FR3094245A1 - Procédé et outillage pour la mise en forme d’une arête sur un embouti - Google Patents

Procédé et outillage pour la mise en forme d’une arête sur un embouti Download PDF

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PROCÉDÉ ET OUTILLAGE POUR LA MISE EN FORME D’UNE ARÊTE SUR UN EMBOUTI Procédé de mise en forme d’un embouti (1), ledit procédé comprenant un emboutissage de l’embouti (1) de manière à former une arête (1C) sur ledit embouti (1) ; l’emboutissage comprenant, successivement : une première frappe de l’embouti (1) avec un premier outillage d’emboutissage de manière à former l’arête avec un premier rayon de courbure ; une deuxième frappe de l’embouti (1) avec un deuxième outillage d’emboutissage (13) de manière à affiner l’arête (1C) avec un deuxième rayon de courbure inférieur au premier rayon de courbure. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4

Description

PROCÉDÉ ET OUTILLAGE POUR LA MISE EN FORME D’UNE ARÊTE SUR UN EMBOUTI
L’invention a trait au domaine de l’emboutissage, notamment pour des éléments de carrosserie de véhicule automobile, et plus particulièrement à l’emboutissage d’une arête vive sur une tôle.
L’emboutissage est un procédé industriel qui permet de déformer un embouti en vue de lui faire acquérir une forme déterminée. À l’heure actuelle, il est particulièrement intéressant, pour un véhicule automobile, de présenter des arêtes vives sur sa carrosserie, de manière à le distinguer d’autres véhicules et d’améliorer son style. Les arêtes vives sont réalisées par emboutissage de l’embouti, et présentent un faible rayon de courbure. Mais ces arêtes sont particulièrement difficiles à obtenir sans causer des dommages, tels que de rayures ou griffes, aux emboutis.
Le document de brevet publié FR 3 014 712 A1 divulgue un procédé d’emboutissage pour réaliser, en une seule frappe ou passe, une arête vive sur un embouti. Ce document divulgue également un outillage pour réaliser le procédé. L’outillage comprend une matrice, un fond mobile et un poinçon pouvant notamment se déplacer dans un orifice positionné au sein du fond mobile. La tôle est positionnée entre le fond mobile et la matrice. La matrice et le poinçon sont de formes complémentaires, la matrice présentant une zone creuse qui sera comblée par la tôle, après pressage par le poinçon situé à l’opposé. Mais le rayon de l’arête pouvant être réalisé par cet outillage est limité vers le bas. Aussi ce procédé prévoit une plastification locale de la tôle pouvant causer des défauts de surface.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif d’améliorer l’élaboration d’arêtes vives sur un embouti, en limitant ou annulant la formation de défauts de surface tels que des rayures.
L’invention a pour objet un procédé de mise en forme d’un embouti,ledit procédé comprenant un emboutissage de l’embouti de manière à former une arête sur ledit embouti ; remarquable en ce que l’emboutissage comprend, successivement : une première frappe de l’embouti avec un premier outillage d’emboutissage de manière à former l’arête avec un premier rayon de courbure ; une deuxième frappe de l’embouti avec un deuxième outillage d’emboutissage de manière à affiner l’arête avec un deuxième rayon de courbure inférieur au premier rayon de courbure.
De manière générale, le rayon de courbure est mesuré au niveau de la fibre neutre de l’embouti. Il s’ensuit que le rayon de courbure sur l’outillage correspond à celui de l’embouti majoré ou minoré de la moitié de l’épaisseur de l’embouti selon du côté de l’embouti où l’élément d’outillage se trouve, en négligeant le retour élastique de l’embouti.
Selon un mode avantageux de l’invention, le deuxième rayon de courbure est inférieur à 20%, préférentiellement 15%, du premier rayon de courbure.
Selon un mode avantageux de l’invention, le premier rayon de courbure est compris entre 10mm et 30mm, préférentiellement entre 15mm et 25mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, le deuxième rayon de courbure est compris entre 1.5mm et 3.5mm, préférentiellement entre 2mm et 3mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, le premier outillage d’emboutissage comprend une matrice avec une surface de contact avec une face de l’embouti, pourvue d’une zone concave avec une ligne de cassure de la concavité, et un poinçon avec une surface de contact avec une face opposée de l’embouti, pourvue d’une zone convexe avec une arête, chacune de ladite ligne de cassure et de ladite arête présentant transversalement un rayon de courbure égal au premier rayon de courbure à l’épaisseur de l’embouti près.
Selon un mode avantageux de l’invention, le deuxième outillage d’emboutissage comprend une matrice avec une surface de contact avec une face de l’embouti, pourvue d’une zone concave avec une ligne de cassure de la concavité, et un poinçon avec une surface de contact avec une face opposée de l’embouti, pourvue d’une zone convexe avec une arête, chacune de ladite ligne de cassure et de ladite arête présentant transversalement un rayon de courbure égal au deuxième rayon de courbure à l’épaisseur de l’embouti près.
