FR2997641A1 - Procede et outillage d'emboutissage avec decoupe automatique du flan sous presse - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'emboutissage comprenant une étape (a) de mise en place de flan au cours de laquelle on place un flan (5) dans un outillage d'emboutissage (1), entre un poinçon (2) et une matrice (3), puis une étape (b) d'emboutissage au cours de laquelle on rapproche le poinçon (2) et la matrice (3) l'un de l'autre, selon un mouvement d'emboutissage (ME), de sorte à emboutir ledit flan (5), ledit procédé comprenant, après l'étape (a) de mise en place du flan dans l'outillage mais avant l'achèvement de l'étape (b) d'emboutissage, une étape intermédiaire (c) de découpe du flan (5) au cours de laquelle on rapproche l'un de l'autre, selon un mouvement de coupe (MC) différentiel, un premier outil de coupe (10), porté par la matrice (3), et un second outil de coupe (12) conjugué porté par un support d'outil (11) possédant une mobilité relative par rapport au poinçon (2), de manière à sectionner le flan (5) et le diviser en un premier sous-flan (13) et un second sous-flan (14) séparés.

Description

PROCÉDÉ ET OUTILLAGE D'EMBOUTISSAGE AVEC DÉCOUPE AUTOMATIQUE DU FLAN SOUS PRESSE La présente invention se rapporte au domaine général des procédés et outillages d'emboutissage, en particulier destinés à la fabrication de pièces de véhicules automobiles, et notamment de pièces de carrosserie, telles que des longerons. Il est connu de longue date de mettre en forme des pièces de tôle 10 par emboutissage en déformant plastiquement un flan sous presse, au moyen d'un outillage comprenant un poinçon conçu pour pénétrer dans l'empreinte conjuguée d'une matrice. Généralement, le flan est bridé contre la matrice, préalablement à sa déformation, au moyen d'un serre-flan qui maintient ledit flan par ses bords, 15 autour du passage du poinçon. Par économie d'outillage, de manutention, de temps de cycle et d'énergie, on peut recourir à un même outillage pour emboutir simultanément, à partir d'un même flan acheminé d'un seul tenant jusqu'à l'outillage, plusieurs pièces qui sont ensuite séparées par détourage, une fois l'embouti extrait de 20 l'outillage. Or, il a été constaté par l'inventeur que la présence d'un lien de matière commun entre deux portions de flan voisines provoque généralement l'apparition, lors de l'emboutissage, de contraintes mécaniques qui peuvent parfois contrarier l'écoulement et la répartition de la matière constitutive 25 desdites portions de flan lors de leur déformation plastique respective. En pratique, cette résistance hétérogène à la déformation peut notamment se traduire par l'apparition de plis, de bourrelets, voire de déchirures de l'embouti, qui doit alors être mis au rebut. Pour pallier ces difficultés, il a notamment été prévu de garnir le 30 rebord de l'outillage de joncs, qui forment des gradins destinés à favoriser une distribution plus régulière de la matière du flan lors de sa déformation. Toutefois, une telle solution souffre parfois de certains inconvénients. En particulier, elle impose encore certaines restrictions techniques 35 quant à la complexité des formes géométriques que l'on peut donner aux emboutis, ou encore vis-à-vis de la profondeur d'emboutissage.

En outre, sa mise en oeuvre requiert une adaptation spécifique de l'outillage d'emboutissage, par la définition et l'adjonction soigneuse de joncs, ce qui tend à compliquer la préparation dudit outillage, et donc à augmenter le temps et le coût de cette opération, au détriment de la cadence et de la rentabilité de la production. De surcroît, la complexité dudit outillage multiplie les sources possibles de défaillances, au préjudice potentiel de la fiabilité du procédé. Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à remédier aux inconvénients susmentionnés, et à proposer un nouveau procédé et un 10 nouvel outillage d'emboutissage améliorés, qui permettent une mise en forme fiable, rapide et peu onéreuse de plusieurs emboutis à partir d'un même flan. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé d'emboutissage comprenant une étape (a) de mise en place de flan au cours de laquelle on place un flan à emboutir dans un outillage d'emboutissage, entre 15 au moins un poinçon et au moins une matrice correspondante, puis une étape (c) d'emboutissage au cours de laquelle on rapproche le poinçon et la matrice l'un de l'autre, selon un mouvement d'emboutissage, de sorte à emboutir ledit flan, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape (a) de mise en place du flan dans l'outillage mais avant l'achèvement de l'étape (c) 20 d'emboutissage, une étape intermédiaire (b) de découpe du flan au cours de laquelle on rapproche l'un de l'autre, selon un mouvement de coupe, un premier outil de coupe, porté par la matrice, et un second outil de coupe conjugué porté par un support d'outil possédant une mobilité relative par rapport au poinçon, de manière à ce que lesdits premier et second outils de 25 coupe coopèrent pour sectionner le flan disposé entre le poinçon et la matrice et ainsi le diviser en au moins un premier sous-flan et un second sous-flan séparés. Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un outillage d'emboutissage comprenant au moins un poinçon, au moins une 30 matrice, et au moins un serre-flan, ledit outillage étant caractérisé en ce que la matrice comprend un premier outil de coupe, orienté en direction du poinçon, et en ce que ledit outillage comprend un support d'outil de coupe monté mobile par rapport audit poinçon et portant un second outil de coupe, orienté vers la matrice, et conçu pour venir coopérer avec le premier outil de coupe afin de 35 pouvoir sectionner un flan placé entre eux.

Avantageusement, l'invention permet tout d'abord d'acheminer le flan d'un seul tenant dans l'outillage, ce qui permet une simplification et une économie de manipulation, et par conséquent de chaîne d'approvisionnement, tout en permettant ensuite de diviser ledit flan, alors même que celui-ci se trouve sous presse, en autant de sous-flans indépendants que d'emboutis distincts que l'on souhaite réaliser, et donc de traiter collectivement, simultanément, plusieurs sous-flans tout en réalisant localement l'équivalent d'un emboutissage individuel et indépendant de chacun d'entre eux. En effet, en supprimant les liens de matière qui unissaient initialement les sous-flans les uns aux autres, et plus particulièrement en opérant un sectionnement, entre les outils de coupe, desdits liens avant de soumettre les portions correspondantes du flan à leur déformation la plus prononcée, voire avant même de débuter la déformation plastique dudit flan, on libère avantageusement les sous-flans de leurs interactions réciproques.

