EP0434499A1 - Procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle et piéce de forme obtenue par ce procédé - Google Patents

Procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle et piéce de forme obtenue par ce procédé Download PDF

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EP0434499A1
EP0434499A1 EP90403513A EP90403513A EP0434499A1 EP 0434499 A1 EP0434499 A1 EP 0434499A1 EP 90403513 A EP90403513 A EP 90403513A EP 90403513 A EP90403513 A EP 90403513A EP 0434499 A1 EP0434499 A1 EP 0434499A1
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shape
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EP90403513A
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Gabriel Ferdinand De Smet
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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    • 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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/40—Cutting-out; Stamping-out using a press, e.g. of the ram type
    • 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
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/02—Stabbing or piercing, e.g. for making sieves

Definitions

  • the subject of the present invention is a process for producing a part of non-developable shape from a sheet blank, in particular for producing corner zones of fallen edges.
  • the invention also relates to a non-developable part obtained by this process.
  • the sheet blank is held at the peripheral part and is acted on the central part of the latter under the action of lowering or raising a punch which gradually deforms the blank by falling the peripheral edge.
  • the peripheral part undergoes shrinking taking into account the reduction in the perimeter from the outside.
  • One is therefore led to avoid the formation of folds, in particular in the corner areas, to increase the pressure under blank holder which leads to increasing the tensile force exerted by the central part.
  • This process can be carried out with a sheet blank made of a malleable material.
  • this known method is inapplicable for certain shaping of materials which do not have good elongation characteristics, in particular in the case of thin sheets made of material having a low coefficient of elongation or in the case where the geometry does not does not allow wrinkles to form.
  • Another known method of forming a sheet blank consists of heating the sheet blank to make it more ductile and therefore promote deformation under less effort.
  • the heating has the drawback of causing the oxidation of the parts obtained and of requiring pickling.
  • the object of the invention is to provide a cold process for the production of a part of non-developable shape, from a sheet metal blank of small thickness, avoiding the aforementioned drawbacks such as, for example, hot deformation, or by remedying the problem of shaping thin, slightly ductile sheet metal.
  • the perforations are made on the sheet blank in the corner areas of the fallen edges.
  • perforations are made on the sheet metal blank between the corner zones in determined places and places where the falling of the edge generates an excess of length of said edge.
  • the invention also relates to a part of non-developable shape produced according to the method mentioned above.
  • Fig. 1 represents a part of non-developable shape made from a sheet blank 1 extraminate according to a known production process.
  • the shape envisaged is substantially that of a trihedron obtained by the folding of the edges 2 and 3.
  • edges 2 and 3 creates, in the constricted areas and in particular in the corner area 4, an excess of material increasing from the corner 5 towards the edge 6 so that the sheet forming the fallen edge is subjected to compression.
  • This compression generates folds 7 which result from the buckling of the excess material created by the shaping of the part.
  • the excess volume due to this simulated deformation is determined by difference.
  • arrays of perforations are defined to remove before deforming an amount of material corresponding to the excess of volume thus determined ( Fig. 4).
  • the network of perforations 60 comprises a central zone 50 corresponding to the right angle ⁇ determining the angle zone 40 and, on each side of this central zone 50, a transition zone 51a and 51b respectively ensuring the connection between the perforated central zone 50 and the non-perforated dropped edges 20 and 30.
  • the perforations 60 are distributed as a function of their number, dimension and geometric shape.
  • Fig. 2 also shows a network of perforations 70, the networks of perforations 70 are distributed so as to absorb an excess of length of the fallen edge, for example at the locations where ribs or notches could be placed.
  • the compression forces developed for example in a press deform said sheet blank.
  • the voids formed by the perforations (60, 70) are erased when the edges of the perforations are brought together, which makes it possible to avoid uncontrolled deformations while maintaining a substantially constant thickness of said sheet blank, and by achieving a relative continuity of matter.
  • the perforations (60, 70) produced in the constricted areas have a suitable geometric shape such as, for example, oblong or polygonal and are distributed in number or in increasing area from the base towards the end of the fallen edge.
  • corner area 40 has two edges defining between them a cutaway 41 (FIGS. 5 and 6)
  • said corner area 40 comprises two networks of perforations 60 on either side of the cutaway 41 , i.e. in shrunken areas.
  • Each network of perforations 60 has a shape identical to that defined in FIG. 2 for a corner area with an edge and the perforations 60 are distributed according to their number, size and geometric shape.
  • arrays of perforations are defined to remove before deformation an amount of material corresponding to the excess volume thus determined.
  • the voids formed by the perforations (60, 70) are erased during the shaping of the sheet blank 10, which makes it possible to avoid uncontrolled deformations while maintaining a substantially constant thickness of said blank of sheet metal.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle (10), notamment pour réaliser des bords tombés, selon lequel on calcule pour chaque surface élémentaire du flan de tôle (10) l'excès de matière engendré par la déformation en rétreint du volume de tôle correspondante on définit au moins un réseau de perforations (60, 70) de façon à retirer, de chaque volume élémentaire, une quantité de matière correspondant à la variation de volume élémentaire due à la mofication de la forme d'origine du flan de tôle (10) pour l'obtention de la pièce de forme non développable, on choisit le nombre la répartition, la dimension, la forme des perforations (60, 70), on effectue sur le flan de tôle (10) ledit réseau de perforations (60, 70), et on déforme sous presse le flan de tôle (10) pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale. <IMAGE>

