EP0657232A1 - Nouveau point d'assemblage de tôles par fluage à froid et outils pour la réalisation dudit point d'assemblage - Google Patents

Nouveau point d'assemblage de tôles par fluage à froid et outils pour la réalisation dudit point d'assemblage Download PDF

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EP0657232A1
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Jean-Claude Faivre
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing

Definitions

  • the present invention relates to the production of an assembly point for sheets, more particularly thick aluminum sheets by cold creep.
  • the invention relates to the assembly by cold creep which consists in superimposing at least two sheets, keeping them applied one against the other by a blank holder, forming a stamping using a punch against a matrix in order to form in a first sheet a cavity whose lateral walls have, in the vicinity of the bottom, an enlargement, and in the second sheet a cavity of corresponding shape, conforming by its external surface to the shape of the cavity of the first sheet .
  • the thickness of the second sheet in line with the side wall of the cavity is reduced due to the stretch produced by the insertion of the punch, this generates a slight weakness of the point of assembly especially sensitive when using relatively thin aluminum sheets.
  • One of the aims of the present invention is to remedy this drawback.
  • the assembly point is of the type in which one simultaneously practices in at least two superposed sheets using a punch and a two stamped matrix so as to form in each sheet from on one side, a cavity and on the other side a projection, the projection of the first sheet being inserted into the cavity of the second sheet, said cavity of said second sheet having, in the vicinity of its bottom, an enlargement, while that the projection of the first sheet has a flare housed in said widening, said point being characterized in that the cavity of the first sheet has a series of beads extending substantially parallel from the bottom of said cavity towards the free edge of that -this.
  • the beads are four in number and regularly spaced.
  • the invention also relates to tools for producing the new assembly point as defined above and of the type comprising a punch with a blank holder, a matrix comprising an anvil against which mobile shells are applied elastically on a surface guide and limited in their movement by a stop, said tools being characterized in that the punch has grooves.
  • the punch can also have at its free end a cylindrical part connected to the small base of a truncated cone.
  • the grooves are regularly angularly offset.
  • the free ends of the shells are rounded.
  • the free ends of the shells are rounded so that the free edge of said shells situated on the side of the latter cooperating with the anvil is at a distance from the guide surface greater than the distance separating the edge free of the shells adjacent to the external lateral wall thereof.
  • FIG. 1 there is shown a set of tools for producing an assembly point, according to the invention.
  • These tools include a tool 1 provided with a shank 2 to allow its attachment to a mandrel of a machine.
  • Tool 1 has a shoulder 3 intended to receive a support stop 4 for a blank holder 5.
  • the blank holder 5 is constituted by a block of rubber or plastic material shaped so as to have a circular opening 6 whose edges cooperate, on the one hand, with the support stop 4 and, on the other hand, with a shoulder 7 of the tool.
  • the tool 1 is terminated by the active part of the punch 8 which has four grooves 9 which extend parallel to the longitudinal axis of the tool and which are regularly offset by 90 ° between them.
  • the active part of the punch 8 has, on the side of the free end, a cylindrical part 8 a connected to the small base of a truncated cone 8 b , the large base of which is adjacent to the shoulder 7.
  • the bottom of the grooves 9 is rounded and these are open at the free end of the punch 8.
  • the punch 8 is intended to cooperate with a die 10 which comprises four shells 11 which rest by their underside on a guide surface 12 of the tool 13.
  • the guide surface 12 and the underside of the shells 10 are perfectly machined so that the shells 10 can slide freely on said surface 12.
  • the tool 13 includes an anvil 14 against the lateral surface of which the shells 11 abut.
  • a cage 16 which constitutes a stop limiting the sliding of the shells 11 and which has holes 17 for guiding fingers 18 integral with the shells 11.
  • the shells 11 have a groove 20 in which is housed a tension spring 21 in the form of a closed ring.
  • References 23 and 24 denote two sheets, for example, aluminum sheets.
  • the free end of the shells 11 is rounded, which has the advantage, when the assembly point is being formed, of avoiding when the shells deviate that the sheet 24 is marked. Indeed, thanks to the rounded ends, the shells when they deviate only bear on the sheet 24 at one point and no projecting part is in contact with said sheet.
  • the rounding is carried out so that the free edge of the shells 11 situated on the side of the internal lateral edge cooperating with the lateral surface of the anvil 14 is located at a distance from the guide surface 12 greater than that separating said guide surface from the free edge of each shell 11 located on the side of the external lateral surface thereof.
  • the tool 1 is lowered so that the blank holder 5 blocks said sheets, the punch 8 deforming by cold stamping said sheets to form the assembly point.
  • cylindrical cavities 26 and 27 are formed simultaneously in the sheets 23 and 24 on one side and on the other side of the projections 33 and 34 respectively.
  • said shells 11 which form the matrix 10 are held by the elastic ring 21, at the time of stamping, said shells move apart to abut against the cage 16 so that it forms by creep, in the vicinity from the bottom 30 of the cavity 27, an enlargement 31, while in the projection 33 of the sheet 23 a flare 32 is formed by creep so that an internal connection is thus made between the sheets 26 and 27.
  • the point of assembly then being released from the punch and the die. It is thus possible to assemble, by producing a series of regularly spaced assembly points, two sheets and even three.
  • the grooves 9 of the punch 8 form in the cavity 26 four beads 35 which extend parallel to each other from the bottom of the cavity 26 towards the free edge thereof.
  • Figure 4 shows in section an assembly point made with a conventional punch and we have shown in this figure the same references as those used to designate different corresponding parts of the assembly point of Figure 5, but assigned the letter " at”.
  • the thickness "L" of the sheet 23 a in the part situated above the flaring 32 a and comprised between the projection 33 a and the cavity 26 a is smaller than for the other parts.
  • the formation of the beads 35 makes it possible, at the right of these beads, to increase the thickness "L" and thus to strengthen the assembly point.