Cette indépendance entre les différents sous-flans évite toute transmission d'un phénomène de retenue ou de glissement parasite d'un sous-flan vers l'autre, et donc élimine toute perturbation correspondante sur la répartition de la matière constitutive desdits sous-flans lors de l'emboutissage, et ce sans qu'il soit nécessaire de recourir à un quelconque artifice ou à l'adjonction d'une quelconque pièce rapportée de type jonc. L'outillage et la mise en oeuvre du procédé s'en trouvent ainsi significativement simplifiés, et peuvent de ce fait être aisément standardisés. En outre, de façon particulièrement avantageuse, l'invention permet d'opérer, selon ce qui peut constituer une invention en tant que telle, une découpe du flan alors que celui-ci se trouve sous presse, et plus particulièrement entre la matrice et le serre-flan, dans une zone couverte par le serre flan et située hors de la surface d'action du poinçon et de l'empreinte correspondante de la matrice. De la sorte, la découpe peut intervenir à un stade précoce, et n'interfère pas avec les zones les plus importantes et les plus sensibles de l'outillage. De surcroît, l'agencement conforme à l'invention permet avantageusement d'opérer une division automatique du flan, en intégrant, en temps masqué, l'opération de découpe au processus d'emboutissage, et plus particulièrement à la phase de descente de la matrice contre le serre-flan.

A cet effet, on mettra de préférence à contribution le mouvement principal d'emboutissage imprimé à la matrice ou au poinçon par la presse pour induire, par rapport à l'un et/ou l'autre de ces éléments, le mouvement de coupe différentiel nécessaire, dérivé dudit mouvement principal. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide 5 des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels : La figure 1 illustre, selon une vue d'ensemble schématique de face, un exemple d'outillage conforme à l'invention, recevant le flan en position ouverte. 10 La figure 2 illustre, selon des vues de dessus en superposition, d'une part un exemple de flan déployé et portant une prédécoupe le long de la ligne de séparation marquant la frontière entre le premier et le second sous-flan, et d'autre part les emboutis obtenus à partir desdits sous-flans par le procédé conforme à l'invention. 15 Les figures 3, 4 et 5 illustrent, selon des vues schématiques partielles de face, les étapes successives de mise en place du flan, de découpe en sous-flans et d'emboutissage, au sein d'une première variante de réalisation d'outillage selon l'invention. Les figures 6 et 7 illustrent, selon des vues schématiques partielles 20 de face, différents agencements possible des outils de coupe au sein d'une seconde variante de réalisation d'outillage selon l'invention. La figure 8 illustre, selon une vue schématique de face, une troisième variante de réalisation d'outillage selon l'invention. La présente invention concerne tout d'abord un outillage 1 25 d'emboutissage destiné à la fabrication d'emboutis 15, 16, de préférence métalliques, et en particulier de pièces de carrosserie de véhicules automobiles, telles que par exemple des longerons. Selon l'invention, ledit outillage d'emboutissage 1 comprend au moins un poinçon 2, au moins une matrice 3, et, de préférence, au moins un 30 serre-flan 4, tel que cela est notamment illustré sur les figures 1, 3 à 5, et 8. Avantageusement, tel que cela est notamment illustré sur la figure 1, le poinçon 2 comprendra une pluralité de têtes actives 2A, et la matrice 3 une pluralité d'empreintes 6 de forme sensiblement conjuguée auxdites têtes actives 2A, de sorte à permettre la réalisation simultanée, lors de l'application 35 dudit poinçon 2 contre ladite matrice 3, de plusieurs emboutis 15, 16.

