FR3132036A1 - Outillage de poinçonnage de tôle et procédé de réglage de celui-ci - Google Patents

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Abstract

OUTILLAGE DE POINÇONNAGE DE TÔLE ET PROCÉDÉ DE RÉGLAGE DE CELUI-CI La présente invention concerne un outillage de poinçonnage (2) de tôles métalliques (20), comprenant : un ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (10) ; et une matrice (16) comprenant un orifice (18) apte à recevoir le poinçon en vue du poinçonnage suivant une direction de poinçonnage (22) ; remarquable en ce que chacun de l’ensemble poinçon et porte-poinçon et de la matrice comprend un élément déplaçable angulairement (24) et pourvu d’une surface radiale extérieure excentrée (16.1, 24.1) par rapport à la direction de poinçonnage, de manière à pouvoir déplacer ladite direction de poinçonnage par un déplacement angulaire desdits éléments déplaçables angulairement. L’invention a également pour objet un procédé de poinçonnage de tôles métalliques au moyen d’une presse d’emboutissage équipée d’un outillage de poinçonnage selon l’invention. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1)

Description

OUTILLAGE DE POINÇONNAGE DE TÔLE ET PROCÉDÉ DE RÉGLAGE DE CELUI-CI
La présente invention concerne le domaine de la fabrication par poinçonnage de tôles métalliques, notamment d’élément de carrosserie de véhicules automobiles.
Le poinçonnage de tôles métalliques, notamment dans le domaine automobile, consiste généralement à utiliser un outillage de poinçonnage permettant de réaliser des trous dans la tôle, ces derniers peuvent notamment servir à recevoir des vis de fixation des charnières de portes lors de l’assemblage des véhicules automobiles.
Cependant, l’assemblage des différentes tôles formant la structure du véhicule automobile peut conduire à des dispersions de positionnement des poinçonnages réalisés sur les tôles formant ladite structure, notamment lors des phases de présérie, ces dispersions sont généralement corrigées par le biais d’un repositionnement des trous poinçonnés au niveau des tôles métalliques.
Pour réaliser le déplacement des poinçonnages sur les tôles, une méthode de déplacement de la position du poinçon au niveau de l’outillage de poinçonnage est nécessaire. La méthode utilisée jusqu’à présent permettant de réaliser un tel déplacement consiste à percer une cavité, réceptionnant une matrice, dans un bâti inférieur appartenant à l’outillage de poinçonnage, en utilisant un diamètre de forêt de perçage supérieur au diamètre de la cavité, e.g. diamètre de forêt étant de 30 mm pour une cavité étant de 25 mm, afin d’agrandir celle-ci.
Une étape ultérieure consiste à venir boucher la cavité agrandie avec de l’acier étiré et qui sera ensuite consolidé avec de la soudure. Par la suite, une opération de perçage d’une nouvelle cavité sera réalisée, cette dernière étant cette fois décalée de la cavité initiale afin de réceptionner la matrice. Similairement, les mêmes opérations seront répétées sur les trous de vis et de goupille d’un porte-poinçon fixé à un bâti supérieur de l’outillage de poinçonnage. Ainsi, le poinçon aura une nouvelle position décalée avec le même décalage que celui des nouvelles cavités par rapport aux positions initiales.
Néanmoins, la méthode de déplacement de la position de poinçonnage communément utilisée, présente plusieurs inconvénients, dont notamment une perte de temps considérable accompagnée d’une augmentation des délais de fabrication, des coûts, des risques d’erreur, ainsi qu’une altération de la santé des outillages sur la durée.
Le document de brevet publié FR 3 065 659 A1 divulgue un appareil de réglage de la position d’un porte-poinçon dans un outil d’emboutissage. Ce réglage se limite cependant à centrer le porte-poinçon par rapport à la matrice, cette dernière restant fixe. Cet enseignement ne permet par conséquent pas de repositionner un orifice de poinçonnage.
La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de faciliter l’opération de changement de la position de poinçonnage de tôles métalliques, en particulier lors de la production d’éléments de carrosserie de véhicules automobiles.
À cet effet, l’invention a pour objet un outillage de poinçonnage de tôles métalliques, comprenant : un ensemble poinçon et porte-poinçon ; et une matrice comprenant un orifice apte à recevoir le poinçon en vue du poinçonnage suivant une direction de poinçonnage ; remarquable en ce que chacun de l’ensemble poinçon et porte-poinçon et de la matrice comprend un élément déplaçable angulairement et pourvu d’une surface radiale extérieure excentrée par rapport à la direction de poinçonnage, de manière à pouvoir déplacer ladite direction de poinçonnage par un déplacement angulaire desdits éléments déplaçables angulairement.