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Abstract

Nouveau point d'assemblage de tôles par fluage à froid du type dans lequel on pratique simultanément dans au moins deux tôles superposées (23 et 24) à l'aide d'un poinçon et d'une matrice, deux emboutis de manière à former, dans chacune des tôles à partir d'une face, une cavité (26, 27) et sur l'autre face une saillie (33, 34), la saillie (33) de la première tôle (23) étant insérée dans la cavité (27) de la seconde tôle (24), ladite cavité (27) de ladite seconde tôle (27) présentant, au voisinage de son fond (30), un élargissement (31), tandis que la saillie (33) de la première tôle (26) comporte un évasement (32) logé dans ledit élargissement (31), caractérisé en ce que la cavité (26) de la première tôle (23) présente une série de bourrelets (35) s'étendant sensiblement parallèlement depuis le fond de ladite cavité vers le bord libre de celle-ci. <IMAGE>

Description

  • La présente invention se rapporte à la réalisation d'un point d'assemblage de tôles, plus particulièrement de tôles d'aluminium épaisses par fluage à froid.
  • L'invention concerne l'assemblage par fluage à froid qui consiste à superposer au moins deux tôles, à les maintenir appliquées l'une contre l'autre par un serre-flans, à former un embouti à l'aide d'un poinçon contre une matrice afin de former dans une première tôle une cavité dont les parois latérales présentent, au voisinage du fond, un élargissement, et dans la seconde tôle une cavité de forme correspondante, épousant par sa surface externe la forme de la cavité de la première tôle.
  • Dans le language technique pour utiliser un tel assemblage, on utilise le terme "clinchage".
  • Lors de la réalisation de l'embouti, l'épaisseur de la seconde tôle au droit de la paroi latérale de la cavité est diminuée du fait de l'étirage produit par l'enfoncement du poinçon, ceci engendre une légère faiblesse du point d'assemblage surtout sensible lorsqu'on utilise des tôles relativement minces en aluminium.
  • L'un des buts de la présente invention est de remédier à cet inconvénient.
  • Le point d'assemblage, selon l'invention, est du type dans lequel on pratique simultanément dans au moins deux tôles superposées à l'aide d'un poinçon et d'une matrice deux emboutis de manière à former dans chacune des tôles à partir d'une face, une cavité et sur l'autre face une saillie, la saillie de la première tôle étant insérée dans la cavité de la seconde tôle, ladite cavité de ladite seconde tôle présentant, au voisinage de son fond, un élargissement, tandis que la saillie de la première tôle comporte un évasement logé dans ledit élargissement, ledit point étant caractérisé en ce que la cavité de la première tôle présente une série de bourrelets s'étendant sensiblement parallèlement depuis le fond de ladite cavité vers le bord libre de celle-ci.
  • Grâce à cette disposition, on renforce le point d'assemblage.
  • De préférence, les bourrelets sont au nombre de quatre et régulièrement espacés.
  • L'invention vise également des outils pour la réalisation du nouveau point d'assemblage tel que ci-dessus défini et du type comprenant un poinçon avec un serre-flans, une matrice comprenant une enclume contre laquelle sont appliquées élastiquement des coquilles mobiles sur une surface de guidage et limitées dans leur déplacement par une butée, lesdits outils étant caractérisés en ce que le poinçon comporte des rainures.
  • Afin de faciliter le dévétissage du poinçon après la formation du point d'assemblage celui-ci affecte une forme tronconique.
  • Le poinçon peut également présenter à son extrémité libre une partie cylindrique raccordée à la petite base d'un tronc de cône.
  • Les rainures sont régulièrement décalées angulairement.
  • Lorsqu'on réalise le point d'assemblage sur des tôles d'aluminium notamment, au moment de l'écartement des coquilles, celles-ci par leur bord libre ont tendance à s'enfoncer dans la tôle avec laquelle elles sont en contact de sorte qu'il se forme une sorte de poinçonnage. Une autre caractéristique de l'invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
  • A cet effet, les extrémités libres des coquilles sont arrondies.
  • Enfin, suivant un détail constructif, les extrémités libres des coquilles sont arrondies de manière que le bord libre desdites coquilles situé du côté de celles-ci coopérant avec l'enclume soit à une distance de la surface de guidage supérieure à la distance séparant le bord libre des coquilles adjacent à la paroi latérale externe de celles-ci.
  • L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
    • Figure 1 est une vue en coupe axiale montrant un poinçon et une matrice.
    • Figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
    • Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1.
