EP0376808B1 - Procédé et dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille avec poinçon déformable sous plongeur - Google Patents

Procédé et dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille avec poinçon déformable sous plongeur Download PDF

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EP0376808B1
EP0376808B1 EP89403589A EP89403589A EP0376808B1 EP 0376808 B1 EP0376808 B1 EP 0376808B1 EP 89403589 A EP89403589 A EP 89403589A EP 89403589 A EP89403589 A EP 89403589A EP 0376808 B1 EP0376808 B1 EP 0376808B1
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EP
European Patent Office
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blank
die
sheet
elastic cushion
cushion
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP89403589A
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German (de)
English (en)
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EP0376808A1 (fr
Inventor
Gabriel De Smet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isoform SNC
Original Assignee
Isoform SNC
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/10—Stamping using yieldable or resilient pads
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure

Definitions

  • the subject of the present invention is a method and a device for stamping sheet materials, in particular extra-thin sheet blanks of large dimensions usable for example in the automotive industry, and / or comprising complex shapes, with deformable punch. under diver.
  • the stamping of large and complex parts is generally done with double effect presses.
  • These machines essentially comprise a fixed table which receives a matrix and two independent slides: an external slide carrying a blank holder and a central slide called a plunger carrying a punch.
  • an external slide carrying a blank holder and a central slide called a plunger carrying a punch.
  • the external slide and the blank holder go down and maintain a tightening of the sheet blank
  • the punch under the action of the central slide, goes down quickly until it comes into contact with the sheet blank and continues its descent during the stamping phase, and finally the central slide and the external slide go up practically at the same time.
  • a drawing process is known on an elastic cushion.
  • the sheet blank to be formed is placed on an elastic cushion, an external slide is applied supporting a blank holder on the peripheral part of the sheet blank so as to cause the mass of the elastic cushion to creep to deform the central part of the sheet blank by giving it at the end of the preforming step a surface substantially equal to the surface of the finished part to obtain, then apply with a central slide a punch on the central part of the sheet blank to permanently shape the part,
  • a drawing process which simultaneously implements drawing on elastomer and drawing under fluid pressure.
  • the elastomer element, placed above the sheet blank is not only made of an elastomer mass, but also comprises a fluid-inflatable bladder, which resembles a technique hydroforming.
  • this method does not include a first preform step in which the preformed sheet blank acquires a surface substantially equal to the surface of the finished part to be obtained.
  • document SU-A-1271 614 which is considered to be the closest prior art, is known for a process for stamping sheet materials in which, during a first step, action of a cushion of elastic material a peripheral deformation of the blank in the cavity of a matrix so as to form, peripherally, a narrow projection, the central part of the blank conforming to the rounded shape of an insert of elastic material cooperating with a vertically movable punch forming the bottom of the die.
  • the punch is released in order to carry out the final shaping of the part.
  • a tear in the sheet blank occurs if it is formed by an extra-thin sheet, the localized pulls being considerable.
  • the present invention aims to present a new process which, while preserving the efficiency and longevity of the cushion of elastic material, makes it possible to obtain deep-drawn parts of medium depth, but of large surface area, such as automobile parts, the parts of which power plants are practically never forms of revolution, but represent complex non-developable forms, without suction problem and incorporating other advantages which will be developed below.
  • the subject of the invention is therefore a process for stamping sheet materials, in particular sheet metal, according to the combination of characteristics defined in claim 1.
  • the invention also relates to a device for stamping sheet materials, in particular sheet blanks according to the combination of characteristics set out in claim 2.
  • the stamping device shown in FIG. 1 comprises a base 1, the central part of which constitutes a housing for a matrix 3 possibly made in one piece with the base 1 and which comprises on its upper part an imprint corresponding to the profile of the finished part to get.
  • the base 1 comprises on the one hand an internal part forming a blank holder 2 situated at a level higher than the imprint of the matrix 3 and on the other hand an upper part constituting an area 2a for falling from the edge of the sheet blank 20.