Ledit serre-flan 4 est avantageusement monté mobile par rapport à la matrice 3 et conçu pour pouvoir venir serrer contre ladite matrice 3 un flan 5 à emboutir, préalablement introduit dans l'outillage 1, de préférence en pinçant ledit flan 5 par tout ou partie de son bord périphérique, hors des surfaces destinées à être déformées par le poinçon 2. Le flan 5 serra ainsi avantageusement bridé et sensiblement maintenu en position dans l'outillage 1 lors du mouvement de pénétration du poinçon 2 dans les empreintes 6 correspondantes de la matrice 3. Le serre-flan 4 pourra éventuellement être divisé en plusieurs 10 secteurs indépendants couvrant séparément différentes portions de surface de la matrice 3. Toutefois le serre-flan 4 sera de préférence monolithique et manoeuvrable d'un seul tenant. Le serre-flan 4 pourra notamment prendre globalement la forme 15 d'un mors périphérique qui suit sensiblement le contour du flan 5, en préservant, au centre dudit mors périphérique, un ou plusieurs passages 7, dont le serre-flan borde préférentiellement la majorité voire l'ensemble du pourtour, et qui permettent aux têtes 2A du poinçon 2 de passer au travers dudit serre-flan 4 afin de gagner les empreintes 6 de la matrice 3. 20 Le flan 5 se présentera quant à lui de préférence sous la forme d'une tôle d'épaisseur adaptée, qui pourra être indifféremment plane ou déjà mise en relief avant l'opération d'emboutissage, et qui pourra être formée dans tout matériau approprié pour l'emboutissage. De préférence, le flan 5 sera métallique, par exemple en acier ou 25 en alliage d'aluminium, ou bien encore en matériau polymère thermoplastique, ou même en matériau composite, par exemple renforcé par des fibres de verre ou de carbone. L'outillage 1 est avantageusement destiné à être actionné par une presse, telle qu'une presse hydraulique, dont la poussée pourra par exemple 30 être de l'ordre de 2000 tonnes. Par convention, on considérera que le mouvement d'emboutissage ME, c'est-à-dire le mouvement de rapprochement selon lequel on déplace, dans le référentiel fixe (bâti) de la presse, le poinçon 2 et/ou la matrice 3 l'un par rapport à l'autre, de sorte à rapprocher ledit poinçon 2 de ladite matrice (ou 35 inversement) de manière suffisante pour permettre la fermeture et la mise en compression de l'outillage 1, et donc la mise en forme des emboutis 15, 16, sous la poussée du tablier de la presse, est sensiblement vertical, et de préférence descendant. Toutefois, toute autre configuration d'animation de l'outillage 1 est envisageable. Ainsi, on pourrait tout aussi bien, par exemple, déplacer le 5 poinçon 2 et/ou la matrice 3 à l'encontre l'un de l'autre selon une trajectoire inclinée voire horizontale. De même, il est indifférent que l'on opère le rapprochement d'une matrice 3 mobile à l'encontre d'un poinçon 2 fixe, ou inversement, d'un poinçon 2 mobile par rapport à une matrice 3 fixe, ou bien encore le rapprochement 10 mutuel d'un poinçon et d'une matrice tout deux doués de mobilité par rapport à un même bâti de presse, les caractéristiques de l'invention pouvant s'adapter mutatis mutandis. Par simple commodité de description, on considérera toutefois ici que la matrice 3 est solidaire du tablier mobile supérieur de la presse, tandis 15 que le poinçon 2 sera porté par le tablier inférieur fixe. Selon un tel agencement, la matrice 3 pourra tout d'abord être abaissée à l'encontre du serre-flan 4 pour assurer le bridage du flan 5, puis ensuite poursuivre sa descente, en entraînant avec elle le serre-flan, jusqu'à venir coiffer le poinçon 2 et ainsi provoquer la déformation contrôlée dudit flan 20 5. A cette fin, on pourra de préférence utiliser une presse simple effet. Ceci étant, il est parfaitement envisageable de mettre l'invention en oeuvre selon d'autres configurations sans en changer principe, par exemple en disposant la matrice sur le tablier inférieur fixe, tandis que le poinçon et le 25 serre-flan sont mus respectivement par un premier coulisseau et un second coulisseau supérieurs. Le cas échéant, on pourra avantageusement employer à cette dernière fin une presse double effet. Quels que soient du reste l'agencement et la mobilité des organes 30 de l'outillage 1, la matrice comprend, selon l'invention, un premier outil de coupe 10, orienté en direction du poinçon 2. L'outillage 1 comprend en outre un support d'outil de coupe 11 monté mobile par rapport audit poinçon 2 et qui porte un second outil de coupe 12, orienté vers la matrice 3, ledit second outil de coupe 12 étant conçu pour 35 venir coopérer avec le premier outil de coupe 11 afin de pouvoir sectionner un flan 5 placé entre lesdits premier et second outils de coupe 10, 12.

Avantageusement, un tel outillage 1 permet de scinder le flan 5, après que celui-ci a été initialement amené et mis en place d'un seul tenant entre le poinçon 2 et la matrice 3, et plus particulièrement entre le serre-flan 4 et ladite matrice 3, en au moins un premier sous-flan 13 et un second sous-flan 14 séparés. Plus particulièrement, ledit outillage 1 permet de diviser ledit flan 5 en autant de sous-flans 13, 14 qu'il y a d'emboutis 15, 16 distincts qui doivent être réalisés, au cours de la même phase d'emboutissage, c'est-à-dire à l'occasion du même cycle de fermeture de l'outillage 1, à partir du même flan 5.

Le sectionnement et la division précoce du flan 5, avant l'achèvement, voire avant même le début, de l'action de déformation qu'exerce le poinçon 2 sur ledit flan 5, permet avantageusement de libérer une partie des contraintes qui s'opposeraient sinon à la déformation, notamment plastique, dudit flan 5, et plus particulièrement à l'écoulement et à la répartition de la matière constitutive de chaque sous-flan 13, 14, lors de l'emboutissage. La découpe en sous-flans 13, 14 permet en effet de réaliser localement, au niveau de chaque sous-flan 13, 14, autant d'emboutissages indépendants qu'il y a d'emboutis 15, 16 à fabriquer, de manière particulièrement fluide, sans que la mise en forme de l'un des sous-flans 13, 14 n'interfère avec celle de l'un ou l'autre de ses voisins. L'invention permet ainsi d'optimiser la qualité et la fiabilité du processus d'emboutissage en minimisant le risque d'apparition de défauts dans les pièces embouties. L'invention permet en outre de simplifier l'approvisionnement de l'outillage 1, en autorisant une approche et une mise en place dans l'outillage 1 simples, rapides, et qui peuvent s'effectuer au moyen d'un équipement standard et relativement peu onéreux, d'un flan 5 unique et monolithique, facile à manipuler et à positionner. L'invention améliore de surcroît la cadence de production dans la mesure où l'on pourra avantageusement réaliser simultanément, à chaque cycle, plusieurs emboutis 15, 16 à partir d'un même flan 5 commun, en affectant à la réalisation de chaque embouti 15, 16 un sous-flan 13, 14 constituant une portion dudit flan 5. Enfin, la découpe en sous-flans 13, 14 pourra le cas échéant 35 simplifier l'extraction, la manipulation et le détourage éventuel ultérieurs des emboutis 15, 16 après réouverture de l'outillage 1.

