FR3058334A1

FR3058334A1 - Procede d’emboutissage d’une piece

Info

Publication number: FR3058334A1
Application number: FR1660810A
Authority: FR
Inventors: Jean Luc Dumas; David Bazin
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2036-11-08
Also published as: FR3058334B1

Abstract

Procédé d'emboutissage à froid d'une pièce de tôle métallique, comprenant une étape d'application d'un poinçon (5) sur un flan (100) entre deux parties d'une presse (1, 3) pour définir une forme principale de la pièce comprenant une paroi latérale, le poinçon (5) définissant une dépouille sur la paroi latérale pour ne pas déchirer le flan (100), l'étape d'application du poinçon (5) comprenant en fin de course une mobilisation transversale d'un coulisseau (7) par un effet de came provoqué par la course des parties de la presse (1, 3), le coulisseau redressant la paroi latérale (110) en sorte d'atténuer la dépouille.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

P4) PROCEDE D'EMBOUTISSAGE D'UNE PIECE.

FR 3 058 334 - A1

Procédé d'emboutissage à froid d'une pièce de tôle métallique, comprenant une étape d'application d'un poinçon (5) sur un flan (100) entre deux parties d'une presse (1, 3) pour définir une forme principale de la pièce comprenant une paroi latérale, le poinçon (5) définissant une dépouille sur la paroi latérale pour ne pas déchirer le flan (100), l'étape d'application du poinçon (5) comprenant en fin de course une mobilisation transversale d'un coulisseau (7) par un effet de came provoqué par la course des parties de la presse (1,3), le coulisseau redressant la paroi latérale (110) en sorte d'atténuer la dépouille.

PROCEDE D’EMBOUTISSAGE D’UNE PIECE [0001] L’invention s’inscrit dans le domaine de la mise en forme par emboutissage de pièces. Plus particulièrement, elle concerne l’emboutissage, par exemple l’emboutissage à froid, de pièces de tôlerie métallique. Elle est applicable en particulier à l’emboutissage à froid de pièces de carrosserie automobile.

[0002] L’emboutissage à froid est une technique de fabrication permettant d’obtenir, à partir d’une feuille de matériau plane et mince, un objet de forme complexe, utilisant la déformation plastique à température ambiante du matériau, qui est souvent un métal. La déformation consiste en un allongement local de la tôle initialement plate pour obtenir une forme structurée en profondeur.

[0003] L’emboutissage à froid se pratique à l’aide de presses à emboutir de forte puissance munies d’outillages spéciaux. La presse comporte une matrice qui définit la forme extérieure de la pièce, et un poinçon de forme globalement complémentaire à la forme de la matrice. Le poinçon définit la forme intérieure de la matrice en réservant l’épaisseur de la tôle. Un serre-flan entoure le poinçon, s’applique contre le pourtour de la matrice et sert à coincer la tôle pendant l’application du poinçon.

[0004] L’action de la matrice et le poinçon doit être douce pour éviter des déchirures du matériau, dont on a dit qu’il était souvent un métal. Les angles de ces deux pièces ne doivent donc pas être vifs. Ainsi, il n’est en général pas possible d’effectuer l’emboutissage d’un bossage sans ménager un angle de dépouille. On précise que le bossage est défini comme étant une partie de tôle encaissée entourée, dans la même pièce, de deux parties moins encaissées définissant deux niveaux, les deux niveaux de tôle étant reliés par des parois de tôle, la matière étant continue le long de la pièce. La dépouille est alors un angle, par exemple de 5 ° duquel les parois sont inclinées vis-à-vis d’une paroi virtuelle qui serait perpendiculaire à la tôle de chacun des niveaux.

[0005] Pour obtenir un bossage sans dépouille, il est connu de couper une pièce en deux éléments, et de travailler la forme de chacun de ces deux éléments séparément pour constituer deux parties de bossage, avant de les rapprocher pour constituer un bossage complet, par exemple par ferrage.

[0006] On connaît du document JP4746914 un outil d’emboutissage avec un mécanisme à came pour réaliser un emboutissage sans dépouille. Mais le mécanisme intervient depuis l’extérieur de la forme emboutie, et comprend des étapes postérieures à l’emboutissage. Le système est donc volumineux et long à mettre en oeuvre.

[0007] Les solutions disponibles nécessitent donc l’engagement de coûts supplémentaires d’outillage et la mise en oeuvre d’un assemblage de type ferrage.

