L'invention a trait au domaine de la mise à forme de flans de tôle en vue de former des emboutis, notamment des éléments de carrosserie de véhicule automobile.
Le document JP-A-61 103 627 divulgue un procédé de mise à forme d'un flan de tôle selon le préambule de la revendication 1.
Un embouti est une pièce en tôle métallique en cours de fabrication par emboutissage.
Le processus classique de mise à forme d'un élément de carrosserie de véhicule comprend les étapes suivantes :
- l'emboutissage d'un flan de tôle en vue de lui donner sa forme générale, le résultat étant désigné par le terme embouti ;
- le détourage, consistant à découper au moyen de bords saillants, à la manière d'une cisaille, les bords superflus de l'embouti produit par l'étape d'emboutissage ; et
- le tombage de bords et/ou l'ajourage, le tombage consistant à rabattre un ou plusieurs bords de l'embouti par déplacement d'une ou plusieurs lames, et l'ajourage consistant à réaliser un ou plusieurs ajours dans l'embouti au moyen d'un ou plusieurs poinçons.
Pour certaines applications, il est connu de réaliser plusieurs emboutis en une seule étape d'emboutissage. C'est notamment le cas dans le domaine des carrosseries de véhicule automobile comprenant de nombreuses pièces symétriques. Après emboutissage, les emboutis sont ensuite séparés les uns des autres par l'opération de détourage. Les emboutis doivent ensuite être manipulés séparément pour les opérations suivantes, comme notamment celles de tombage et d'ajourage. Le gain de rendement procuré par l'emboutissage de plusieurs emboutis dans un seul flan de tôle est ainsi limité à l'étape d'emboutissage.
Le document de brevet publié EP 0 962 269 B1 divulgue un procédé de fabrication de collerettes pour palier lisse. Le procédé comprend une découpe d'un flan de tôle de manière à détourer des portions de tôle destinées à former les collerettes. Ces portions de tôle restent attachées au flan de tôle au moyen de pattes de liaison aptes à se déformer en traction. Les portions en question sont ensuite embouties suivant plusieurs passes tout en restant attachées au flan de tôle. Les pattes déformables permettent par leur déformation de compenser les modifications de forme par les opérations d'emboutissage. Les collerettes sont ensuite détachées des pattes déformables du flan de tôle. Ce procédé est intéressant pour réaliser en série des emboutis de taille limitée et de forme non complexe. Il n'est pas adapté à la réalisation d'emboutis de plus grande taille et/ou de plus grande complexité pouvant nécessiter des opérations de détourage après emboutissage. Il n'apporte par conséquent pas de solution au problème de recherche de gain de productivité pour la réalisation d'emboutis suivant les étapes susmentionnées.
Le document de brevet publié FR 1 579 324 a trait, similairement au document précédent, à un procédé de réalisation de pièces par emboutissage à partir d'un flan de tôle. Cet enseignement cherche à diminuer les pertes de matière entourant les pièces à réaliser. Pour ce faire, il prévoit de découper les pièces sur une partie seulement de leur périphérie, suivant un diamètre correspondant à la partie utile. Les découpes sont faites selon plusieurs rangées de pièces disposées en quinconce. Les pièces, une fois partiellement découpées, sont reliées au flan de tôle ou entre elles par des pattes de liaison déformables. Similairement au document précédent, ces pattes de liaison permettent par leur déformabilité de compenser les variations de forme des pièces lors des passes d'emboutissage. Ainsi, similairement, cet enseignement n'apporte pas de solution au problème de recherche de gain de productivité pour la réalisation d'emboutis suivant les étapes susmentionnées. L'invention pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de procurer un gain de productivité au procédé de fabrication d'emboutis tels que des éléments de carrosserie automobile.
L'invention a pour objet un procédé de mise à forme d'un flan de tôle avec les étapes de la revendication 1.
Lors de l'étape d'emboutissage, il peut en effet être nécessaire de prévoir suffisamment de place et de matière entre les emboutis pour y découper ensuite les pattes de liaison lors de l'étape de détourage.
Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé comprend une étape d'affaiblissement de la liaison entre la ou chacune des pattes de liaison et chacun des emboutis, l'affaiblissement favorisant la séparation de la ou des pattes de chacun des emboutis.
Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape d'affaiblissement comprend la formation d'empreintes sur une des faces de la ou de chacune des pattes de liaison, lesdites empreintes s'étendant préférentiellement depuis un bord longitudinal de la ou chacune des pattes de liaison jusqu'à un bord longitudinal opposé de ladite patte. Selon un mode avantageux de l'invention, chacune des empreintes est au moins essentiellement alignée avec un bord d'un des emboutis, ledit bord étant formé par l'opération de détourage.
