à pouvoir exercer sur le flan embouti un effort suffisant pour plaquer sur le poinçon la zone annulaire du flan qui se trouve lors de l'emboutissage en regard de ladite bague.
Chaque bague comporte une surface tronconique 24, 21, 13 de même conicité que les surfaces annulaires 20', 21', 13' du poinçon situées respectivement en vis-à-vis. La bague coulissante externe 8, c'est-à-dire celle ayant le plus grand diamètre, comporte par ailleurs une surface sensiblement plane 22, adjacente à sa surface tronconique 20, située en vis-à-vis d'une surface 22' de la bague de découpe 8, et comprenant préférentiellement une prohéminence ou jonc annulaire 23. Une cuvette annulaire 23' de profil correspondant est réalisée dans la bague de découpe 6. Ledit jonc 23 et ladite cuvette 23' sont notamment destinés à former sur le bord du récipient une nervure périphêrique constituant une piste de thermoscellage pour le soudage ultérieur d'un couvercle d'obturation du récipient. Cette disposition permet de plus d'assurer la planéité, en fin d'embou-2031~~~
tissage, de ladite piste de thermoscellage, ce qui garantit la continuité et donc l'étanchéité, de la soudure lors de la fermeture du récipient.
Les surfaces annulaires coniques 20', 21',13' du poinçon sont par ailleurs reliées par des décrochements 24, 25, qui forment, avec lesdites surfaces annulaires, des gradins circonférentiels, lesdits décrochements êtant situés vis-à-vis des surfaces de guidage entre les bagues de la matrice.
En liaison avec les figures 1a à, 1f, représentant les différentes phases d'emboutissage, on va maintenant décrire le procédé d'emboutissage d'un flan 30 de tôle pour former un récipient tronconique de forte conicité tel qu'une assiette.
Dans la première phase, représentée à la figure la, le flan 30 est mis en place entre la matrice et le poinçon écartés l'un de l'autre, le flan reposant sur le serre-flan 3 et la bague de découpe 6, maintenus en position haute par les moyens de mise en pression du serre-flan. Les bagues coulissantes 8, 9 et 10 sont poussées vers le bas par les ressorts 14, 15, 16, les extrémités inférieures de ces bagues et de la bague fixe 7 de la matrice ' étant sensiblement dans le même plan horizontal.
Le plateau supérieur 4 de la presse est alors poussé vers le bas, jusqu'à ce que la bague fixe 7 de la matrice arrive au contact du flan et presse celui-ci contre le serre-flan 3.
Dans cette deuxième phase représentée à la figure lb, la périphérie du flan se trouve donc serrée entre la bague fixe 7 de la matrice et le serre-flan 3, et la zone annulaire 31 du flan située entre la bague externe 8 de 1a matrice et la bague de dêcoupe 6 est déformée par le jonc 23, l'effort exercêe sur ladite bague externe 8 par les ressorts 14 étant suffisante pour empêcher ou limiter son recul, vers le haut. Outre la fonction relatée précédemment, de formage de la piste de thermoscellage, le jonc 23 associé à la cuvette 23' participe ainsi, en complément à la pression exercée par le serre-flan, à la retenue de la périphérie du flan, par un pliage et dépliage successifs de ~031.~~~
celle-ci, lors du glissement du flan entre la bague externe et la bague de découpe, au cours des phases suivantes de l'emboutissage.
Dans cette deuxième phase, les extrémités infêrieures des bagues 9 et 10 sont juste au contact du flan et dès lors participent au maintien du brin libre, comme indiqué
précédemment.
Le plateau supérieur 4 continuant à être poussé vers le bas, le flan commence alors à être embouti dans sa partie centrale par l'interaction de la bague centrale 10 avec le poinçon 2.
En fin de cette troisième phase, représentée la figure 1c, la zone annulaire 32 du flan adjacente au fond du récipient est emboutie et pressée entre la surface conique 13 de la bague centrale 10 et la surface correspondante 13' du poinçon par l'effort exercé sur ladite bague centrale 10 par les ressorts 16.