Selon un mode avantageux de l’invention, le deuxième outillage d’emboutissage comprend, en outre, un fond mobile de la face opposée de l’embouti, avec un orifice au travers duquel le poinçon dudit deuxième outillage s’étend.
Selon un mode avantageux de l’invention, la deuxième frappe comprend un pressage de l’embouti entre la matrice et le fond mobile du deuxième outillage d’emboutissage, suivi d’un mouvement du fond mobile avec l’embouti dudit outillage vers le poinçon.
Selon un mode avantageux de l’invention, la matrice du deuxième outillage d’emboutissage comprend deux éléments formant la zone concave de surface de contact et adjacents suivant un plan de joint aligné avec la ligne de cassure de la concavité de ladite zone concave.
L’invention a également pour objet un outillage d’emboutissage pour la mise en forme d’un embouti, comprenant une matrice avec une surface de contact avec une face de l’embouti, pourvue d’une zone concave avec une ligne de cassure de la concavité, et un poinçon avec une surface de contact avec une face opposée de l’embouti, pourvue d’une zone convexe avec une arête ; remarquable en ce que chacune de ladite ligne de cassure et de ladite arête présente transversalement un rayon de courbure inférieur à 3.5mm, ladite matrice comprenant deux éléments formant la zone concave de surface de contact et adjacents suivant un plan de joint aligné avec la ligne de cassure.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent de diminuer les rayures réalisées sur un embouti, notamment lors de la réalisation d’une arête vive. De plus, la réalisation d’arêtes vives sur l’embouti est facilitée. Les deux éléments constituant le rayon de courbure de la matrice permettent la formation de la ligne de cassure, cette ligne ayant un rayon de courbure très faible. En effet, lors de la fabrication d’une matrice d’un seul tenant, la zone formant la pointe de l’arête présente un arrondi, généralement causé par un outil de coupe rotatif lors de l’usinage de la matrice. Cet arrondi limite vers le bas le rayon de courbure de l’arête vive. De plus, le déplacement du fond mobile plutôt que du poinçon permet un marquage plus régulier et plus puissant de l’embouti.
De manière générale, les métaux utilisés et le fonctionnement de la presse sont connus de l’homme du métier, et ne nécessitent pas d’être davantage détaillés.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins.
est une vue en coupe d’un outillage d’emboutissage monté sur une presse, l’outillage réalisant la première frappe du procédé selon l’invention ;
est une vue en coupe d’un deuxième outillage d’emboutissage réalisant la deuxième frappe du procédé selon l’invention, montrant le positionnement de l’embouti dans l’outillage ;
est une vue en coupe de l’outillage d’emboutissage de la figure 2, réalisant la deuxième frappe du procédé selon l’invention, montrant la fermeture de l’outillage et la refrappe ;
est une vue en coupe de l’outillage d’emboutissage de la figure 2, réalisant la deuxième frappe du procédé selon l’invention, montrant la réouverture de l’outillage, avec l’embouti et l’arête vive formée sur l’embouti.
Description détaillée
L’invention se rapporte à un procédé de mise en forme d’un embouti, de manière à former une arête sur ledit embouti. L’emboutissage selon l’invention comprend deux étapes successives : une première frappe de l’embouti réalisée avec un premier outillage d’emboutissage, tel que représenté à la figure 1 ; et une deuxième frappe de l’embouti, réalisée avec un deuxième outillage d’emboutissage, dont différentes étapes seront représentées aux figures 2 à 4.