Selon un mode avantageux de l'invention, la formation des empreintes consiste à déformer plastiquement par compression la matière de la ou des pattes de liaison, chacune des empreintes présentant préférentiellement une section généralement en V.
Selon un mode avantageux de l'invention, la déformation plastique par compression de la matière de la ou des pattes de liaison lors de la formation de la ou les empreintes est comprise entre 50% et 100%, préférentiellement entre 70% et 100% de l'épaisseur de la ou chacune des pattes multipliée par l'allongement à la rupture du matériau de la ou des pattes. L'allongement à la rupture est exprimé en fraction, c'est-à-dire par un nombre décimal compris entre 0 et 1.
Selon un mode avantageux de l'invention, l'étape d'affaiblissement comprend l'utilisation d'un poinçon comprenant préférentiellement un bord de contact de section pointue et/ou de profil courbe, préférentiellement circulaire.
Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les encoches de la ou chacune des pattes de liaison est/sont située(s) à une portion centrale de ladite patte.
Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé comprend une étape de déplacement des emboutis reliés entre eux par la ou les pattes de liaison entre l'étape de détourage et l'étape de tombage.
Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles procurent un gain substantiel de productivité. En effet, la ou les pattes de liaison facilitent grandement les opérations de transfert des emboutis depuis un poste de travail à un autre. C'est notamment le cas lorsqu'ils sont transférés du poste de détourage au poste de tombage de bords. De plus, les pattes de liaison sont particulièrement intéressantes en ce qu'elles peuvent être séparées des emboutis lors de l'opération de tombage. 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 représentation d'un flan de tôle après emboutissage et détourage suivant le procédé de l'invention où deux emboutis sont formés et reliés entre eux par des pattes de liaison ;
- La figure 2 est une représentation d'un poinçon apte à former des empreintes sur les pattes de liaison ;
- La figure 3 est une vue schématique en coupe d'une des pattes de liaison au niveau de l'empreinte ;
- La figure 4 est une vue d'une patte de liaison positionnée au moyen de doigts de centrage pour une opération de tombage d'un bord des emboutis ;
- La figure 5 correspond essentiellement à la figure 4 et montre des portions de lames de tombage rabattant les bords des emboutis et détachant la patte de liaison ;
- La figure 6 est une vue de dessous de la configuration de la figure 5.
La figure 1 illustre un flan de tôle 2 suite à une opération d'emboutissage et une opération de détourage conformes à l'invention. L'opération d'emboutissage a consisté à former les deux emboutis 4 et 6. En l'occurrence ces emboutis sont symétriques. L'opération d'emboutissage en tant que telle est classique et bien connue de l'homme de métier. Elle a toutefois ici la particularité de prévoir des portions de tôle en vue de former les pattes de liaison 8 et 10 entre les emboutis. L'opération de détourage, postérieure à l'opération d'emboutissage, est également classique et bien connue de l'homme de métier à cette différence près qu'elle va, en outre, former les pattes de liaison 8 et 10. En effet le détourage consiste à découper les portions de tôle superflues situées autour des emboutis 4 et 6. Le détourage va toutefois réserver les portions de tôle correspondant aux pattes 8 et 10 afin d'assurer une liaison mécanique entre les deux emboutis 4 et 6.
Les pattes de liaisons 8 et 10 sont situées au niveau des bords 41 et 61 des emboutis 4 et 6, respectivement. Ces bords 41 et 61 sont en effet en vis-à-vis et permettent ainsi aux pattes 8 et 10 d'assurer une liaison.
Comme cela est visible à la portion agrandie de la figure 1, chacune des pattes 8 et 10 est généralement rectiligne et comprend, à une zone centrale, une portion de centrage et de retenue dont la fonctionnalité sera détaillée en relation avec les figures 4 à 6. La portion de centrage et de retenue comprend deux encoches 14 et 16 formées sur des bords longitudinaux opposés de la patte 8 ou 10. Ces encoches sont ainsi généralement opposées. Elles sont préférentiellement circulaires ou du moins courbes de manière à permettre à des doigts ou pions de centrage et de retenue de coopérer aisément et de manière précise par engagement avec les encoches en question.
