FR3043924A1

FR3043924A1 - Lame de creve pour outillage de mise a forme par emboutissage

Info

Publication number: FR3043924A1
Application number: FR1561365A
Authority: FR
Inventors: Eric Guillaume
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-05-26
Anticipated expiration: 2035-11-25
Also published as: FR3043924B1

Abstract

L'invention consiste en une lame de crevé (12) de flan de tôle (4) pour outillage d'emboutissage (2), comprenant : une embase de fixation (24) ; une portion en saillie (26) de l'embase avec une section transversale formant un profil en coin, ladite portion comprenant un côté droit (28) formant une arête (30) ; la portion en coin (26) comprend un côté opposé (32) partant de l'arête et formant un angle (β) par rapport au côté droit (28) inférieur à 60°, préférentiellement inférieur à 50°, plus préférentiellement encore inférieur à 40°. L'invention consiste également en une matrice (6) comprenant de telles lames de crevé et un outillage de mise à forme par emboutissage (2) comprenant une telle matrice.

Description

LAME DE CREVÉ POUR OUTILLAGE DE MISE A FORME PAR EMBOUTISSAGE L’invention a trait au domaine des outillages de mise à forme par emboutissage. Plus particulièrement, l’invention a trait à une lame de crevé pour un outillage de mise à forme par emboutissage de flan de tôle. L’invention a aussi trait à un outillage de mise à forme par emboutissage de flan de tôle, notamment pour produire un élément de carrosserie de véhicule automobile.

Un outillage de mise à forme par emboutissage comprend généralement une matrice et un poinçon destiné à coopérer avec la matrice pour déformer un flan de tôle. La mise à forme génère une tension dans le flan de tôle. Il est connu de rechercher à augmenter la tension dans le flan de tôle pour atteindre des niveaux de déformations adaptés à la mise à forme recherchée. Une tension excessive dans le flan de tôle entraîne cependant l’apparition de striction ou de rupture du flan de tôle avant la fin d’emboutissage.

Le document de brevet FR 2 997 641 A1 divulgue à la figure 6 un outillage de mise à forme par emboutissage d’un flan de tôle comprenant une matrice avec une ou plusieurs lames de crevé du flan de tôle, un poinçon avec une ou plusieurs gorges de dégagement des lames, un serre-flan apte à presser le flan de tôle contre le poinçon, la ou les lames de crevé étant orientées en direction du poinçon et destinées à crever le flan de tôle à la fermeture de l’outil en étant réceptionnées par les gorges de dégagement. Cet enseignement est intéressant en ce que les crevés ont pour effet de relâcher localement la tension dans le flan de tôle en fin d’emboutissage ce qui évite la rupture du flan de tôle. La réalisation des crevés génère cependant une pollution en copeaux de l’outillage.

Le document de brevet CN 104707905 A divulgue un outillage de mise à forme par emboutissage d’un flan de tôle. L’outillage comprend une matrice formant une cavité et une zone annulaire en périphérie de la cavité, un poinçon mobile par rapport à la matrice et destiné à coopérer avec la cavité de la matrice pour la mise à forme du flan de tôle. L’outillage comprend aussi un serre-flan annulaire, la zone annulaire de la matrice étant destinée à presser le bord du flan de tôle contre le serre-flan annulaire lors de la mise à forme. L’outillage comprend, en outre, plusieurs lames de découpe de crevé situées dans une zone centrale de la cavité de la matrice. La ou les lames de crevé sont destinées à réaliser des découpes locales dans le flan de tôle avant la fin d’emboutissage. Les lames de découpe coopèrent avec des arêtes de découpe situées en vis-à-vis sur le poinçon. Cet enseignement est intéressant en ce que la découpe du crevé réduit la pollution de l’outillage. Elle est cependant d’une réalisation complexe. L'invention a pour objectif de proposer une solution palliant au moins un inconvénient de l’état de l’art, en particulier de l’état de l’art susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution facilitant la réalisation d'un outillage de mise à forme par emboutissage. L'invention a pour objet une lame de crevé de flan de tôle pour outillage d'emboutissage, comprenant : une embase de fixation ; une portion en saillie de l’embase de fixation avec une section transversale formant un profil en coin, ladite portion comprenant un côté droit parallèle à la direction de travail et formant une arête ; remarquable en ce que la portion en coin comprend un côté opposé partant de l’arête et formant un angle avec le côté droit qui est inférieur à 60°, préférentiellement inférieur à 50°, plus préférentiellement encore inférieur à 40°.