  • the matrix 3 includes a cavity 4 into which a sliding core 5 penetrates. in the latter and whose upper face completes the imprint of the matrix 3 to obtain the profile of the finished part.
  • the core 5 is movable and cooperates with a member 6 for regulating the movement of said core which can be constituted for example by a multi-blade brake, a spring or even a jack, or any other appropriate system.
  • the stamping device comprises a body 7, the lower part of which constitutes an upper peripheral blank holder 9.
  • the upper peripheral blank holder 9 has external dimensions smaller than those practiced on the base 1, so that said upper blank holder 9 can penetrate into said base to reach the lower blank holder 2.
  • the body 7 comprises a well 10 into which a punch 11 penetrates.
  • This punch 11 comprises a cushion 12 made of elastic material and has a plate 13 at its upper part. Furthermore, the body 7 is provided on its periphery with two superimposed flanges, 14 and 15 respectively.
  • the first flange 14 supports jacks 16, each rod of which crosses the second flange 15 through orifices 17 and cooperates with the plate 13 of the punch 11 to constitute a system for raising the punch at the end of the shaping step and possibly of adjusting the pressure of the upper blank holder 9.
  • the sheet blank 20 has in localized areas cutouts forming horns 20a which, when the blank is positioned on the upper face of the base 1, rest on the determined areas 2a of edge falling, as shown in FIG. 2.
  • the edge falling is therefore carried out in limited areas of the peripheral edge of the sheet blank corresponding to areas 2a of the upper part of the base 1 as will be seen later.
  • the sheet blank 20 is formed in the following manner.
  • the sheet blank 20 is placed on the upper face of the base 1 which rests via the horns 20a only on the zones 2a (FIG. 3).
  • the core 5 protrudes above the imprint of the matrix 3 and the member 6 for regulating the displacement of said core is locked by a suitable device not shown.
  • FIG. 6 represents the stage of final shaping of the part.
  • the plunger 22 descends to its low position and causes, via the elastic cushion 12, the final shaping of the preformed part during the first part of the descent.
  • the member 6 is unlocked so that the movable core 5 retracts so as to release the developed surfaces of sheet metal necessary for the conformation of the finished part.
  • the edges of the sheet blank 20 are held while sliding between the lower blank clamp 2 and the upper blank clamp 9, and the height of the fallen edges of said blank in the localized zones 2a decreases.
  • the plate 13 of the punch 11 compresses the jacks 16, which also has the effect of adjusting the force of the upper blank holder 9 on the peripheral edge of the sheet blank 20.
  • the step of releasing the formed part is first carried out by raising the plunger 22, which releases the punch 11. Under the effect of the jacks 16, the punch 11 rises, driving the elastic cushion 12. The detachment of the elastic cushion 12 of the formed part takes place from the periphery towards the center, so that the air penetrates between the part and the external face of the cushion, thus avoiding the effects of suction.
  • the external slide 21 rises and drives the body 7 by definitively releasing the formed part which can have a shape as shown in FIG. 1.
  • the base 1 carrying the matrix 3 is vertically movable and, for this purpose, rests on a sole 30 which cooperates with a member 31 for regulating the movement of said base, consisting for example of a multi-blade brake, a spring, a jack or any other suitable system.
  • the matrix 3 comprises a cavity 4 into which a core 32 penetrates, the upper face of which completes the imprint of the matrix 3 to obtain the finished part.
  • the core 32 is fixed.
  • the member 31 for regulating the movement of the base 1 is unlocked so as to release the developed surfaces of sheet metal, by lowering the matrix 3 during this shaping operation.
  • the base 1 is fixed and it is the whole of the matrix 3 which is movable vertically.
  • the matrix 3 cooperates with a member 31 for regulating the movement of said matrix, consisting for example of a multi-blade brake, a spring, a jack or any other suitable system.
  • the part is formed identically to the previous variants.
