FR3007302A1

FR3007302A1 - Cavite de degagement pour un jonc de retenue dans un outillage d'emboutissage

Info

Publication number: FR3007302A1
Application number: FR1355790A
Authority: FR
Inventors: Daniel Nicolas
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-12-26
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: FR3007302B1

Abstract

L'invention a trait à un outillage de presse d'emboutissage de tôle, notamment de pièce de carrosserie de véhicule automobile, dont l'un de la matrice (108) et du serre-flan (106) comprend un jonc (112) avec un contour extérieur arrondi et l'autre de la matrice (108) et du serre-flan (106) comprend une cavité de dégagement (114) dudit jonc (112), le profil (116) de la cavité de dégagement (114) comprenant, en partant de l'extérieur de la cavité, une première portion arrondie (118 ; 126) suivie d'une deuxième portion généralement droite (120; 124). La deuxième portion (120 ;124) est inclinée par rapport à une perpendiculaire aux surfaces périphérique et de serrage et tangente à la première portion (118; 126). L'invention a trait également à un procédé de dimensionnement du profil d'une cavité de dégagement.

Description

CAVITE DE DEGAGEMENT POUR UN JONC DE RETENUE DANS UN OUTILLAGE D'EMBOUTISSAGE L'invention a trait au domaine de l'emboutissage de tôle, plus précisément au domaine de l'emboutissage de pièces de carrosserie de véhicule automobile. Plus précisément encore, l'invention a trait à l'outillage d'emboutissage. La figure 1 illustre le principe de base et connu de fonctionnement d'une presse d'emboutissage. La presse, non illustrée en tant que telle, est équipée d'un outillage 2 comprenant essentiellement un poinçon 4, des serre-flans 6 et une matrice 8. La matrice 8 présente une empreinte (non représentée) correspondant à la forme que l'on désire donner à la tôle 10. Le poinçon 4 est conçu pour pénétrer l'empreinte en y forçant la tôle 10. Les serre-flans 6 présentent des surfaces de serrage disposées en vis-à-vis d'une ou plusieurs surfaces périphériques de la matrice. Les serre-flans 6 ont pour rôle de freiner le déplacement par glissement de la tôle 10 lors du mouvement de travail du poinçon dans l'empreinte de la matrice. L'objectif des serre- flans 6 est essentiellement de freiner l'écoulement de la tôle afin de l'étirer et d'éviter la formation de plis. Pour ce faire la matrice comprend des joncs 12 coopérant avec les serre-flans 6 de manière à forcer la tôle à se déformer lors de son avalement provoqué par l'enfoncement du poinçon 4 dans la cavité de la matrice 8. La figure 2 illustre de manière un peu plus détaillée une première configuration connue de joncs dans un outillage d'emboutissage. On peut observer que dans cette configuration, contrairement à celle de la figure 1, c'est le serre-flan 6 qui comprend les joncs 12, la matrice présentant alors des cavités de dégagement 14 correspondantes. La figure 3 illustre une deuxième configuration également connue. Dans cette configuration, le poinçon 4 suit un mouvement d'emboutissage dirigé vers le haut, la matrice étant en position supérieure et le serre-flan 6 en position inférieure. Contrairement à la première configuration, la matrice 8 comprend les joncs 12 et le serre-flan 6 présente les cavités de dégagement 14 correspondantes. La figure 4 illustre de manière plus détaillée le profil d'un jonc 12 et d'une cavité de dégagement 14 correspondante, selon l'art antérieur. Le ou les joncs 12 peuvent être indistinctement sur le serre-flan 6 ou la matrice 8, l'autre du serre-flan 6 et de la matrice 8 présentant alors la ou les cavités de dégagement 14 correspondantes. Le profil 16 de la cavité présente des arrondis à l'entrée et une forme essentiellement rectangulaire dont la profondeur est supérieure à la hauteur du jonc additionnée de l'épaisseur de la tôle. Les zones repérées par les flèches à la figure 4, à la jonction entre les arrondis et les portions droites du profil de la cavité, présentent des rayons non constants et peuvent ainsi perturber le défilement de la tôle lors de l'opération d'emboutissage. Elles impliquent beaucoup de temps de mise au point des opérations d'emboutissage. L'invention a pour objectif de proposer une solution palliant au moins un des inconvénients de l'art antérieur, plus particulièrement une solution diminuant le temps de mise au point d'une opération d'emboutissage. L'invention a pour objet un outillage de presse d'emboutissage de tôle, notamment de pièce de carrosserie de véhicule automobile, comprenant: une matrice avec une empreinte et une surface périphérique; au moins un serre-flan avec une surface de serrage apte à presser contre la surface périphérique un flan de tôle d'une épaisseur donnée; un de la matrice et du serre-flan comprenant un jonc avec un contour extérieur arrondi et l'autre de la matrice et du serre-flan comprenant une cavité de dégagement dudit jonc, le profil de la cavité de dégagement comprenant, en partant de l'extérieur de la cavité, une première portion arrondie suivie d'une deuxième portion généralement droite; remarquable en ce que la deuxième portion est inclinée par rapport à une perpendiculaire aux surfaces périphérique et de serrage et tangente à la première portion. La matrice et/ou le serre-flan peuvent bien sûr comprendre plusieurs joncs et/ou cavités de dégagement correspondantes suivant l'invention.

