EP3932583A1 - Outil de poinçonnage d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles et procédé de poinçonnage correspondant - Google Patents

Outil de poinçonnage d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles et procédé de poinçonnage correspondant Download PDF

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EP3932583A1
EP3932583A1 EP21183161.5A EP21183161A EP3932583A1 EP 3932583 A1 EP3932583 A1 EP 3932583A1 EP 21183161 A EP21183161 A EP 21183161A EP 3932583 A1 EP3932583 A1 EP 3932583A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
punch
punching
cutting
holder
punch holder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21183161.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno BOUYGUES
Arnaud FRISON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GYS SAS
Original Assignee
GYS SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GYS SAS filed Critical GYS SAS
Publication of EP3932583A1 publication Critical patent/EP3932583A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts
    • 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
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/34—Perforating tools; Die holders
    • 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
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
    • B21D35/007—Layered blanks

Definitions

  • the present invention relates to the field of working with materials, such as sheets.
  • the invention relates to the field of punching sheet metal, in particular metal, more particularly to the field of punching tools.
  • the invention finds its use in particular in the automotive field, but also in any industrial field requiring perforations in sheets. It can, for example, be useful in the context of automobile body repair.
  • Punching tools are used in industry to make perforations in sheet metal, for example in high strength sheet metal parts.
  • Punching is shearing on a closed contour, performed by a punch acting on a die. It is used to make holes and cut sides of complex shapes that are sometimes non-rectangular, therefore difficult or even impossible to achieve by shearing.
  • a sheet metal punching device comprising a die and a punch which has a movable punching rod on which is mounted a punching ring which makes it possible to better control the shape of the hole created.
  • the crown is disposable because it wears out very quickly.
  • the invention meets this need by proposing a punching tool intended to make holes in a part formed from a sheet or a multi-layer assembly of sheets, for example a part forming a vehicle body, comprising a holder.
  • punch carrying a punch for cutting a hole in the workpiece, said punch being in one piece, and a punching die disposed opposite said punch holder, said punch holder being designed to drive said cutting punch towards said die d 'a rest position towards a working position in which said cutting punch cuts a hole in said part disposed between said punch holder and said die, said cutting punch being removably housed in an indentation formed in said punch holder so that, when said punch holder withdraws from the working position towards the rest position, said cutting punch becomes detached from said punch holder and remains housed in the hole drilled in said part.
  • the invention thus proposes to implement a one-piece punch removably mounted on a punch holder.
  • the punch holder which carries the punch not being intended to at least partially pass through the hole cut by the punch and then to cross back through the hole in the opposite direction.
  • the punch holder is therefore not configured to pierce the sheet but only to carry and move the punch, without engaging in the hole drilled by the punch.
  • the punch which consists of a single piece, is mounted on the punch holder in a removable manner, without screwing, so that it ensures the cutting of the sheet initially, then that it is detached from the holder punch when the latter withdraws after cutting, the punch then remaining housed in the drilled hole.
  • such a punch is very easy to position on the punch holder and easy to extract from the sheets forming the part to be drilled. It is also easy to find if it falls on the other side of the sheets.
  • the punch is more robust, because more massive, than the crowns of the prior art, and can be reused many times.
  • said cutting punch has an undercut and an end, opposite to said undercut, said end being configured to slip into said cavity, said end having a shape complementary to that of said footprint.
  • said end of said cutting punch has a substantially cylindrical shape.
  • the method comprises a preliminary step of positioning said cutting punch in said cavity of said punch holder.
  • the step of withdrawing said cutting punch from said part is carried out by pushing said cutting punch through the part in the direction of drilling said hole.
  • the method comprises a preliminary step of placing said part to be punched resting against said die.
  • the general principle of the invention is based on the use of a punching tool intended to make holes on the surface of a part formed from a single sheet or from a multi-layer assembly of sheets (c ' that is to say an assembly of two or more thicknesses of sheets, the sheets all being made of the same material (steel for example) or the sheets being in different materials (at least one steel sheet and at least one sheet aluminum, for example).
  • a part is, for example, a body part of a vehicle.
  • the punching tool comprises a punch holder which carries a one-piece punch removably housed in a recess formed in this holder -punch.
  • the punching tool is of the C gooseneck type. However, it could be in another form.
  • this punching tool therefore comprises a punch holder 2 supporting a one-piece cutting punch 3, and a punching die 4 placed opposite the punch holder 2.
  • the punching die 4 is in the form of a cylindrical hollow body having a bore (otherwise called an orifice or discharge channel) allowing the passage of a punching drop after drilling of the part T consisting of a sheet or a multi-layer assembly of sheets.
