CA2096461A1 - Dispositif d'emboutissage de materiaux en feuille sur une matrice de formage en materiau elastique - Google Patents

Abstract

SOCIETE DITE : ISOFORM Dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille sur une matrice de formage en matériau élastique. DU CONTENU TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention a pour objet un dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille, du type comprenant une matrice formée par un coussin (2) en un matériau élastique comme par exemple un élastomère, logé dans un bac de rétention (1), des moyens de préformage d'un flan de tôle (6), constitués par un coulisseau extérieur portant un serre-flan supérieur (4a), des moyens de formage définitifs dudit flan de tôle (6), constitués par un coulisseau central agissant sur un plongeur (5) et un premier moyen (10) d'absorption du volume excédentaire du coussin (2) par rapport à celui déterminé par la surface de la pièce finie à obtenir au cours du formage définitif de ladite pièce. Le dispositif comprend également au moins un second moyen (20) de compensation du volume excédentaire du coussin (2) du à des variations caractéristiques physiques du matériau constitant ledit coussin. Fig. 1

Description

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La présente invention a pour ob~et un dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille sur une matrice de formage en matériau ~lastique.
On connaît dans le FR-A-2 641 217 un dispo-sitif d'emboutissage de matériaux en feuille, du type comprenant un coussin en un matériau élastique logé dans un bac de r~tention, des moyens de préformage d'un flan de tôle, constitu~s par un coulisseau ext~rieur portant un serre-flan supérieur et des moyens de formage défini-tif dudit flan de tôle constitués par un coul$sseau central agissant sur un plongeur.
Ce dispositif comporte également des moyens d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique par rapport ~ celui détermin~ par la surface de la pièce finie à obtenir.
Ce dispositif permet l'emboutissage d'un mat~riau en feuille, en particulier d'un matériau à
faible allongement qui peut-atre notamment une tôle mé-tallique, par exemple d'acier. Ce dispositif n'est pas limité ~ l'emboutissage de feuilles métalllques, mais peut s'appliquer a des matériaux plastiques et à tout autre matériau composite.
Le coussln en matériau élastique peut être un support composite constitué d'une masse sensiblement parallél~pip~dlgue à base d'un ~lastomère de silicone, de faible dureté Shore, ~ventuellement recouvert sur sa face supérieure, et sur la totalité et une partie de ses faces latérales d'une enveloppe relativement mince en un matériau plus résistant et plus dur.
Au cours de l'étape de pr~formage, le serre-flan appliqué sur la partie p~riph~rique du flan de t~le provoque le fluage de la masse du coussin ~lastique pour déformer la partie centrale dudit flan de tôle, tout en . .
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lui conférant, en fin d'~tape de préformage, une surface sensi~lement ~gale ~ la surface de la pièce à obtenir.
La descente du plongeur pour la conformation finale du flan de tale entraine une élévation de pression dans le coussin et une diff~rence de volume dans ledit coussin, entre l'~tape de pr~formage et l'étape de conformation, qu'il est nécessaire de compenser afin d'~viter une augmentation de pression dans le coussin.
En effet, cette augmentation de pression est incompatible avec une tenue mécanique des presses utilisées.
Pour cela, le dispositif selon le FR-A-2 641 217 comporte des moyens d'absorption du volume excéden-taire du coussin ~lastique engendré lors de l'application du plongeur.
Ces moyens d'absorption sont déplaçables au cours du formage définitif de la pièce et ce déplacement est réglé par un organe de régulation constitué par exemple par un frein multilames, ou un ressort ou encore un vérin.
Ce dispositif connu permet d'absorber des différences de volume importantes, constantes et définies lors du premier cyale de la presse pour une géométrie de pièces à former et à une température donnée.
Mais, ce dispositif présente l'inconvénient de ne pas r~pondre aux problèmes d'une augmentation de volume progressif, même faible du coussin.
Cette augmentation peut être due ~ des variations des caractéristiques physiques du matériau constituant le coussin, comme par exemple un échauffement contlnu de plusieurs dizaines de degrés généré par la déformation du cous~in sous l'action du serre-flan sup~rieur dont la course peut représenter 20~ de la hauteur ~ vide du coussin pendant la r~alisation de pi~ces à cadence de presse élevée, c'est à dire supé-- . ' : ; . ~ ........................... - :