De préférence, le premier et le second outil de coupe 10, 12 seront agencés pour coopérer mécaniquement l'un avec l'autre afin de cisailler le flan 5 lorsqu'ils sont rapprochés l'un de l'autre sous la poussée de la presse. A cet effet, l'un et/ou l'autre des outils de coupe 10, 12 pourra être 5 formé par une lame, qui suivra de préférence avantageusement le tracé de la ligne de séparation L qui marque la frontière entre le premier sous-flan 13 et le second sous-flan 14. Ce tracé, qui est illustré en traits pointillés sur la figure 2, et par conséquent le tranchant de la ou des lames, pourra indifféremment suivre une 10 ligne droite, incurvée ou brisée, selon le nombre et le contour souhaité des différents sous-flans 13, 14. Ladite ligne de séparation L pourra notamment correspondre à une ligne de symétrie du flan 5, subdivisant ledit flan 5 en deux sous-flans 13, 14 sensiblement symétriques, de préférence destinés à réaliser une paire de 15 pièces symétriques, gauche/droite, par exemple longerons, tel que cela est illustré sur la figure 2. Selon un agencement préférentiel, le premier outil de coupe 10 est formé par une lame 20 et le second outil de coupe 12 est formé par un rebord de cisaillement 21, ou, préférentiellement, par une pluralité de rebords de 20 cisaillement 21 qui délimitent une rainure de dégagement 22, ledit ou lesdits rebord(s) de cisaillement étant situé(s) en vis-à-vis de ladite lame 20, tel que cela est illustré sur les figures 1 et 3 à 7. Avantageusement, les décrochements épaulés marqués par lesdits rebords de cisaillement 21 permettront de soutenir le flan 5, de part et d'autre 25 de la ligne de séparation L, par une première face 5A dudit flan 5, opposée à une seconde face 5B dudit flan qui est elle exposée à la pénétration de la lame 20. La rainure de dégagement 22 procurera avantageusement un espace libre autorisant le libre enfoncement, la séparation par cisaillement, 30 puis le repli des lèvres de découpe 23, 24 du flan 5, créées par la découpe, sous l'avancée de la lame 20, tel que cela est illustré, à titre non limitatif, sur les figures 4 et 5. Bien entendu, quelle que soit par ailleurs la disposition des outils de coupe 10, 11, la ou les lames 20 pourront être de toute forme appropriée, et 35 notamment présenter un seul biseau tranchant (figures 7 et 8), ou encore deux biseaux tranchants agencés en pointe (figures 1 et 3 à 6), auquel cas ladite pointe sera de préférence sensiblement centrée sur la rainure de dégagement 22 correspondante. Inversement, selon un autre agencement sensiblement équivalent du point de vue fonctionnel, c'est le second outil de coupe 12 qui peut être formé par une lame 20, tandis que le premier outil de coupe 10, porté par la matrice 3, est formé par un rebord de cisaillement 21, ou plus particulièrement par une rainure de dégagement 22 creusée dans ladite matrice 3, tel que cela est illustré sur la figure 8. Bien qu'il ne soit pas exclu que la ou les lames 20 soient venues de 10 matière avec leur support respectif, elles seront de préférence formées par des inserts, préférentiellement amovibles, susceptibles d'être affûtés et/ou remplacés. Par ailleurs, le ou les rebord(s) de cisaillement 21 est (sont) de préférence pourvu(s) d'un arrondi 25 ou d'un chanfrein conçu pour limiter les 15 interférences du rebord 21 considéré avec les lèvres de découpe 23, 24 du flan cisaillé. Les lèvres de découpe 23, 24 pourront ainsi avantageusement se courber sur lesdits arrondis 25 sans risque d'abrasion ou d'accrochage du flan 5 ou de son revêtement éventuel contre le support d'outil 11, et 20 réciproquement. Une telle disposition évitera avantageusement l'encrassement de l'outillage 1 et favorisera l'extraction des emboutis 15, 16 après réouverture dudit outillage 1. De préférence, le premier outil de coupe 10 est intégré à la matrice 25 3 de sorte à être solidarisé cinématiquement avec ladite matrice 3, et plus particulièrement monté en position fixe sur celle-ci. De préférence, le support d'outil 11, distinct de la matrice 3, possède alors, en sus d'un degré de liberté par rapport au poinçon 2, au moins un degré de mobilité par rapport à ladite matrice 3, ledit degré de liberté par 30 rapport à la matrice 3 étant préférentiellement confondu avec le degré de liberté qui autorise le débattement relatif dudit support d'outil 11 par rapport au poinçon 2. Cet agencement permet de mettre en oeuvre un mouvement de coupe Mc selon lequel le premier outil de coupe 10 et le second outil de coupe 35 12 opèrent un rapprochement l'un de l'autre, rapprochement qui est suffisant pour provoquer le contact, voire l'interpénétration des outils de coupe 10, 12, et ainsi sectionner le flan 5. De façon particulièrement préférentielle, ledit mouvement de coupe Mc prendra la forme d'un mouvement différentiel, dérivé du mouvement principal d'emboutissage ME, sensiblement de même direction, ici verticale, et de même sens, mais d'amplitude moindre que ledit mouvement d'emboutissage ME. Plus particulièrement, le mouvement de coupe Mc pourra être confondu avec une portion de la trajectoire du mouvement d'emboutissage ME global, de sorte à être automatiquement mis en oeuvre lors de l'opération d'emboutissage, et plus particulièrement lors de la descente du tablier mobile de la presse. Avantageusement, la mobilité relative du support d'outil 11 par rapport au poinçon 2 permet en effet de dissocier ces deux mouvements, de coupe Mc et d'emboutissage ME, et donc de distinguer deux fonctions distinctes au sein d'un même mouvement d'emboutissage ME d'ensemble, afin de mener à bien la découpe du flan 5 avant d'achever la déformation d'emboutissage. De préférence, le support d'outil 11 se trouvant entre la matrice 3 et le poinçon 2, en vis-à-vis de, et de préférence contre, la première face 5A du flan 5 opposée à la seconde face 5B dudit flan orientée vers la matrice 3, tel que cela est notamment illustré sur les figures 1, et 3 à 7, le mouvement de coupe Mc correspondra à une partie, et préférentiellement au début ou à une partie intermédiaire, du mouvement d'emboutissage ME, dont ledit mouvement de coupe Mc représente une partie de la course totale. Plus particulièrement, lors de sa descente, la matrice 3 pourra tout d'abord rencontrer le support d'outil 11 (figure 4), occasionnant ainsi le sectionnement du flan 5 qui repose sur ce dernier, puis poursuivre son mouvement de descente vers le poinçon 2, en entraînant avec elle le support d'outil 11, dont les passages 7 s'enfilent progressivement sur les têtes 2A du poinçon 2, têtes actives 2A qui rencontrent alors le flan 5 et entraînent sa déformation jusqu'à ce que les empreintes 6 viennent épouser lesdites têtes 2A du poinçon 2, en achevant les emboutis 15, 16 (figure 5). De préférence, le second outil de coupe 12 est porté par le serre-35 flan 4, qui forme le support d'outil 11 mobile par rapport au poinçon 2, tel que cela est notamment illustré sur les figures 1 et 3 à 7. 2 99 764 1 11 De fait, ledit support d'outil 11 est ainsi également mobile par rapport à la matrice 3. Un tel agencement, particulièrement simple et compact, permet de profiter de la présence d'un serre-flan 4 pour implanter sur celui-ci un outil de 5 coupe 12 intégré, et ainsi conférer audit serre-flan 4 une fonction additionnelle de sectionnement. En particulier, on pourra ainsi utiliser le mouvement de bridage, selon lequel la matrice 3 vient en appui contre le flan 5, en opposition contre le serre-flan 4, comme mouvement de coupe Mc. 10 Ainsi, l'invention peut concerner en tant que tel un serre-flan 4 pour outillage d'emboutissage 1 qui serait pourvu d'un outil de coupe 12, tel qu'une lame 20 ou une rainure de dégagement 21, conçu pour permettre le sectionnement d'un flan 5 lors du bridage dudit flan 5 par ledit serre-flan 4. Par ailleurs, il est remarquable que, selon une caractéristique 15 préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, quelle que soit notamment l'agencement de l'outillage 1, les outils de coupe 10, 12 sont avantageusement agencés entre le serre-flan 4 et la matrice 3, dans une ou des portions de surface couvertes par le serre-flan 4, et plus particulièrement en-dehors des surfaces actives de l'outillage 1 qui sont destinées à déformer le 20 flan 5, en l'espèce en-dehors des empreintes 6 de la matrice 3 et des surfaces des têtes 2A du poinçon 2. Un tel agencement permet non seulement un sectionnement précoce du flan 5, qui intervient sensiblement lors du bridage dudit flan 5 contre la matrice 3, mais également une séparation des fonctions de découpe en 25 sous-flans 13, 14 d'une part, et d'emboutissage d'autre part, ce qui limite la complexité de l'outillage 1, en améliore la longévité, et en simplifie la maintenance. Selon une variante de réalisation, le support d'outil de coupe 11 est monté sur le poinçon 2, et porté par ledit poinçon 2 par l'intermédiaire d'un 30 organe de soutien élastique 26, par exemple du genre ressort ou rondelle élastique, tel que cela est illustré sur la figure 8, de sorte à permettre au second outil de coupe 12 de traverser le serre-flan 4 pour venir coopérer avec le premier outil de coupe 10. Ainsi, on pourra engager le second outil de coupe 12, et lui 35 permettre d'atteindre le premier outil de coupe 10 et d'opérer le sectionnement, à travers le serre-flan 4.