Selon un mode de réalisation, la surface radiale extérieure de l’élément déplaçable angulairement de l’ensemble poinçon et porte-poinçon et/ou de la matrice est circulaire ou polygonale régulière.
Préférentiellement, la surface radiale extérieure de l’élément déplaçable angulairement de l’ensemble poinçon et porte-poinçon étant polygonale régulière et formant un polygone équilatéral (tous les côtés ont la même longueur) et équiangle (tous ses angles ont la même valeur).
Selon un mode de réalisation, la surface radiale extérieure de l’élément déplaçable angulairement de la matrice est circulaire et comprend au moins deux encoches à des positions angulaires différentes, destinées à s’engager avec des moyens d’arrêt.
Préférentiellement, la surface radiale extérieure de l’élément déplaçable angulairement de la matrice comprend quatre encoches disposées à 90°.
Selon un mode de réalisation, l’outillage de poinçonnage, comprend, en outre, un bâti inférieur comportant un alésage apte à recevoir la matrice, et les moyens d’arrêt de l’élément déplaçable angulairement de la matrice, sont disposés latéralement audit alésage.
Selon un mode de réalisation, les moyens d’arrêt comprennent une rondelle ou entretoise, une vis de fixation de ladite rondelle ou entretoise sur le bâti inférieur et un logement formé dans le bâti inférieur et dimensionné pour recevoir ladite rondelle ou entretoise.
Selon un mode de réalisation, l’élément déplaçable angulairement de la matrice est ladite matrice.
Selon un mode de réalisation, l’élément déplaçable angulairement de l’ensemble poinçon et porte-poinçon est un fourreau comprenant une surface radiale intérieure circulaire destinée à recevoir le poinçon, la surface radiale extérieure dudit fourreau étant destinée à s’engager, par insertion suivant la direction de poinçonnage, avec une surface radiale intérieure correspondante du porte-poinçon.
Selon un mode de réalisation, la surface radiale extérieure du fourreau et la surface radiale intérieure correspondante du porte-poinçon sont polygonales régulières.
L’invention a également pour objet un procédé de poinçonnage de tôles métalliques au moyen d’une presse d’emboutissage équipée d’un outillage de poinçonnage, comprenant les étapes suivantes : (a) ouverture de la presse d’emboutissage ; (b) mise en place d’une des tôles métalliques dans la presse d’emboutissage ; (c) fermeture de la presse d’emboutissage de manière à poinçonner ladite tôle métallique ; remarquable en ce que l’outillage de poinçonnage est selon l’invention.
Selon un mode de réalisation, le procédé de poinçonnage comprend une étape préalable d’ajustement de l’outillage de poinçonnage comprenant le déplacement angulaire de l’élément déplaçable angulairement de chacun de l’ensemble poinçon et porte-poinçon et de la matrice.
L’invention est avantageuse en ce qu’elle permet le déplacement de la position de poinçonnage par un déplacement angulaire des éléments déplaçables angulairement, ce qui rend la modification de la position des poinçonnages facile et rapide, réduisant ainsi les délais et les coûts liés à la fabrication. De plus, la longévité de l’outillage est accrue.
représente une vue en coupe schématique d’un outillage de poinçonnage de tôles métalliques ;
illustre une vue d’au-dessus d’une matrice dans une première position angulaire ;
illustre une vue d’au-dessus d’un fourreau et d’un porte-poinçon dans la première position angulaire.
 Description détaillée
La représente une vue en coupe schématique d’un outillage de poinçonnage 2 de tôles métalliques destiné à être monté sur une presse d’emboutissage (non illustrée).
En référence à la , l’outillage de poinçonnage 2 comprend un bâti supérieur 4 et un bâti inférieur 6, ainsi qu’un ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 10, ce dernier étant rigidement lié au bâti supérieur 4 au moyen d’au moins une vis de maintien 12.
Préférentiellement, au moins une goupille de centrage 14 assure le centrage du porte-poinçon 10 par rapport au bâti supérieur 4 préalablement à la fixation via la vis de maintien 12.