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rieure ~ une dizaine de cycles par minute.
Ces variations des caractéristiques physiques du matériau constituant le coussin entrainent des r~glages successifs de la presse ce qui diminue les cadence~.
Le but de l'invention est la fabrication de pièces avec une presse fonctionnant ~ une cadence élevée sans nécessiter une modification du réglage de ladlte presse pendant les opérations de formage.
La présente lnvention a donc pour ob~et un dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille, du type comprenant une matrlce formée par un coussin en un matériau élastlque, comme par exemple un élastom~re, logé dans un bac de rétention, des moyens de préformage d'un flan de tale, constitués par un coulisseau extérieur portant un serre-flan supérieur, des moyens de formage définitif dudit flan de tôle, constitués par un coulis-seau central agissant sur un plongeur et un premier moyen d'absorption du volume excédentaire du coussin par rap-port ~ celui détermln~ par la surface de la pièce finieà obtenir au cours du formage définitif de ladite pièce, caract~risé en ce gu'il comprend au moin~ un second moyen de compensation du volume excédentaire du coussin dû à
des variations des caractéristiques physiques du matériau constituant ledit coussin au cours du préformage et du formage définitif de ladite pièce.
Selon d'autres caractéristiques de l'inven-tion :
- le moyen de compensation est disposé dans une paroi du bac de rétention, - le moyen de compensatlon comprend, d'une part, au moins un organe coulissant logé dans une chambre débouchant dans le bac de rétention et destiné à coopérer avec le coussin et, d'autre part, un organe de régulation du déplacement de l'organe coulissant interpos~ entre .
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ledit organe coulissant et le fond de ladite chambre, - la chambre est ouverte sur la paroi du bac de rétenti~n, - la chambre est obturée au niveau de la paroi du bac de rétention par une membrane élastique, - l'organe coulissant est form~ par une semelle sensi~lement plane comportant une face affleurant avec ladite paroi du bac de rétention, - la semelle comporte à sa pérlph~rie au moins un patin de guidage de ladite semelle dans la chambre, - l'organe de régulation est formé par un élément ~lastique, - l'él~ment élastique coopère avec un moyen de mise en précontrainte, - le moyen de mise en précontrainte est formé
par une tige assuJettie ~ l'élément élastlque et dont une première extrémité est reliée à la semelle et dont une seconde extrémité est munie d'un écrou de réglage en appui sur une plaque interposée entre ledit élément élastique et le fond de ladite cham~re, - l'élément élastique est formé par un bloc en caoutchouc ou en élastomère, - l'él~ment élastique est form~ par un ressort, - l'organe de régulation est formé par un système hydraulique relié à un accumulateur de r~glage ds la pression, - l'organe de r~gulatlon est formé par un système pneumatique.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrlption qul va suivre, donnée uniquement à tltre d'exemple et faite en référence aux dessins annex~s, sur lesquel~ :
- les Figs. 1 ~ 3 sont des vues sch~matlques .
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2~9~61 en coupe du dispositif d'emboutissage selon l'invention,au cours des étapes successives de formage d'une pièce, - la Fig. 4 est une vue en coupe et à plus grande échelle des moyens de compensation du volume excédentaire du coussin, en position repos, - la Fig. 5 est une vue identlque à la Fig.
4 montrant le moyen de compensation du volume excé-dentaire du coussin au cours de l'absorptlon de ce volume excédentaire.
Le dispositif d'emboutlssage représent~ aux Flg. 1 à 3 comprend un bac 1 dont la partle centrale constitue un logement pour une matrice formée par un coussin 2 en un matériau élastique, comme par exemple un élastomère.
lS Sur la face supérieure du coussin élastique 2 est disposé un cadre 3 à contour fermé qui constitue un serre-flan périphérique inférieur et qui épouse sensiblement le contour du logement interne du bac 1 de façon à pouvoir pénétrer dans ledit logement au moment du ormage de la pièce.
Au-dessus du bac 1, le dlspositlf d'embou-tissage comporte un corps 4 porté par un coulisseau extérieur, non représenté, et dont la partie inférieure constitue un serre-flan périphérique supérieur 4a.
Le serre-flan pérlphérique supérieur 4a a des dimensions ext~rieures légèrement inférieures au contour du logement interne du bac 1 de façon a coopérer avec le~cadre 3~et à p~nétrer dans ledit logement.
~ ~ Le corps 4 comporte un puits central à
I'intérieur duquel pénètre un plongeur 5 dont la face inférieure constitue une empreinte correspondant au profil de la pièce finie à obtenir.
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Le dispositif comporte également un premier moyen 10 d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique 2 engendré par l'application du plongeur 5 par ~: : : :

