Optimisation des procédés d'emboutissage par caractérisation géométrique et essais numériques

Optimisation of stamping process by geometrical parameter setting and numerical simulations

• Auteur / Autrice : Yann Ledoux
• Direction : Éric Pairel, Max Giordano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Chambéry
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique appliquée (Annecy1991-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plan d'expérience

Simulation par ordinateur

Travail de la tôle

Mots clés libres

Emboutissage

Paramétrage géométrique

Optimisation

Résumé

L'emboutissage est un procédé de mise en forme des matériaux métalliques en feuille. En général, plusieurs étapes d'emboutissage sont nécessaires et les phénomènes mis en jeux lors de la déformation plastique du matériau sont complexes. Ainsi, la conception d'un nouvel outillage est une opération longue et délicate. La technique d' "essai-erreur" est habituellement employée par les industriels. Cette méthode est sans garantie de succès, coûteuse et mobilise une machine de production (presse). Cette thèse propose une méthode d'optimisation qui est basée sur des simulations numériques. Le point de départ est la définition d'un outillage initial dont la simulation est réalisée. Selon la géométrie numérique obtenue, nous paramétrons les défauts à corriger. Les paramètres du procédé qui modifient sensiblement la géométrie de la pièce sont choisis ainsi que leur plage de variation respective. Un plan d'expériences est construit pour tester différentes configurations des. Paramètres du procédé. L'ensemble des expériences est simulé, puis, les paramètres géométriques sont mesurés sur chacune d'elles. Ces résultats permettent de calculer des relations polynomiales liant les paramètres du procédé aux paramètres géométriques de la pièce. Avec ces relations, nous cherchons, par la technique d'optimisation de Newton, la configuration optimale du procédé donnant la géométrie désirée. La simulation correspondante est effectuée et valide l'optimum trouvé. Trois cas d'application sont présentés. Deux concernent des pièces embouties en une étape, et enfin, nous présentons l'étude d'une pièce réalisée en plusieurs étapes

Stamping operation is a process of sheet metal forming. In general, several stamping stages are necessary and the phenomena caused by the plastic strain are complex. So, the design of new tools is a long and delicate operation. The technique of "trial-error" is usually used in the industries. This method is without guarantee of success, expensive and mobilizes a production machine (press). This thesis proposes an optimization based on numerical simulations. The starting point is the definition of the initial stamping tools. Its simulation is carried out. According to the obtained numerical geometry, we parameterize the defects to be correct. The parameters of the process which modify the geometry of the part and their respective range of variation are selected. An experimental design is used in the aim to test different configurations of the tool. The whole simulated experiments is carried out, then, the geometrical parameters are measured. These results permit to calculate polynomial relations between process parameters and geometrical parameters of the part. By using these relations, we seek, by the Newton optimization technique, the optimal configuration of the process giving the desired geometry. Then, the corresponding simulation is carried out and validates the found optimum. Three applications are presented. Two concern parts stamped in one stage, and finally, we present the study of a part obtained in several stages