    • Figure 4 est une vue en coupe à une échelle agrandie montrant un point d'assemblage obtenu, selon la technique antérieure.
    • Figure 5 montre le point d'assemblage obtenu, selon l'invention.
  • A la figure 1, on a représenté un ensemble d'outils pour la réalisation d'un point d'assemblage, selon l'invention. Ces outils comprennent un outil 1 pourvu d'une queue 2 pour permettre sa fixation sur un mandrin d'une machine. L'outil 1 comporte un épaulement 3 destiné à recevoir une butée d'appui 4 pour un serre-flans 5.
  • Le serre-flans 5 est constitué par un bloc de caoutchouc ou de matière plastique conformé de manière à présenter une ouverture circulaire 6 dont les bords coopèrent, d'une part, avec la butée d'appui 4 et, d'autre part, avec un épaulement 7 de l'outil. L'outil 1 est terminé par la partie active du poinçon 8 qui présente quatre rainures 9 qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal de l'outil et qui sont décalées régulièrement de 90° entre elles. La partie active du poinçon 8 présente, du côté de l'extrémité libre, une partie cylindrique 8a raccordée à la petite base d'un tronc de cône 8b dont la grande base est adjacente à l'épaulement 7.
  • Le fond des rainures 9 est arrondi et celles-ci sont ouvertes à l'extrémité libre du poinçon 8.
  • Le poinçon 8 est destiné à coopérer avec une matrice 10 qui comprend quatre coquilles 11 qui reposent par leur face inférieure sur une surface de guidage 12 de l'outil 13. La surface de guidage 12 et la face inférieure des coquilles 10 sont parfaitement usinées afin que les coquilles 10 puissent glisser librement sur ladite surface 12.
  • L'outil 13 comporte une enclume 14 contre la surface latérale de laquelle butent les coquilles 11.
  • Sur l'outil 13 est fixée une cage 16 qui constitue une butée limitant le coulissement des coquilles 11 et qui comporte des trous 17 pour le guidage de doigts 18 solidaires des coquilles 11.
  • Les coquilles 11 comportent une gorge 20 dans laquelle est logé un ressort de traction 21 en forme d'anneau fermé.
  • Les références 23 et 24 désignent deux tôles, par exemple, des tôles d'aluminium.
  • On remarquera que l'extrémité libre des coquilles 11 est arrondie ce qui a pour avantage, au moment de la formation du point d'assemblage, d'éviter lorsque les coquilles s'écartent que la tôle 24 soit marquée. En effet, grâce aux extrémités arrondies, les coquilles lorsqu'elles s'écartent ne portent sur la tôle 24 que sur un point et aucune partie saillante n'est en contact avec ladite tôle.
  • L'arrondi est réalisé afin que le bord libre des coquilles 11 situé du côté du bord latérale interne coopérant avec la surface latérale de l'enclume 14 soit situé à une distance de la surface de guidage 12 supérieure à celle séparant ladite surface de guidage du bord libre de chaque coquille 11 situé du côté de la surface latérale externe de celle-ci.
  • L'outil 1 est descendu de manière que le serre-flans 5 bloque lesdites tôles, le poinçon 8 déformant par emboutissage à froid lesdites tôles pour former le point d'assemblage.
  • Lors de l'engagement du poinçon 8, on forme simultanément dans les tôles 23 et 24 des cavités cylindriques 26 et 27 sur une face et sur l'autre face des saillies 33 et 34 respectivement. Comme les coquilles 11 qui forment la matrice 10 sont maintenues par l'anneau élastique 21, à un moment de l'emboutissage, lesdites coquilles s'écartent pour venir buter contre la cage 16 de sorte qu'il se forme par fluage, au voisinage du fond 30 de la cavité 27, un élargissement 31, tandis que dans la saillie 33 de la tôle 23 se forme par fluage un évasement 32 de sorte qu'on réalise ainsi une liaison interne entre les tôles 26 et 27. Le point d'assemblage étant ensuite dégagé du poinçon et de la matrice. On peut ainsi assembler, en réalisant une série de points d'assemblage régulièrement espacés, deux tôles et même trois.
  • Comme on le voit à la figure 5, les rainures 9 du poinçon 8 forme dans la cavité 26 quatre bourrelets 35 qui s'étendent parallèlement entre eux depuis le fond de la cavité 26 vers le bord libre de celle-ci.
  • La figure 4 montre en coupe un point d'assemblage réalisé avec un poinçon classique et on a reporté sur cette figure les mêmes références que celles utilisées pour désigner différentes parties correspondantes du point d'assemblage de la figure 5, mais affectées de la lettre "a".
  • Comme on le voit sur cette figure 4, l'épaisseur "L" de la tôle 23a dans la partie située au-dessus de l'évasement 32a et comprise entre la saillie 33a et la cavité 26a est plus faible que pour les autres parties.
  • La formation des bourrelets 35 (voir figure 5) permet, au droit de ces bourrelets d'augmenter l'épaisseur "L" et ainsi de renforcer le point d'assemblage.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (8)