Selon des modes particuliers de réalisation, la lame de crevé peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le côté opposé comprend une rainure de dégagement du flan de tôle s’étendant en arrière de l’arête ; avantageusement, la rainure s’étend essentiellement majoritairement parallèlement à l’arête ; - la rainure de dégagement s’étend à une distance en arrière de l’arête comprise entre 5mm et 20mm, préférentiellement entre 8mm et 15mm, plus préférentiellement encore entre 10mm et 12mm ; - la rainure de dégagement du flan de tôle est de section arrondie de rayon moyen compris entre 1,5mm et 4mm, préférentiellement entre 2mm et 3mm ; - le côté droit s’étend perpendiculairement à l’embase de fixation et préférentiellement le long d’un bord de ladite embase ; - l’embase de fixation comprend une région centrale de fixation, ladite région étant préférentiellement de forme moyenne ovale, le côté droit perpendiculaire à l’embase s’étendant en périphérie de ladite région centrale ; - la portion en coin comprend une zone centrale s’étendant dans une direction moyenne, et au moins une extrémité, préférentiellement chacune des extrémités formant un virage en épingle à cheveux ; - l’arête de lame de crevé est arrondie et de rayon moyen compris entre 0,2mm et 1mm, préférentiellement entre 0,3mm et 0,7mm, plus préférentiellement encore entre 0,4mm et 0,6mm ; L'invention a également pour objet une matrice d’emboutissage comprenant : une cavité ; une zone annulaire en périphérie de la cavité et destinée à presser le bord du flan de tôle contre un serre-flan annulaire dans une direction de travail ; et une ou plusieurs lames de crevé du flan de tôle montées dans une zone centrale de la cavité ; remarquable en ce que la ou les lames de crevé du flan de tôle sont conformes à l’invention.

Selon des modes particuliers de réalisation, la matrice d’emboutissage peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la matrice comprend un ou plusieurs lamages de fixation des lames de crevé, la portion en coin de ladite lame ou de chacune desdites lames s’étendant en saillie, le côté droit de ladite portion épousant une face latérale du lamage correspondant ; - la matrice comprend, en outre, une ou plusieurs surfaces de mise à forme situées dans la cavité entre la zone annulaire et la zone centrale, les lames de crevé étant régulièrement réparties en arrière de ladite ou desdites surfaces de mise à forme ; - la matrice comprend une cale de réglage située entre le fond de chacun des lamages et l’embase de la lame correspondante ; - la matrice s’étend dans une direction principale et comprend un axe de symétrie, les lames de crevé étant montées de sorte à ce qu’elles forment une première rangée sur un côté de l’axe de symétrie et une deuxième rangée en symétrie de ladite première rangée par rapport à l’axe de symétrie ; - la matrice s’étend dans une direction principale selon un axe longitudinal et comprend deux surfaces de mise à forme latérales s’étendant à distance dudit axe ; - les lames de crevé sont montées à la matrice à l’aide de vis de fixation aptes à traverser l’embase de fixation ; L'invention a également pour objet un outillage d’emboutissage de flan de tôle comprenant : une matrice ; un serre-flan annulaire ; un poinçon mobile par rapport à la matrice et le serre-flan annulaire et comprenant une face d’expansion du flan de tôle ; remarquable en ce que la matrice est conforme à l’invention, la face d’expansion comprenant une ou plusieurs gorges de dégagement des lames de crevé du flan de tôle, lesdites gorges étant destinées à recevoir les portions en coin desdites lames à la fermeture de l’outillage.