L’outillage de poinçonnage 2 comprend également une matrice 16 comprenant un orifice 18 apte à recevoir le poinçon 8 en vue du poinçonnage d’une tôle métallique 20 suivant une direction de poinçonnage correspondant à l’axe 22 du poinçon 8. Dans cette configuration, la direction de poinçonnage 22 est verticale et correspond à l’axe Z.
Chacun de l’ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 10 et de la matrice 16 comprend un élément déplaçable angulairement et pourvu d’une surface radiale extérieure excentrée par rapport à la direction de poinçonnage 22.
De préférence, la surface radiale extérieure excentrée présente un profil fermé et ayant un axe central vertical, ce dernier étant à la fois parallèle et décalé de la direction de poinçonnage 22.
À cet effet, le déplacement angulaire des éléments déplaçables angulairement permet de déplacer la direction de poinçonnage 22. Ce déplacement sera amplement détaillé plus loin dans la présente description.
Dans cette configuration, l’élément déplaçable angulairement de l’ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 10 est un fourreau 24 comprenant une surface radiale intérieure circulaire 26 destinée à recevoir le poinçon 8.
Le fourreau 24 comprend la surface radiale extérieure excentrée 24.1, cette dernière étant destinée à s’engager, par insertion suivant la direction de poinçonnage 22, avec une surface radiale intérieure 10.1 correspondante du porte-poinçon 10.
De préférence, la surface radiale extérieure excentrée 24.1 ainsi que la surface radiale intérieure 10.1, ayant toutes deux un profil polygonal régulier, et comprenant toutes deux préférentiellement un ajustement H7g6.
D’autre part, l’élément déplaçable angulairement de la matrice 16 étant ladite matrice 16. En effet, cette dernière comprend la surface radiale extérieure 16.1 étant en contact direct avec un alésage 6.1 appartenant au bâti inférieur 6. À cet effet, l’alésage 6.1 est configuré pour recevoir la matrice 16.
De préférence, la surface radiale extérieure 16.1 ainsi que l’alésage 6.1, étant tous deux circulaires, et comprenant tous deux préférentiellement un ajustement H7g6.
Cependant, l’invention ne se limite pas à un seul mode de réalisation. En effet, le fourreau 24 et/ou la matrice 16 peuvent prendre diverses formes, par exemple, la matrice 16 peut comprendre un fourreau additionnel similaire au fourreau 24 et agencé entre le poinçon et ladite matrice 16 et/ou un fourreau agencé entre le bâti inférieur 6 et la matrice 16, et le poinçon peut, par exemple, former au niveau de sa partie supérieure directement une surface extérieure excentrée similairement à la surface radiale extérieure 24.1 du fourreau 24, et vice-versa.
Préférablement, lorsque la surface radiale extérieure est circulaire, le positionnement angulaire peut être fixé par serrage ou par d'autres moyens de fixation, comme une vis, notamment radiale, par exemple.
À cet effet, la matrice 16 est fixée au bâti inférieur 6 par des moyens d’arrêt 28 étant disposés latéralement à l’alésage 6.1 dans un logement 30 formé dans le bâti inférieur 6.
Préférentiellement, les moyens d’arrêt 28 sont composés d’une vis de fixation 32 et d’une rondelle 34, de préférence, cette dernière étant fabriquée à partir d’un matériau déformable.
La rondelle 34 et le logement 30 présentent tous deux préférentiellement un ajustement H7g6. Avantageusement, cela permet d’assurer la position angulaire de la matrice 16.
La illustre une vue d’au-dessus de la matrice 16 dans une première position angulaire. En effet, la matrice 16 peut avoir plusieurs positions angulaires et chacune ayant une position d’axe de poinçonnage différente.
La matrice 16 est excentrique, à cet effet, l’orifice apte à recevoir le poinçon comprend un axe central décalé par rapport au centre de la matrice 16, ce dernier étant défini par la surface radiale extérieure 16.1.
Il est à noter que l’excentricité de la matrice 16 dans la a été fortement simplifiée afin de faciliter la compréhension.
À cet égard, la surface radiale extérieure 16.1 de la matrice 16 comprend au moins deux encoches 36 à des positions angulaires différentes, et destinées à s’engager avec des moyens d’arrêt 28. En effet, chaque position angulaire de l’encoche 36 défini une position de poinçonnage.