[0008] Pour résoudre ce problème, il est proposé un procédé d’emboutissage à froid d’une pièce à partir d’un flan de matériau, comprenant une étape d’application d’un poinçon sur le flan disposé entre une matrice et un support de presse définissant ensemble une direction de fermeture de presse, pour définir un bossage principal de la pièce comprenant un fond et une paroi latérale de part et d’autre du fond, l’enveloppe du poinçon définissant dans une première partie de la course de fermeture une dépouille de la paroi latérale par rapport au fond pour ne pas déchirer la matière du flan, l’étape d’application du poinçon comprenant par ailleurs dans une deuxième partie de la course de fermeture une mobilisation transversale d’un coulisseau qui est amené à faire saillie à la surface du poinçon depuis le volume intérieur de celui-ci par une came, elle-même mise en mouvement dans la direction de fermeture par appui de la matrice sur une surface d’appui de la came faisant face à la matrice en sorte de la faire pénétrer dans le volume intérieur du poinçon, le coulisseau appuyant alors sur la paroi latérale en sorte d’atténuer la dépouille.

[0009] L’invention permet de donner plus de possibilités au concepteur lors du dessin des pièces, et de réduire le découpage des pièces. Au final, il y a moins de références de pièces à gérer, et on économise de l’outillage.

[0010] Des caractéristiques avantageuses et optionnelles sont les suivantes :

[0011] - la came dépasse initialement au moins localement du corps du poinçon ;

[0012] - le procédé comprend un emboutissage d’un bossage secondaire chanfreiné dans le fond du flan, dans une direction d’emboutissage opposée à la direction d’emboutissage de la forme principale, ledit emboutissage d’un bossage secondaire mobilisant la came, dans la direction de fermeture de la presse et en sorte de la faire pénétrer dans le volume intérieur du poinçon ;

[0013] - la mobilisation transversale du coulisseau se fait à l’encontre d’un ressort de rappel, qui éclipse le coulisseau dans le poinçon à l’ouverture de la presse ;

[0014] - le coulisseau a une surface d’appui pour appuyer sur la paroi latérale du flan, la surface d’appui étant perpendiculaire au plan défini par la surface supérieure du poinçon ;

[0015] - la mobilisation transversale du coulisseau est faite selon une direction perpendiculaire au côté du poinçon ;

[0016] - la pièce est une doublure de portière de véhicule automobile, le coulisseau atténuant la dépouille d’une surface d’interface de gâche, ou d’une surface de charnière ;

[0017] - le matériau est métallique.

[0018] L’invention consiste aussi en un dispositif d’emboutissage d’une pièce à partir d’un flan de matériau, comprenant une matrice et un support de presse définissant ensemble une direction de fermeture de presse, un poinçon et des moyens d’application du poinçon sur le flan disposé entre la matrice et le support de presse, pour définir un bossage principal de la pièce comprenant un fond et une paroi latérale de part et d’autre du fond, l’enveloppe du poinçon définissant dans une première partie de la course de fermeture une dépouille de la paroi latérale par rapport au fond pour ne pas déchirer la matière du flan, le dispositif comprenant de plus un coulisseau et une came et les moyens d’application du poinçon comprennent des moyens pour, dans une deuxième partie de la course de fermeture, provoquer une mobilisation transversale du coulisseau par la came et l’amener à faire saillie à la surface du poinçon depuis le volume intérieur de celui-ci, la came étant elle-même mise en mouvement dans la direction de fermeture par appui de la matrice sur une surface d’appui de la came faisant face à la matrice en sorte de la faire pénétrer dans le volume intérieur du poinçon, et le coulisseau étant configuré pour appuyer alors sur la paroi latérale en sorte d’atténuer la dépouille.

[0019] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d’exemple illustrant un mode de réalisation de l’invention et dans lesquels :

- La figure 1 est une vue d’un mode de réalisation de l’invention, en position initiale ;

- la figure 2 est une vue du même mode de réalisation de l’invention, au cours de l’emboutissage, celui-ci n’étant pas encore terminé ;

- la figure 3 est une vue du même mode de réalisation de l’invention, au cours de l’emboutissage, celui-ci n’étant pas encore terminé, mais étant plus avancé qu’en figure 2 ;

- la figure 4 est une vue du même mode de réalisation de l’invention, au cours de l’emboutissage, celui-ci étant terminé, mais la presse étant encore fermée ;

- la figure 5 est une vue du même mode de réalisation de l’invention, l’emboutissage étant terminé, et la presse étant rouverte.

