FR3038533A1 - Procede de fabrication de pieces par emboutissage a partir d’une bande de tole et outil mettant en œuvre un tel procede - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de pièces à partir une bande de tôle (1) au moyen d'un outil à suivre. Le procédé comprend une étape (E, G) d'allongement d'une portion du squelette (5) qui génère un écartement entre les pièces en formation (9). L'invention concerne également l'outil pour la mise en œuvre dudit procédé.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES PAR EMBOUTISSAGE A PARTIR D’UNE BANDE DE TOLE ET OUTIL METTANT EN ŒUVRE UN TEL PROCEDE L’invention se situe dans le domaine de l’emboutissage et concerne un procédé de fabrication de pièces à partir d’une bande de tôle ainsi que l’outil mettant en œuvre un tel procédé. L’invention s’adresse plus particulièrement aux technologies d’« outils à suivre » également nommées outils progressifs.

Les outils à suivre permettent de réaliser des pièces métalliques, par exemple des pièces de structure d’un véhicule automobile, par une succession d’étapes de découpage et d’emboutissage à partir d’une tôle plane issue d’une bobine et que l’on fait évoluer sur différents postes de transformation.

Les pièces restent solidaires de la bande de tôle jusqu’à la dernière étape du procédé par le biais d’une ou plusieurs bandes de matière, également appelées « squelette » ou « zone de rive ». L’ensemble formé par les pièces en formation et le ou les squelettes passe d’un poste à l’autre en glissant sur des lève-bandes qui le soulèvent au-dessus des postes de transformation lorsque la presse est ouverte. Les ébauches de pièces (ou pièces en formation) sont solidaires du ou des squelettes par au moins une patte d’attache qui est déformable et qui permet d’absorber les déplacements de matière lorsque la pièce est mise en forme dans l’outil. Ce n’est qu’à la dernière étape que les pièces sont désolidarisées une à une du ou des squelettes et que le ou les squelettes sont évacués avec les chutes de tôle issues de la formation des pièces.

Lorsque les découpes finales des pièces ne peuvent pas être obtenues par cisaillage, il est nécessaire de prévoir un écartement entre les pièces en formation permettant de laisser passer les instruments de découpe, tels que des lames. La présence d’un tel écartement entre les pièces génère des chutes de tôle donc des pertes. C’est pourquoi, il y a un besoin d’un nouveau procédé et/ou d’un nouvel outil qui permette de limiter, voire d’éviter, de telles pertes. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces dans une bande de tôle comprenant le défilement de ladite bande de tôle le long d’une série de postes de transformation successifs d’un outil, au moins une étape dudit procédé étant réalisée dans chacun desdits postes de transformation, le procédé comprenant : - une étape de découpage d’un premier ajour dans la bande de tôle, ledit premier ajour étant positionné latéralement à deux pièces en formation successives et en regard de la ligne de jonction entre lesdites pièces, telle que ledit premier ajour s’étend sur une partie de la longueur desdites pièces en formation et délimite dans la bande de tôle une zone de formation des pièces et au moins un squelette, chaque pièce en formation étant reliée audit squelette par au moins une patte d’attache ; - au moins une étape de formage des pièces ; - une étape de séparation des pièces les unes des autres par cisaillage ; le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend en outre une étape d’allongement d’une portion du squelette placée en regard du premier ajour.

