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Modélisation Efficace des Joncs en Simulation d’Emboutissage

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Afin d’obtenir le process d’emboutissage optimal d’une pièce tendue sans casse ni pli, il est indispensable de contrôler le flux de matière en cours de formage. Un tel contrôle est souvent obtenu grâce à l’utilisation de joncs combinés à l’effort serre-flan. Au cours de la conception du process, la position, la longueur et la force des joncs sont modifiées afin de produire la pièce emboutie optimale en utilisant un minimum de matière. De plus, au cours de la mise au point, les joncs peuvent être modifiés manuellement afin d’obtenir le process souhaité. En général, lors de l’utilisation de joncs, plusieurs aspects doivent être pris en compte pour obtenir des conditions de formage optimales.

L’utilisation intensive des joncs ainsi que la nécessité de réaliser plusieurs modifications requiert une approche structurée afin de modéliser les joncs dans une simulation de formage. La modification de tels modèles doit être simple et rapide, et ne doit pas influer de façon significative sur le temps de calcul. Grâce à la dernière version AutoFormplus R6, AutoForm Engineering introduit une méthode pour modéliser encore plus efficacement le comportement des joncs. La méthodologie est la suivante :

  • Génération des joncs en 3D
  • Mise à plat du jonc (Flattening)
  • Modélisation du comportement précis du jonc
  • Recréation du jonc (Unflattening)

Génération des joncs en 3D

Afin de générer des joncs en 3D, il faut tenir compte de deux aspects : la position et la géométrie du jonc. Tout d’abord, la position du jonc est définie au moyen d‘une courbe. Cette courbe représente la localisation de la ligne centrale du jonc. Ensuite, la géométrie du jonc est définie à partir d’un profil 2D de la section transversale du jonc. Enfin, le profil du jonc est modélisé sur la surface d’outil le long de la courbe du jonc.

Mise à plat des joncs (Flattening)

Les joncs peuvent influencer la forme de la tôle après la fermeture du serre-flan et générer des plis. Seule l’utilisation des joncs géométriques dans la simulation permet de détecter l’apparition de plis lors du serrage. Ces joncs géométriques permettent également une détermination plus précise du contour de flan car la quantité de matière consommée dans le jonc est prise en considération. Ainsi, les joncs géométriques sont utilisés au cours de la fermeture du serre-flan, lorsque le temps de calcul est relativement court. Une fois le serre-flan fermé, la zone de jonc est mise à plat et c’est un jonc linéaire qui est alors utilisé au cours du process d’emboutissage. Les effets sur l’avalement et les plis subsistent même après la mise à plat du jonc.

Modélisation du comportement précis du jonc

Le jonc linéaire adaptatif est un modèle sophistiqué qui utilise les conditions de process en temps réel pour le calcul des effets des joncs. Les facteurs de retenue et d’ouverture du jonc (fR et fU) sont constamment recalculés au cours de la simulation en se basant sur les paramètres suivants :

  • La géométrie du jonc, influencée par l’écart entre les outils. Cet écart peut varier au cours de la simulation suite à l’ouverture de l’outil, réduisant ainsi les effets du jonc.
  • L‘épaisseur de la tôle sous le jonc en temps réel.
  • Les propriétés locales du matériau (comme l’écrouissage). En effet, si la tôle est écrouie avant d’entrer dans le jonc, l’effort de retenue que le matériau génère dans le jonc va alors augmenter.
  • Les efforts dans le plan (contraintes planes) résultant de la pression serre-flan ou de la retenue du jonc extérieur dans le cas de joncs doubles.

Cela signifie que les effets du jonc, comme en production, peuvent changer à tout moment du process de simulation d’emboutissage. Un des plus gros avantages du modèle de jonc linéaire adaptatif est donc, après que l’utilisateur ait défini la géométrie du jonc, la prise en compte automatique lors du calcul de tous les paramètres listés ci-dessus. Il n’est plus nécessaire de faire des ajustements manuels des conditions de retenue dans le cas de joncs doubles ou de surfaces serre-flan inclinées par exemple.

    Recréation du jonc (Unflattening)

    La fonction « Unflattening » est une option qui permet d’inverser la mise à plat de la géométrie des joncs à la fin de l’opération d’emboutissage. Dans certains cas, il peut être nécessaire de réintroduire les joncs géométriques afin de prendre par exemple en considération :

    • l’influence de la raideur structurelle de la pièce sur sa forme après retour élastique suite à l’opération d’emboutissage,
    • toute influence de la forme du jonc lors du positionnement dans l’opération secondaire.

    Conclusion

    Afin d’intégrer efficacement les effets des joncs au cours de la simulation d’emboutissage, il est donc recommandé d’utiliser le modèle de jonc linéaire adaptatif associé à la fonctionnalité de mise à plat (Flattening) du jonc. Lorsque des opérations secondaires doivent également être simulées, le modèle de jonc linéaire adaptatif peut être associé aux étapes de mise à plat (Flattening) et de recréation (Unflattening) du jonc.