  • These sheets can be made of very hard steel, of the UHLE type (for “ultra high elastic limit”) for example, such as boron steel.
  • the two parts namely on one side the punch holder 2 and on the other the punching die 4 are connected by means of a gooseneck 9.
  • This gooseneck 9 here forms a C-shaped frame. allowing the two parts to be held in place relative to each other.
  • the punch holder 2 which is generally cylindrical comprises a first retaining element 20 able to cooperate with a first housing implemented at one end of the gooseneck.
  • the punching die 4 comprises a second retaining element 40 able to cooperate with a second housing implemented at the opposite end of the gooseneck.
  • the figure 1 shows punch holder 2, punch die 4 and punch 3 when disassembled from gooseneck 9. All of these are cylindrical.
  • the punch holder 2 is movably mounted and it is designed to move from a rest position to a working position to drive the punch 3 in movement towards the die 4, along a displacement axis A, until the punch 3 is introduced into the piece of sheet metal T arranged between the punch holder 2 and the die 4 in order to cut a hole there.
  • the punch 3 By cutting the sheet metal part (s) T, the punch 3 pushes a scrap of the sheet metal part, corresponding to the material removed by drilling, into the bore of the punching die 4.
  • the driving in movement of the punch holder 2 and of the punch 3 can, according to the embodiments, be carried out by means of an actuator (not shown in the figures).
  • This punch 3 which is in one piece, is implemented here in the form of a rod with a diameter of 6 to 10 mm, for example, which can be made of resistant steel.
  • the punch 3 has an undercut 30 making it possible to drill the sheet metal part T, in the working position.
  • the punch 3 is removably housed in a recess 21 formed in the punch holder 2 so that, when the punch holder 2 moves from its working position to its rest position, the punch 3 separates from the punch holder 2 and remains integral with the sheet metal part (s) T (the punch 3 remains housed in the drilled hole).
  • the punch 3 is reusable and easier to recover after the punching operation.
  • the punch 3 is placed in the recess 21 of the punch holder 2, and this without clamping or screwing, so that the punch 3 is free in translation along an axis of movement of the punch holder 2 which corresponds to the displacement axis A.
  • This imprint 21 is, as illustrated on the figure 1 , arranged opposite the holding element 20 of the punch holder 2.
  • the clearance between the recess 21 and the punch 3 must be sufficient for the punch to separate from the punch holder when the latter is withdrawn once the punching has been carried out. This play should not be too great either to prevent the punch from falling from the punch holder before punching and to ensure efficient punching of the sheet to be drilled.
  • the external diameter of the punch can thus be slightly smaller than the internal diameter of the indentation 21.
  • the punch 3 can be retained in the recess 21 of the punch holder 2 by friction.
  • the punch 3 is retained in the cavity 21 by friction. This friction force is chosen so that, when the cutting punch 3 has pierced the hole and is located in the latter, it can become detached from the punch holder 2 when the latter withdraws by moving in the opposite direction. of the drilling direction.
  • the punch 3 has an end 31, opposite to the undercut 30, which is configured to slip into the recess 21.
  • the end 31 and the recess 21 have a respective substantially complementary shape.
  • end 31 of the punch 3, and therefore the indentation 21 of the punch holder 2 each have a substantially circular section, the two sections being complementary.
  • the figure 2 illustrates in section the punching tool after the step of positioning 101.
  • the punch holder 2 is in the rest position at a distance from the part T which itself bears against the punching die 4.
  • the punch holder 2, the punch 3, and the punching die. punching 4 are aligned along the axis A of displacement.
  • the figure 3 illustrates in section the punching tool during the punching step 102 by displacement of the punch holder 2 from its rest position to its working position along the axis A of displacement.
  • the punch holder 2 is in the working position and the punch 3 is in contact with the part T which is drilled at the location of the point of contact between the punch 3 and the part T on the axis A of displacement.
  • the scrap sheet (not visible) has fallen into the punching die.
  • the punch 3 is therefore housed in the hole which has just been drilled in the part T. It is noted that the punch holder 2 does not pass, even partially, the part T and therefore does not engage in the hole drilled by the punch 3.
  • the figure 4 illustrates in section the punching tool during the step of withdrawal 103 of the punch holder 2 by displacement of the latter from its working position to its rest position along the axis A of displacement.
  • the punch holder 2 is between the working position and the rest position. In other words, it has moved from the working position and is heading towards the resting position.
  • the punch 3 is here still housed in the hole which has just been drilled in the part T and is no longer in contact with the punch holder 2.