La figure 1 illustre la première frappe de l’embouti. Lors de la première frappe, le premier outillage d’emboutissage 3 est monté sur une presse d’emboutissage (non représentée et bien connue en soi de l’homme de métier), et va appliquer à l’embouti 1 une déformation plastique formant une arête avec un premier rayon de courbure R1. Cet outillage 3 comprend un poinçon 7 sur lequel on positionne l’embouti 1, le poinçon 7 étant positionné sur un premier bâti de la presse, et une matrice 5 positionnée sur un second bâti. La matrice 5 présente une surface de contact 5A avec une face supérieure 1A de l’embouti 1. Cette surface de contact 5A de la matrice 5 présente une zone concave 5B, avec une ligne de cassure 5C de la concavité. À l’opposé de la matrice 5 se trouve le poinçon 7 sur lequel est positionné l’embouti 1. Le poinçon 7 présente une surface de contact 7A qui entre en contact avec une face opposée et inférieure 1B de l’embouti 1. Cette surface de contact 7A présente tout particulièrement une zone convexe 7B avec une arête 7C, située à l’opposé de la ligne de cassure 5C de la matrice 5. La ligne de cassure 5C de la matrice 5 et l’arête 7C du poinçon 7 présentent, transversalement, un rayon de courbure égal au premier rayon de courbureR1de l’embouti 1 (à la fibre neutre), à une demi-épaisseurede l’embouti 1 près. Le rayon de courbure de l’arête 7C (illustré à droite du rayonR1) est égal àR1diminué dee/2, et le rayon de courbure de la ligne de cassure 5C (illustré à gauche du rayonR1) est égal àR1augmenté dee/2, en négligeant le retour élastique de l’embouti 1. Le rayon de courbureR1est avantageusement compris entre 10mm et 30mm, préférentiellement entre 15mm et 25mm. Ainsi, lors de la première frappe, l’embouti 1 est tout d’abord positionné sur le poinçon 7. Le poinçon 7 entre en contact avec la matrice 5, ce qui permet la formation sur l’embouti 1 de l’arête avec le premier rayon de courbure R1, conformément aux formes complémentaires de la ligne de cassure 5C de la matrice 5, et de l’arête 7C, située sur le poinçon 7. L’embouti 1 est ensuite retiré de la première presse et positionné sur une deuxième presse, de manière à réaliser la deuxième frappe du procédé de mise en forme de l’embouti 1.
La deuxième frappe est illustrée aux figures 2 à 4.
En référence à la figure 2, le deuxième outillage d’emboutissage 13 est monté sur une presse d’emboutissage (non représentée et bien connue en soi de l’homme de métier), et comprend un fond mobile 19 avec un poinçon 17, et une matrice 15. Le fond mobile 19 supporte l’embouti 1. La matrice 15 comprend une surface de contact 15A avec la face supérieure 1A de l’embouti 1, la surface de contact 15A comprenant une zone concave 15B avec une ligne de cassure 15C de la concavité, similairement au premier outillage utilisé pour la première frappe (figure 1). En vis-à-vis de la surface de contact 15A de la matrice 15 se trouve une surface de contact 17A du poinçon 17 correspondant, cette surface de contact 17A étant apte à entrer en contact avec la face opposée et inférieure 1B de l’embouti 1. La surface de contact 17A comprend plus spécifiquement une zone convexe 17B, avec une arête 17C.
Ainsi, à la figure 2, on positionne l’embouti 1 avec l’arête suivant le premier rayon de courbure, sur le deuxième outillage 13. Ensuite, à la figure 3, il y a fermeture de l’outillage 13, par le déplacement vertical de la matrice 15 contre le fond mobile 19, puis abaissement du fond mobile 19 contre le poinçon 17. Ce déplacement vertical du fond mobile 19 est réalisé grâce à des moyens de déplacement 21 (visibles sur les figures 2 à 4) dudit fond mobile 19, et, plus particulièrement, des ressorts à gaz 21.
En référence à la figure 3 illustrant le deuxième outillage 13 de la figure 2 en position fermée, l’arête 17C du poinçon 17 et la ligne de cassure 15C de la matrice 15 correspondante présentent transversalement un rayon de courbure égal, à une demi-épaisseurede l’embouti près, à un deuxième rayon de courbureR2de l’embouti 1. Le poinçon 17 est avantageusement situé au sein du fond mobile 19 supportant l’embouti 1, et s’étend plus particulièrement au travers d’un orifice 19A du fond mobile 19, particulièrement visible sur les figures 2 et 4. Avantageusement, le deuxième rayon de courbureR2est inférieur à 20%, préférentiellement 15% du premier rayon de courbure. Ce deuxième rayon de courbureR2est compris entre 1.5mm et 3.5mm, préférentiellement entre 2mm et 3mm.
La matrice 15 du deuxième outillage 13 est avantageusement constituée de deux éléments 15D, formant la zone concave 15B de la matrice 15, qui sont adjacents suivant un plan de joint 15D.1 aligné avec la ligne de cassure 15C de la zone concave 15B (visibles sur les figures 2 à 4). Cette mesure est intéressante car elle facilite la réalisation de la ligne de cassure 15C, en particulier lorsque celle-ci présente un rayon de courbure faible. En effet, la réalisation des surfaces de contact de matrices et poinçons est habituellement réalisée par usinage au moyen d’outils de coupe rotatifs, tels que des fraises. Si la matrice est d’un seul tenant, la réalisation de la ligne de cassure dans la zone concave nécessite alors l’utilisation d’un outil de coupe de taille réduite, ladite taille réduite limitant la vitesse de mise en forme de la matrice et surtout le rayon de courbure de la ligne de cassure. A l’inverse, si la matrice est constituée de deux éléments avec un plan de joint passant la ligne de cassure, chaque élément peut être réalisé au moyen de fraises plus plates, voire planes, dont le dégagement depuis les deux faces adjacentes va réaliser un rayon de courbure potentiellement très faible. Il est aussi à noter que cette manière de réaliser la matrice permet de former une cavité alignée avec le plan de joint qui va permettre à la face de la tôle en vis-à-vis de cette cavité d’être libre de contact et éviter la formation de rayures. Cette portion de tôle va pouvoir subir une déformation sans glissement et donc sans rayures.