Le contour extérieur du jonc est préférentiellement circulaire. Les notions de première et deuxième portions peuvent s'appliquer pareillement, de part et d'autre de la cavité. La première portion peut présenter un rayon de courbure constant sur toute sa longueur.

L'outillage peut comprendre un poinçon apte à pénétrer l'empreinte de la matrice.

Le jonc peut s'étendre sur une longueur donnée, la cavité s'étendant alors essentiellement sur la même longueur suivant le profil de l'invention, ledit profil pouvant varier le long de la cavité. Selon un mode avantageux de l'invention, la deuxième portion du profil de la cavité de dégagement est parallèle à une tangente au contour extérieur du jonc, préférentiellement en un point dudit contour par lequel passe une droite normale au profil de la cavité de dégagement au point de liaison entre ses première et deuxième portions. Selon un mode avantageux de l'invention, la première portion présente un rayon de courbure essentiellement constant, préférentiellement compris entre 1 et 10 mm, plus préférentiellement entre 2 et 6 mm. Selon un mode avantageux de l'invention, le profil de la cavité de dégagement est tel que la tôle se déplaçant lors de l'opération d'emboutissage ne contacte que les première et deuxième portions dudit profil.

Selon un mode avantageux de l'invention, le profil de la cavité de dégagement comprend, en partant de la deuxième portion, une troisième portion correspondant au fond de la cavité, une quatrième portion généralement droite et inclinée par rapport à une perpendiculaire aux surfaces périphérique et de serrage, et une cinquième portion arrondie et tangente à la quatrième. La cinquième portion est alors au niveau de l'ouverture de la cavité, à l'opposé de la première portion. Selon un mode avantageux de l'invention, la quatrième portion du profil de la cavité de dégagement est parallèle à une tangente au contour extérieur du jonc, préférentiellement en un point dudit profil par lequel passe une droite normale au profil de la cavité de dégagement au point de liaison entre ses quatrième et cinquième portions. Selon un mode avantageux de l'invention, la troisième portion est à une profondeur qui est supérieure à la hauteur du jonc dans la cavité additionnée de l'épaisseur de la tôle. L'invention peut également avoir pour objet une presse d'emboutissage équipée de l'outillage conforme à l'invention.

