FR2568499A1 - Method and device for mechanical assembly of metal sheets by riveting and without additional material - Google Patents

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Abstract

Method and device for assembling, by riveting and without additional material, various elements made from sheets of any metals or alloys involved in the partial or total production of elements contributing to the production of an apparatus, a piece of equipment or a machine. This method also permits sandwich-type assembly with, as insert, any materials which are compatible for heat or sound insulation or the like. The invention may be used in all branches of any industries which have to assemble sheet-metal components together mechanically.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'assemblage mécanique de tôles et pièces réalisées en partant de tôles.The present invention relates to a method and a device for mechanical assembly of sheets and parts produced from sheets.

Il s'agit d'un assemblage par boutonnage : la boutonnière, le bouton et le boutonnage étant effectués dans l'ordre, à la suite l'une de l'autre avec le même appareil, sans manipulation autre que la mise des pièces sur la machine et leur enlèvement après réalisation de l'assemblage; ceci sans apport de fournitures.It is an assembly by buttoning: the buttonhole, the button and the buttoning being carried out in sequence, one after the other with the same device, without manipulation other than putting the pieces on the machine and their removal after completion of the assembly; this without supply of supplies.

Les procédés d'assemblages connus qui n'utilisent pas de fournitures ou de soudure, consistent en une amorce de poinçonnage sur une partie seulement de la périphérie du poinçon.Known assembly methods which do not use supplies or soldering, consist of a punching initiation on only part of the periphery of the punch.

La liaison se fait par coincement des deux tôles entre elles, dans la déformation produite par l'amorce du poinçonnage.The connection is made by wedging the two sheets together, in the deformation produced by the initiation of the punching.

Cette opération est quelquefois suivie d'un forgeage sur un contre-poinçon pour augmenter le coincement.This operation is sometimes followed by forging on a counter-punch to increase the jamming.

Un autre procédé découpe sur trois côtés une ou deux languettes qui sont ensuite rabattues extérieurement sur elles-mêmes.Another process cuts on three sides one or two tabs which are then folded outwardly on themselves.

La présente invention fournit un procédé et un dispositif qui est le plus proche de l'assemblage par rivets pleins ou creux; il perfore complètement une des deux pièces à assembler, éjecte cette découpe, façonne un bouton ou téton, qui passe par l'intérieur de la perforation réalisée, le bouton déborde au-delà de la tôle supérieure, puis est écrasé au-dessus d'elle.The present invention provides a method and a device which is closest to the assembly by solid or hollow rivets; it completely perforates one of the two parts to be assembled, ejects this cutout, shapes a button or nipple, which passes through the interior of the perforation made, the button overflows beyond the upper sheet, then is crushed above she.

Les deux pièces sont réellement boutonnées ou rivées entre elles, sans apport de fournitures. Ce bouton est façonné dans l'une des tôles et après s'être intimement lie au travers de l'alesage déjà pratiqué dans l'autre tôle.Après débordement suffisant au-delà de la face externe de l'autre tôle, ce bouton est fortement écrasé.The two pieces are actually buttoned or riveted together, without the need for supplies. This button is shaped in one of the sheets and after being intimately linked through the hole already made in the other sheet. After sufficient overflow beyond the external face of the other sheet, this button is strongly crushed.

Il s'ensuit un débordement périphérique formant la tête ou le bouton qui presse fortement la tôle supérieure sur la tôle inférieure.It follows a peripheral overflow forming the head or the button which strongly presses the upper sheet on the lower sheet.

Dans la présente invention qui sera maintenant décrite en faisant référence aux dessins, les tables ou matrices ainsi que les feuilles de métal à assembler sont représentées en coupe-. In the present invention which will now be described with reference to the drawings, the tables or dies as well as the sheets of metal to be assembled are shown in cross-section.

Le dispositif se compose de deux tables-matrices face à-face, l'une étant fixe, solidaire du bâti sur lequel s'articulent toutes les pièces en mouvement.The device consists of two face-to-face matrix tables, one being fixed, integral with the frame on which all the moving parts are articulated.

Sur le même axe et dans le corps de chaque matrice se déplacent deux poinçons qui travaillent face à face.On the same axis and in the body of each matrix move two punches which work face to face.

C'est un appareil avec deux poinçons et deux matrices opposées.It is a device with two punches and two opposite dies.