Selon des modes particuliers de réalisation, l’invention peut comprendre l’une ou l’autre des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : - Le procédé met en oeuvre un outil à suivre. - L’étape de découpage d’un premier ajour dans la bande de tôle est réalisée par poinçonnage. - L’étape de découpage d’un premier ajour dans la bande de tôle est réalisée simultanément à une étape de découpage d’un trou de pilotage dans la bande de tôle, de préférence par poinçonnage. - Le trou de pilotage est réalisé dans le squelette. - L’étape d’allongement du squelette comprend une étape d’emboutissage générant une zone emboutie sur ledit squelette. - La zone emboutie du squelette présente une forme asymétrique. - La zone emboutie du squelette, de forme asymétrique, présente deux pans reliés par un coude, un pan étant plus court que l’autre. - La zone emboutie du squelette s’étend selon une direction verticale par rapport au plan formé par la bande de tôle. - L’étape d’emboutissage du squelette est mise en œuvre avant l’étape de séparation des pièces les unes des autres par cisaillage. - L’étape d’allongement du squelette comprend en outre une étape d’aplatissement de la zone emboutie du squelette mise en œuvre après l’étape de séparation des pièces les unes des autres par cisaillage. - La zone emboutie du squelette, de forme asymétrique, présente deux pans reliés par un coude, un pan étant plus court que l’autre, et l’étape d’aplatissement de la zone emboutie comprend l’application d’une pression sur le pan le plus court. - Le procédé comprend une étape de découpage d’un trou de pilotage oblong préalablement à l’étape d’allongement du squelette. - L’étape de découpage d’un trou de pilotage oblong est réalisée par poinçonnage. - Le trou de pilotage oblong est réalisé par agrandissement d’un trou de pilotage existant. - L’étape d’allongement du squelette génère un écartement entre deux pièces en formation successives et le procédé comprend en outre une étape de découpage des pièces en formation impliquant l’utilisation d’un instrument de découpe, par exemple une lame, venant s’insérer dans ledit écartement. L’invention a également pour objet un outil de production de pièces à partir d’une bande de tôle par défilement de ladite bande de tôle le long d’une série de postes de transformation successifs, ledit outil comprenant : - des moyens de découpage configurés pour découper un premier ajour dans la bande de tôle, et configurés pour que ledit premier ajour soit positionné latéralement à deux pièces en formation successives et en regard de la ligne de jonction entre lesdites pièces, tels que ledit premier ajour s’étend sur une partie de la longueur desdites pièces en formation, et délimite dans la bande de tôle une zone de formation des pièces et au moins un squelette, chaque pièce en formation étant reliée audit squelette par au moins une patte d’attache; - des moyens de formage des pièces ; - des moyens de cisaillage destinés à séparer des pièces les unes des autres; l’outil étant remarquable en ce qu’il comprend en outre des moyens d’allongement d’une portion du squelette placée en regard du premier ajour.

Selon des modes particuliers de réalisation, l’invention peut comprendre l’une ou l’autre des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : - L’outil est un outil à suivre. - Chaque poste de transformation comprend au moins un des moyens de l’outil. - L’outil est configuré pour que lesdits moyens d’allongement d’une portion du squelette comprennent des moyens d’emboutissage du squelette générant une zone emboutie sur ledit squelette. - Les moyens d’emboutissage sont configurés pour donner une forme asymétrique à la zone emboutie. - Les moyens d’emboutissage du squelette sont configurés pour être mis en œuvre, selon le sens de défilement de la bande de tôle dans l’outil, préalablement aux moyens de cisaillage destinés à séparer des pièces les unes des autres. - Les moyens d’allongement du squelette comprennent en outre des moyens d’aplatissement de la zone emboutie configurés pour être mis en œuvre, selon le sens de défilement de la bande de tôle dans l’outil, après les moyens de cisaillage destinés à séparer des pièces les unes des autres. - L’outil comprend des moyens de perçage d’un trou de pilotage oblong configurés pour être appliqués préalablement aux moyens d’allongement du squelette, selon le sens de défilement de la bande de tôle dans l’outil. - L’application des moyens d’allongement du squelette génère un écartement entre deux pièces en formation successives et l’outil comprend en outre des moyens de découpe des pièces en formation configurés pour s’insérer dans ledit écartement.

Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à tirer parti de la présence d’au moins un squelette dans la bande de tôle destinée à former des pièces métalliques pour générer un écartement entre lesdites pièces métalliques au lieu de créer cet écartement par une découpe de matière entre les pièces en formation. Pour ce faire l’invention va déformer localement le squelette en volume ce qui engendre un étirement de la matière, séparer les pièces et puis remettre à plat le squelette avec pour conséquence la création d’un écartement entre les pièces. L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée à titre d’exemple en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique des différentes étapes du procédé selon l’invention ; - la figure 2 illustre la surface de la bande de tôle formant des chutes lors de la fabrication de pièces métalliques selon l’art antérieur ; - la figure 3 illustre la surface de la bande de tôle formant des chutes lors de la fabrication de pièces métalliques selon l’invention. L’invention sera décrite ici en relation avec un seul squelette, ou zone de rive, longeant la zone de formation des pièces, mais sera adaptée sans peine par l’homme du métier à un procédé et/ou un outil impliquant des bandes de tôle présentant plus d’un squelette, par exemple deux squelettes encadrant la zone de formation des pièces sur la tôle.

On se référera en premier lieu à la figure 1 illustrant les différentes étapes du procédé selon l’invention selon leur ordre préférentiel de réalisation illustré par une flèche et correspondant au sens de défilement dans les différentes postes de transformation de l’outil selon l’invention.

Selon une étape A, mise en œuvre dans un premier poste de transformation de l’outil, on découpe, dans la bande de tôle 1, un premier ajour 11 à l’aide de moyens de découpage 15, par exemple un poinçon 15. Le premier ajour 11 est positionné latéralement à deux pièces en formation 9 successives. Dans l’exemple de réalisation ici décrit, les pièces en formation sont disposées successivement les unes après les autres selon la direction longitudinale de la bande de tôle 1. Néanmoins, l’homme du métier adaptera sans peine le principe de l’invention à la création d’un écartement entre deux pièces en formation disposées côte à côte selon la direction transversale de la bande de tôle.

Ce premier ajour 11 est positionné en regard de la ligne de jonction 13 entre deux pièces en formation 9, de sorte à être placé à cheval sur ces deux pièces 9. Le premier ajour 11 s’étend sur une partie de la longueur des pièces en formation 9. La succession de tels ajours le long de la bande de tôle 1, en regard de chaque ligne de jonction entre deux pièces en formation va former une ligne en pointillée, délimitant une zone 3 de formation des pièces et un squelette 5. Le squelette 5 est relié chaque pièce en formation 9 par au moins une patte d’accrochage 7 et va servir au guidage et au positionnement des pièces dans les différents postes de transformation de l’outil.

De préférence, l’étape de découpage A d’un premier ajour 11 se fait simultanément à l’étape de découpage d’un trou de pilotage 17 dans le squelette 5, donc au sein d’un même poste de transformation de l’outil. Le trou de pilotage 17 est généralement formé au moyen d’un poinçon 19. Le trou de pilotage 17 est destiné à coopérer avec tige pilote à chaque fois que la bande de tôle 1 est baissée sur un nouveau poste de transformation de l’outil, après avoir été soulevée par le lève-bande et avancée. A cet effet, l’outil présente à chaque poste de transformation des tiges de positionnement (non représentées) destinées à s’insérer dans les trous de pilotage 17 pour positionner la bande de tôle sur l’outil 1 et éviter les dérives éventuelles. C’est pourquoi le trou de pilotage est préférentiellement réalisé lors de la première étape transformation des pièces 9 et donc de manière simultanée à la formation du premier ajour 11. Néanmoins, il est possible de réaliser ce trou de pilotage dans une étape antérieure au découpage du premier ajour 11, ou dans une étape ultérieure.

Selon une étape B optionnelle, on découpe un deuxième ajour 21 dans la patte d’attache 7 au moyen d’un poinçon 23. De préférence, le deuxième ajour est aligné selon la direction longitudinale avec le premier ajour 11, il vient en fait s’intercaler entre deux premiers ajours 11 successifs. Ce deuxième ajour 21 va séparer la patte d’attache 7 initiale en deux pattes d’attache (7a, 7b) plus fines et donc plus aptes aux besoins éventuels de déformation engendrés par la transformation de la pièce 9. Ce deuxième ajour 21 est réalisé dans une seconde étape pour des raisons d’encombrement. L’homme du métier peut adapter l’outil et le procédé selon l’invention pour réaliser le deuxième ajour de manière simultanée au premier ajour ou pour ne pas réaliser ce deuxième ajour.