L'invention a également pour objet un procédé de dimensionnement du profil d'une cavité de dégagement de l'un d'une matrice et d'un serre-flan d'un outillage d'emboutissage d'une tôle, l'autre de la matrice et du serre-flan comprenant un jonc avec un contour extérieur arrondi et destiné à pénétrer ladite cavité, remarquable par les étapes suivantes: (a) détermination du rayon de courbure R' d'entrée et/ou de sortie de la cavité ; (b) détermination du point de tangence P1 d'un arc de cercle de rayon R1 correspondant au rayon R' majoré de l'épaisseur e de la tôle, avec le contour extérieur arrondi du jonc ; (c) création de la tangente T au contour du jonc au point P1 ; (d) limitation de la tangente T à la profondeur P de la cavité; (e) établissement du profil par décalage de l'arc de cercle de rayon R1 et de la tangente T reliés au point P1 à une distance e. Par entrée et sortie on entend les zones où la tôle rentre dans la cavité et en sort lors 15 de son avalement. Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape (d) comprend la création d'une droite F à une profondeur P correspondant à la hauteur maximale du jonc majorée d'une valeur supérieure ou égale à l'épaisseur e de la tôle, la droite F correspondant au fond de la cavité et préférentiellement raccordée à la tangente T par un arc de 20 cercle de rayons R2. Selon un mode avantageux de l'invention, les étapes (a), (b), (c) et (d) sont opérées de part et d'autre du profil de la cavité de dégagement. L'invention peut également avoir pour objet un programme d'ordinateur apte à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. 25 Les caractéristiques relatives au procédé sont applicables à l'outillage et vice-versa. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent de dimensionner les cavités de dégagement selon une procédure établie. De plus, cette procédure est avantageuse en ce qu'elle permet de définir un profil de cavité présentant à la tôle un rayon de courbure maîtrisé. En effet, le fait de prévoir au 30 niveau du profil une portion tangente à la portion courbée en entrée ou sortie de la cavité évite que la tôle contacte une portion du profil présentant une grande variation du rayon de courbure. La tangente est forcément telle qu'elle n'entre pas en intersection avec la tôle, sinon la cavité ne serait pas une cavité de dégagement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe d'un outillage d'emboutissage selon l'art antérieur ; - La figure 2 est une vue en coupe de détail d'un outillage d'emboutissage selon l'art antérieur, la vue montrant un premier exemple de réalisation de joncs de retenue ; - La figure 3 est une vue en coupe de détail d'un outillage d'emboutissage selon l'art antérieur, la vue montrant un deuxième exemple de réalisation de joncs de retenue ; - La figure 4 est une illustration de détail du profil d'un jonc et d'une cavité de dégagement, conformes à l'art antérieur ; - La figure 5 est une illustration du profil d'une cavité de dégagement pour un jonc de retenue, la cavité étant conforme à l'invention ; - La figure 6 est une illustration de la construction géométrique du profil de la cavité de la figure 5, conforme à l'invention. Les figures 1 à 4 ont été décrites précédemment dans la partie relative à la technique 20 antérieure. La figure 5 illustre le profil 116 d'une cavité de dégagement 114 conforme à l'invention. Cette cavité 114 peut être prévue sur la matrice 108 ou le serre-flan 106 d'un outillage d'emboutissage. Il en va de même, mais inversement, pour le jonc 112. La cavité de dégagement 114 présente un profil en forme essentiellement de trapèze 25 dont la base la plus longue correspond au plan de la surface de serrage de la matrice ou du serre-flan comportant la cavité et dont la base la plus petite correspond au fond de la cavité. Les entrées situées de part et d'autre de la cavité sont arrondies. Elles présentent un rayon de courbure R'. Ce rayon est également communément désigné rayon d'entrée ou de sortie du jonc, en fonction de la 30 direction de déplacement de la tôle 110 lors de son avalement. Ce rayon de courbure est déterminant pour l'effort de retenue généré par le jonc et sa cavité, essentiellement car il s'agit du rayon le plus petit selon lequel la tôle est amenée à se déformer au passage autour du jonc et dans la cavité. Ce rayon peut être compris entre 1 et 10 mm, préférentiellement entre 2 et 6 mm. De manière plus précise, le profil 116 comprend, en partant de la partie gauche de la figure 5, une première portion 118 en forme d'arc de cercle de rayon R'. Il comprend également une deuxième portion 120 essentiellement droite et tangente à la première portion, à son point de raccordement à l'arc de cercle. Il comprend une troisième portion 122 formant le fond de la cavité. Cette portion est préférentiellement généralement droite et peut être parallèle au plan moyen de serrage de la tôle de part et d'autre de la cavité. De par sa forme symétrique, le profil comprend une quatrième portion 124 généralement droite et tangente à une cinquième portion 126 en forme d'arc de cercle, préférentiellement également de rayon R'. Il est intéressant de noter que le profil ainsi obtenu est tel que sa pente évolue de manière continue, c'est-à-dire sans ressaut, entre la première portion 118 et la deuxième 120 et, similairement, entre la quatrième portion 124 et la cinquième portion 126. La tôle 110 en contact avec les première et cinquième portions en arc de cercle n'est ainsi en principe pas en contact avec les portions droites adjacentes 120 et 124. De plus, le profil ne présente aucune variation abrupte de rayon de courbure à la jonction entre les arcs de cercle 118 et 126 et les droites 120 et 124, respectivement, et ce en raison de leur tangence avec les arcs de cercle. Le profil 116 illustré à la figure 5 peut être obtenu par un procédé géométrique qui va être décrit en relation avec la figure 5 ainsi que la figure 6. Ce procédé peut être mis en oeuvre par ordinateur, plus particulièrement par un logiciel de conception assistée par ordinateur. La figure 6 illustre le profil arrondi du jonc ainsi qu'une série de repères géométriques qui vont être détaillés ci-après. A partir de l'arc de cercle 118 de rayon R' illustré à la figure 5, on trace un arc de cercle centré sur l'arc de cercle de rayon R' et présentant un rayon Ri=R'+e, où e correspond à l'épaisseur de la tôle. Cet arc de cercle est tangent au contour arrondi C du jonc au point P1. En l'occurrence le profil C du jonc est circulaire selon un rayon R. On trace ensuite une droite T tangente au contour C du jonc et tangent à l'arc de cercle de rayon R1, la droite T passant par P1. La droite T va correspondre à un côté de la cavité. On trace ensuite une droite F correspondant au fond de la cavité. Elle est à une profondeur P qui est supérieure ou égale à la hauteur maximale H du jonc.