Avantageusement, avant la fermeture de l’outillage, les lames de crevé crèvent le flan de tôle situé au niveau de la face d’expansion ; la tension dans le flan de tôle, avant la réalisation des crevés, permettant, par effet de relaxation dudit flan, un écartement des bords des crevés après la réalisation des crevés.

Selon des modes particuliers de réalisation, l'outillage d’emboutissage peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - à la fermeture de l’outillage, l’arête de chacune des lames est à une distance d’une surface latérale de la gorge située en face du côté droit, comprise entre 1.5mm et 5mm, préférentiellement comprise entre 2mm et 4.5mm, plus préférentiellement encore comprise entre 2.5mm et 4mm, la rainure de ladite lame ou de chacune desdites lames étant située au niveau moyen de l’entrée de la gorge correspondante ; - à la fermeture de l’outillage, la rainure est latéralement située à un niveau compris entre 20% et 70% de la largeur de la gorge partant de ladite surface latérale, préférentiellement entre 30% et 60% de ladite largeur ; - au moins un des bords de la gorge est arrondi et de rayon moyen compris entre 1 mm et 5mm, préférentiellement entre 1,5mm et 3mm ; - la ou les gorges de dégagement comprennent deux extrémités formant un virage en épingle à cheveux ;

Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce que les lames de crevé facilitent la réalisation de l’outillage de mise à forme par emboutissage. En effet, les lames de crevé sont configurées pour éviter leur frottement avec le flan de tôle à l’ouverture de l’outillage. 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 de mise à forme par emboutissage conforme à l’invention ; - La figure 2 est une vue en perspective de la matrice de l’outillage de mise à forme de la figure 1 ; - La figure 3 est une vue en perspective de l’outillage de mise à forme de la figure 1 ;

La figure 1 est une vue en coupe d’un outillage d’emboutissage 2 d’un flan de tôle 4 conforme à l’invention. Les deux images de la figure situées sous l’image principale correspondent à des parties agrandies de l’image principale. L’outillage est configuré pour mettre à forme le flan de tôle en vue d’obtenir un embouti, notamment de carrosserie de véhicule automobile. L’outillage d’emboutissage comprend une matrice 6, un serre-flan annulaire 8, un poinçon 10 et des lames de crevé 12. La matrice comprend une cavité 14 avec une zone centrale 16 dans laquelle sont montées les lames de crevé 12, et une zone annulaire 18 en périphérie de la cavité. La zone annulaire de la matrice est destinée à presser le bord du flan de tôle contre le serre-flan lors de la mise à forme. Le poinçon 10 est mobile par rapport à la matrice 6 et au serre-flan annulaire 8 et destiné à coopérer avec la cavité 14 de la matrice pour la mise à forme du flan de tôle ; le poinçon comprend une face d’expansion 20 du flan de tôle en vis-à-vis de la zone centrale du poinçon. La face d’expansion 20 du poinçon comprend des gorges de dégagement 22 des lames de crevé. Le phénomène d’expansion du flan de tôle par emboutissage est connu de l’homme de l’art. Il est prévu dans le cadre de l’invention d’intervenir sur le flan de tôle lors de l’expansion de la partie du flan de tôle située au niveau de la face d’expansion du poinçon lors de la mise à forme. Les crevés du flan de tôle sont destinés à relaxer la tension dans le flan de tôle avant la fin de fermeture de l’outillage. On verra en lien avec la description du procédé conforme à l’invention comment les lames de crevé 12 dégagent dans les gorges de dégagement 22 à la fermeture de l’outillage. On peut voir sur l’image principale que la matrice comprend plusieurs lames de crevé. On pourra voir en référence avec la figure 2 un exemple de disposition des lames de crevé sur la matrice.