  • the stamping device comprises means for absorbing the excess volume of the elastic cushion 12 relative to that determined by the surface of the finished part to be obtained.
  • the descent of the elastic cushion 12 deforms the central part of the sheet blank, while giving it, at the end of the preforming step, a surface substantially equal to the surface of the part. finished getting.
  • Continued descent of the elastic cushion 12 for the final shaping of the sheet blank causes an increase in pressure in the cushion and, depending on the part to be produced, possibly a difference in volume of said cushion between the preforming step and the 'conformation step.
  • the punch 11 ( Figure 12) has an upper part 11a and a lower part 11b between which are interposed springs 40 or any other equivalent system. These springs 40 compress above a certain pressure to absorb the excess volume of the elastic cushion.
  • the means for absorbing the excess volume of the elastic cushion can also be arranged in the vicinity of said cushion, as for example in the side walls of the body 7.
  • curve I represents the cycle of the external slide 21 and curve II represents the cycle of the plunger 22.
  • the travel of the external slide 21 takes place over a distance A and the travel of the plunger 22 over a distance distance B.
  • the elastic cushion has a constant volume and can be constituted by a deformable and incompressible material possibly placed in an envelope. This material can be an elastomer or any product meeting these conditions.
  • sheet must be given a general meaning of a thin plate of sheet material without wanting to limit its scope to metal products.
  • An advantage of the method and the device of the present invention lies in the increase, on the same double-acting press, of the possible dimensions of the finished stamped part, compared with the stamping solution on elastic cushion developed in the FR-A -2,564,339 and FR-A-2,590,814.
  • volume of the elastic cushion is smaller than in the solutions mentioned above.
  • the spatial presentation of the finished part is similar to that encountered in conventional stamping and allows mechanization of subsequent operations requiring no change of equipment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille, notamment de flans de tôle extra-minces de grandes dimensions utilisables par exemple dans l'industrie automobile, et/ou comportant des formes complexes, avec poinçon déformable sous plongeur.
  • L'emboutissage des pièces de grandes dimensions et de formes complexes se fait généralement avec des presses à double effet. Ces machines comportent essentiellement une table fixe qui reçoit une matrice et deux coulisseaux indépendants : un coulisseau extérieur portant un serre-flan et un coulisseau central dit plongeur portant un poinçon. Tout d'abord, le coulisseau extérieur et le serre-flan descendent et maintiennent un serrage du flan de tôle, ensuite le poinçon, sous l'action du coulisseau central, descend rapidement jusqu'à sa mise en contact avec le flan de tôle et continue sa descente pendant la phase d'emboutissage, et enfin le coulisseau central et le coulisseau extérieur remontent pratiquement en même temps.
  • Ce procédé classique ne permet pas l'emboutissage de tôles extra-minces, par exemple d'une épaisseur inférieure à 45/100 mm, car la rigidité de la matrice et du poinçon ainsi que le serrage de la tôle par le serre-flan génèrent des déformations non homogènes se traduisant dans certaines zones par des allongements susceptibles de provoquer un amincissement excessif compte-tenu de la faible épaisseur initiale de la tôle et dans d'autres zones par des rétreints tendant à provoquer un épaississement du flan de tôle, qui conduisent à la formation de plis.
  • De plus, pour des aciers à haute limite élastique, cette technique classique d'emboutissage nécessite, pour éviter la formation de plis sous le serre-flan, que celui-ci exerce sur le flan de tôle une pression très élevée que la plupart des machines ne peuvent fournir.
  • On connaît également un procédé dit "procédé Guerin" selon lequel on forme au moyen d'un poinçon une feuille de tôle reposant sur une masse d'élastomère. Le poinçon est forcé dans l'élastomère formant matrice qui plaque le flan de tôle contre le poinçon. Le rôle fonctionnel de l'élastomère est donc celui d'une matrice. Ce procédé a pour principal inconvénient de consommer une énergie importante et, de plus, ce procédé n'évite pas la formation de plis. En effet, les gradients de pression entraînés par la déformation de l'élastomère diminuent au fur et à mesure que l'on approche de la surface supérieure de la masse d'élastomère, surtout pour la réalisation de formes anguleuses, le flan de tôle étant insuffisamment tenue à sa périphérie.