  1. Nouveau point d'assemblage de tôles par fluage à froid du type dans lequel on pratique simultanément dans au moins deux tôles superposées (23 et 24) à l'aide d'un poinçon et d'une matrice, deux emboutis de manière à former, dans chacune des tôles à partir d'une face, une cavité (26, 27) et sur l'autre face une saillie (33, 34), la saillie (33) de la première tôle (23) étant insérée dans la cavité (27) de la seconde tôle (24), ladite cavité (27) de ladite seconde tôle (27) présentant, au voisinage de son fond (30), un élargissement (31), tandis que la saillie (33) de la première tôle (26) comporte un évasement (32) logé dans ledit élargissement (31), caractérisé en ce que la cavité (26) de la première tôle (23) présente une série de bourrelets (35) s'étendant sensiblement parallèlement depuis le fond de ladite cavité vers le bord libre de celle-ci.
  2. Nouveau point d'assemblage, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bourrelets (35) sont au nombre de quatre et régulièrement espacés.
  3. Outils pour la réalisation du nouveau point d'assemblage, selon la revendication 1 et du type comprenant un poinçon (8) avec un serre-flans (5), une matrice (10) comprenant une enclume (14) contre laquelle sont appliquées élastiquement des coquilles (11) mobiles sur une surface de guidage (12) et limitées dans leur déplacement par une butée (16), caractérisés en ce que le poinçon (8) comporte des rainures (9) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal dudit poinçon (8) et s'ouvrant à son extrémité libre.
  4. Outils pour la réalisation du nouveau point d'assemble, selon la revendication 3, caractérisés en ce que le poinçon (8) affecte une forme tronconique.
  5. Outils pour la réalisation du nouveau point d'assemblage, selon la revendication 3, caractérisés en ce que le poinçon (8) est terminé par une partie cylindrique (8a) raccordée à la petite base d'un tronc de cone (8b).
  6. Outils pour la réalisation du nouveau point d'assemblage, selon la revendication 3, caractérisés en ce que les rainures sont régulièrement décalées angulairement.
  7. Outils pour la réalisation du nouveau point d'assemblage, selon la revendication 3, caractérisés en ce que les extrémités libres des coquilles (11) sont arrondies.
  8. Outils pour la réalisation du nouveau point d'assemblage, selon la revendication 7, caractérisés en ce que les extrémités libres des coquilles (11) sont arrondies de manière que le bord libre desdites coquilles, situé du côté de celle-ci, coopérant avec l'enclume, soit à une distance de la surface de guidage supérieure à la distance séparant le bord libre des coquilles adjacent à la paroi latérale externe de celles-ci.
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