On va s’attacher dans le paragraphe qui suit à décrire une des lames de crevé 12 conforme à l’invention montée sur la zone centrale 16 de la cavité 14 de la matrice 6, dans un mode préféré de réalisation de l’invention :

La lame de crevé comprend une embase de fixation 24 ; il est implicite que l’embase s’étend dans un plan moyen « P ». La lame de crevé comprend aussi une portion en saillie 26 de l’embase de fixation avec une section transversale formant un profil en coin. La portion en coin 26 comprend un côté droit 28 parallèle à la direction de travail et formant une arête 30. La portion en coin 26 comprend aussi un côté opposé 32 formant un angle « β » avec le côté droit qui est inférieur à 60°, préférentiellement inférieur à 50°, plus préférentiellement encore inférieur à 40°. En particulier, le côté opposé 32 comprend une rainure de dégagement 34 du flan de tôle s’étendant en arrière de l’arête. Nous verrons en relation avec la description du procédé qu’il est favorable que la lame soit libre de contact avec le flanc de tôle à l’ouverture de l’outillage. La réalisation de la rainure 34 est intéressante en ce que le flan de tôle peut se trouver, au niveau de la rainure 34, libre de contact avec la lame. En particulier, le côté droit 28 s’étend perpendiculairement à l’embase de fixation, il peut s’étendre le long du bord 25 de l’embase. L’embase de fixation peut comprendre une région centrale de fixation 36 ; on pourra voir en référence avec la figure 2 que la région centrale peut être de forme moyenne ovale. Le côté droit 28 de la portion en coin 26 de la lame de crevé 12 peut s’étendre perpendiculairement à l’embase de fixation 24, en périphérie de la région centrale de fixation 36. Cette mesure de l’invention est intéressante en ce que l’accessibilité à la région de fixation est aisée ce qui facilite le montage des lames de crevé sur la matrice.

On va s’attacher dans le paragraphe qui suit à décrire la matrice 6 conforme à l’invention montée dans un mode préféré de réalisation de l’invention :

La matrice conforme à l’invention comprend un lamage de fixation 38 pour chacune des lames de crevé 12. Il est implicite que la lame est fixée dans le lamage via son embase. La portion en coin 26 de la lame s’étend en saillie du lamage, et le côté droit 28 de ladite portion épouse la face latérale 40 du lamage. Le positionnement de chacune des lames de crevé 12 est ajusté dans le lamage correspondant. Nous verrons en relation avec la description du poinçon qu’il est recherché de positionner la rainure de dégagement 34 de flan de tôle à proximité de l’entrée du lamage. Il est implicite que pour réaliser ce positionnement, la lame de crevé est ajustée dans le lamage. La matrice peut comprendre une cale de réglage au fond du lamage pour recevoir l’embase de la lame de crevé.