On remarquera que lors de cette déformation du flan, la périphérie du flan a glissé radialement entre la bague fixe 7 de la matrice et le serre-flan 3, et entre la bague externe 8 et la bague de découpe 6, le jonc 23 participant à la régularité de ce glissement sur toute la périphérie du flan.
La descente du plateau supérieur se poursuivant, le poinçon continue de pénétrer dans la matrice en repoussant, relativement à celle-ci, la bague centrale 10 vers le haut et en comprimant les ressorts l6.
Au cours de cette quatrième phase, le flan continue à âtre déformé, le brin libre restant étant soutenu par l'extrémité
inférieure de la bague coulissante 9 adjacente à la bague centrale 10. L'effort exercé par les ressorts 15 sur nette bague g, appelée par la suite bague médiane, est suffisant pour éviter son recul par rapport à la bague externe 8, le brin libre du flan restant alors dans le plan horizontal d'origine du flan. Un certain recul de cette bague médiane peut cependant être acceptée dans la mesure où, malgré ce recul, la déformation du brin libre reste contenue par la pression exercée par l'extrémité inférieure de ladite bague médiane.
En fin de cette quatrième phase, représentée à la figure 1d, la zone annulaïre 33 du flan, adjacente à la zone annulaire 32, est emboutie et pressée, entre la surface conique 21 de la bague médiane 9 et la surface correspondante 21' du poinçon, par l'effort exercé sur ladite bague médiane 9 par les ressorts 15.
Simultanément, du fait du décrochement 25 reliant les surfaces 21' et 13' du poinçon, un gradin 35 est formé entre les zones annulaires 32 et 33 du flan.
La cinquième phase est effectuée de manière similaire à la quatrième phase, par poursuite de la descente du plateau supérieur 4, la poursuite de la pénétration du poinçon dans la matrice provoquant le coulissement de la bague médiane 9 dans la bague externe 8. La zone annulaire conique 34 de plus grand diamètre est alors déformée puis serrée entre la surface conique de la bague externe 8 et la surface correspondante 20' du poinçon, ainsi que représentée à la figure le, le gradin 36 étant 20 alors formé de manière similaire au gradin 35.
On remarquera que, à la fin de cette cinquième phase, la bague de découpe 6 est amenée en butée sur le plateau inférieur 5 et les surfaces supérieures 8',9',10' des bagues 8,9 et 10 sont situées dans un même plan.
De ce fait, lors de la sixième et dernière phase de l'emboutissage, ces surfaces viennent simultanëment en butée sur le plateau supérieur 4, ainsi que représenté à la figure 1f.
Cette sixième phase est une phase de dëcoupe de la pêriphêrie du récipient, nette découpe étant réalisée, lors de la pénétration finale du poinçon dans la ma~crice,.par la bague de découpe 6 qui, étant en butée sur le plateau inférieur 5, se déplace, relativement à la bague fixe 7 de la matrice, simultanément au poinçon, et, én coopération avec cette bague fixe 7, cisaille le bord 37 du flan.
11 203~3~~
En fin de cette sixième phase, l'emboutissage du rëcipient est terminé et il peut être ëvacué de l'outil d'emboutissage, de manière connue en soi, après remontée du plateau supérieur 4 et retour des différentes bagues dans leur position de départ représentée à la figure la.
Ainsi que cela a déjà été indiqué, le formage des gradins 35, 36 permet de créer .une tension supplémentaire du métal du flan qui participe à la suppression d'éventuels plissements subsistants. Dans la description qui vient d'être faite, les gradins sont formés successivement, à la fin de la quatrième et de la cinquième phase d'emboutissage. On comprendra aisément que 1e même effet serait obtenu si tous les gradins étaient formés simultanément en fin d'emboutissage. Cela pourrait résulter du fait que, volontairement ou non, la pression exercée sur une bague, par exemple la bague médiane 9, était insuffisante pour former le gradin correspondant. Dans ce cas d'ailleurs la zone annulaire 33 du flan ne serait pas 'totalement pressêe entre le poinçon et la bague 9 en fin de quatriëme phase. Elle serait cependant maintenue contre le poinçon à proximité du décrochement 25 lors de la quatrième phase, et à proximité du décrochement 24 lors de la cinquième phase.