  • On connaît également un procédé de formage utilisant un fluide sous pression pour former des formes simples du type hémisphérique et/ou de révolution. Cependant cette technique n'est utilisable que pour des pièces de forme de révolution ou axisymétriques.
  • Enfin, on connaît, dans les FR-A-2.564.339 et FR-A-2.590.814, un procédé d'emboutissage sur coussin élastique. Selon ce procédé, on dispose le flan de tôle à former sur un coussin élastique, on applique un coulisseau extérieur supportant un serre-flan sur la partie périphérique du flan de tôle de façon à provoquer le fluage de la masse du coussin élastique pour déformer la partie centrale du flan de tôle en lui conférant en fin d'étape de préformage une surface sensiblement égale à la surface de la pièce finie à obtenir, puis on applique à l'aide d'un coulisseau central un poincon sur la partie centrale du flan de tôle pour conformer définitivement la pièce,
  • Ce procédé présente toutefois des contraintes qui peuvent être résolues d'une manière originale par le procédè selon la présente invention.
  • En effet, il se produit au moment du retour à l'état d'équilibre du coussin èlastique, c est-à-dire au moment de la remontée du plongeur et du serreflan, un effet de succion dudit coussin èlastique sur la pièce formée ce qui peut provoquer l'effondrement de la pièce, notamment dans le cas des pièces de grandes dimensions. De plus, il est à noter que le retour à l'état initial du coussin èlastique s'effectue du centre vers la périphérie ce qui accroit l'effet de succion.
  • On connait également dans le US-A-2.859.719, un procédé d'emboutissage qui met en oeuvre simultanément un emboutissage sur élastomère et un emboutissage sous pression de fluide. L'élément à base d'élastomère, disposé au-dessus du flan de tôle, n'est pas seulement constitué d'une masse d'élastomère, mais comporte en outre une vessie gonflable par un fluide, qui l'apparente à une technique d'hydroformage. De plus, ce procédé ne comporte pas une première étape de préforme dans laquelle le flan de tôle préformè acquiert une surface sensiblement égale à la surface de la pièce finie à obtenir. Enfin, on connaît du document SU-A-1271 614, qui est considéré comme l'état de la technique le plus proche, un procédé d'emboutissage de matériaux en feuille dans lequel au cours d'une première étape on provoque, sous l'action d'un coussin en matériau élastique une déformation pérephérique du flan dans la cavité d'une matrice de façon à former, périphériquement, une saillie étroite, la partie centrale du flan épousant la forme arrondie d'un insert en matériau élastique coopérant avec un poinçon déplaçable verticalement et formant le fond de la matrice. Au cours d'une seconde étape on libère le poinçon afin d'effectuer la conformation définitive de la pièce. Compte tenu de la formation de la saillie périphérique, il se produit une déchirure du flan de tôle dans le cas où celui-ci est contitué par une tole extra-mince, les tractions localiseés étant considèrables.
  • La présente invention vise à présenter un nouveau procédé qui, tout en préservant l'efficacité et la longévitX du coussin en matériau élastique, permet d'obtenir des pièces embouties de moyenne profondeur, mais de grande surface, telles que des pièces automobiles dont les parties centrales ne sont pratiquement jamais des formes de révolution, mais représentent des formes complexes non développables, sans problème de succion et incorporant d'autres avantages qui seront développés ci-après.
  • L'invention a donc pour objet un procédé d'emboutissage de matériaux en feuille, notamment de tôles, selon la combinaison de caractéristiques definie dans la revendication 1.
  • L'invention a également pour objet un dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille, notamment de flans de tôle selon la combinaison de caractéristiques énoncée dans la revendication 2.