Selon au moins une étape C, on met en forme la pièce 9. Avantageusement, l’tape de formage C comprend au moins une opération d’emboutissage. De préférence, le formage des pièces 9 implique une pluralité d’étapes de transformation successives comprenant une ou plusieurs opérations d’emboutissage, de découpage et/ou de perçage.

Après avoir été mises en forme, les ébauches de pièces 9 sont séparées les unes des autres par cisaillage au cours d’une étape F de séparation. A cet effet, l’outil présente des moyens de cisaillage 33 configurés pour couper la bande de tôle 1 dans la zone 3 de formation des pièces le long des lignes de jonction 13 entre lesdites pièces. Cette étape F de séparation des pièces les unes des autres ne détache pas les pièces en formation 9 du squelette 5, si bien que celles-ci restent encore reliées audit squelette 5 par une patte d’attache 7 ou par une pluralité de pattes d’attache (7a, 7b).

Selon l’invention, le procédé comprend en outre une étape d’allongement (E, G) d’une portion du squelette placée en regard du premier ajour 11 selon la direction longitudinale de la bande de tôle. Cette étape d’allongement (E, G) peut être réalisée de différentes façons. Par exemple elle peut être réalisée par simple étirement de la portion de squelette placé en regard du premier ajour après l’opération de séparation des pièces qui a vu la zone de formation des pièces entre elles. Néanmoins, selon une mise en œuvre préférée de l’invention, cette étape d’allongement (E, G) se divise en deux sous-étapes : une étape E de déformation du squelette, de préférence par emboutissage, générant une zone 31 montrant un volume ; qui est suivie d’une étape G d’aplatissement de la zone 31 montrant ledit volume.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’outil selon l’invention comprend donc des moyens d’emboutissage 29 configurés pour être mis en œuvre sur le squelette 5. L’opération d’emboutissage déforme le squelette 5 par étirement de la tôle. L’étape E d’emboutissage du squelette 5 peut être réalisée avant, après ou pendant l’étape F de séparation des pièces entre elles. Cependant, selon une mise en œuvre préférée de l’invention, elle est réalisée avant l’étape F de séparation des pièces en formation 9 entre elles. Ainsi, le squelette 5 est embouti alors que les pièces en formation 9 sont encore solidaires les unes des autres.

De préférence, les moyens d’emboutissage 29 sont configurés pour donner à la zone emboutie 31 une forme asymétrique, par exemple sous forme d’un renflement formant un coude dont les pans sont de longueur différente. Ainsi, les pans de la zone emboutie 31 du squelette 5 ne présenteront pas la même résistance mécanique et préférentiellement l’effort d’aplatissement de la zone emboutie 31, qui sera appliqué dans une étape ultérieure, le sera sur le pan présentant la résistance la plus petite. De la sorte, on minimise le risque de pliure de la tôle.

Dans une mise en œuvre préférée de l’invention, le procédé comprend une étape G d’aplatissement de la zone emboutie 31. Cette étape intervient obligatoirement après l’étape F de séparation des pièces entre elles. La mise à plat du volume, ou renflement, de la zone emboutie 31 du squelette 5 va générer un écartement 39 entre deux pièces en formation 9 successives. En effet, la portion 37 de squelette étirée par l’opération d’emboutissage, présente une longueur supérieure à la longueur qu’elle présentait avant son étirement. La mise à plat de la zone emboutie 31 va donc écarter pièces en formation 9 les unes des autres puisque celles-ci sont à ce stade toujours reliées au squelette 5. L’étirement de la zone emboutie 31 doit donc être suffisant pour que l’écartement 39 entre les pièces 9 qui en résulte permette l’insertion de moyens ou d’instruments de découpe 41 entre deux pièces en formation 9 lors d’une étape H ultérieure de découpage des pièces en formation 9. Par exemple l’instrument de découpe 41 est une lame. A cet effet, l’outil va préférentiellement présenter un outil décaleur 35. L’outil décaleur 35 peut effectuer l’aplatissement de la zone emboutie 31 en une ou plusieurs étapes. Il effectuera l’aplatissement de la zone emboutie en une étape en appliquant une pression sur un des pans de la zone emboutie selon un angle adéquat pour abaisser ce pan à l’horizontale. Selon une autre mise en œuvre de l’invention il effectuera l’aplatissement de la zone emboutie en deux étapes. Dans une première étape, il se positionne en amont de la zone emboutie ; et dans une deuxième étape, il roule sur la zone emboutie de sorte à l’aplatir.