De préférence, le support d'outil 11 pourra alors se présenter sous la forme d'un coulisseau 27, de type piston, guidé en translation dans une chemise 28 ménagée dans l'épaisseur du serre-flan 4 et/ou dans une culasse 29 ménagée dans la semelle 2B du poinçon.

Le second outil de coupe 12, de préférence une lame 20, pourra avantageusement être porté par l'extrémité supérieure dudit coulisseau 27, qui pourra par ailleurs disposer d'une base élargie 27A formant piston et contre laquelle vient en appui l'organe de soutien élastique 26 qui tend à repousser ledit coulisseau 27 vers et à l'encontre du premier outil de coupe 10, ici de préférence une rainure de dégagement 22. Par ailleurs, quel que soit notamment l'agencement du support d'outil 11, notamment selon l'une ou l'autre des variantes de réalisation décrites ci-avant, l'outillage 1 peut comprendre, tel que cela est illustré sur les figures 6 et 7, au moins un mors de pré-bridage 30 porté par la matrice 3 et monté mobile par rapport à cette dernière, de préférence par l'intermédiaire d'un organe élastique de rappel 31, du genre ressort ou équivalent. Selon l'invention, ledit mors de pré-bridage 30 est agencé, au repos, lorsque l'outillage 1 est ouvert, de manière affleurante ou saillante par rapport au premier outil de coupe 10 porté par la matrice 3, de sorte à pouvoir venir pincer le flan 5 contre le serre-flan 4 avant l'entrée en action des outils de coupe 10, 12 contre ledit flan 5. De préférence, le ou les mors de pré-bridage 30 pourront former des volets coulissants montés et guidés en translation dans la matrice 3 de sorte à border et recouvrir les parois latérales de l'outil de coupe 10, que lesdits 25 volets cachent initialement. Avantageusement, un tel mors de pré-bridage 30, ici suspendu élastiquement à la matrice 3 par l'organe élastique de rappel 31, est donc conçu pour pourvoir "intercepter" le flan 5, en venant s'appliquer, lors de la descente de la matrice 3, sur la seconde face 5B dudit flan afin de plaquer ce 30 dernier contre le serre-flan 4, sous la contrainte croissante de l'organe élastique 31. Lorsque la matrice 3 poursuit sa progression, elle fait progressivement émerger l'outil de coupe 10 en saillie du mors de pré-bridage 30, ce dernier étant en effet retenu par le serre-flan 4 et s'escamotant de ce fait 35 à l'encontre de l'organe élastique de rappel 31.

L'utilisation d'un mors de pré-bridage 30 doté d'une mobilité différentielle de rétractation par rapport à la matrice 3 permet ainsi avantageusement de pré-brider le flan 5 afin de le maintenir en position avant l'entrée en action des outils de coupe10, 12.

Par rapport à la variante illustrée sur les figures 3 à 5, qui réalise une découpe du flan 5 "à la volée", alors que ce dernier est encore flottant sur la surface du serre-flan 4, la présence d'un mors de pré-bridage 30 permet d'améliorer la stabilité du flan 5 lors de la découpe, et ainsi de ne pas modifier accidentellement la position de ce dernier avant l'emboutissage.