On peut également observer à la portion agrandie de la figure 1 que la patte de liaison 8 ou 10 comprend un entaille 12 à chaque extrémité. Ces entailles 12 s'étendent essentiellement depuis un bord longitudinal jusqu'au bord longitudinal opposé. Elles peuvent présenter un profil essentiellement rectiligne ou encore généralement courbe suivant un profil concave lorsqu'il est considéré depuis la portion de centrage et de retenue de la patte de liaison. Elles peuvent s'étendre essentiellement dans l'alignement du bord 41 ou 61 correspondant. Ces empreintes 12 sont en fait conçues pour affaiblir la tôle au niveau de la liaison entre la patte 8 ou 10 et l'embouti 4 ou 6, respectivement. Elles peuvent être réalisées au moyen d'un poinçon déformant plastiquement par compression la tôle.
La figure 2 illustre un poinçon 20 configuré pour former les empreintes 12 visibles à la figure 1. Le poinçon 20 comprend un corps 201 et un bord 202 destiné à contacter la tôle en vue de la formation des empreintes. Ce bord 202 est en l'occurrence circulaire et présente une section en forme de pointe. L'opération de réalisation des empreintes 12 (figure 1) peut ainsi être réalisée avant ou directement après le détourage, sans déplacement du flan de tôle sur un poste de travail spécifique.
La déformation par compression lors de la réalisation des empreintes est illustrée de manière schématique à la figure 3. Le bord pointu 202 du poinçon est illustré par une forme triangulaire pénétrant partiellement sur une distance d l'épaisseur e de la tôle du flan 2. La distance d peut avantageusement être comprise entre 50% et 100%, préférentiellement entre 70% et 100%, de l'allongement à la rupture de la tôle sur son l'épaisseur. Le matériau métallique de la tôle présente un allongement à la rupture exprimé en %, cet allongement étant couramment désigné par la lettre A. L'allongement à la rupture de la tôle sur son épaisseur peut ainsi être calculé comme étant l'allongement à la rupture du matériau exprimé par un nombre décimal compris entre 0 et 1, multiplié par l'épaisseur de la tôle, soit comme A x e. De cette manière, la matière au niveau de la liaison entre la patte et l'embouti est fortement affaiblie. A titre d'exemple, dans le cas d'une tôle en acier présentant un allongement à la rupture A de 37% et une épaisseur e de 1.5mm, la profondeur de l'empreinte d pourra être de maximum 0.55mm.
Les figures 4 à 6 illustrent l'opération de tombage des bords 41 et 61. Pour cette opération le flan de tôle 2 pourra être transféré vers un poste de travail spécifique.
Les pattes de liaison 8 et 10 présentent l'avantage de faciliter la manipulation du flan de tôle lors de ce transfert. A cet effet, deux doigts de centrage et de retenue 22 et 24 coopèrent avec les encoches 14 et 16, respectivement. Cela permet de positionner de manière précise les deux emboutis 4 et 6 pour l'opération de tombage des bords 41 est 61.
Les figures 5 et 6 illustrent l'opération de tombage proprement dite des bords 41 et 61. Durant cette opération des lames de tombage 26 et 28, qui ne sont que partiellement représentées pour des raisons de clarté d'exposé de l'invention, se déplacent essentiellement en translation perpendiculairement au plan moyen des emboutis de manière à rabattre les bords 41 et 61. Ce mouvement est généralement vertical de haut en bas aux figures 5 et 6. Les portions de tôle des emboutis 4 et 6 qui forment les bords 41 et 61 sont ainsi rabattues essentiellement vers le bas et sont éloignées par ce mouvement des pattes de liaison 8 et 10. Ces dernières sont maintenues en place grâce aux doigts de centrage et de retenue 22 et 24. Les bords 41 et 61 se détachent ainsi des pattes 8 et 10 au niveau des empreintes 12. En effet, ces empreintes 12 forment des zones d'affaiblissement qui favorisent l'arrachement et la séparation des pattes en question. Afin d'éviter des déséquilibres d'effort exercés sur les pattes, il peut être préférable que les lames 26 et 28 se déplacent de manière symétrique et correspondante.
Le procédé qui vient d'être décrit permet ainsi de réaliser plusieurs emboutis notamment similaires, identiques et/ou symétriques, et ce de manière optimisée. Les pattes de liaison facilitent grandement les opérations de transfert de poste de travail et peuvent être détachées lors du tombage sans requérir d'opération spécifique de séparation.
Le procédé qui vient d'être décrit comprend deux emboutis et deux pattes de liaison. Le nombre de pattes de liaison ainsi que celui d'emboutis peut bien sûr varier.