  • the punch holder 2 moves back from its working position to its rest position and is moved away from the part T, the punch 3 being housed and retained in the newly drilled hole in the part T.
  • the punching 102 of the part T can, for example, make it possible to obtain a hole with a diameter of between 6 and 10mm. Larger or smaller holes can be made.
  • Such a hole can, for example, make it possible to pass a rivet or other means of fixation.
  • the figure 5 illustrates the step of release 104 of the part T once the latter has been punched.
  • the punch holder 2 is in the rest position at a distance from the part T which itself is released from the gooseneck and is no longer resting against the punching die 4.
  • the punch holder 2 and the punching die 4 are still aligned along the axis A of movement, while the punch 3 is still housed in the hole which has just been drilled in the part T.
  • the figure 6 illustrates the step 105 of removing punch 3 from part T.
  • the punch holder 2 is in the rest position at a distance from the part T which itself is released from the gooseneck and is no longer resting against the punching die 4.
  • the punch holder 2 and the punching die 4 are always aligned along the axis A of displacement.
  • the punch 3 can be released from the part T by making it pass through the hole in the direction of the drilling of the part T (that is to say from left to right in the figures).
  • the step of withdrawing the punch 3 from the part T is carried out by pushing the punch through the part T in the direction of drilling the hole.
  • the punching process can also comprise a preliminary step 106 of placing the punch 3 in the recess 21 of the punch holder 2.
  • the installation of this punch can be carried out before or after the installation of the punch holder on the gooseneck, that is to say before or after the positioning of the part to be drilled between the punch holder and the die of the punching tool arranged opposite one another.
  • the punching process can additionally comprise a preliminary step 106 of placing the part resting against the punching die 4. This part may not be placed resting against the punching die, but will be pressed against the latter under the effect of the advancement of the punch.
  • the punch may have a shape other than a cylindrical shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

L'invention concerne un outil de poinçonnage destiné à réaliser des trous dans une pièce (T) formée d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles, par exemple une pièce (T) formant carrosserie de véhicule, comprenant un porte-poinçon (2) portant un poinçon (3) de découpage d'un trou dans la pièce (T), ledit poinçon (3) de découpage étant monobloc, et une matrice de poinçonnage (4) disposée en regard dudit porte-poinçon (2), ledit porte-poinçon (2) étant conçu pour entraîner en déplacement ledit poinçon (3) de découpage vers ladite matrice (4) d'une position de repos vers une position de travail dans laquelle ledit poinçon (3) de découpage découpe un trou dans ladite pièce (T) disposée entre ledit porte-poinçon (2) et ladite matrice (4), ledit poinçon (3) de découpage étant logé de manière amovible dans une empreinte (21) formée dans ledit porte-poinçon (2) de sorte à ce que, lorsque ledit porte-poinçon (2) se retire de la position de travail vers la position de repos, ledit poinçon (3) de découpage se désolidarise dudit porte-poinçon (2) et reste logé dans le trou percé dans ladite pièce (T).

Description

    Domaine technique
  • La présente invention se rapporte au domaine du travail de matériaux, tel que des tôles.
  • Plus particulièrement, l'invention a trait au domaine du poinçonnage de tôles, notamment métalliques, plus particulièrement au domaine de l'outillage de poinçonnage.
  • L'invention trouve particulièrement son utilisation dans le domaine de l'automobile, mais également dans tout domaine industriel nécessitant de réaliser des perforations dans des tôles. Elle peut par exemple être utile dans le cadre de la réparation de carrosserie automobile.
    • Art antérieur
  • Les outillages de poinçonnage servent dans l'industrie à réaliser des perforations dans des tôles, par exemple dans des pièces de tôle à haute résistance.
  • Le poinçonnage est un cisaillage sur un contour fermé, effectué par un poinçon agissant sur une matrice. Il est utilisé pour réaliser des trous et découper des flancs de formes complexes parfois non rectangulaires, donc difficiles voire impossibles à réaliser par cisaillage.
  • La découpe de pièces de carrosserie de véhicule par poinçonnage est une technique utilisée depuis de nombreuses années. En effet, par rapport à un procédé de perçage, le poinçonnage s'avère plus rapide à effectuer ce qui représente donc un gain de temps précieux dans la découpe de telles tôles.
  • Dans le domaine de l'automobile notamment, la plus grande partie des tôles à poinçonner sont des tôles en acier haute résistance (HR), dites tôles dures, qui permettent de réduire le poids du véhicule tout en améliorant la sécurité des occupants lors d'un choc. Elles présentent classiquement une résistance mécanique comprise entre 200 et 1600 MPa.