On va s’attacher dans le paragraphe qui suit à décrire le procédé de mise à forme par emboutissage conforme à l’invention et dans un mode préféré de réalisation de l’invention. Le procédé comprend les étapes suivantes : a) pressage du bord du flan de tôle entre la zone annulaire 18 de la matrice et le serre-flan annulaire 8 ; puis b) mise à forme du flan de tôle par déplacement relatif entre le poinçon 10 et la matrice 6 ; lors de cette étape, le flan de tôle repoussé par la face d’expansion du poinçon est en expansion, c’est-à-dire que sa surface grandit et son épaisseur se réduit. Le procédé continue avec les étapes c) et d), l’étape c) étant le crevé du flan de tôle par la ou les lames de crevé 12 au cours du déplacement relatif ; l’étape d) correspond à la fermeture de l’outillage 2. A la fermeture de l’outillage, l’arête 30 de chacune des lames est située dans la gorge de dégagement 22 correspondante ; l’arête est par ailleurs située à distance des faces latérales de la gorge de dégagement correspondante. Cette mesure du procédé de l’invention est intéressante en ce qu’elle limite la pollution de l’outillage. En effet, pour réaliser le crevé l’outillage conjugue avec les premières contraintes mécaniques dans le flan de tôle générées par la pression de l’arête de la lame sur le flan de tôle et avec les deuxièmes contraintes dans le flan de tôle générées par son expansion liée à la mise à forme ; Il est recherché à éviter de générer une interaction mécanique entre la lame et tout autre contre matière de l’outillage. Par ailleurs, la rainure 34 de chacune des lames, à la fermeture de l’outillage, est située à un niveau moyen correspondant à l’entrée de la gorge 22. Le procédé comprend, en outre, les étapes supplémentaires suivantes : e) relaxation du flan de tôle sur au moins les portions dudit flan en face du côté 32 des lames comprenant la rainure ; et f) positionnement du bord des portions du flan de tôle en vis-à-vis des rainures 34 correspondantes. Ces étapes e) et f) correspondent à un comportement du flan de tôle lié à sa mise à forme qui génère de la tension dans le flan de tôle ; et les étapes e) et f) visent à ce que les portion en coin des lames de crevé du flan de tôle soient libres de contact avec le bord des crevés du flan de tôle avant l’ouverture de l’outillage. Il est recherché que les bords des crevés ne soient pas en contact avec la lame lors de l’ouverture de l’outillage. Les caractéristiques de la portion en coin des lames, son angle β et en particulier la rainure 34 sont très favorables pour que les lames soient libres de contact avec le flan de tôle à l’ouverture. On peut voir que la rainure 34 de dégagement peut s’étendre à une distance « D » en arrière de l’arête comprise entre 5mm et 20mm, préférentiellement entre 8mm et 15mm, plus préférentiellement encore entre 10mm et 12mm. Cette mesure de l’invention est intéressante pour une mise en œuvre du procédé dans des configurations variées d’outillage. Par ailleurs la rainure de dégagement de chacune des lames de crevé est de section arrondie de rayon moyen « r» compris entre 1,5mm et 4mm, préférentiellement entre 2mm et 3mm. Cette mesure de l’invention est intéressante pour une mise en œuvre du procédé dans des configurations variées d’épaisseur de tôle à mettre à forme. On peut également observer dans la position fermée de l’outillage ici représentée, le positionnement de la portion en coin de la lame relativement aux surfaces latérales de la gorge de dégagement. L’arête de chacune des lames est à une distance « d » comprise entre 1.5mm et 5mm de la surface latérale 44 de la gorge située en face du côté droit 28. Cette distance peut être comprise entre 2mm et 4.5mm, ou encore entre 2.5mm et 4mm. Par ailleurs la rainure de dégagement du flan de tôle peut être située latéralement à un niveau compris entre 20% et 70% de la largeur « L » de la gorge partant de la surface latérale en face du côté droit, préférentiellement entre 30% et 60% de ladite largeur. On peut observer l’écart entre chacun des bords du flan de tôle ici crevé, cet écart est dû à la relaxation du flan de tôle dont il a été fait référence à l’étape e) du procédé conforme à l’invention.

La figure 2 est une vue en perspective de la matrice 6 conforme à l’invention. On peut voir la cavité 14 avec la zone centrale 16 comprenant les lames de crevé 12. On peut aussi voir la zone annulaire 18 destinée à presser le bord du flan de tôle contre le serre-flan annulaire (non représenté). La matrice comprend par ailleurs plusieurs surfaces de mise à forme 42 du flan de tôle situées entre la zone centrale et la zone annulaire de la matrice, et les lames de crevé sont régulièrement réparties en arrière des surfaces de mise à forme 42. La matrice s’étend en l’occurrence dans une direction principale selon un axe longitudinal « L ». On peut observer que la matrice comprend deux surfaces de mise à forme latérales s’étendant à distance de l’axe longitudinal de la matrice. On peut également observer que la matrice comprend en l’occurrence trois lames de crevé situées en arrière de chacune des surfaces de mise à forme. Les lames de crevé comprennent une embase avec une région centrale de forme moyenne ovale. La portion en coin de chacune des lames s’étend en périphérie de cette région centrale. Les surfaces de mise à forme, sur l’image ici présentée et à titre d’exemple, sont configurées pour la mise à forme de longerons de structure de carrosserie de véhicule automobile.

La figure 3 est une vue en perspective de l’outillage d’emboutissage 2 conforme à l’invention, la matrice n’est cependant pas représentée. De l’extérieur vers l’intérieur de l’outillage, on peut voir le serre-flan annulaire 8 et le poinçon 10 représenté en fin de course d’emboutissage. On peut en effet voir que le poinçon a traversé le serre-flan annulaire et présente la face d’expansion 20 comprenant les gorges de dégagement 22 des lames de crevé. Les gorges de dégagement des lames de crevé ont une forme correspondant à la forme des lames. En l’occurrence, les gorges 22 comprennent deux extrémités formant un virage en épingle à cheveux.