Les figures 2, 3 et 4 montrent en position de fin d'emboutissage différentes variantes du dispositif, destinés chacune à emboutir des assiettes de formes différentes.
Dans la variante représentée à la figure 2, les gradins 35', 36', au lieu d'être formés par des décrochements cylindriques tels que ceux dëcrits précédemment, sont formés par des décrochements plans dans des plans parallèles. Qn comprendra aisément que les extrémités inférieures des bagues coulissantes sont adaptées en conséquence, et que le procédé sera conduit de manière similaire à ce qui a ëté décrit précédemment.
I1 en est de même pour les variantes reprësentées à la figure 3, où la paroi conique 38 de l'assiette est lisse, sans gradins, la génératrice de la paroi latérale étant rectiligne, et _2Q3~~j9 à la figure 4, où la paroi 39 est constituée de plusieurs zones tronconiques de conicité croissante vers la périphérie du récipient, la génératrice de la paroi étant alors globalement incurvée.
Bien entendu, la forme de la paroi du récipient n'est pas limitée aux différentes configurations représentées uniquement à
titre d'exemple. En particulier, l'invention s'applique également à la fabrication de récipients de section horizontale non circulaire, la forme du poinçon et dés différentes bagues coulissantes étant adaptëe en conséquence.
Le procêdê et le dispositif selon l'invention sont particulièrement adaptés à l'emboutissage de flans de tôle en acier de faible épaisseur, notamment inférieure à 0,2 mm et de caractéristiques mécaniques élevées (Re ~ 450 MPa), mais peuvent bien entendu être mis en oeuvre pour l'emboutissage de tôles plus épaisses ou en métal différent. Ils permettent notamment la fabrication de récipients de formes variées, la pente des parois, la-profondeur du récipient, et ses dimensions pouvant varier largement, la forme des outils et notamment le nombre de bagues étant adaptés en conséquence. 3 line of concavity or convexity more or less accentuated.
According to the invention this process is characterized in that uses a stamping tool comprising a frustoconical punch and a matrix having, opposite the frustoconical surface of the punch, concentric rings movable perpendicular to the plane of the blank, one deforms annular zones successively concentrics of the flan in. starting with the one of smaller dimension, each annular zone, of frustoconical shape after deformation, being kept pressed to the punch by a corresponding ring from the moment when said zone is at punch contact and until the end of stamping, each annular zone being supported on a ring corresponding as the adjacent inner annular area is not applied to the punch.
Thanks to the invention, it is possible to manufacture, by stamping a single pass, containers frustoconical sheet metal thin, practically without risk of breaking the blank. In indeed, the deformation of the flan comes first in its central part, near the bottom of the container, the deformations successive successive areas of increasing diameter practically do not interfere with the already deformed metal of areas of smaller dimensions, and therefore do not tend to stretching it excessively, thus avoiding breaks that commonly occur as close as possible to the punch's nose in the processes according to the prior art. By cons the necessary metal to absorb these deformities is free, subject to the pressure exerted by the blank holder, out of the peripheral areas of the flan. It is thus possible to easily control deformations by stretching the metal by adjusting the pressures exerted on the blank stamped by the various rings of the matrix and by the blank holder.
It results from more, compared to stamping in several passes, a gain on the dimensions of the blank, since the stretch of the metal that constitutes it can be controlled and therefore ~ 0318J9 optimized.
According to a particular embodiment of the invention, each annular zone is maintained substantially in the plane of the blank as long as the adjacent internal annular zone is not applied on the punch.
This particular provision allows, in addition to permanently contain the free strand by contact of the blank on the annular rings of the matrix, to hold firmly pressed between punch and die each annular area stamped before that a0 the adjacent area to the outside does not begin to be deformed by the action of the punch and the corresponding die ring.
The influence of the deformation of an annular zone on the zones adjacent inwards is then further reduced.