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle notamment pour réaliser des zones d'angle de bords tombés.
  • L'invention a également pour objet une pièce de forme non développable obtenue par ce procédé.
  • Dans un procédé classique connu de formage de tôle, on tient le flan de tôle à la partie périphérique et on agit sur la partie centrale de ce dernier sous l'action de descente ou de montée d'un poinçon qui déforme progressivement le flan en tombant le bord périphérique.
  • Dans ce procédé, la partie périphérique subit un rétreint compte-tenu de la diminution du périmètre en partant de l'extérieur. On est donc conduit pour éviter la formation de plis, notamment dans les zones d'angle, à accroître la pression sous serre-flan ce qui conduit à accroître la force de traction exercée par la partie centrale.
  • Ce procédé est réalisable avec un flan de tôle constitué d'un matériau maléable.
  • Mais, ce procédé connu est inapplicable pour certaines mises en forme de matériaux ne présentant pas de bonnes caractéristiques en allongement, en particulier dans le cas de tôles extraminces constituées de matériau ayant un faible coefficient d'allongement ou encore dans le cas où la géométrie ne permet pas la formation de plis.
  • Pour éviter la formation de plis, on peut compenser l'augmentation de longueur d'un bord tombé d'une forme non développable, situé par exemple entre des zones d'angle, en réalisant une série de nervures ou encoches sur le bord tombé de façon que le nombre, la répartition, la dimension et la forme des nervures ou encoches soient déterminés de façon à absorber l'excès de longueur du bord lors du tombage.
  • Un autre procédé connu de formage d'un flan de tôle consiste à chauffer le flan de tôle pour le rendre plus ductile et donc favoriser la déformation sous moindre effort. Mais le chauffage a toutefois pour inconvénient de provoquer l'oxydation des pièces obtenues et de nécessiter un décapage.
  • L'ensemble de ces procédés ne répond pas de façon satisfaisante et particulièrement lorsqu'il s'agit de former des métaux de haute résistance, de plus les nervures ou encoches pratiquées cassent la rigidité de la pièce obtenue.
  • L'invention a pour but de fournir un procédé à froid d'élaboration d'une pièce de forme non développable, à partir d'un flan de tôle de faible épaisseur en évitant les inconvénients précités comme, par exemple, la déformation à chaud, ou encore en remédiant au problème de mise en forme de tôle mince peu ductile.
  • L'invention a ainsi pour objet un procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle notamment pour réaliser des bords tombés, caractérisé en ce que:
    • - on détermine pour chaque élément de surface à mettre en forme du flan de tôle, et pour une épaisseur considérée une variation de volume élémentaire de tôle, la variation de volume étant déterminée par une différence entre le volume élémentaire de la tôle plane et le volume élémentaire modifié par la déformation du flan de tôle pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale,
    • - on définit au moins un réseau de perforations de façon à retirer une quantité de matière correspondant à la variation de volume due à la modification de la forme d'origine du flan de tôle pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale,
    • - on choisit le nombre, la répartition, la dimension, la forme des perforations,
    • - on effectue sur le flan de tôle ledit réseau de perforations dans les zones en rétreint,
    • - on déforme sous presse le flan de tôle pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, on effectue les perforations sur le flan de tôle dans des zones d'angle des bords tombés.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on effectue des perforations sur le flan de tôle entre les zones d'angle en lieux et en places déterminés où le tombage du bord génère un excès de longueur dudit bord.
  • L'invention a également pour objet une pièce de forme non développable réalisée selon le procédé mentionné précédemment.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annéxés sur lesquels:
    • - la Fig. 1 est une vue partielle en perspective d'une pièce de forme non développable réalisée à partir d'un flan de tôle selon un procédé d'élaboration connu de l'art antérieur,
    • - la Fig. 2 est une vue partielle en plan d'un flan de tôle pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, muni dans une zone d'angle, de perforations, et sur un bord tombé une autre zone de perforations.
    • - la Fig. 3 est une vue partielle en perspective d'un angle de pièce avec un bord tombé de forme non développable montrant le déplacement d'un élément de volume déterminé,
    • - la Fig. 4 est une vue en perspective d'une pièce de forme non développable obtenue par le procédé selon l'invention.
    • - la Fig. 5 est une vue partielle en plan d'un flan de tôle comportant une zone d'angle à deux arêtes munie de perforations pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