Avantageusement, l’outil décaleur 35 est flottant, c’est-à-dire qu’il est mis en œuvre avec un décalage temporel par rapport à la mise sous presse de la bande de tôle 1. Ainsi la bande de tôle va coulisser dans la presse en direction de l’aval de l’outil sans toutefois être soulevée du fait de l’application de l’outil décaleur 35.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, le procédé comprend en outre une étape D, d’agrandissement du trou de pilotage 17 ou de perçage d’un nouveau trou de pilotage. Cette étape se fait préférentiellement par l’application d’un poinçon 25. Le trou de pilotage agrandi 27 présente une forme oblongue, c’est-à-dire allongée selon la direction longitudinale de la bande de tôle 1. Ce trou de pilotage oblong 27 va permettre d’utiliser une tige de positionnement lors de l’étape G d’aplatissement de la zone emboutie 31. Le déplacement de la tôle ne sera alors pas gêné par la tige de positionnement du fait de la forme oblongue du trou de pilotage 27. C’est pourquoi l’étape D d’agrandissement du trou de pilotage doit prendre place avant l’étape G d’aplatissement de la zone emboutie 31. Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, cette étape D d’agrandissement du trou de pilotage est réalisée avant l’étape E d’emboutissage du squelette. Avantageusement, cette étape D d’agrandissement du trou de pilotage est réalisée après la ou les étapes C de formage des pièces 9.

Dans notre exemple de réalisation, après l’étape H de découpage des pièces, les pièces en formation 9 sont détachées du squelette 5 qui est alors évacué.

On se référera à présent aux figures 2 et 3. La figure 2 présente la zone de formation des pièces d’une bande de tôle sur laquelle sont mis en œuvre le procédé et l’outil de l’art antérieur. La figure 3 présente la zone de formation des pièces d’une bande de tôle sur laquelle sont mis en œuvre le procédé et l’outil selon l’invention. On voit sur la figure 2, la nécessité de prévoir un écartement « e » entre les pièces en formation 9 destiné à permettre l’insertion d’outil de découpage. La présence d’un tel écartement entre les pièces en formation 9 n’est plus nécessaire selon l’invention comme illustré sur la figure 3. Les chutes de tôle 43 selon l’art antérieur (parties hachurées sur la figure 2) sont donc plus importantes en surface que les chutes de tôle 45 selon l’invention (parties hachurées sur la figure 3). L’invention permet donc de réaliser un gain de matière.

Claims (10)

1. Procédé de fabrication de pièces à partir une bande de tôle (1) comprenant le défilement de ladite bande de tôle le long d’une série de postes de transformation successifs d’un outil, au moins une étape dudit procédé étant réalisée dans chacun desdits postes de transformation, le procédé comprenant : - une étape (A) de découpage d’un premier ajour (11) dans la bande de tôle (1), ledit premier ajour (11) étant positionné latéralement à deux pièces en formation (9) successives et en regard de la ligne de jonction (13) entre lesdites pièces (9), telle que ledit premier ajour (11) s’étend sur une partie de la longueur desdites pièces en formation (9) et délimite, dans la bande de tôle (1), une zone (3) de formation des pièces et au moins un squelette (5), chaque pièce en formation (9) étant reliée audit squelette (5) par au moins une patte d’attache (7) ; - au moins une étape (C) de formage des pièces (9) ; - une étape (F) de séparation des pièces (9) les unes des autres par cisaillage ; le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape (E, G) d’allongement d’une portion du squelette (5) placée en regard du premier ajour (11).