[0020] En figure 1 on a représenté les éléments mis en œuvre dans le procédé d’emboutissage à froid selon l’invention, dans une position initiale de celui-ci. Le flan 100 est une pièce de tôle métallique plate, qui est placée à froid entre les deux mâchoires d’une presse. Celle-ci est constituée d’une matrice 1 opposée à bâti 3 sur lequel est monté un serre-flan commandé en translation, dans la direction de fermeture de la presse, par des chandelles de presse 4. Un poinçon 5 est fixé sur le bâti 3, par exemple avec des vis et des goupilles. Le flan 100 est initialement disposé et serré entre la matrice 1 et le serreflan 2, ou support de presse, celui-ci étant en position haute, en sorte que le poinçon ne touche pas le flan lors de sa mise en place. La matrice 1 est constituée d’une grande pièce comprenant une forme globalement complémentaire de la forme du poinçon 5.

[0021] Dans un deuxième temps, les chandelles de presse 4 sont mobilisées pour débuter l’opération de poinçonnage. Ainsi, le serre-flan 2 entre en translation vis-à-vis du bâti inférieur 3 et appuie le poinçon 5 contre le flan 100, qui entame son action de déformation de celui-ci. Il se rapproche aussi de la matrice 1. Le serre-flan 2 et la matrice définissent une direction de fermeture de presse.

[0022] La figure 2 montre la configuration atteinte quelques temps après, alors que l’opération d’emboutissage est bien entamée, mais pas achevée. L’opération constitue, principalement, en la définition d’un bossage principal de la pièce comprenant un fond 105 et une paroi latérale 110 de part et d’autre du fond 105, ce fond et cette paroi étant considérés ici dans un plan de coupe.

[0023] La figure montre aussi les éléments internes au poinçon 5, qui constituent une particularité de l’invention.

[0024] Le poinçon 5 est constitué d’un corps présentant une surface supérieure qui définit un plan 51, cette surface étant adaptée à former le fond 105 du bossage à définir, ici essentiellement une surface plane, et des côtés 52 inclinés adaptés à ne pas déchirer la tôle au cours de l’opération d’emboutissage. Il s’agit là de la définition d’une dépouille, à savoir un angle de par exemple 5° vers l’extérieur par rapport à une direction perpendiculaire au plan 51, qui permet d’éviter d’imposer des efforts trop violents à la tôle au cours de sa déformation.

[0025] La matrice 1 présente, en vis-à-vis du poinçon 5, une surface de fond 11 globalement plate et des côtés contre lesquels le poinçon 5 peut appuyer la matière du flan 100 au cours de l’opération d’emboutissage.

[0026] Dans la configuration de la figure 2, le poinçon 5 a ébauché le fond 105 et la paroi latérale 110 dans le flan 100, à l’ai de son enveloppe. Il existe de plus un angle de dépouille par exemple de 5° entre le fond 105 et la paroi latérale 110, produit par l’enveloppe du poinçon.

[0027] Dans l’invention, le poinçon 5 comprend dans son corps deux logements pour des pièces qui sont en mesure d’évoluer en translation vis-à-vis de lui, guidés par leur logement respectif. Ces logements du poinçon 5 sont positionnés dans le prolongement de logements dans le bâti inférieur 3, dans lesquels les pièces en translation peuvent aussi évoluer, toujours guidées par le logement respectif. Un ressort 8 exerce une force de rappel qui, en l’absence d’une contrainte exercée en fin de l’opération de presse, ramène les pièces en translation dans une position de départ.

[0028] Plus spécifiquement, une came 6 est montée en translation vis-à-vis du poinçon 5 dans un logement cylindrique dans le corps de celui-ci, selon une direction parallèle à l’axe de fermeture de la presse. Elle offre, dans une position de départ, une surface d’appui 61 qui affleure au niveau du plan supérieur 51 du poinçon 5, par exemple au centre de celleci, sans en dépasser. L’embouchure de son logement est chanfreinée, et la came 6 dépasse donc localement du corps du poinçon 5, dans la position initiale représentée en figure 2. La surface d’appui 61 fait face à la matrice 1, et à sa surface de fond 11.

[0029] Par ailleurs, un coulisseau 7 est monté en translation vis-à-vis du poinçon 5 dans un logement cylindrique dans le corps de celui-ci selon une direction inclinée vis-à-vis de l’axe de fermeture de la presse. Cette direction est perpendiculaire au côté 52 du poinçon, de manière à appuyer sur la matière de la paroi 110 selon une direction normale à sa surface, pour minimiser les risques de fragilisation de la matière.