Le bridage complet et définitif du flan 5 par application de la matrice 3 contre le flan 5, et coincement dudit flan 5 par prise en sandwich entre ladite matrice 3 et le serre-flan 4, intervient ultérieurement, ici dans la phase finale du mouvement de coupe Mc. De préférence, le serre-flan 4 pourra être soutenu par au moins 15 une tige 32, et de préférence une pluralité de tiges 32, qui traverse(nt) la semelle 2B du poinçon 2 de manière coulissante. Le cas échéant, si le serre-flan est manoeuvré par l'un des coulisseaux moteurs d'une presse double effet, ladite ou lesdites tiges 32 pourront correspondre audit coulisseau moteur. 20 Toutefois, selon une variante de réalisation préférentielle, en particulier si l'on utilise une presse simple effet au sein de laquelle le poinçon 2 et le serre-flan 4 reposent sur le tablier inférieur fixe, la ou, préférentiellement les, tige(s) 32 pourra(ont) coopérer avec un coussin hydraulique 33 situé sous ladite semelle 2B du poinçon 2. 25 Avantageusement, l'utilisation d'un coussin hydraulique 33 permet de soutenir le serre-flan 4 de manière équilibrée, en répartissant de manière sensiblement égale la charge entre les différentes tiges 32 qui agissent ici comme des piliers de soutènement. Ledit coussin hydraulique 33 autorise en outre une mobilité 30 contrôlée du serre-flan 4 par rapport au poinçon 2, et plus particulièrement autorise un enfoncement des tiges 32 permettant la descente, et donc le repli différentiel, dudit serre-flan 4 vers la semelle 2B du poinçon, sous la poussée de la matrice 3. La résistance au mouvement d'enfoncement des tiges 32, qui 35 pourra de préférence augmenter au fur et à mesure dudit enfoncement, sera avantageusement contrôlée par ledit coussin hydraulique 33.

Le procédé conforme à l'invention va maintenant être décrit, en référence préférentielle au fonctionnement des outillages 1 représentés sur les figures. Selon l'invention, le procédé d'emboutissage comprend une étape 5 (a) de mise en place de flan au cours de laquelle on place un flan 5 à emboutir dans un outillage d'emboutissage 1, préalablement ouvert à cet effet, entre au moins un poinçon 2 et au moins une matrice 3 correspondante (figures 1, 3 et 6 à 8), puis une étape (c) d'emboutissage au cours de laquelle on rapproche le poinçon 2 et la matrice 3 l'un de l'autre, selon un mouvement d'emboutissage 10 ME, et plus particulièrement de fermeture de l'outillage 1, de sorte à emboutir ledit flan 5. Selon l'invention, ledit procédé comprend, après l'étape (a) de mise en place du flan dans l'outillage mais avant l'achèvement de l'étape (c) d'emboutissage, voire, de préférence, avant même l'engagement de l'opération 15 de déformation plastique du flan 5 par emboutissage, une étape intermédiaire (b) de découpe du flan au cours de laquelle on rapproche l'un de l'autre, selon un mouvement de coupe Mc, un premier outil de coupe 10, porté par la matrice 3, et un second outil de coupe 12 conjugué porté par un support d'outil 11 possédant une mobilité relative par rapport au poinçon 2, de manière à ce que 20 lesdits premier et second outils de coupe 10, 12 coopèrent pour sectionner le flan 5 disposé entre le poinçon 2 et la matrice 3 et ainsi diviser ledit flan 5 en au moins un premier sous-flan 13 et un second sous-flan 14 séparés (figure 4). Avantageusement, en supprimant les liens de matière qui solidarisaient initialement les sous-flans 13, 14 entre eux, on permet à ces 25 derniers de subir des déformations d'emboutissage indépendamment les uns des autres, lors de l'étape (c) d'emboutissage, ce qui permet auxdits sous-flans 13, 14 d'être transformés plus librement, respectivement en différents emboutis 15, 16 distincts, dans autant d'empreintes 6 distinctes correspondantes. 30 De préférence, la mobilité relative du support d'outil 11 par rapport au poinçon 2 concerne au moins, voire exclusivement, un degré de liberté en translation différentielle, sensiblement porté par la direction, ici sensiblement verticale, du mouvement d'emboutissage ME général. Cette différenciation permet d'utiliser un même organe propulseur 35 (le tablier mobile de la presse) pour remplir graduellement trois fonctions, à savoir le bridage du flan 5, par un rapprochement mutuel suffisant de la matrice 3 et du serre-flan 4, le sectionnement du flan 5, par le rapprochement mutuel suffisant des outils de coupe 10, 12 (mouvement de coupe), et l'emboutissage, par un rapprochement mutuel suffisant des têtes actives 2A du poinçon 2 et des empreintes 6 de la matrice 3.

De préférence l'étape (b) de découpe est mise en oeuvre par le rapprochement mutuel de la matrice 3 et d'un serre-flan 4 qui vient brider le flan 5 contre la matrice 3. Avantageusement, l'opération de découpe et celle de bridage pourront donc être sensiblement concomitantes.