  • De ce fait, l'usure des poinçons utilisés pour percer par poinçonnage ces tôles est importante et il est nécessaire de les remplacer régulièrement ce qui est chronophage.
  • Il a été proposé un dispositif de poinçonnage de tôle comportant une matrice et un poinçon qui présente une tige de poinçonnage mobile sur laquelle est montée une couronne de poinçonnage qui permet de mieux contrôler la forme du trou créé. Une fois le trou percé, la rondelle tombe du côté de la matrice avec la chute formée lors de la découpe et la tige de poinçonnage retraverse dans le sens inverse le trou percé de sorte à en être extrait.
  • Ce dispositif de l'art antérieur n'est pas satisfaisant du fait que la couronne, qui présente un faible diamètre, est difficile à manipuler et à placer sur la tige de poinçonnage. Elle est en outre difficile à récupérer une fois tombée de l'autre côté de la tôle percée.
  • Par ailleurs, la couronne est à usage unique du fait qu'elle s'use très rapidement.
  • Il existe donc un besoin d'améliorer la technique existante de sorte à fournir un dispositif et un procédé de poinçonnage qui permettent de perforer des tôles à haute résistance sans détériorer les trous percés et de remplacer de façon rapide les poinçons usés après l'opération de poinçonnage.
    • Exposé de l'invention
  • L'invention répond à ce besoin en proposant un outil de poinçonnage destiné à réaliser des trous dans une pièce formée d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles, par exemple une pièce formant carrosserie de véhicule, comprenant un porte-poinçon portant un poinçon de découpage d'un trou dans la pièce, ledit poinçon étant monobloc, et une matrice de poinçonnage disposée en regard dudit porte-poinçon, ledit porte-poinçon étant conçu pour entraîner en déplacement ledit poinçon de découpage vers ladite matrice d'une position de repos vers une position de travail dans laquelle ledit poinçon de découpage découpe un trou dans ladite pièce disposée entre ledit porte-poinçon et ladite matrice, ledit poinçon de découpage étant logé de manière amovible dans une empreinte formée dans ledit porte-poinçon de sorte à ce que, lorsque ledit porte-poinçon se retire de la position de travail vers la position de repos, ledit poinçon de découpage se désolidarise dudit porte-poinçon et reste logé dans le trou percé dans ladite pièce.
  • L'invention propose ainsi de mettre en œuvre un poinçon monobloc monté de façon amovible sur un porte-poinçon.
  • Seul le poinçon monobloc est destiné à percer la tôle, le porte-poinçon qui porte le poinçon n'étant pas destiné à traverser au moins partiellement le trou découpé par le poinçon puis à retraverser dans le sens inverse le trou. Le porte-poinçon n'est donc pas configuré pour percer la tôle mais uniquement pour porter et déplacer le poinçon, sans s'engager dans le trou percé par le poinçon.
  • Le poinçon, qui est constitué d'une seule pièce, est monté sur le porte-poinçon de façon amovible, sans vissage, de sorte qu'il assure le découpage de la tôle dans un premier temps, puis qu'il se désolidarise du porte-poinçon lorsque ce dernier se retire après le découpage, le poinçon restant alors logé dans le trou percé.
  • De ce fait, mais aussi par ses dimensions et le matériau dans lequel il est fabriqué, un tel poinçon est très facile à positionner sur le porte-poinçon et facile à extraire des tôles formant la pièce à percer. Il est en outre facile à retrouver s'il tombe de l'autre côté des tôles.
  • Le poinçon est plus robuste, car plus massif, que les couronnes de l'art antérieur, et peut être réutilisé de nombreuses fois.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, ledit poinçon de découpage présente une contre-dépouille et une extrémité, opposée à ladite contre-dépouille, ladite extrémité étant configurée pour se glisser dans ladite empreinte, ladite extrémité présentant une forme complémentaire de celle de ladite empreinte.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, ladite extrémité dudit poinçon de découpage présente une forme sensiblement cylindrique.