[0030] Il dispose d’une surface de poussée 71 adaptée à, lors d’une activation du coulisseau 7, dépasser du côté 52 incliné du poinçon 5 et déformer la tôle du flan 100 longeant ce côté. Cette surface de poussée 71, dans la position de départ, ne dépasse par contre pas de l’enveloppe du poinçon 5 de telle sorte que lors de la phase initiale d’emboutissage, elle n’exerce pas d’effort sur la tôle. De plus, cette surface de poussée 71 est perpendiculaire au plan 51, ce qui a pour conséquence que le coulisseau est configuré pour atténuer la dépouille du bossage principal pratiqué sur le flan en redressant la paroi 110 en appuyant sur celle-ci pour orienter sa matière selon la surface de poussée 71.

[0031] La came 6 et le coulisseau 7 sont configurés et disposés pour interagir par effet de came, de telle sorte que si la came 6 est poussée depuis sa surface d’appui dans le sens de la fermeture de la presse, elle déclenche la translation du coulisseau 7 en direction de sa sortie partielle du corps du poinçon 5. Lors de cette sortie partielle du poinçon 5, sa surface de poussée 71 est amenée à dépasser du côté 52 incliné du poinçon 5 et à déformer la tôle du flan 100 longeant ce côté. Ces différents mouvements sont simultanés, et se font à l’encontre du ressort de rappel 8 qui est un ressort de compression interposé entre le bâti inférieur 3 et le coulisseau 7.

[0032] La figure 2 montre aussi la présence d’un faux bossage 12 sur la surface du fond 11 de la matrice 1. Ce faux bossage 12 est placé en vis-à-vis de la surface d’appui 61 de la came 6, et est dimensionné pour appuyer sur cette surface 61 lors de la fermeture de la presse. Pour effectuer cet appui sans déchirer la zone de tôle à travers laquelle il est effectué, le périmètre du bossage 12 et l’embouchure du logement de la came 6 sont chanfreinés. Le faux bossage 12 emboutit un bossage secondaire 120 dans le flan 100.

[0033] La hauteur du faux bossage 12 à partir de la surface du fond 11 de la matrice 1 est adaptée à mobiliser la came 6 uniquement lors de la fin de l’opération d’emboutissage.

[0034] La figure 3 montre, au cours d’une deuxième partie de la course de fermeture de la presse, la mobilisation du coulisseau 7 par l’appui de la matrice 1, et plus précisément de son bossage 12 sur la surface d’appui 61 de la came 6. La came 6 pénètre dans le volume intérieur du poinçon 5.

[0035] Le coulisseau 7 est mobilisé transversalement et sort progressivement de son logement par le côté 52 du poinçon 5 en sorte de faire saillie à la surface de celui-ci depuis le volume intérieur du poinçon, et sa surface de poussée 71 rencontre la tôle métallique dans sa zone longeant le poinçon 5 et étirée par celui-ci. Le coulisseau 7 déforme alors progressivement la tôle en sorte de rabattre la paroi latérale 110 vers une forme plus proche de celle d’une paroi perpendiculaire au fond 105.

[0036] Ce faisant, il peut être considéré qu’il emboutit un petit bossage latéral, mais celui-ci a vocation à rester discret dans le plan de coupe du bossage, son rôle dans ce plan étant surtout d’atténuer la dépouille. Par contre, ce petit bossage latéral est visible dans un plan de coupe transversal, la dimension du coulisseau étant dans cette direction plus petite que celle de la paroi.

[0037] Dans un cas particulier, relatif à la formation d’une pièce de portière de véhicule automobile, qui pour des raisons de cinétique de fermeture, nécessite que la dépouille soit très faible voire inexistante, sur des interfaces de gâche et charnière, tout en ayant en plus une profondeur d’emboutissage importante, le faux bossage 12 a une hauteur de 10 mm.

[0038] On précise que le bossage secondaire 120 peut ne pas avoir de fonction sur la pièce finie. Il peut aussi en avoir un.

[0039] La figure 4 montre les différentes pièces à la fin du processus d’emboutissage. La course des chandelles de presse 4 est arrivée en fin, et le poinçon 5 est engagé pleinement dans la matrice 1. L’ensemble de la forme finale est donné à la tôle. La came 6 a été poussée par le faux bossage 1 de la matrice 1 jusqu’à faire sortir le coulisseau 7 en sorte de redresser au mieux la paroi latérale du bossage 1 créé sur la tôle, de telle sorte à gommer la dépouille et approcher la forme qu’aurait une paroi perpendiculaire au fond, créée par exemple par moulage.