  • Les revendications dépendantes 3 à 8 concernent d'autres modes de réalisation preferentielle du dispositif selon l'invention.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
    • La figure 1 est une vue en perspective éclatée montrant les différents éléments constituant le dispositif d'emboutissage selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue schématique en perspective de la matrice, montrant le positionnement du flan de tôle sur cette matrice avant emboutissage ;
    • les figures 3 à 6 sont des vues schématiques en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 1, au cours des étapes successives de formage d'une pièce ;
    • la figure 7 est une vue en perspective éclatée d'une première variante du dispositif d'emboutissage selon l'invention ;
    • les figures 8 à 10 sont des vues schématiques en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 7, au cours des étapes successives de formage d'une pièce ;
    • la figure 11 est une vue en coupe d'une seconde variante du dispositif d'emboutissage selon l'invention ;
    • la figure 12 est une vue en coupe d'une troisième variante du dispositif d'emboutissage selon l'invention ;
    • la figure 13 est un diagramme montrant un cycle du dispositif selon l'invention, pendant le préformage et la conformation de la pièce.
  • Le dispositif d'emboutissage représenté à la figure 1 comporte un socle 1 dont la partie centrale constitue un logement pour une matrice 3 éventuellement venue de matière avec le socle 1 et qui comporte sur sa partie supérieure une empreinte correspondant au profil de la pièce finie à obtenir.
  • Le socle 1 comporte d'une part une partie interne formant un serre-flan 2 situé à un niveau supérieur à l'empreinte de la matrice 3 et d'autre part une partie supérieure constituant une zone 2a de tombage du bord du flan de tôle 20.
  • Par ailleurs, la matrice 3 comporte une cavité 4 dans laquelle pénètre un noyau 5 coulissant dans cette dernière et dont la face supérieure complète l'empreinte de la matrice 3 pour obtenir le profil de la pièce finie.
  • Selon le premier mode de réalisation représenté à la figure 1, le noyau 5 est mobile et coopère avec un organe 6 de régulation du déplacement dudit noyau qui peut être constitué par exemple par un frein multilames, un ressort ou encore un vérin, ou tout autre système approprié.
  • Au-dessus du socle 1, le dispositif d'emboutissage comporte un corps 7 dont la partie inférieure constitue un serre-flan périphérique supérieur 9.
  • Le serre-flan périphérique supérieur 9 a des dimensions extérieures inférieures à celles pratiquées sur le socle 1, de sortie que ledit serre-flan supérieur 9 peut pénétrer dans ledit socle pour atteindre le serre-flan inférieur 2.
  • Le corps 7 comporte un puits 10 dans lequel pénètre un poinçon 11. Ce poinçon 11 comporte un coussin 12 en matériau élastique et comporte à sa partie supérieure une plaque 13. Par ailleurs, le corps 7 est muni sur sa périphérie de deux collerettes superposées, respectivement 14 et 15.
  • La première collerette 14 supporte des vérins 16 dont chaque tige traverse la seconde collerette 15 par des orifices 17 et coopère avec la plaque 13 du poinçon 11 pour constituer un système de remontée du poinçon en fin d'étape de conformation et éventuellement de réglage de la pression du serre-flan supérieur 9.
  • Le flan de tôle 20 comporte dans des zones localisées des découpes formant des cornes 20a qui, lorsque le flan est positionné sur la face supérieure du socle 1, reposent sur les zones déterminées 2a de tombage du bord, comme représenté à la figure 2. Le tombage du bord est donc réalisé dans des zones limitées du bord périphérique du flan de tôle correspondant aux zones 2a de la partie supérieure du socle 1 comme on le verra ultérieurement.
  • Le formage du flan de tôle 20 est réalisé de la manière suivante.
  • Tout d'abord, on pose le flan de tôle 20 sur la face supérieure du socle 1 qui repose par l'intermédiaire des cornes 20a uniquement sur les zones 2a (figure 3). Le noyau 5 est en saillie au-dessus de l'empreinte de la matrice 3 et l'organe 6 de régulation de déplacement dudit noyau est verrouillé par un dispositif approprié non représenté.