  • L'invention concerne également un procédé de poinçonnage d'une pièce formée d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles à l'aide d'un outil de poinçonnage tel que décrit précédemment, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
    • mise en position de ladite pièce à percer entre le porte-poinçon et la matrice dudit outil de poinçonnage disposés en regard l'un de l'autre ;
    • poinçonnage de ladite pièce uniquement par le poinçon de découpage monobloc disposé sur la porte-poinçon par déplacement du porte-poinçon de sa position de repos à sa position de travail ;
    • retrait dudit porte-poinçon par déplacement de ce dernier de sa position de travail à sa position de repos ;
    • dégagement de ladite pièce dans laquelle est logée le poinçon de découpage ;
    • retrait dudit poinçon de découpage de ladite pièce par poussée dudit poinçon de découpage au travers de la pièce.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, le procédé comprend une étape préalable de mise en position dudit poinçon de découpage dans ladite empreinte dudit porte-poinçon.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, l'étape de retrait dudit poinçon de découpage de ladite pièce est effectuée par poussée dudit poinçon de découpage au travers de la pièce dans le sens de perçage dudit trou.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, le procédé comprend une étape préalable de placement de ladite pièce à poinçonner en appui contre ladite matrice.
    • Présentation des figures
  • D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :
    • [Fig 1] est une vue en perspective d'un outil de poinçonnage selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig 2] est une vue en coupe d'un outil de poinçonnage placé sur un col de cygne, selon un mode de mise en œuvre de l'invention, illustrant l'étape de mise en position de la pièce en tôle(s) à percer ;
    • [Fig 3] est une vue en coupe de l'outil de poinçonnage de la figure 2, illustrant l'étape de poinçonnage de la pièce en tôle(s) ;
    • [Fig 4] est une vue en coupe de l'outil de poinçonnage précédent, illustrant l'étape de retrait du porte-poinçon ;
    • [Fig 5] est une vue en coupe de l'outil de poinçonnage précédent, illustrant l'étape de dégagement de la pièce en tôle(s) ;
    • [Fig 6] est une vue en coupe de l'outil de poinçonnage précédent, illustrant l'étape de retrait du poinçon de la pièce en tôle(s), et
    • [Fig 7] est un schéma illustrant les différentes étapes du procédé de poinçonnage d'une pièce en tôle selon un mode de réalisation de l'invention.
    Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
  • Le principe général de l'invention repose sur la mise en œuvre d'un outil de poinçonnage destiné à réaliser des trous sur la surface d'une pièce formée d'une unique tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles (c'est-à-dire un assemblage de deux ou plusieurs épaisseurs de tôles, les tôles étant toutes constituées d'un même matériau (acier par exemple) ou les tôles étant dans des matériaux différents (au moins une tôle en acier et au moins une tôle en aluminium, par exemple). Une telle pièce est, par exemple, une pièce de carrosserie d'un véhicule. L'outil de poinçonnage comprend un porte-poinçon qui porte un poinçon monobloc logé de manière amovible dans une empreinte formée dans ce porte-poinçon. De cette manière, lorsque le porte-poinçon se déplace de sa position de travail, c'est-à-dire la position de perçage de la pièce vers sa position de repos, le poinçon de découpage se désolidarise sans action de l'opérateur du porte-poinçon et reste solidaire de la pièce poinçonnée de sorte à pouvoir être ensuite poussé au travers du trou percé. Le poinçon étant de taille plus importante que la couronne de l'art antérieur, la mise en place du poinçon de découpage sur le porte-poinçon pour l'opération de poinçonnage suivante est de ce fait facilitée.
  • Dans l'exemple décrit par la suite, l'outil de poinçonnage est du type col de cygne en C. Il pourrait toutefois se présenter sous une autre forme.
  • Comme illustré sur les figures 1 à 6, cet outil de poinçonnage comprend donc un porte-poinçon 2 supportant un poinçon 3 de découpage monobloc, et une matrice de poinçonnage 4 disposée en regard du porte-poinçon 2.
  • Ici, la matrice de poinçonnage 4 se présente sous la forme d'un corps creux cylindrique présentant un alésage (autrement appelé orifice ou canal d'évacuation) permettant le passage d'une chute de poinçonnage après perçage de la pièce T constituée d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles. Ces tôles peuvent être en acier très dur, du type UHLE (pour « ultra haute limite élastique ») par exemple, comme l'acier boron.
  • Les deux parties, à savoir d'un côté le porte-poinçon 2 et de l'autre la matrice de poinçonnage 4 sont reliées au moyen d'un col de cygne 9. Ce col de cygne 9 forme ici une armature en forme de C permettant de maintenir en place les deux parties l'une par rapport à l'autre.
  • De sorte à être maintenu sur le col de cygne 9, le porte-poinçon 2 qui est globalement cylindrique comprend un premier élément de maintien 20 apte à coopérer avec un premier logement mis en œuvre à une extrémité du col de cygne.
  • De même, et de sorte à être maintenu sur le col de cygne 9, la matrice de poinçonnage 4 comprend un deuxième élément de maintien 40 apte à coopérer avec un deuxième logement mis en œuvre à l'extrémité opposée du col de cygne.