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rapport à celui déterminé par la surface de la pièce finie à obtenir au cours du formage déf$nitif de ladite pièce.
Ce moyen 10 est constitué, dans cet exemple de réalisation, par un piston 11 mobile verticalement constituant le fond du bac de rétention 1, qui comporte à cet effet une ouverture centrale la. Le piston 11 a sa surface supérieure appliquée contre le coussin élastique 2 et coopere avec un organe de régulation 12 du déplace-ment dudlt piston.
Cet organe de régulatlon 12 schématisé sur les Figs. l à 3, est constitué par exemple par un frein multilames, ou un ressort ou encore un vérin.
Au cours de l'étape de préformage illustrée ~ la Fig. 2, on fait descendre par l'intermédiaire du coulisseau extérieur, non représenté, de la presse, le corps 4 de telle manière que le serre-flan supérleur 4a entre en contact avec le flan de t~le 6 dont la zone pérlp~érique est progresslvement serrée entre le serre-flan lnférleur 3 et le serre-flan supérleur 4a pour évlter son festonnage.
Au cours de la descente, le serre-flan supérieur 4a comprime par réaction le coussin élastique 2.
Ce dernier, sous l'effet de cette action p~riphérique, agit par fluage sur la zone centrale du flan de tôle 6 et provoque sa déformation.
Le gonflement de la partie centrale du flan de t~le 6 est limité par le fond du plongeur 5 afin d'éviter des d~formations incontrôlées.
Dès le début de la descente du serre-flan supérieur 4a, l'organe de régulation 12 empêche le déplacement du piston mobile 11 sous l'effet de la pression excercée dans le coussin élastique 2 et, par cons~quent, empêche ledit coussin élastique de fluer vers :' ' ' ', - ~ ' ' .- -.
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le bas.
Pendant l'~tape de conformation finale du flan de tôle 6 représent~e à la Fig. 3, le plongeur 5 descend ~ sa position basse et con~rôle le formage final de la partie centrale du flan de tôle 6 préform~ au cours de l'opération précédente.
Les contraintes dues a l'appui du plongeur 5 sur le sommet du flan de tôle 6 provoquent le déplacement de ce flan dans tout le volume disponible et permettent ainsi la r~alisation finale de la pièce avec un minimum de variation d'épaisseur.
L'organe de régulation 12 assure le reglage du déplacement du piston 11 et, de ce fait, permet d'absorber le volume excédentaire du coussin élastique 2 engendré par l'application du plongeur 5.
Si un tel dispositif est acceptable pour absorber des différences de volume importantes, cons-tantes et définies, dès le premier cycle de presse, calculées en fonction de la pièce à former, il n'est pas adapté à des augmentations de volume progressives, même faible~ du coussin élastique 2 dues à des varlations des caractéristiques physiques du matériau constituant ledit coussin, comme par exemple un échauffement continu de plusieurs dizaines de degr~s à cause d'un travail de la ~5 presse à cadence élevée généralement supérieure ou égale ~ dix cycles par minute et un taux de compression en partie lat~rale pouvant atteindre 20%.
Cette faible augmentation de volume entraine une forte augmentatlon de la pression dans le coussin ~lastique 2 et un effort plus important sur le coullsseau de la presse.
Sur les presses de transfert de carrosserie, plusieurs outils sont juxtapos~s sur le mame coulisseau et un réglage approprié du seul outil d'emboutissage sur le coussin élastique en cours de fabrication des pieces ' 2~9S~