La matrice 16 peut comprendre trois ou plus de quatre encoches 36. De préférence, la matrice 16 comprend quatre encoches 36 disposées latéralement à 90° l’un de l’autre, et définissant chacune une position angulaire dans laquelle l’axe de poinçonnage ayant une position relative à ladite position angulaire. Avantageusement, la matrice 16 ayant quatre encoches 36 disposées à 90° permet un déplacement facile et maitrisé de la position de poinçonnage.
En référence à la , l’axe de poinçonnage 22.1 étant dans la première position de poinçonnage et représenté par le point d’intersection des deux axes X.22 et Y.22, ces derniers étant tous deux perpendiculaires à l’axe 22 du poinçon 8 de la .
L’intersection des axes X.16 et Y.16 présente le centre de la matrice 16. L’excentricité de la matrice 16, et particulièrement l’excentricité de la surface radiale extérieure 16.1, permet d’avoir un décalage de l’axe de poinçonnage 22.1 par rapport au centre de la matrice 16, ce décalage est à la fois suivant une direction transversale X et suivant une direction longitudinale Y. Le décalage est défini suivant les deux directions X et Y, respectivement par les écarts A et B.
À cet effet, suivant la direction X, l’écart A est d’environ 0,5 mm, et similairement, suivant la direction Y, l’écart B est d’environ 0,5 mm. De préférence, le terme « environ » défini ici un intervalle de tolérance de ±20% par rapport à la valeur nominale de 0,5 mm. En effet, les valeurs des écarts A et B sont susceptibles d’être affinées par expérimentation et/ou selon le besoin en déplacement de la position de poinçonnage.
La , illustre une vue d’au-dessus d’un fourreau 24 et d’un porte-poinçon 10 dans la première position angulaire. En effet, et similairement à la matrice 16, le fourreau 24 peut avoir plusieurs positions angulaires, chacune ayant une position d’axe de poinçonnage différente.
Le fourreau 24 est excentrique, à cet effet, la surface radiale intérieure circulaire 26 destinée à recevoir le poinçon comprend un axe central décalé par rapport au centre du fourreau 24, ce dernier étant défini par la surface radiale extérieure excentrée 24.1.
Il est à noter que l’excentricité du fourreau 24 dans la a été fortement simplifiée afin de faciliter la compréhension.
Le fourreau 24 présente deux axes X.24 et Y.24 formant le centre dudit fourreau 24 au niveau de leur point d’intersection, ledit centre du fourreau 24 étant un axe central perpendiculaire aux axes X.24 et Y.24. Dans la configuration de l’outillage de poinçonnage 2 de la , le centre du fourreau 24 est coaxial au centre de la matrice 16.
À cet égard, l’axe X.24 présente l’écart A avec l’axe X.22, et l’axe Y.24 présente l’écart B avec l’axe Y.22.
En référence aux figures 2 et 3, les écarts A et B permettent le déplacement de la position de poinçonnage de la première position 22.1 à une deuxième position de poinçonnage 22.2, et/ou à une troisième position de poinçonnage 22.3, et/ou à une quatrième position de poinçonnage 22.4, et cela par une simple rotation de la matrice 16 et du fourreau 24.
Dans cette configuration, une première rotation de la matrice 16 et du fourreau 24, respectivement autour de leur axe central, et de 90° dans le sens négatif, i.e. dans le sens de rotation horaire, permet de déplacer l’axe de poinçonnage 22 de la d’environ -1 mm suivant la direction X, passant ainsi de la première position 22.1 à la deuxième position 22.2.
Une deuxième rotation de la matrice 16 et du fourreau 24 dans le même sens que la rotation précédente, permet de déplacer l’axe de poinçonnage d’environ +1 mm dans la direction Y de la position deuxième 22.2 à la troisième position 22.3.
Similairement, une troisième rotation permet d’atteindre la quatrième position de poinçonnage 22.4, cette dernière étant décalée de +1 mm suivant la direction X par rapport à la troisième position de poinçonnage 22.3.
Suivant la même configuration que précédemment, une quatrième rotation de la matrice 16 et du fourreau 24 permet de revenir à la première position de poinçonnage 22.1.
De préférence, la matrice 16 et le fourreau 24 étant tous deux configurés pour s’orienter dans quatre positions, permettant ainsi un ajustement de la position de poinçonnage selon quatre position différentes 22.1, 22.2, 22.3 et 22.4.