  • La figure 1 montre le porte-poinçon 2, la matrice de poinçonnage 4 et le poinçon 3 lorsqu'ils sont désassemblés du col de cygne 9. Tous ces éléments sont cylindriques.
  • Le porte-poinçon 2 est monté mobile et il est conçu pour se déplacer d'une position de repos vers une position de travail pour entraîner en déplacement le poinçon 3 vers la matrice 4, selon un axe A de déplacement, jusqu'à ce que le poinçon 3 s'introduise dans la pièce de tôle T disposée entre le porte-poinçon 2 et la matrice 4 pour y découper un trou.
  • En découpant la pièce de tôle(s) T, le poinçon 3 pousse une chute de la pièce de tôle, correspondant à la matière retirée par perçage, dans l'alésage de la matrice de poinçonnage 4.
  • L'entrainement en déplacement du porte-poinçon 2 et du poinçon 3 peut, selon les modes de réalisation, être effectué au moyen d'un actionneur (non représenté sur les figures).
  • Ce poinçon 3, qui est monobloc, est ici mis en œuvre sous la forme d'une tige d'un diamètre de 6 à 10 mm par exemple qui peut être conçue en acier résistant.
  • Le poinçon 3 présente une contre-dépouille 30 permettant d'effectuer le perçage de la pièce de tôle T, en position de travail.
  • Selon l'invention, le poinçon 3 est logé de manière amovible dans une empreinte 21 formée dans le porte-poinçon 2 de sorte à ce que, lorsque le porte-poinçon 2 se déplace de sa position de travail vers sa position de repos, le poinçon 3 se désolidarise du porte-poinçon 2 et reste solidaire de la pièce de tôle(s) T (le poinçon 3 reste logé dans le trou percé).
  • De par ses dimensions et le matériau dans lequel il est fabriqué, le poinçon 3 est réutilisable et plus facile à récupérer après l'opération de poinçonnage.
  • En d'autres termes, le poinçon 3 est placé dans l'empreinte 21 du porte-poinçon 2, et ce sans serrage ou vissage, de sorte que le poinçon 3 est libre en translation selon un axe de déplacement du porte-poinçon 2 qui correspond à l'axe A de déplacement.
  • Cette empreinte 21 est, comme illustré sur la figure 1, ménagée à l'opposé de l'élément de maintien 20 du porte-poinçon 2.
  • Le jeu entre l'empreinte 21 et le poinçon 3 doit être suffisant pour que le poinçon se désolidarise du porte-poinçon au moment du retrait de ce dernier une fois le poinçonnage effectué. Ce jeu ne doit pas non plus être trop important pour éviter que le poinçon ne tombe du porte-poinçon avant le poinçonnage et pour assurer un poinçonnage efficace de la tôle à percer. Le diamètre externe du poinçon peut ainsi être légèrement inférieur au diamètre interne de l'empreinte 21.
  • Dans une variante, le poinçon 3 peut être retenu dans l'empreinte 21 du porte-poinçon 2 par friction. En d'autres termes, le poinçon 3 est retenu dans l'empreinte 21 par frottement. Cette force de friction est choisie de sorte à ce que, lorsque le poinçon 3 de découpage a percé le trou et est situé dans ce dernier, il puisse se désolidariser du porte-poinçon 2 lorsque ce dernier se retire en se déplaçant dans la direction inverse de la direction de perçage.
  • Plus particulièrement, et dans ce mode de réalisation, le poinçon 3 présente une extrémité 31, opposée à la contre-dépouille 30, qui est configurée pour se glisser dans l'empreinte 21.
  • De sorte à faciliter ce glissement, et dans le mode de réalisation illustré, l'extrémité 31 et l'empreinte 21 présentent une forme respective sensiblement complémentaire.
  • Ici l'extrémité 31 du poinçon 3, et donc l'empreinte 21 du porte-poinçon 2, présentent chacune une section sensiblement circulaire, les deux sections étant complémentaires.
  • Toutefois, dans d'autres modes de réalisation, on pourrait prévoir une empreinte et une extrémité de poinçon présentant une section différente, par exemple une forme triangulaire, carrée, ou plus généralement polygonale, les sections respectives de l'empreinte et de l'extrémité de poinçon étant complémentaires.
  • On présente maintenant, en relation avec les figures 2 à 7, un mode de réalisation du procédé 100 de poinçonnage d'une pièce T formée d'une seule tôle ou de plusieurs couches de tôles à l'aide d'un outil de poinçonnage selon l'invention.