La mise en mouvement et les puissances qui sont nécessaires à cette réalisation sont fournies par des procédés connus qui ne seront pas décrits. The setting in motion and the powers which are necessary for this realization are provided by known methods which will not be described.

Le procédé et dispositif suivant l'invention assure à l'assemblage sans apport de produits ou fournitures une résistance aux efforts très au-dessus de ceux connus dans l'état de la technique dans le secteur considéré.The method and device according to the invention provides the assembly without the addition of products or supplies resistance to efforts far above those known in the prior art in the sector considered.

Figure 1 : Les plaques ou pièces réalisées en tôle sont positionnées sur le plateau matrice A qui est fixe et solidaire du bâti sur lequel s'articulent la matrice B et les poinçons C et E.Figure 1: The plates or parts made of sheet metal are positioned on the matrix plate A which is fixed and integral with the frame on which the matrix B and the punches C and E. are articulated

Puis la matrice B est amenée en position basse et applique fortement sur la matrice A, la tôle supérieure (ts) sur la tôle inférieure- (ti). Then the matrix B is brought to the low position and strongly applies to the matrix A, the upper sheet (ts) on the lower sheet- (ti).

Figure 2 : Le poinçon C coulisse dans la matrice B; commandé, il entre en contact avec la tôle supérieure et y découpe une empreinte à son diamètre.Figure 2: The punch C slides in the die B; when ordered, it comes into contact with the upper sheet and cuts an imprint to its diameter there.

La pénétration de C est réglée de telle sorte que l'estampage se limite à la tôle supérieure (ts).The penetration of C is adjusted so that the stamping is limited to the upper sheet (ts).

En découpant (d), le poinçonnage repousse la tôle inférieure (ti) dans l'alésage de la table-matrice A. Cet allongement de métal est nécessaire et va se poursuivre dans les opérations suivantes.By cutting (d), the punching pushes the lower sheet (ti) back into the bore of the matrix table A. This metal extension is necessary and will continue in the following operations.

Figure 3 : La découpe suffisante de la tôle supérieure (ts) est obtenue, le poinçon C interrompt sa pression et se dégage pendant que le poinçon B entre en action et vient au contact de la déformation.Figure 3: Sufficient cutting of the upper sheet (ts) is obtained, the punch C interrupts its pressure and is released while the punch B comes into action and comes into contact with the deformation.

Figure 4 : Comme dans les figures précédentes, le plateau matrice B est maintenu en pression.Figure 4: As in the previous figures, the matrix plate B is kept under pressure.

Le poinçon E, mis en action et arrivé au contact de la déformation provoquée par le poinçonnage de la découpe (d) qui obstrue son alésage, continue sa course et repousse le métal de la tôle inférieure (ti) au travers et dans l'alésage laissé par la découpe (d) qui sert de matrice. La découpe se trouve repoussée dans son propre alésage puis, à l'intérieur de l'alésage de la matrice B qui est laissé libre sur une certaine hauteur par le retrait du poinçon C.The punch E, put into action and arrived in contact with the deformation caused by the punching of the cutout (d) which obstructs its bore, continues its stroke and pushes the metal from the lower sheet (ti) through and into the bore left by the cutout (d) which serves as a matrix. The cut is pushed back into its own bore then, inside the bore of the die B which is left free over a certain height by the withdrawal of the punch C.

Figure 5 : La pression exercée sur la matrice B est arrêtée, B se dégage entraînant dans son alésage la découpe (d). C est immobilisé à une certaine hauteur depuis le dessin 3. La découpe (d) rencontre le poinçon C qui éjecte celle-ci vers l'extérieur.Figure 5: The pressure exerted on the die B is stopped, B is released, causing the cutout (d) in its bore. C is immobilized at a certain height from drawing 3. The cutout (d) meets the punch C which ejects it outwards.

Figure 6 : Le poinçon E reste en butée à son point haut, la matrice B est dégagée, le poinçon C entre de nouveau en action et écrase la tête en fermant le bouton.Figure 6: The punch E remains in abutment at its high point, the die B is released, the punch C comes back into action and crushes the head by closing the button.

L'écrasement du métal a produit un débordement périphérique au-dessus de la tôle supérieure (ts); vu de ce côté, il a l'aspect de la tête d'un rivet plein.The crushing of the metal produced a peripheral overflow above the upper sheet (ts); seen from this side, it looks like the head of a solid rivet.