However, the rings can also move slightly accompanying the blank area of the blank, under the effect of a less pressure exerted on said rings, this pressure being adapted to the buckling characteristics of the material constituent of the blank. We can also admit that, in progress stamping, an annular zone of the blank is not totally pressed by the corresponding ring on the punch when the Adjacent outer annular area begins to be deformed. Same in this case, during stamping, the blank area of the blank gradually decreases which has the effect of reducing risk of wrinkling.
However, sequential blocking of the blank on the punch, caused by rings of increasing size, creates a stretching is all the more important as the free strand decreases, and the thickness of the conical walls is all the more constant.
According to another particular provision the punch has on its conical surface one or more recesses circumferences, and corresponding bleachers are formed on the wall of the container being stamped between two zones adjacent rings of said wall, successively during the contacting an annular zone on the punch by the ring I ~~~ ~~~
corresponding.
This arrangement makes it possible to produce a container having on its conical side wall steps which in addition their aesthetic appearance, constitute reinforcements of the wall. Of the more the formation of these bleachers creates at the end of the deformation of each annular zone a supplementary tension of the metal in said annular zone, which participates in the suppression of possible folds.
For the same purpose, it is also possible, using a punch with bleachers, to bring underway stamping each annular zone of the blank in contact with the corresponding area of the punch by the die ring corresponding without forming the step, the contact being then only linearly on the step angle, and to form simultaneously all the steps at the end of stamping by a simultaneous increase of the pressure exerted by the rings of the matrix.
The invention also relates to a stamping device for the implementation of the method described above, this device being characterized in that the matrix comprises, with respect to the frustoconical surface of the punch, mobile concentric rings according to the direction of movement of the punch, and means of pressure to exert on said rings a predetermined effort in the direction of the punch, the front annular surface of said rings having a shape complementary to the annular surface of the punch that makes him fane axially.
According to a particular provision, the pressure means comprise elastic elements, such as springs, determined to exert on each ring of the matrix an effort depending on the penetration depth of the punch in the matrix.
Other features and benefits will appear in the description that will be made as an example of a device and the method of implementation according to the invention, for the 2 ~~~~~ 9 manufacture of largely flared containers such as plates, made of sheet steel less than 0,21 mm thick, example 0.18 mm.
Reference is made to the accompanying drawings in which FIGS. 1a to 1f represent in axial half-section the stamping device and the blank during different phases successive stamping of a stepped plate, FIG. 2 shows a variant of the device at the end stamping of another form of plate, - Figure 3 shows another variant applied to stamping plates with a smooth side wall, - Figure 4 shows another variant still applied to the stamping of plates with a side wall of curved section.
The stamping tool represented on the different figures comprises a matrix 1, a frustoconical punch 2 and a blank holder 3. The matrix 1 is linked in a manner known per se to a upper plate 4 of a stamping press. Likewise punch is bonded to a lower plate 5 of said press. The blank holder 3 is slidably mounted on the lower plate 5, means not shown being provided for exerting pressure on the blank holder 3 towards the die 1. Between the blank holder 3 and the punch 2 is interposed a cutting ring 6, intended in particular to perform at the end of stamping cutting peripheral of the edge of the container.
The matrix 1 comprises a fixed ring 7 fixed rigidly to the top plate 4 of the press, and several rings concentric 8, 9, 10, three in the example shown. The ring in this example, a disk 10 whose fane 11 in punch look has a flat central area 12 surrounded of a frustoconical zone 13, this central ring 10 being intended to form the bottom of the container and the part of the side wall of it adjacent to said bottom.
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As will be understood later, this disc could be replaced by an annular ring having a surface conical identical to the surface 13, and a central counter-punch planned to form, in collaboration with the central part of punch, the bottom of the container. The surface of the central area 12 or counter-punch could also be shaped to give the bottom of the box a particular relief.