Claims

Revendications

1. Lame de crevé (12) de flan de tôle (4) pour outillage d’emboutissage (2), comprenant : - une embase de fixation (24) ; - une portion en saillie (26) de l’embase de fixation (24) avec une section transversale formant un profil en coin, ladite portion comprenant un côté droit (28) parallèle à la direction de travail et fomant une arête (30) ; caractérisé en ce que la portion en coin (26) comprend un côté opposé (32) partant de l’arête (30) et formant un angle (β) avec le côté droit (28) qui est inférieur à 60°, préférentiellement inférieur à 50°, plus préférentiellement encore inférieur à 40°.
2. Lame de crevé (12) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le côté opposé (32) comprend une rainure de dégagement (34) du flan de tôle s’étendant en arrière de l’arête (30).
3. Lame de crevé (12) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la rainure de dégagement (34) s’étend à une distance (D) en arrière de l’arête (30) comprise entre 5mm et 20mm, préférentiellement entre 8mm et 15mm, plus préférentiellement encore entre 10mm et 12mm.
4. Lame de crevé (12) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le côté droit (28) s’étend perpendiculairement à l’embase de fixation (24) et préférentiellement le long d’un bord (25) de ladite embase (24).
5. Lame de crevé (12) selon la revendication 4, caractérisée en ce que l’embase de fixation (24) comprend une région centrale de fixation (36), ladite région étant préférentiellement de forme moyenne ovale, le côté droit (28) perpendiculaire à l’embase s’étendant en périphérie de ladite région centrale (36).
6. Matrice d’emboutissage (6) comprenant : - une cavité (14) ; - une zone annulaire (18) en périphérie de la cavité (14) et destinée à presser le bord du flan de tôle contre un serre-flan annulaire (8) dans une direction de travail ; et - une ou plusieurs lames de crevé (12) du flan de tôle montées dans une zone centrale (16) de la cavité ; caractérisée en ce que la ou les lames de crevé (12) du flan de tôle sont conformes à l’une des revendications 1 à 5.
7. Matrice d’emboutissage (6) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend un ou plusieurs lamages de fixation (38) des lames de crevé (12), la portion en coin (26) de ladite lame ou de chacune desdites lames s’étendant en saillie, le côté droit (28) de ladite portion (26) épousant une face latérale (40), du lamage (38) correspondant.
8. Matrice d’emboutissage (6) selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu’elle comprend, en outre, une ou plusieurs surfaces de mise à forme (42) situées dans la cavité (14) entre la zone annulaire (18) et la zone centrale (16), les lames de crevé (12) étant régulièrement réparties en arrière de ladite ou desdites surfaces de mise à forme.
9. Outillage d’emboutissage (2) de flan de tôle comprenant : - une matrice (6) ; - un serre-flan annulaire (8) ; - un poinçon (10) mobile par rapport à la matrice (6) et le serre-flan annulaire (8) et comprenant une face d’expansion (20) du flan de tôle ; caractérisé en ce que la matrice (6) est conforme à l’une des revendications 6 à 8, la face d’expansion (20) comprenant une ou plusieurs gorges de dégagement (22) des lames de crevé du flan de tôle, lesdites gorges étant destinées à recevoir les portions en coin (26) desdites lames à la fermeture de l’outillage.
10. Outillage d’emboutissage (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la ou chacune des lames est conforme à l’une des revendications 2 et 3 et à la revendication 5, et en ce qu’à la fermeture de l’outillage, l’arête (30) de chacune des lames est à une distance (d) d’une surface latérale (44) de la gorge située en face du côté droit (28), comprise entre 1.5mm et 5mm, préférentiellement comprise entre 2mm et 4.5mm, plus préférentiellement encore comprise entre 2.5mm et 4mm, la rainure (34) de ladite lame ou de chacune desdites lames étant située au niveau moyen de l’entrée de la gorge correspondante.