La figure 4 montre la réouverture de l’outillage 13. Cette figure mais surtout en avant le deuxième rayon de courbure, plus faible, réalisé sur l’embouti 1, et la formation de l’arête 1C correspondante.
Aux figures qui viennent d’être décrites, le poinçon (7, 17) se trouve en bas, et la matrice (5, 15) au-dessus du poinçon (7, 17), l’embouti 1 étant avantageusement positionné sur le poinçon (7, 17). Une inversion de la matrice (5, 15) et du poinçon (7, 17) est également possible.

Claims (10)

  1. Procédé de mise en forme d’un embouti (1),ledit procédé comprenant un emboutissage de l’embouti (1) de manière à former une arête (1C) sur ledit embouti (1) ;
    caractérisé en ce que l’emboutissage comprend, successivement :
    - une première frappe de l’embouti (1) avec un premier outillage d’emboutissage (3) de manière à former l’arête avec un premier rayon de courbureR1;
    - une deuxième frappe de l’embouti (1) avec un deuxième outillage d’emboutissage (13) de manière à affiner l’arête (1C) avec un deuxième rayon de courbureR2inférieur au premier rayon de courbureR1.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième rayon de courbureR2est inférieur à 20%, préférentiellement 15%, du premier rayon de courbureR1.
  3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier rayon de courbureR1est compris entre 10mm et 30mm, préférentiellement entre 15mm et 25mm.
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième rayon de courbureR2est compris entre 1.5mm et 3.5mm, préférentiellement entre 2mm et 3mm.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier outillage d’emboutissage (3) comprend une matrice (5) avec une surface de contact (5A) avec une face (1A) de l’embouti (1), pourvue d’une zone concave (5B) avec une ligne de cassure (5C) de la concavité, et un poinçon (7) avec une surface de contact (7A) avec une face opposée (1B) de l’embouti (1), pourvue d’une zone convexe (7B) avec une arête (7C), chacune de ladite ligne de cassure (5C) et de ladite arête (7C) présentant transversalement un rayon de courbure égal au premier rayon de courbureR1à l’épaisseur (e) de l’embouti (1) près.
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le deuxième outillage d’emboutissage (13) comprend une matrice (15) avec une surface de contact (15A) avec une face (1A) de l’embouti (1), pourvue d’une zone concave (15B) avec une ligne de cassure (15C) de la concavité, et un poinçon (17) avec une surface de contact (17A) avec une face opposée (1B) de l’embouti (1), pourvue d’une zone convexe (17B) avec une arête (17C), chacune de ladite ligne de cassure (15C) et de ladite arête (17C) présentant transversalement un rayon de courbure égal au deuxième rayon de courbureR2à l’épaisseur (e) de l’embouti (1) près.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième outillage d’emboutissage (13) comprend, en outre, un fond mobile (19) de la face opposée (1B) de l’embouti (1), avec un orifice (19A) au travers duquel le poinçon (17) dudit deuxième outillage (13) s’étend.
  8. Procédé la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième frappe comprend un pressage de l’embouti (1) entre la matrice (15) et le fond mobile (19) du deuxième outillage d’emboutissage (13), suivi d’un mouvement du fond mobile (19) avec l’embouti (1) dudit outillage (13) vers le poinçon (17).
  9. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la matrice (15) du deuxième outillage d’emboutissage (13) comprend deux éléments (15D) formant la zone concave (15B) de surface de contact (15A) et adjacents suivant un plan de joint (15D.1) aligné avec la ligne de cassure (15C) de la concavité de ladite zone concave (15B).
  10. Outillage d’emboutissage (13) pour la mise en forme d’un embouti (1), comprenant une matrice (15) avec une surface de contact (15A) avec une face (1A) de l’embouti (1), pourvue d’une zone concave (15B) avec une ligne de cassure (15C) de la concavité, et un poinçon (17) avec une surface de contact (17A) avec une face opposée (1B) de l’embouti (1), pourvue d’une zone convexe (17B) avec une arête (17C) ; caractérisé en ce que chacune de ladite ligne de cassure (15C) et de ladite arête (17C) présente transversalement un rayon de courbure inférieur à 3.5mm, ladite matrice (15) comprenant deux éléments (15D) formant la zone concave (15B) de surface de contact (15A) et adjacents suivant un plan de joint (15D.1) aligné avec la ligne de cassure (15C).
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