  • Selon l'invention présentée, et comme illustré en figure 7, ce procédé comprend les étapes successives suivantes :
    • mise en position 101 de la pièce T à percer entre le porte-poinçon 2 et la matrice 4 de l'outil de poinçonnage qui sont situés en vis-à-vis l'un de l'autre ;
    • poinçonnage 102 de la pièce T par le poinçon uniquement de sorte à percer un trou par déplacement du porte-poinçon 2 de sa position de repos à sa position de travail (de la gauche vers la droite ici) dans un premier sens de déplacement ;
    • retrait 103 du porte-poinçon 2 par déplacement de ce dernier de sa position de travail à sa position de repos (de la droite vers la gauche) dans un deuxième sens de déplacement opposé au premier sens de déplacement, le poinçon 3 se désolidarisant du porte-poinçon et restant dans le trou de la pièce T poinçonnée ;
    • dégagement 104 de la pièce T poinçonnée dans laquelle est retenu le poinçon 3 ;
    • retrait 105 du poinçon 3 de la pièce T poinçonnée par poussée du poinçon 3 au travers de la pièce T.
  • La figure 2 illustre en coupe l'outil de poinçonnage après l'étape de mise en position 101.
  • Comme illustré dans cette position, le porte-poinçon 2 est en position de repos à distance de la pièce T qui est elle-même en appui contre la matrice de poinçonnage 4. Le porte-poinçon 2, le poinçon 3, et la matrice de poinçonnage 4 sont alignés selon l'axe A de déplacement.
  • La figure 3 illustre en coupe l'outil de poinçonnage pendant l'étape de poinçonnage 102 par déplacement du porte-poinçon 2 de sa position de repos à sa position de travail selon l'axe A de déplacement.
  • Comme illustré, dans cette position, le porte-poinçon 2 est en position de travail et le poinçon 3 est au contact de la pièce T qui est percée à l'endroit du point de contact entre le poinçon 3 et la pièce T sur l'axe A de déplacement. Dans cette position, la chute de tôle (non visible) est tombée dans la matrice de poinçonnage. Le poinçon 3 est donc logé dans le trou qui vient d'être percé dans la pièce T. On note que le porte-poinçon 2 ne traverse pas, même partiellement, la pièce T et ne s'engage donc pas dans le trou percé par le poinçon 3.
  • La figure 4 illustre en coupe l'outil de poinçonnage pendant l'étape de retrait 103 du porte-poinçon 2 par déplacement de ce dernier de sa position de travail à sa position de repos selon l'axe A de déplacement.
  • Comme illustré, dans cette position, le porte-poinçon 2 est entre la position de travail et la position de repos. En d'autres termes, il s'est déplacé de la position de travail et se dirige vers la position de repos. Le poinçon 3 est ici toujours logé dans le trou qui vient d'être percé dans la pièce T et n'est plus au contact du porte-poinçon 2.
  • En d'autres termes, le porte-poinçon 2 recule de sa position de travail vers sa position de repos et est écarté de la pièce T, le poinçon 3 étant logé et retenu dans le trou nouvellement percé dans la pièce T.
  • Il est à noter que le poinçonnage 102 de la pièce T peut, par exemple, permettre l'obtention d'un trou de diamètre compris entre 6 et 10mm. Des trous plus grands ou plus petits peuvent être réalisés.
  • Un tel trou peut, par exemple, permettre de faire passer un rivet ou d'autres moyens de fixation.
  • La figure 5 illustre l'étape de dégagement 104 de la pièce T une fois cette dernière poinçonnée.
  • Comme illustré dans cette position, le porte-poinçon 2 est en position de repos à distance de la pièce T qui elle-même est dégagée du col de cygne et n'est plus en appui contre la matrice de poinçonnage 4. Le porte-poinçon 2 et la matrice de poinçonnage 4 sont toujours alignés selon l'axe A de déplacement, alors que le poinçon 3 est toujours logé dans le trou qui vient d'être percé dans la pièce T.
  • La figure 6 illustre l'étape de retrait 105 du poinçon 3 de la pièce T.
  • Comme illustré, le porte-poinçon 2 est en position de repos à distance de la pièce T qui elle-même est dégagée du col de cygne et n'est plus en appui contre la matrice de poinçonnage 4. Le porte-poinçon 2 et la matrice de poinçonnage 4 sont toujours alignés selon l'axe A de déplacement. Le poinçon 3 peut être dégagé de la pièce T en le faisant traverser le trou dans le sens du perçage de la pièce T (c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur les figures).
  • En d'autres termes, dans ce mode de réalisation, et comme illustré en figure 6, l'étape de retrait du poinçon 3 de la pièce T est effectué par poussée du poinçon au travers de la pièce T dans le sens de perçage du trou.