    • - la Fig. 6 est une vue partielle en perspective d'un angle du flan de tôle selon la fig. 5 avec un bord tombé de forme non développable.
  • La Fig. 1 représente une pièce de forme non développable réalisée à partir d'un flan de tôle 1 extramince selon un procédé d'élaboration connu.
  • On voit sur cette figure que la forme envisagée est sensiblement celle d'un trièdre obtenu par le rabattement des bords 2 et 3.
  • Le rabattement des bords 2 et 3 crée, dans les zones à rétreint et notamment dans la zone d'angle 4, un excès de matière croissant du coin 5 vers le bord 6 si bien que la tôle formant le bord tombé est soumise à compression. Cette compression engendre des plis 7 qui résultent du flambage de l'excès de matière créé par la mise en forme de la pièce.
  • Ce procédé connu n'est pas satisfaisant lorsque l'on veut éviter de transmettre au centre de la pièce les résultantes des contraintes de compression qui s'exercent sur le bord tombé et en particulier dans le cas de tôles extraminces ou encore dans le cas où la géométrie ne permet pas la formation de plis.
  • Pour éviter la formation de ces plis, on réalise, comme réprésenté à la Fig. 2, dans les zones en rétreint (40, 40a) et notamment dans la zone d'angle 40 des bords tombés 20 et 30 du flan de tôle 10, des perforations (60, 70) de forme variable.
  • Ainsi pour obtenir une forme non développable à partir du flan de tôle 10, on calcule, comme représenté à la Fig. 3, sur chaque élément défini de surface (Δϑ, Δh), et pour une épaisseur de tôle considérée le volume élémentaire 21.
  • En simulant le rabattement du flan de tôle contenant le volume 21 et en calculant le volume correspondant 22 après modification de la forme initiale en la forme finale, on détermine par différence l'excédent de volume du à cette déformation simulée.
  • Afin d'éviter les plis 7 dus à l'excès de matière dans les zones en rétreint, on définit des réseaux de perforations (60, 70) pour retirer avant de déformer une quantité de matière correspondant à l'excédent de volume ainsi déterminé (Fig. 4).
  • Comme représenté sur la Fig. 2, le réseau de perforations 60 comporte une zone centrale 50 correspondant à l'angle droit α déterminant la zone d'angle 40 et, de chaque côté de cette zone centrale 50, une zone de transition respectivement 51a et 51b assurant la liaison entre la zone centrale perforée 50 et les bords tombés 20 et 30 non perforés.
  • Les perforations 60 sont réparties en fonction de leur nombre, dimension et forme géométrique.
  • Sur la Fig. 2 est aussi représenté un réseau de perforations 70, les réseaux de perforations 70 sont répartis de façon à absorber un excès de longueur du bord tombé, par exemple aux emplacements où pourraient être placées des nervures ou des encoches.
  • Au cours de la mise en forme du flan de tôle 10, par exemple sous presse, les forces de compression développées par exemple sous presse déforment ledit flan de tôle.
  • Les vides constitués par les perforations (60, 70) s'effacent lors du rapprochement des bords des perforations, ce qui permet d'éviter les déformations incontrôlées tout en conservant une épaisseur sensiblement constante dudit flan de tôle, et en réalisant une continuité relative de la matière.
  • Les perforations (60, 70) réalisées dans les zones en rétreint ont une forme géométrique adaptée comme par exemple oblongue ou polygonale et sont réparties en nombre ou en surface croissant à partir de la base vers l'extrémité du bord tombé.
  • Dans le cas où la zone d'angle 40 comporte deux arêtes déterminant entre elles un pan coupé 41 (Fig. 5 et 6), ladite zone d'angle 40 comprend deux réseaux de perforations 60 de part et d'autre du pan coupé 41, c'est à dire dans les zones en rétreint.
  • Chaque réseau de perforations 60 a une forme identique à celle définie à la Fig. 2 pour une zone d'angle à une arête et les perforations 60 sont réparties en fonction de leur nombre, dimension et forme géométrique.
  • Ainsi, on définit des réseaux de perforations (60, 70) pour retirer avant déformation une quantité de matière correspondant à l'excédent de volume ainsi déterminé.
  • Dans ce cas également, les vides constitués par les perforations (60, 70) s'effacent au cours de la mise en forme du flan de tôle 10, ce qui permet d'éviter les déformations incontrôlées tout en conservant une épaisseur sensiblement constante dudit flan de tôle.
  • Le procédé selon l'invention permet, entre autre:
    • - d'éviter les plis lors de la mise en forme,
    • - de réduire les efforts de déformation au moment de la mise en forme en particulier lorsque le matériau dont est constitué le flan de tôle est de haute dureté,
    • - d'éviter ou de réduire les tensions internes provoquées par la mise en forme,
    • - d'éviter l'encochage du flan de tôle et améliorer la rigidité par l'obtention d'un bord tombé continu,
    • - et d'obtenir une forme géométrique déterminée d'épaisseur sensiblement constante.