en grande série n'est pas envisageable.
Pour palier ces augmentations de volume dues ~ des variations de caractéristiques physiques das éléments du dispositif et en particulier du coussin élastique, on maintient, à un valeur de r~glage, la pression g~nérée dans le coussin par une compensation automatique du volume excédentalre dudit coussin élas-tique.
A cet effet, le dispositif comprend au moins un second moyen 20 de compensatlon du volume excédentaire du coussin élastique 2.
Ce moyen de compensation est disposé dans une paroi de bac de rétention 1 et par exemple dans le piston mobile 11 comme représenté sur les Figs. 1 à 3.
Comme représenté plus en détails sur les Figs. 4 et 5, le moyen de compensation 20 comprend, d'une part, au moins un organe coulissant 21 logé dans une chambre 22 débouchant dans le bac de rétention 1 et destin~ à coop~rer avec le coussin élastlque 2 et, d'autre part, un organe de r~gulation 23 du déplacement de l'organe coulissant 21, interposé entre ledit organe coulissant 21 et le fond 22a de la chambre 22.
La chambre 22 peut être ouverte sur la paroi correspondante du bac de rétention 1 ou obturée au niveau de ladite paroi par une membrane élastique 24 de manière à assurer l'étanchéité du coussin élastique 2 par rapport au dispositif.
L'organe coulissant 21 est formé par une semelle sensiblement plane comportant une face 21a affleurant avec la paroi correspondante du bac de rétention 1 et comportant à sa périphérie au moins un patin 25 de guidage de ladite semelle 21 dans la chambre 22.
Ces patins sont r~ali~és en un matériau ayant une bonne résistance aux frottements et sont fixés en .
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p~riph~rle de ladite semelle 21 au ~oyen de vis 25a.
La chambre 22 se prolonge par un évidement 26.
L'organe de régulation 23 est formé par un élément ~lastique 23a qui coopère avec un moyen 30 de mise en précontrainte dudit élément ~lastique.
Le moyen 30 de mise en précontralnte de l'él~ment élastique 23a est formé par une tige 31 assujettie audit elément élastique 23a et par exemple traversant cet élément ~lastique 23a et dont une première extrémité 31a est rellée à la semelle 21, par exemple par un filetage, et dont une seconde extrémité 31b est munie d'un écrou de réglage 32 en appui sur une plaque 33 interpos~e entre l'él~ment élastique 23a et le fond 22a de la chambre 22.
Une rondelle 34 est placée entre la plaque 33 et l'écrou de réglage 32 et cet écrou de réglage 32 est bloqué par un contre écrou 35.
L'écrou de réglage 32 et le contre écrou 35 sont disposés dans l'~vldement 26.
L'élément elastlque 23a peu~ atre formé par exemple par un bloc en caoutchouc ou en élastomère ou par un ressort ou encore par un ressort à gaz.
L'organe de régulation 23 peut être form~ par un système hydraulique relié à un accumulateur de r~glage de la pression ou par un système pneumatique.
En cas d'une augmentation progressive, même faible du volume du coussin élastique 2 due à des va-riations des caractéristiques physiques du matériau constituant ledlt coussin, comme par exemple un échauffement, l'organe coulissant 21 se déplace dans la chambre 22 ce qui provoque une compresslon de l'organe de régulation 23, comme représent~ sur la FigO5, permet~
tant ainsi d'absorber le volume exc~dentaire de ce coussin ~lastique 2.