  • De ce fait, en faisant traverser le trou au poinçon 3 dans le sens de perçage, c'est à dire en ne le faisant pas dans le sens inverse du perçage comme dans l'art antérieur, permet d'éviter des risques de déformation du bord du trou, ou des risques de blocage du poinçon dans le trou.
  • Comme illustré en figure 7, le procédé de poinçonnage peut en outre comprendre une étape préalable 106 de mise en place du poinçon 3 dans l'empreinte 21 du porte-poinçon 2.
  • Il est à noter que, selon les modes de réalisation, la mise en place de ce poinçon peut être effectué avant ou après la mise en place du porte-poinçon sur le col de cygne, c'est-à-dire avant ou après la mise en position de la pièce à percer entre le porte-poinçon et la matrice de l'outil de poinçonnage disposés en regard l'un de l'autre.
  • En outre, et comme illustré dans cette même figure 7, le procédé de poinçonnage peut en supplément comprendre une étape préalable 106 de placement de la pièce en appui contre la matrice de poinçonnage 4. Cette pièce peut ne pas être placée en appui contre la matrice de poinçonnage, mais sera plaquée contre cette dernière sous l'effet de l'avancement du poinçon.
  • Par ailleurs, le poinçon peut présenter une autre forme qu'une forme cylindrique.

Claims (7)

  1. Outil de poinçonnage destiné à réaliser des trous dans une pièce (T) formée d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles, par exemple une pièce (T) formant carrosserie de véhicule, comprenant un porte-poinçon (2) portant un poinçon (3) de découpage d'un trou dans la pièce (T), ledit poinçon (3) de découpage étant monobloc, et une matrice de poinçonnage (4) disposée en regard dudit porte-poinçon (2), ledit porte-poinçon (2) étant conçu pour entraîner en déplacement ledit poinçon (3) de découpage vers ladite matrice (4) d'une position de repos vers une position de travail dans laquelle ledit poinçon (3) de découpage découpe un trou dans ladite pièce (T) disposée entre ledit porte-poinçon (2) et ladite matrice (4), ledit poinçon (3) de découpage étant logé de manière amovible dans une empreinte (21) formée dans ledit porte-poinçon (2) de sorte à ce que, lorsque ledit porte-poinçon (2) se retire de la position de travail vers la position de repos, ledit poinçon (3) de découpage se désolidarise dudit porte-poinçon (2) et reste logé dans le trou percé dans ladite pièce (T).
  2. Outil de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit poinçon (3) de découpage présente une contre-dépouille (30) et une extrémité (31), opposée à ladite contre-dépouille (30), ladite extrémité (31) étant configurée pour se glisser dans ladite empreinte (21), ladite extrémité (31) présentant une forme complémentaire de celle de ladite empreinte (21).
  3. Outil de poinçonnage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite extrémité (31) dudit poinçon (3) de découpage présente une forme sensiblement cylindrique.
  4. Procédé (100) de poinçonnage d'une pièce (T) formée d'une tôle ou d'un assemblage multi-couches de tôles à l'aide d'un outil de poinçonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes successives suivantes :
    - mise en position (101) de ladite pièce (T) à percer entre le porte-poinçon (2) et la matrice (4) dudit outil de poinçonnage disposés en regard l'un de l'autre ;
    - poinçonnage (102) de ladite pièce (T) uniquement par le poinçon (3) de découpage disposé sur la porte-poinçon (2) par déplacement du porte-poinçon (2) de sa position de repos à sa position de travail ;
    - retrait (103) dudit porte-poinçon (2) par déplacement de ce dernier de sa position de travail à sa position de repos ;
    - dégagement (104) de ladite pièce (T) dans laquelle est logée le poinçon (3) de découpage;
    - retrait (105) dudit poinçon (3) de ladite pièce (T) par poussée dudit poinçon (3) de découpage au travers de la pièce (T).
  5. Procédé (100) de poinçonnage d'une pièce (T) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable (106) de mise en position dudit poinçon (3) de découpage dans ladite empreinte (20) dudit porte-poinçon (2).
  6. Procédé (100) de poinçonnage d'une pièce (T) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'étape de retrait dudit poinçon (3) de découpage de ladite pièce (T) est effectuée par poussée dudit poinçon (3) de découpage au travers de la pièce (T) dans le sens de perçage dudit trou.
  7. Procédé (100) de poinçonnage d'une pièce (T) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable (107) de placement de ladite pièce (T) à poinçonner en appui contre ladite matrice (4).
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