Ceci étant, l'ordre desdites opérations de bridage et de découpe pourra faire l'objet d'adaptations selon les variantes de réalisation. Ainsi, selon la variante représentée sur les figures 3 à 5, le mouvement de bridage et le mouvement de coupe sont confondus. Lorsque la matrice est descendue vers le poinçon 2 d'une part, et vers le serre-flan 4 interposé entre ladite matrice 3 et ledit poinçon 2 d'autre part, le premier outil de coupe 10, porté en saillie par ladite matrice 3, entre en contact avec la seconde face 5B apparente du flan 5 avant que la matrice ne vienne s'appliquer sur cette même face 5B dudit flan. Ainsi, la coupe a lieu "à la volée", alors que le flan 5 n'est pas 20 encore pincé et immobilisé, lorsque la lame 20 perce le flan 5, sur toute la longueur de la ligne de séparation L, et pénètre dans la rainure de dégagement 22 en crevant le flan 5 et en repoussant et écartant les lèvres de découpe 23, 24. C'est ici à la fin du mouvement de coupe Mc, et donc après le 25 sectionnement du flan 5, que la matrice 3 vient en appui contre la seconde face 5B du flan et plaque ce dernier contre le serre-flan 4 (figure 4), de préférence sur la majorité voire l'ensemble de la surface de ce dernier. Sur les variantes des figures 6 et 7, la descente de la matrice 3 provoque cette fois initialement un premier bridage partiel du flan 5, par 30 application du ou des mors de pré-bridage 30, contre la seconde face 5B dudit flan 5, avant l'entrée en action du premier outil de coupe 10, et plus particulièrement avant la mise au contact de la lame 20 contre cette même seconde face 5B. Lorsque la matrice 3 poursuit sa descente et son rapprochement du 35 serre-flan 4, lesdits mors de pré-bridage 30, dont la progression est sensiblement bloquée par le flan 5 et le serre-flan 4, auquel le coussin hydraulique 33 procure avantageusement une raideur supérieure à celle des organes de rappel élastique 31 desdits mors 30, se rétractent progressivement, dans leurs logements ménagés à l'intérieur de la matrice 3, à l'encontre desdits organes de rappel 31.

Ce pré-bridage, qui précède l'opération de coupe, permet à la lame 20 de n'aborder le flan 5, et donc de n'engager l'opération de coupe, qu'alors que celui-ci est déjà maintenu en position, ce qui améliore globalement la précision et la fiabilité non seulement de la découpe, mais également de l'emboutissage.

Le second bridage complémentaire, et complet, du flan 5 intervient, ici encore, en fin de coupe, lorsque la matrice 3 atteint la face 5B dudit flan 5. Sur la variante de la figure 8, le bridage complet du flan 5 intervient cette fois-ci avant la découpe, lorsque la matrice vient s'appliquer contre la surface 5B dudit flan 5, selon une première partie de mouvement de coupe Mci 15 qui correspond ici à la trajectoire de bridage. Lorsque la matrice 3 vient en appui, indirectement, par l'intermédiaire du flan 5, contre le serre-flan 4, puis qu'elle poursuit sa progression, elle enfonce ledit serre-flan 4, à l'encontre du coussin hydraulique 33. 20 Ce faisant, elle induit un mouvement de recul relatif dudit serre-flan 4, et plus particulièrement de la chemise 28, par rapport au second outil de coupe 12, et plus particulièrement par rapport au support d'outil 11, lequel est retenu par son organe de soutien élastique 26 dont la raideur est avantageusement choisie supérieure à celle dudit coussin hydraulique 33 au 25 niveau d'enfoncement considéré. Le recul du serre-flan 4, qui s'efface ainsi progressivement vis-à-vis du coulisseau 27, fait donc peu à peu jaillir la lame 20, qui crève le flan 5 et vient se loger dans la rainure de dégagement 22 qui la coiffe. Cette seconde partie de mouvement de coupe Mc2 cesse lorsque 30 l'épaulement de la chemise 28 vient buter contre la base élargie 27A du coulisseau 27. A partir de ce stade, le support d'outil 11, qui a ainsi "raccroché" le convoi mobile de l'outillage, est solidairement entraîné par la matrice 3 vers le poinçon 2, à l'encontre de l'organe de soutien élastique 26. 35 Ce faisant, le coulisseau est progressivement rétracté dans la culasse 29, de sorte à ne pas entraver l'emboutissage.

On remarquera que, entre autres dans les différentes variantes de réalisation susmentionnées, l'effort de pincement du flan 5, pris en sandwich entre la matrice 3 et le serre-flan 4, pourra avantageusement résulter d'une part de la force de poussée motrice exercée par la matrice 3, mue par le tablier de la presse, et d'autre part du contrôle du recul du serre-flan 4, soutenu par les tiges 32 et le coussin hydraulique 33 qui opposent au recul dudit serre-flan 4, et donc à la progression de la matrice 3, une résistance prédéterminée, et de préférence croissante, qui autorise mais amortit la descente de l'ensemble du convoi.

Ce bridage est avantageusement maintenu, voire accentué, après le sectionnement du flan 5, tout au long du reste de la descente de la matrice 3, et par conséquent pendant l'opération d'emboutissage qui suit. A titre purement indicatif, l'effort de serrage du flan entre la matrice 3 et le serre-flan 4 pourra être de l'ordre de 300 tonnes.