  • Dans un premier temps, un coulisseau extérieur 21 de la presse (figure 4), supportant par l'intermédiaire de la collerette 15 le corps 7, descend progressivement de telle sorte que le serre-flan supérieur 9 provoque dans les zones où le flan de tôle 20 est en appui sur les zones 2a, le tombage du bord du flan de tôle qui se replie.
  • Par conséquent, au cours de cette première étape, les zones localisées de la partie périphérique du flan de tôle 20, qui, seraient soumises à un fort rétreint, dans des conditions autres que celles de la présente invention, sont maintenues entre les zones déterminées 2a et le serre-flan 9, afin de réaliser dans ces zones le tombage du bord du flan de tôle, permettant ainsi de retenir le métal à rétreindre.
  • Ensuite, un plongeur 22 de la presse vient en contact avec la plaque 13 du poinçon 11 et provoque la descente du coussin élastique 12 dont la face de travail entre en contact avec le flan de tôle 20.
  • Au cours de cette descente, le noyau 5 étant en saillie (figure 5), le coussin élastique 12 se comprime et, sous l'effet de cette action de compression, provoque la déformation du flan de tôle 20 de façon à réaliser le préformage dudit flan et à lui donner une surface sensiblement égale à celle de la pièce finie à obtenir.
  • La figure 6 représente l'étape de conformation finale de la pièce. Le plongeur 22 descend à sa position basse et provoque par l'intermédiaire du coussin élastique 12 le formage final de la pièce préformée au cours de la première partie de la descente.
  • Simultanément à la descente du plongeur central 22 et du poinçon 11, l'organe 6 est déverrouillé si bien que le noyau mobile 5 se rétracte de façon à libérer les surfaces développées de tôle nécessaires à la conformation de la pièce finie.
  • Les contraintes de compression dues à l'appui du flan de tôle 20 sur la matrice 3 par le coussin élastique 12 se transforment par l'action dudit coussin élastique, en contraintes de traction exercées sur toute la surface du flan de tôle, et provoquent le déplacement de ce flan dans tout le volume disponsible.
  • Au fur et à mesure de la descente du coussin élastique, au cours des étapes de préformage et de conformation, les bords du flan de tôle 20 sont tenus toute en glissant entre le serre-flan inférieur 2 et le serre-flan supérieur 9, et la hauteur des bords tombés dudit flan dans les zones localisées 2a diminue.
  • D'autre part, au cours de ces étapes, la plaque 13 du poinçon 11 comprime les vérins 16 ce qui a également pour effet de régler l'effort du serre-flan supérieur 9 sur le bord périphérique du flan de tôle 20.
  • L'étape de libération de la pièce formée s'effectue tout d'abord par la remontée du plongeur 22 ce qui libère le poinçon 11. Sous l'effet des vérins 16, le poinçon 11 remonte en entraînant le coussin élastique 12. Le décollement du coussin élastique 12 de la pièce formée s'effectue de la périphérie vers le centre, si bien que l'air pénètre entre la pièce et la face extérieure du coussin évitant ainsi les effets de succion.
  • Ensuite, le coulisseau extérieur 21 remonte et entraîne le corps 7 en libérant définitivement la pièce formée qui peut avoir une forme telle que représentée à la figure 1.
  • Selon une variante illustrée aux figures 7 à 10, le socle 1 portant la matrice 3 est mobile verticalement et, à cet effet, repose sur une semelles 30 qui coopère avec un organe 31 de régulation du déplacement dudit socle, constitué par exemple d'un frein multi-lames, un ressort, un vérin ou tout autre système appropié.
  • Comme dans la variante précédente, la matrice 3 comporte une cavité 4 dans laquelle pénètre un noyau 32 dont la face supérieure complète l'empreinte de la matrice 3 pour obtenir la pièce finie. Dans cette variante, le noyau 32 est fixe.