La profondeur P peut être égale ou supérieure à H+D, où D est l'épaisseur e de la tôle éventuellement majorée d'une valeur telle que 1mm. La droite F peut être raccordée à la droite T par un arc de cercle de rayon R2. On procède similairement à ce qui vient d'être décrit de l'autre côté du jonc pour obtenir le contour auxiliaire en forme de trapèze illustré aux figures 5 et 6, ce contour étant formé par les arcs de cercle de rayon R1, les droites T, la droite F et éventuellement les congés de raccordement de rayon R2. Le contour auxiliaire est ensuite décalé vers l'extérieur d'une distance correspondant à l'épaisseur e de la tôle. Cette opération de décalage est illustrée à la figure 5 par les trois flèches normales au contour auxiliaire et dirigées vers le contour final 116. Il s'agit d'une transformation géométrique proche d'une similitude qui consiste à déplacer le profil auxiliaire de manière à ce qu'il y ait une distance e entre le profil final et le profil auxiliaire et ce tout le long des deux profils. Il est à noter que la méthode illustrée ici est un mode particulier de réalisation de l'invention, de nombreuses variations étant possibles. L'établissement du fond de la cavité peut notamment être réalisé autrement. Il est également à noter que l'établissement du profil illustré ci-avant est destiné à être appliqué sur toute la longueur du jonc. Ce dernier est en effet susceptible de s'étendre sur une longueur donnée. Cela permet alors d'obtenir la forme en trois dimensions de la cavité de dégagement.25