The concentric rings 8, 9, 10 are slidably mounted in relation to each other, and constantly pushed towards the punch by pressure means such as spring 14, 15, 26. These rings, whose maximum deflection is determined in depending on the depth of stamping, are otherwise restrained by stops 17, 18, 19 limiting their displacement in direction of the punch, so that the lower extremities of these rings are all substantially in the same plane before stamping.
Moreover, said springs are determined for each ring so as to be able to exert on the stamped blank an effort sufficient to press on the punch the annular zone of the blank which is during stamping opposite said ring.
Each ring has a frustoconical surface 24, 21, 13 of same conicity as the annular surfaces 20 ', 21', 13 'of the punch located respectively vis-à-vis. The sliding ring external 8, that is to say the one with the largest diameter, has a substantially flat surface 22, adjacent to its frustoconical surface 20, located opposite a surface 22 'of the cutting ring 8, and comprising preferentially a promeminence or annular ring.
annular bowl 23 'of corresponding profile is made in the cutting ring 6. Said ring 23 and said bowl 23 'are in particular for forming on the edge of the container a rib peripheral forming a heat sealing track for the subsequent welding of a closure lid of the container. This In addition, the provision allows for flatness at the end of 2031 ~~~
weaving, said heat sealing track, which guarantees the continuity and therefore the sealing, of the weld during the closing the container.
The conical annular surfaces 20 ', 21', 13 'of the punch are also connected by recesses 24, 25, which form, with said annular surfaces, bleachers circumferential, said recesses being located opposite guide surfaces between the rings of the matrix.
In connection with FIGS. 1a to 1f, representing the different stamping phases, we will now describe the process of stamping a blank 30 of sheet metal to form a frustoconical container of strong conicity such as a plate.
In the first phase, shown in Figure la, the blank 30 is set up between the matrix and the punch spread apart one on the other, the blank resting on the blank holder 3 and the ring of cutout 6, held in the up position by the means for setting pressure of the blank holder. Sliding rings 8, 9 and 10 are pushed down by the springs 14, 15, 16, the ends lower of these rings and the fixed ring 7 of the matrix 'being substantially in the same horizontal plane.
The upper plate 4 of the press is then pushed towards the bottom, until the fixed ring 7 of the matrix arrives at contact the blank and press it against the blank holder 3.
In this second phase shown in FIG.
periphery of the blank is therefore tight between the fixed ring 7 of the die and the blank holder 3, and the annular zone 31 of the blank between the outer ring 8 of the die and the ring of 6 is deformed by the ring 23, the force exerted on said outer ring 8 by the springs 14 being sufficient to prevent or limit its retreat, upwards. In addition to the function previously reported, of forming the heat sealing track, the ring 23 associated with the bowl 23 'thus participates, in in addition to the pressure exerted by the blank holder, the restraint from the periphery of the blank, by a successive folding and unfolding of ~ 031. ~~~
during the sliding of the blank between the outer ring and the cutting ring during the following phases of stamping.
In this second phase, the lower ends of the rings 9 and 10 are just in contact with the blank and therefore participate in maintaining the free strand, as indicated previously.
The upper plate 4 continues to be pushed towards the bottom, the blank then begins to be stamped in its part central by the interaction of the central ring 10 with the punch 2.
At the end of this third phase, represented in FIG. 1c, the annular zone 32 of the blank adjacent to the bottom of the container is pressed and pressed between the conical surface 13 of the ring 10 and the corresponding surface 13 'of the punch by the force exerted on said central ring 10 by the springs 16.
It will be noted that during this deformation of the blank, the periphery of the blank has slid radially between the fixed ring 7 of the die and the blank holder 3, and between the outer ring 8 and the cutting ring 6, the ring 23 participating in the regularity of this sliding on the entire periphery of the blank.
The descent of the upper plateau continuing, the punch continues to penetrate the matrix by repelling, relatively to it, the central ring 10 upwards and compressing the springs l6.
During this fourth phase, the blank continues to hear deformed, the remaining free strand being supported by the end lower of the sliding ring 9 adjacent to the ring central 10. The force exerted by the springs 15 on net ring g, hereinafter referred to as the middle ring, is sufficient to avoid its retreat relative to the outer ring 8, the free strand of the blank remaining then in the horizontal plane of origin of the blank. A
some retreat of this middle ring can however be accepted insofar as, despite this decline, the deformation of the free strand remains contained by the pressure exerted by the lower end of said middle ring.