  • La descente et le réglage de l'effort du corps 7 sous l'effet du coulisseau extérieur 21 s'effectue par l'intermédiaire de ressorts 33 guidés par des colonnes 34 interposées entre le coulisseau extérieur et le corps.
  • Les opérations de tombage du bord périphérique du flan de tôle dans des zones localisées (figure 8) et de préformage dudit flan (figure 9) s'effectuent de manière identique à la variante précédente, par descentes successives du serre-flan supérieur 9 et du poinçon 11, l'organe de régulation du déplacement du socle 1 étant verrouillé.
  • Par contre, simultanément à l'opération de conformation (figure 10), l'organe 31 de régulation du déplacement du socle 1 est déverrouillé de façon à libérer les surfaces développées de tôle, par descente de la matrice 3 pendant cette opération de conformation.
  • Selon une seconde variante illustrée à la figure 11, le socle 1 est fixe et c'est l'ensemble de la matrice 3 qui est mobile verticalement. La matrice 3 coopère avec un organe 31 de régulation de déplacement de ladite matrice, constitué par exemple d'un frein multi-lames, un ressort, un vérin ou tout autre système approprié. Le formage de la pièce s'effectue de manière identique aux variantes précédentes.
  • Selon encore une autre variante illustrée à la figure 12, le dispositif d'emboutissage comporte des moyens d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique 12 par rapport à celui déterminé par la surface de la pièce finie à obtenir. En effet, au cours de l'étape de préformage, la descente du coussin élastique 12 déforme la partie centrale du flan de tôle, tout en lui conférant, en fin d'étape de préformage, une surface sensiblement égale à la surface de la pièce finie à obtenir. La poursuite de la descente du coussin élastique 12 pour la conformation finale du flan de tôle entraîne une élévation de pression dans le coussin et, en fonction de la pièce à réaliser, éventuellement une différence de volume dudit coussin entre l'étape de préformage et l'étape de conformation.
  • Pour cela, le poinçon 11 (figure 12) comporte une partie supérieure 11a et une partie inférieure 11b entre lesquelles sont intercalés des ressorts 40 ou tout autre système équivalent. Ces ressorts 40 se compriment au-dessus d'une certaine pression pour absorber le volume excédentaire du coussin élastique.
  • Les moyens d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique peuvent être également disposés au voisinage dudit coussin, comme par exemple dans les parois latérales du corps 7.
  • Sur le diagramme de la figure 13, le courbe I représente le cycle du coulisseau extérieur 21 et la courbe II représente le cycle du plongeur 22. La course du coulisseau extérieur 21 s'effectue sur une distance A et la course du plongeur 22 sur une distance B.
  • Sur ce diagramme, on retrouve pour chaque cycle, en C le tombage du bord du flan de tôle sur des zones localisées, en D la tenue du flan de tôle en D, la tenue du bord périphérique du flan de tôle, en E l'opération de préformage et en F l'opération de conformation de la pièce.
  • La combinaison du tombage de bord dans des zones localisées et de l'emploi du coussin élastique permettent d'obtenir des pièces de formes complexes non développables avec des tôles à faible capacité de déformation et de faible épaisseur.
  • Le coussin élastique a un volume constant et peut être constitué par un matériau déformable et incompressible éventuellement placé dans une enveloppe. Ce matériau peut être un élastomère ou tout produit répondant à ces conditions.
  • Bien que la description ait été faite en référence au formage de flans de tôle, c'est-à-dire de plaques minces généralement métalliques, il doit être entendu cependant que le procédé selon la présente invention n'est nullement limité à cette application. Le procédé selon la présente invention peut être mis en oeuvre avec des plaques minces notamment en matière plastique.
  • Ainsi dans la présente description, il faut donner au terme "tôle" un sens général de plaque mince en matériau en feuille sans vouloir en limiter la portée aux produits métalliques.