De préférence, quel que soit l'agencement d'outillage 1 retenu, et selon une caractéristique qui peut constituer une invention à part entière, le procédé conforme à l'invention comprend, préalablement à l'étape (a) de mise en place, une étape (d) de pré-découpe de flan, au cours de laquelle on réalise une découpe partielle 40 du flan 5 selon une portion de la ligne de séparation L qui marque la frontière entre le premier 13 et le second sous-flan 14, en laissant subsiter entre lesdits sous-flans 13, 14 au moins une, et de préférence deux languettes de raccordement 41, 42. Lesdites languettes de raccordement 41, 42 sont conçues pour assurer le maintien provisoire desdits sous-flans 13, 14 l'un à l'autre, et plus particulièrement pour former des ponts franchissant la ligne de séparation L, et ainsi permettre la manipulation et leur mise en place dans l'outil d'emboutissage 1 desdits sous-flans 13, 14 d'un seul tenant, sous forme d'un même flan 5. Avantageusement, ladite ou lesdites languettes 41, 42 sont 30 destinées à être ensuite tranchées par les outils de coupe 10, 12 lors de l'étape intermédiaire (b) de découpe. Ainsi, les flans 5 caractéristiques utilisés au cours du procédé conforme à l'invention, obtenus par une étape de préparation par entaillage, pourront présenter une ou plusieurs entailles formant les découpes partielles 35 40, bordées de part et d'autre, le long de la ligne de séparation L qui traverse le flan 5, par les futurs sous-flans 13, 14, destinés à former différents emboutis 15, 16. Avantageusement, le relâchement de contraintes procuré par le sectionement des languettes 41, 42 permettra à chaque sous-flan d'opérer, de part et d'autre de la ligne de séparation L, le retrait 43, 44, au besoin d'amplitude variable le long de ladite ligne de séparation L, qui est nécessaire au bon déroulement de l'emboutissage, par exemple afin d'éviter les fissurations dans les coudes des bordures internes des emboutis 15, 16, tel que cela est illustré sur la figure 2.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux variantes de réalisation décrite, l'homme du métier étant notamment à même d'isoler ou de combiner entre elles l'une et/ou l'autre des caractéristiques décrites dans ce qui précède. En particulier, on pourra inverser les mouvements respectifs de la 15 matrice et du poinçon, utiliser une presse à double effet plutôt qu'à simple effet, multiplier, au-delà de deux, les sous-flans et donc le nombre d'emboutis réalisables à partir d'un même flan au cours d'un même cycle, etc.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'emboutissage comprenant une étape (a) de mise en place de flan au cours de laquelle on place un flan (5) à emboutir dans un outillage d'emboutissage (1), entre au moins un poinçon (2) et au moins une matrice (3) correspondante, puis une étape (b) d'emboutissage au cours de laquelle on rapproche le poinçon (2) et la matrice (3) l'un de l'autre, selon un mouvement d'emboutissage (ME), de sorte à emboutir ledit flan (5), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape (a) de mise en place du flan dans l'outillage mais avant l'achèvement de l'étape (b) d'emboutissage, une étape intermédiaire (c) de découpe du flan au cours de laquelle on rapproche l'un de l'autre, selon un mouvement de coupe (Mc), un premier outil de coupe (10), porté par la matrice (3), et un second outil de coupe (12) conjugué porté par un support d'outil (11) possédant une mobilité relative par rapport au poinçon (2), de manière à ce que lesdits premier et second outils de coupe (10, 12) coopèrent pour sectionner le flan (5) disposé entre le poinçon et la matrice et ainsi le diviser en au moins un premier sous-flan (13) et un second sous-flan (14) séparés.
2. 2. Procéde selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape 20 (c) de découpe est mise en oeuvre par le rapprochement mutuel de la matrice (3) et d'un serre-flan (4) qui vient brider le flan (5) contre la matrice.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend, préalablement à l'étape (a) de mise en place, une étape (d) de pré-découpe de flan, au cours de laquelle on réalise une découpe partielle (40) du 25 flan (5) selon une portion de la ligne de séparation (L) qui marque la frontière entre le premier et le second sous-flan (13, 14), en laissant subsiter entre lesdits sous-flans (13, 14) au moins une, et de préférence deux languettes de raccordement (41, 42), conçues pour assurer le maintien provisoire desdits sous-flans l'un à l'autre et ainsi permettre leur manipulation et leur mise en 30 place dans l'outil d'emboutissage d'un seul tenant, sous forme d'un même flan (5), ladite ou lesdites languettes de raccordement (41, 42) étant destinées à être ensuite tranchées par les outils de coupe (10, 12) lors de l'étape intermédiaire (c) de découpe.
4. 4. Outillage (1) d'emboutissage comprenant au moins un poinçon 35 (2), au moins une matrice (3), et au moins un serre-flan (4), ledit outillage (1) étant caractérisé en ce que la matrice (3) comprend un premier outil de coupe(10), orienté en direction du poinçon (2), et en ce que ledit outillage (1) comprend un support d'outil de coupe (11) monté mobile par rapport audit poinçon (2) et portant un second outil de coupe (12), orienté vers la matrice (3), et conçu pour venir coopérer avec le premier outil de coupe (10) afin de pouvoir sectionner un flan (5) placé entre lesdits premier et second outils de coupe (10, 12).
5. 5. Outillage selon la revendication 4 caractérisé en ce que le second outil de coupe (12) est porté par le serre-flan (4) qui forme le support d'outil (11) mobile par rapport au poinçon (2) et par rapport à la matrice (3).
6. 6. Outillage selon la revendication 4 caractérisé en ce que le support d'outil de coupe (11) est monté sur le poinçon (2), et porté par ce dernier par l'intermédiaire d'un organe de soutien élastique (26), de sorte à permettre au second outil de coupe (12) de traverser le serre-flan (4) pour venir coopérer avec le premier outil de coupe (10).
7. 7. Outillage selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un mors de pré-bridage (30) porté par la matrice (3) et monté mobile par rapport à cette dernière, de préférence par l'intermédiaire d'un organe élastique de rappel (31), du genre ressort, ledit mors de prébridage (30) étant agencé de manière affleurante ou saillante par rapport au premier outil de coupe (10) porté par la matrice (3) de sorte à pouvoir venir pincer le flan (5) contre le serre-flan (4) avant l'entrée en action des outils de coupe (10, 12) contre ledit flan (5).
8. 8. Outillage selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que le premier outil de coupe (10) est formé par une lame (20) et en ce que le second outil de coupe (12) est formé par un rebord de cisaillement (21), ou de préférence une pluralité de rebords de cisaillement (21) qui délimitent une rainure de dégagement (22), ledit ou lesdits rebord(s) de cisaillement étant situé(s) en vis-à-vis de ladite lame (20), ou inversement.
9. 9. Outillage selon la revendication 8 caractérisé en ce que le rebord 30 de cisaillement (21) est pourvu d'un arrondi (25) ou d'un chanfrein conçu pour limiter les interférences dudit rebord de cisaillement avec les lèvres (23, 24) du flan cisaillé.
10. 10. Outillage selon l'une des revendications 4 à 9 caractérisé en ce que le serre-flan (4) est soutenu par au moins une tige (32), et de préférence 35 une pluralité de tiges (32), qui traverse(nt) la semelle (2B) du poinçon (2) demanière coulissante, et qui coopère(nt) de préférence avec un coussin hydraulique (33) situé sous ladite semelle (2B) du poinçon.