At the end of this fourth phase, represented in the figure 1d, the annular zone 33 of the blank, adjacent to the annular zone 32, is pressed and pressed, between the conical surface 21 of the middle ring 9 and the corresponding surface 21 'of the punch, by the force exerted on said middle ring 9 by the springs 15.
Simultaneously, because of the recess 25 connecting the surfaces 21 'and 13' of the punch, a step 35 is formed between the zones annular 32 and 33 of the blank.
The fifth phase is performed in a similar way to the fourth phase, by continuing the descent of the plateau superior 4, the pursuit of penetration of the punch into the matrix causing the sliding of the middle ring 9 in the outer ring 8. The conical annular zone 34 of larger diameter is then deformed and then tightened between the conical surface of the outer ring 8 and the corresponding surface 20 'of the punch, as shown in Figure 1c, the step 36 being Then formed similarly to step 35.
It will be noted that at the end of this fifth phase, the cutting ring 6 is brought into abutment on the lower plate 5 and the upper surfaces 8 ', 9', 10 'of the rings 8, 9 and 10 are located in the same plane.
As a result, during the sixth and final phase of stamping, these surfaces come simultaneously to stop on the upper plate 4, as shown in Figure 1f.
This sixth phase is a cut-off phase of the perimeter of container, sharp cut being made, during the penetration final punch in the ma ~ crice, .par the cutting ring 6 which, being in abutment on the lower plate 5, moves, relative to the fixed ring 7 of the matrix, simultaneously with punch, and, in cooperation with this fixed ring 7, shears the edge 37 of the blank.
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At the end of this sixth phase, the stamping of the container is finished and it can be removed from the stamping tool, from known manner, after recovery of the upper plate 4 and return of the different rings in their starting position shown in Figure la.
As already mentioned, the shaping of the terraces 35, 36 makes it possible to create an additional tension of the metal of flan which participates in the suppression of any folds remaining. In the description that has just been made, the bleachers are formed successively, at the end of the fourth and of the fifth stamping phase. We will easily understand that The same effect would be obtained if all the terraces were formed simultaneously at the end of stamping. This could result from voluntarily or not, the pressure exerted on a ring, for example the middle ring 9, was insufficient for form the corresponding step. In this case, moreover, the zone Annular 33 of the blank would not be 'totally in a hurry between punch and the ring 9 at the end of the fourth phase. She would be however held against the punch near the recess 25 during the fourth phase, and near the strike 24 during the fifth phase.
Figures 2, 3 and 4 show in end position stamping various variants of the device, intended each to stamp plates of different shapes.
In the variant shown in Figure 2, the bleachers 35 ', 36', instead of being formed by recesses cylinders such as those previously described, are formed by plane recesses in parallel planes. It will include easily that the lower ends of the sliding rings are adapted accordingly, and that the process will be conducted similar to what has been described previously.
It is the same for the variants represented in 3, where the conical wall 38 of the plate is smooth, without bleachers, the generatrix of the side wall being rectilinear, and _2Q3 ~~ j9 in FIG. 4, where the wall 39 consists of several zones tapered conical cone towards the periphery of the container, the generatrix of the wall being then globally curved.
Of course, the shape of the container wall is not limited to the different configurations represented only at as an example. In particular, the invention also applies in the manufacture of containers of horizontal section not circular, the shape of the punch and dice different rings sliders being adapted accordingly.
The method and the device according to the invention are particularly suitable for stamping sheet blanks into thin steel, in particular less than 0.2 mm, and high mechanical characteristics (Re ~ 450 MPa), but can of course be used for stamping sheet metal more thick or different metal. They allow in particular manufacture of containers of various shapes, the slope of the walls, the depth of the container, and its dimensions may vary largely, the shape of the tools and in particular the number of rings being adapted accordingly.