[0040] En figure 5, on voit la tôle emboutie retirée de la presse qui a été ouverte. Le coulisseau 7 et la came 6 reviennent à leurs emplacements respectifs d’origine dans le poinçon 5 du fait de l’action de rappel du ressort 8. Le flan 100 est embouti et présente une dépouille très faible.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d’emboutissage d’une pièce à partir d’un flan de matériau, comprenant une étape d’application d’un poinçon (5) sur le flan (100) disposé entre une matrice (1) et un support de presse (3) définissant ensemble une direction de fermeture de presse, pour définir un bossage principal de la pièce comprenant un fond (105) et une paroi latérale (110) de part et d’autre du fond (105), l’enveloppe du poinçon (5) définissant dans une première partie de la course de fermeture une dépouille de la paroi latérale (110) par rapport au fond (105) pour ne pas déchirer la matière du flan (100), caractérisé en ce que l’étape d’application du poinçon (5) comprend dans une deuxième partie de la course de fermeture une mobilisation transversale d’un coulisseau (7) qui est amené à faire saillie à la surface du poinçon (5) depuis le volume intérieur de celui-ci par une came (6), ellemême mise en mouvement dans la direction de fermeture par appui de la matrice (1) sur une surface d’appui (61) de la came (6) faisant face à la matrice (1) en sorte de la faire pénétrer dans le volume intérieur du poinçon (5), le coulisseau (7) appuyant alors sur la paroi latérale (110) en sorte d’atténuer la dépouille.
2. Procédé d’emboutissage d’une pièce selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un emboutissage d’un bossage secondaire (120) dans le fond (105) du flan (100), dans une direction d’emboutissage opposée à la direction d’emboutissage de la forme principale, ledit emboutissage d’un bossage secondaire mobilisant la came (6), dans la direction de fermeture de la presse et en sorte de la faire pénétrer dans le volume intérieur du poinçon (5).
3. Procédé d’emboutissage d’une pièce selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la mobilisation transversale du coulisseau (7) se fait à l’encontre d’un ressort de rappel (8), qui éclipse le coulisseau (7) dans le poinçon (5) à l’ouverture de la presse.
4. Procédé d’emboutissage d’une pièce selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coulisseau (7) a une surface d’appui (71) pour appuyer sur la paroi latérale (110) du flan, la surface d’appui étant perpendiculaire au plan (51) défini par la surface supérieure du poinçon (5).
5. Procédé d’emboutissage d’une pièce selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la mobilisation transversale du coulisseau (7) est faite selon une direction perpendiculaire au côté (52) du poinçon (5).
6. Procédé d’emboutissage d’une doublure de portière de véhicule automobile, caractérisé

5 en ce que ledit procédé est selon l’une des revendications 1 à 5, le coulisseau (7) atténuant la dépouille d’une surface d’interface de gâche, ou d’une surface de charnière.
7. Application d’un procédé d’emboutissage selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau est métallique.
8. Dispositif d’emboutissage d’une pièce à partir d’un flan de matériau, comprenant une
10 matrice (1 ) et un support de presse (3) définissant ensemble une direction de fermeture de presse, un poinçon (5) et des moyens d’application du poinçon (5) sur le flan (100) disposé entre la matrice (1) et le support de presse (3), pour définir un bossage principal de la pièce comprenant un fond (105) et une paroi latérale (110) de part et d’autre du fond (105), l’enveloppe du poinçon (5) définissant dans une première partie de la course de
15 fermeture une dépouille de la paroi latérale (110) par rapport au fond (105) pour ne pas déchirer la matière du flan (100), caractérisé en ce que le dispositif comprend un coulisseau (7) et une came (6) et les moyens d’application du poinçon (5) comprennent des moyens pour, dans une deuxième partie de la course de fermeture, provoquer une mobilisation transversale du coulisseau (7) et l’amener à faire saillie à la surface du
20 poinçon (5) depuis le volume intérieur de celui-ci par la came (6), elle-même mise en mouvement dans la direction de fermeture par appui de la matrice (1) sur une surface d’appui (61) de la came (6) faisant face à la matrice (1) en sorte de la faire pénétrer dans le volume intérieur du poinçon (5), le coulisseau (7) étant configuré pour appuyer alors sur la paroi latérale (110) en sorte d’atténuer la dépouille.

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