L'assemblage est total, les pressions appliquées sur les poinçons C et E sont annulées; les pièces mobiles de l'appareil se dégagent. Les pièces assemblées sont libérées pour un autre assemblage. The assembly is complete, the pressures applied to the punches C and E are canceled; the moving parts of the device are released. The assembled parts are released for another assembly.

La qualité des tôles employées, leur épaisseur, leur aptitude à l'allongement métal ainsi que le diamètre des poinçons désirés déterminent les pressions et les réglages.The quality of the sheets used, their thickness, their suitability for metal extension as well as the diameter of the desired punches determine the pressures and the settings.

Figure 7 : Montre une version modifiée des poinçons. Pour pouvoir former un bouton avec des tôles fines qui ne permettent pas un allongement suffisant du métal. Les opérations (figures 1 - 2- 3- 4) sont similaires et n'ont pas été redessinées. Il est visible sur ce dessin que le poinçon modifié E 1 a repoussé le métal en le perforant et en créant une cheminée ouverte. Figure 7: Shows a modified version of the punches. To be able to form a button with thin sheets which do not allow sufficient lengthening of the metal. The operations (Figures 1 - 2- 3- 4) are similar and have not been redesigned. It can be seen in this drawing that the modified punch E 1 has repelled the metal by perforating it and creating an open chimney.

Figure 8 : Là aussi la forme du poinçon C 1 est différente. Lors du poinçonnage qu'il effectuera comme en figure 2, la découpe sera bombée.Figure 8: Again the shape of the punch C 1 is different. When punching it will perform as in Figure 2, the cut will be curved.

Ce bombage sera accentué en figure 4. Elle a été dessinée comme telle figure 7.This bending will be accentuated in FIG. 4. It has been drawn as such in FIG. 7.

C 1 en deuxième opération (Fig.8) rabat le métal en collerette et à l'écrase- ment. Vu de dessus, l'aspect de l'assemblage sera celui d'une tête de rivet creux. La tête ou le bouton est en anneau et un trou subsiste dans l'axe du point d'assemblage. C 1 in the second operation (Fig. 8) flaps the metal into a flange and crushes it. Seen from above, the appearance of the assembly will be that of a hollow rivet head. The head or button is in a ring and a hole remains in the axis of the assembly point.

Claims (9)