Claims

REVENDICATIONS1. Outillage de presse d'emboutissage de tôle, notamment de pièce de carrosserie de véhicule automobile, comprenant : - une matrice (108) avec une empreinte et une surface périphérique ; - au moins un serre-flan (106) avec une surface de serrage apte à presser contre la surface périphérique un flan de tôle (110) d'une épaisseur donnée ; un de la matrice (108) et du serre-flan (106) comprenant un jonc (112) avec un contour extérieur arrondi et l'autre de la matrice (108) et du serre-flan (106) comprenant une cavité de dégagement (114) dudit jonc (112), le profil (116) de la cavité de dégagement (114) comprenant, en partant de l'extérieur de la cavité, une première portion arrondie (118) suivie d'une deuxième portion (120) généralement droite ; caractérisé en ce que la deuxième portion (120) est inclinée par rapport à une perpendiculaire aux surfaces périphérique et de serrage et tangente à la première portion (118).
2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième portion (120) du profil (116) de la cavité de dégagement (114) est parallèle à une tangente (T) au contour extérieur (C) du jonc (112) , préférentiellement en un point (Pi) dudit contour (C) par lequel passe une droite normale au profil (116) de la cavité de dégagement (114) au point de liaison entre ses première et deuxième portions (118; 120).
3. Outillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la première portion (118) présente un rayon de courbure (R') essentiellement constant, préférentiellement compris entre 1 et 10 mm, plus préférentiellement entre 2 et 6 mm.
4. Outillage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil (116) de la cavité de dégagement (114) est tel que la tôle (110) se déplaçant lors de l'opération d'emboutissage ne contacte que les première et deuxième portions (118 ; 120) dudit profil.
5. Outillage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profil (116) de la cavité de dégagement (114) comprend, en partant de la deuxième portion (120), une troisième portion (122) correspondant au fond de la cavité, une quatrième portion (124) généralement droite et inclinée par rapport à une perpendiculaire aux surfaces périphérique et de serrage, et une cinquième portion (126) arrondie et tangente à la quatrième (124).
6. Outillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la quatrième portion (124) du profil (116) de la cavité de dégagement (114) est parallèle à une tangente (T) au contour extérieur (C) du jonc (112), préférentiellement en un point (Pi) dudit contour par lequel passe une droite normale au profil de la cavité de dégagement au point de liaison entre ses quatrième et cinquième portions (124; 126).
7. Outillage selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la troisième portion (122) est à une profondeur qui est supérieure à la hauteur (H) du jonc (112) dans la cavité (114) additionnée de l'épaisseur (e) de la tôle (110).
8. Procédé de dimensionnement du profil (116) d'une cavité de dégagement (114) de l'un d'une matrice (108) et d'un serre-flan (106) d'un outillage d'emboutissage d'une tôle, l'autre de la matrice (108) et du serre-flan (106) comprenant un jonc (112) avec un contour extérieur (C) arrondi et destiné à pénétrer ladite cavité, caractérisé par les étapes suivantes : (a) détermination du rayon de courbure R' d'entrée ou de sortie de la cavité ; (b) détermination du point de tangence P1 d'un arc de cercle de rayon R1 correspondant au rayon R' majoré de l'épaisseur e de la tôle, avec le contour extérieur arrondi du jonc ; (c) création de la tangente T au contour du jonc au point P1 ; (d) limitation de la tangente T à la profondeur P de la cavité; (e) établissement du profil par décalage de l'arc de cercle de rayon R1 et de la tangente T reliés au point P1 à une distance e.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape (d) comprend la création d'un droite F à une profondeur P correspondant à la hauteur maximale H du jonc (112) majorée d'une valeur supérieure ou égale àl'épaisseur e de la tôle, la droite F correspondant au fond de la cavité et préférentiellement raccordée à la tangente T par un arc de cercle de rayons R2.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les étapes (a), (b), (c) et (d) sont opérées de part et d'autre du profil de la cavité de dégagement.