Claims (8)

  1. Procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle (10), notamment pour réaliser des bords tombés (20, 30), caractérisé en ce que:
    - on détermine pour chaque élément de surface à mettre en forme du flan de tôle, et pour une épaisseur considérée une variation de volume élémentaire de tôle, la variation de volume étant déterminée par une différence entre le volume élémentaire de la tôle plane et le volume élémentaire modifié par déformation du flan de tôle (10) pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale,
    - on définit au moins un réseau de perforations (60, 70) de façon à retirer, une quantité de matière correspondant à la variation de volume due à la modification de la forme d'origine du flan de tôle (10) pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale,
    - on choisit le nombre, la répartition, la dimension, la forme des perforations (60, 70),
    - on effectue sur le flan de tôle ledit réseau de perforations (60, 70), dans des zones en rétreint,
    - on déforme sous presse le flan de tôle (10) pour l'obtention de la pièce de forme non développable finale.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue les perforations (60) sur le flan de tôle (10) dans des zones d'angle (40) des bords tombés (20, 30).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue des perforations (70) sur le flan de tôle (1) en lieux et places déterminés où le tombage du bord génère un excès de longueur dudit bord tombé.
  4. Pièce de forme non développable, caracterisée en ce qu'elle est réalisée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
  5. Pièce de forme non développable selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte dans les zones en retreint des perforations (60, 70) de forme variable.
  6. Pièce de forme non développable selon la revendication 5, caractérisée en ce que les perforations (60, 70) ont une forme oblongue.
  7. Pièce de forme non développable selon la revendication 5, caractérisée en ce que les perforations (60, 70) ont une forme polygonale.
  8. Pièce de forme non développable selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les perforations (60, 70) de forme variable sont réparties en nombre croissant à partir de la base vers l'extrémité des bords tombés (20, 30).
EP90403513A 1989-12-18 1990-12-10 Procédé d'élaboration d'une pièce de forme non développable à partir d'un flan de tôle et piéce de forme obtenue par ce procédé Withdrawn EP0434499A1 (fr)

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