REVENDICATIONS I) Procédé d'assemblage de métaux en feuilles par boutonnage sans apport de produits ou fournitures annexes. Caractérisé par le fait que les opérations s'enchaînent sur le même appareil sans démontage des pièces. La boutonnière est faite par poinçonnage dans une des tôles. Le bouton est formé par allongement du métal dans l'autre tôle par repoussage de découpe de poinçonnage et du métal repoussé au travers de la boutonnière. Le façonnage et la fermeture du bouton est faite par forgeage de la tête quand le métal a suffisament débordé au dessus de la première tôle.I) Method of assembling sheet metals by buttoning without addition of products or ancillary supplies. Characterized by the fact that operations are linked together on the same device without dismantling the parts. The buttonhole is made by punching in one of the sheets. The button is formed by lengthening the metal in the other sheet by pushing out the punching cutout and the metal pushed back through the buttonhole. The shaping and closing of the button is done by forging the head when the metal has sufficiently overflowed above the first sheet. 2) Dispositif d'assemblage selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il y a poinçonnage dans l'épaisseur de la première pièce, que celui-ci entraîne la déformation dans le même sens et sur le même axe dans la deuxieme pièce par allongement du métal. Le repoussage de cette déformation sur le même axe mais en sens opposé entraîne la découpe de poinçonnage au travers de l'alésage créé lors de cette opération. Cet alésage fait fonction de matrice pour le métal repoussé et assure un contact maximum entre les deux pieces.2) An assembly device according to claim 1, characterized in that there is punching in the thickness of the first part, that it causes the deformation in the same direction and on the same axis in the second part by metal elongation. The pushing of this deformation on the same axis but in the opposite direction causes the punching cutout through the bore created during this operation. This bore acts as a matrix for the spun metal and ensures maximum contact between the two parts. 3) Procédé d'assemblage selon revendication 1, caractérisé par le fait que l'é- jection de la découpe résultant du poinçonnage dans l'épaisseur d'une des pièces à assembler n'est pas faite lors de cette opération, mais est repoussée en sens inverse au travers de l'alésage qu'elle a créé avant d'être éjectée vers l'exté- rieur.3) assembly method according to claim 1, characterized in that the ejection of the cut resulting from the punching in the thickness of one of the parts to be assembled is not made during this operation, but is pushed back in the opposite direction through the bore it created before being ejected to the outside. 4) Procédé d'assemblage selon revendication N' 1, caractérisé. par le fait que l'allongement du métal, pour former le bouton, se fait en deux phases successives et dans deux directions opposées. La première dans le sens du poinçonnage de la premiere piece, la deuxième phase dans le sens opposé, le métal étant repoussé au travers de l'alésage créé par le poinçonnage ; l'allongement de métal est poursuivi dans ce sens jusqu'a débordement suffisant au-delà de la face externe de la première pièce à assembler.4) Assembly method according to claim N '1, characterized. by the fact that the elongation of the metal, to form the button, is done in two successive phases and in two opposite directions. The first in the direction of the punching of the first part, the second phase in the opposite direction, the metal being pushed back through the bore created by the punching; the metal elongation is continued in this direction until sufficient overflow beyond the external face of the first part to be assembled. 5) Procédé selon revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que l'alésage pratiqué lors du poinçonnage sert de matrice au travers duquel le métal nécessaire au façonnage du bouton est repoussé ; assurant à cet assemblage un contact total dans le diamètre et ltépajsseur de l'alésage pratiqué au début du cycle.5) Method according to claims 1 and 4, characterized in that the bore made during punching serves as a matrix through which the metal necessary for shaping the button is pushed; ensuring that this assembly has full contact in the diameter and the thickness of the bore made at the start of the cycle. 6) Procédé d'assemblage selon revendications 1 - 4 et 5, selon lequel le métal repoussé par l'alésage laissé par le poinçonnage doit dépasser d'une certaine hauteur au-delà de la face externe de la première pièce pour que le forgeage produise un écrasement qui forme le bouton, produisant un recouvrement périphérique à l'alésage, assurant un serrage important et un assemblage durable entre les deux pièces.6) The assembly method according to claims 1 - 4 and 5, according to which the metal repelled by the bore left by the punching must exceed a certain height beyond the external face of the first part for the forging to produce a crushing which forms the button, producing a peripheral overlap with the bore, ensuring a significant tightening and a durable assembly between the two parts. 7) Procédé d'assemblage selon revendications 1 - 4 et 6, caractérisé par le fait qu'il permet de rendre solidaire entre elles des pièces de même métaux ou de natures différentes avec, si nécessaire un intercallaire en sandwich formé par une feuille ou une matiere ayant des pouvoirs d'isolation acoustique, thermique ou anti-vibratoire ; ceci sans apport extérieur de produits ou fournitures servant à réaliser l'assemblage.7) An assembly method according to claims 1 - 4 and 6, characterized in that it makes it possible to join together parts of the same metal or of different natures with, if necessary a sandwich interlayer formed by a sheet or a material having powers of acoustic, thermal or anti-vibration insulation; this without external input of products or supplies used to carry out the assembly. 8) Procédé d'assemblage selon une des revendications I à 7, caractérisé par le fait qu'à la périphérie des points d'assemblage, les tôles à assembler sont pressées l'une contre l'autre pendant le cycle des opérations pour les besoins de l'assemblage, ce qui permet d'éviter toute déformation des pièces assemblées en dehors de la surépaisseur propre au point d'assemblage. 8) assembly method according to one of claims I to 7, characterized in that at the periphery of the assembly points, the sheets to be assembled are pressed against each other during the cycle of operations for requirements of the assembly, which avoids any deformation of the assembled parts outside the allowance specific to the assembly point. 9) Dispositif d'assemblage mécanique selon revendication 2, caractérisé par le fait que les ensembles poinçons matrices qui servent à réaliser ce type d'assemblage peuvent avoir toutes les formes géométriques pouvant être utilisées pour réaliser l'assemblage de métaux en feuilles. 9) Mechanical assembly device according to claim 2, characterized in that the die punch assemblies which are used to carry out this type of assembly can have all the geometric shapes which can be used to carry out the assembly of sheet metals.
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