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2~9~'~gl Cet or~ane de régulation 23 règle le d~pla-cement de l'organe coulissant 21 qui poss~de une course donnée dont les positions extrêmes correspondent à une pression d~terminée minimum et ~ une pression déterminée maximum du matériau constituant le coussin ~lastique 2.
Le moyen de compensation ainsi décrit permet d'obtenir un régla~e automatique de la pression et du volume du coussin élastique 2 au fur et à mesure du fonctionnement de la presse.
Le dispositif d'emboutissage peut comprendre un ou plusieurs moyens de compensation placés sur une partie du fond du bac de retention ou sur une de ses parois latérales.
Dans les dispositifs de mise en forme de flans de tôle sur presse et outil à simple effet dans lesquels il n'est pas utilis~ de moyens 10 d'absorption du volume excédentaire du coussin élastique, le moyen de compensation du volume excédentaire du coussin dû à des variations des caractéristiques physiques du matérlau constituant ledit coussin peut être placé au niveau du fond du bac de rétention ou au niveau de l'une de ses parols latérales.

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Claims (14)

1. Dispositif d'emboutissage de matériaux en feuille, du type comprenant une matrice formée par un coussin (2) en un matériau élastique comme par exemple un élastomère, logé dans un bac de rétention (1), des moyens de préformage d'un flan de tôle (6), constitués par un coulisseau extérieur portant un serre-flan supérieur (4a), des moyens de formage définitif dudit flan de tôle (6), constitués par un coulisseau central agissant sur un plongeur (5) et un premier moyen (10) d'absorption du volume excédentaire du coussin (2) par rapport à celui déterminé par la surface de la pièce finie à obtenir au cours du formage définitif de ladite pièce, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un second moyen (20) de compensation du volume excédentaire du coussin (2) dû à des variations des caractéristiques physiques du matériau constituant ledit coussin (2) au cours du préformage et du formage définitif de ladite pièce.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (20) de compensation est disposé dans une paroi du bac de rétention (1).

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen (20) de compensation comprend, d'une part, au moins un organe coulissant (21) logé dans une chambre (22) débouchant dans le bac de rétention (l) et destiné à coopérer avec le coussin (2) et, d'autre part, un organe de régulation (23) du déplacement de l'organe coulissant (21) interposé entre ledit organe coulissant (21) et le fond (22a) de ladite chambre (22).

4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la chambre (22) est ouverte sur la paroi du bac de rétention (1).

5. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la chambre (22) est obturée au niveau de la paroi du bac de rétention (1) par une membrane élastique (24).

6. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe coulissant est formé
par une semelle (21) sensiblement plane comportant une face (21a) affleurant avec la paroi du bac de rétention (1).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérise en ce que la semelle (21) comporte à sa périphérie au moins un patin (25) de guidage de ladite semelle dans la chambre (22).

8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de régulation (23) est formé par un élément élastique (23a).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément élastique (23a) coopère avec un moyen (30) de mise en précontrainte dudit élément élastique.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (30) de mise en précontrainte est formé par une tige (31) assujettie l'élément élastique (23a) et dont une première extrémité (31a) est reliée à la semelle (21) et dont une seconde extrémité (31b) est munie d'un écrou de réglage (32) en appui sur une plaque (33) interposée entre ledit élément élastique (23a) et le fond (22a) de la chambre (22).

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'élément élastique (23a) est formé par un bloc en caoutchouc ou en élastomère.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'élément élastique (23a) est formé par un ressort.

13 13. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de régulation (23) est formé par un système hydraulique relié à un accumulateur de réglage de la pression.

14. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de régulation (23) est formé par un système pneumatique.