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’étape (E, G) d’allongement du squelette (5) comprend une étape d’emboutissage (E) générant une zone emboutie (31) sur ledit squelette (5), de préférence la zone emboutie (31) du squelette (5) présente une forme asymétrique.

3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que : - l’étape d’emboutissage (E) du squelette (5) est mise en œuvre avant l’étape (F) de séparation des pièces (9) les unes des autres par cisaillage, et/ou - l’étape (E, G) d’allongement du squelette comprend une étape (G) d’aplatissement de la zone emboutie (31) mise en œuvre après l’étape (F) de séparation des pièces (9) les unes des autres par cisaillage.

4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu’il comprend une étape (D) de découpage d’un trou de pilotage oblong (27) préalablement à l’étape d’allongement (E, G) du squelette, de préférence l’étape (D) de découpage d’un trou de pilotage oblong (27) est réalisée par poinçonnage.

5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l’étape d’allongement (E, G) du squelette (5) génère un écartement (39) entre deux pièces en formation (9) successives et en ce que le procédé comprend en outre une étape de découpage (H) des pièces en formation (9) impliquant l’utilisation d’un instrument de découpe (41) venant s’insérer dans ledit écartement (39).

6. Outil de production de pièces à partir d’une bande de tôle (1) par défilement de ladite bande de tôle (1) le long d’une série de postes de transformation successifs, ledit outil comprenant : - des moyens de découpage (15) configurés pour découper un premier ajour (11) dans la bande de tôle (1), et configurés pour que ledit premier ajour (11) soit positionné latéralement à deux pièces en formation (9) successives et en regard de la ligne de jonction (13) entre lesdites pièces (9),tels que ledit premier ajour (11) s’étend sur une partie de la longueur desdites pièces en formation (9), et délimite dans la bande de tôle (1) une zone (3) de formation des pièces et au moins un squelette (5), chaque pièce en formation (9) étant reliée audit squelette (5) par au moins une patte d’attache (7); - des moyens de formage des pièces (9) ; - des moyens de cisaillage (33) destinés à séparer des pièces (9) les unes des autres; l’outil étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens d’allongement (29, 35) d’une portion du squelette (5) placée en regard du premier ajour (11).

7. Outil selon la revendication 6 caractérisé en ce que l’outil est configuré pour que lesdits moyens d’allongement (29, 35) d’une portion du squelette (5) comprennent des moyens d’emboutissage (29) du squelette (5) générant une zone emboutie (31) sur ledit squelette (5), de préférence les moyens d’emboutissage (29) sont configurés pour donner une forme asymétrique à ladite zone emboutie (31).

8. Outil selon la revendication 7 caractérisé en ce que : - les moyens d’emboutissage (29) du squelette (5) sont configurés pour être appliqués à la bande de tôle (1) préalablement aux moyens de cisaillage (33) destinés à séparer des pièces (9) les unes des autres, selon le sens de défilement de la bande de tôle (1) dans l’outil, et/ou - les moyens d’allongement (29, 35) du squelette (5) comprennent en outre des moyens d’aplatissement (35) de la zone emboutie (31) configurés pour être mis en oeuvre, selon le sens de défilement de la bande de tôle (1) dans l’outil, après les moyens de cisaillage (33) destinés à séparer des pièces (9) les unes des autres.

9. Outil selon l’une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de perçage (25) d’un trou de pilotage oblong (27) configurés pour être appliqués préalablement aux moyens d’allongement (29, 35) du squelette (5) selon le sens de défilement de la bande de tôle (1) dans l’outil.

10. Outil selon l’une des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que l’application des moyens d’allongement (29, 35) du squelette (5) génère un écartement (39) entre deux pièces en formation (9) successives et en ce que l’outil comprend en outre des moyens de découpe (41) des pièces en formation configurés pour s’insérer dans ledit écartement (39).