  • Un avantage du procédé et du dispositif de la présente invention réside dans l'accroissement, sur une même presse double effet, des dimensions possibles de la pièce emboutie finie, par rapport à la solution d'emboutissage sur coussin élastique développée dans les FR-A-2.564.339 et FR-A-2.590.814.
  • On peut également noter que le volume du coussin élastique est plus réduit que dans les solutions mentionnées précédement.
  • Par ailleurs, la présentation spatiale de la pièce finie est analogue à celle rencontrée dans l'emboutissage classique et permet une mécanisation des opérations ultérieures ne nécessitant aucun changement de matériel.

Claims (8)

  1. Procédé d'emboutissage de matériaux en feuille, notamment de tôles, sur une presse à l'aide d'un coussin (12) en un matériau élastique déformable et incompressible, selon lequel on dispose un flan de tôle (20) à former sur un support dont la partie périphérique forme un serre-flan inférieur (2) et dont la partie centrale constitue une matrice (3), procédé selon lequel, au cours d'une première étape, on applique, sous l'action du plongeur (22), le coussin élastique (12) formant poinçon déformable sur le flan de tôle (20) pour effectuer le préformage dudit flan (20) et, au cours d'une deuxième étape, on poursuit toujours sous l'action du plongeur (22), la descente du coussin élastique (12),
    caractérisé en ce que : on applique, sous l'action d'un coulisseau extérieur (21), un serre-flan supérieur (9) sur la partie périphérique du flan de tôle (20), puis
    - au cours de la première étape,
    . on maintient la partie périphérique du flan de tôle (20) dans des zones à fort rétreint, entre des zones correspondantes (2a) du serre-flan inférieur (2) et le serre-flan supérieur (9),
    . on effectue le préformage du flan de tôle en exerçant des contraintes de traction sur toute la surface du flan et (20) en provoquant son déplacement dans tout le volume de la matrice (3) dont une partie du fond est en saillie,
    - puis au cours de la deuxième étape, on effectue la conformation définitive de la pièce en déplaçant ladite partie du fond de matrice (3) en position d'affleurement avec la partie fixe dudit fond de matrice (3) simultanément à la descente du coussin élastique (12).
  2. Dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille notamment de flans de tôle, comprenant un coussin (12) en un matériau élastique déformable et incompressible, un support du flan de tôle à former, dont la partie périphérique forme un serre-flan inférieur (2) et dont la partie centrale constitue un fond de matrice (3) possédant une empreinte, des moyens de formage définitif dudit flan de tôle constitués par un plongeur (22) agissant sur un poinçon (11) portant ledit coussin (12), caractérisé en ce que le dispositif comprend un coulisseau extérieur (21) portant un serre-flan supérieur (9) et en ce que, le fond de matrice (3) comporte une partie fixe et une partie mobile verticalement coopérant avec un organe (6) de régulation du déplacement de ladite partie mobile pour réaliser le préformage du flan de tôle (20) avec la partie mobile en saillie par rapport à la partie fixe du fond de matrice (3) et la conformation définitive de la pièce avec la partie mobile en position d'affleurement avec la partie fixe dudit fond de matrice (3).
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie mobile est formée par un noyau (5) disposé dans une cavité (4) ménagée dans ladite partie fixe de la matrice (3), la face supérieure dudit noyau (5) complétant l'empreinte de ladite matrice (3).
  4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie fixe est formée par un noyau (32) disposé dans une cavité (4) ménagée dans ladite partie mobile de la matrice (3), la face supérieure dudit noyau complétant l'empreinte de ladite matrice (3).
  5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16, 33) de réglage du serrage du serre-flan supérieur (9) sur la zone périphérique du flan de tôle (20).
  6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (40) d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique (12) par rapport à celui déterminé par la surface de la pièce finie à obtenir.
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (40) d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique (12) sont disposés dans le poinçon (11).
  8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (40) d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique (12) sont disposés au voisinage dudit coussin élastique (12).
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