Préférentiellement, la matrice 16 et le fourreau 24 comprenant une surface supérieure ayant respectivement les perçages 16.2 et 24.2 d’environ 0,5 mm de profondeur. Avantageusement, les perçages 16.2 et 24.2 permettent d’indiquer la position angulaire de la matrice 16 et du fourreau 24.
L’outillage de poinçonnage selon l’invention permet de poinçonner les tôles métalliques, préférentiellement suivant un procédé de poinçonnage dans lequel l’ensemble poinçon et porte-poinçon, et particulièrement le fourreau reliant ces derniers, ainsi que la matrice, sont déplacés angulairement lors d’une étape d’ajustement, afin de choisir entre quatre positions différentes d’axe de poinçonnage.
Le procédé de poinçonnage de tôles métalliques comprenant en outre après l’étape d’ajustement, une étape (a) d’ouverture de la presse d’emboutissage par un mouvement de montée du bâti supérieur, suivi par une étape (b) de mise en place d’une des tôles métalliques dans la presse d’emboutissage, le procédé se terminant par (c) la fermeture de la presse d’emboutissage par un mouvement de descente du bâti supérieur vers le bâti inférieur, de manière à poinçonner la tôle métallique.

Claims (10)

  1. Outillage de poinçonnage (2) de tôles métalliques (20), comprenant :
    - un ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (10) ; et
    - une matrice (16) comprenant un orifice (18) apte à recevoir le poinçon (8) en vue du poinçonnage suivant une direction de poinçonnage (22) ;
    caractérisé en ce que
    chacun de l’ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (10) et de la matrice (16) comprend un élément déplaçable angulairement (16, 24) et pourvu d’une surface radiale extérieure excentrée (16.1, 24.1) par rapport à la direction de poinçonnage (22), de manière à pouvoir déplacer ladite direction de poinçonnage (22) par un déplacement angulaire desdits éléments déplaçables angulairement (16, 24).
  2. Outillage de poinçonnage (2) selon la revendication 1, dans lequel la surface radiale extérieure (16.1, 24.1) de l’élément déplaçable angulairement (24) de l’ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (10) et/ou de la matrice (16) est circulaire ou polygonale régulière.
  3. Outillage de poinçonnage (2) selon la revendication 1, dans lequel la surface radiale extérieure (16.1) de l’élément déplaçable angulairement de la matrice (16) est circulaire et comprend au moins deux encoches (36) à des positions angulaires différentes, destinées à s’engager avec des moyens d’arrêt (28).
  4. Outillage de poinçonnage (2) selon la revendication 3, comprenant, en outre, un bâti inférieur (6) comportant un alésage (6.1) apte à recevoir la matrice (16), et les moyens d’arrêt (28) de l’élément déplaçable angulairement de la matrice (16), disposés latéralement audit alésage (6.1).
  5. Outillage de poinçonnage (2) selon la revendication 4, dans lequel les moyens d’arrêt (28) comprennent une rondelle ou entretoise (34), une vis de fixation (32) de ladite rondelle ou entretoise (34) sur le bâti inférieur (6) et un logement (30) formé dans le bâti inférieur (6) et dimensionné pour recevoir ladite rondelle ou entretoise (34).
  6. Outillage de poinçonnage (2) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’élément déplaçable angulairement de la matrice (16) est ladite matrice (16).
  7. Outillage de poinçonnage (2) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’élément déplaçable angulairement de l’ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (10) est un fourreau (24) comprenant une surface radiale intérieure circulaire (26) destinée à recevoir le poinçon (8), la surface radiale extérieure (24.1) dudit fourreau (24) étant destinée à s’engager, par insertion suivant la direction de poinçonnage (22), avec une surface radiale intérieure (10.1) correspondante du porte-poinçon (10).
  8. Outillage de poinçonnage (2) selon la revendication 7, dans lequel la surface radiale extérieure (24.1) du fourreau (24) et la surface radiale intérieure (10.1) correspondante du porte-poinçon (10) sont polygonales régulières.
  9. Procédé de poinçonnage de tôles métalliques (20) au moyen d’une presse d’emboutissage équipée d’un outillage de poinçonnage (2), comprenant les étapes suivantes :
    (a) ouverture de la presse d’emboutissage ;
    (b) mise en place d’une des tôles métalliques (20) dans la presse d’emboutissage ;
    (c) fermeture de la presse d’emboutissage de manière à poinçonner ladite tôle métallique (20) ;
    caractérisé en ce que l’outillage de poinçonnage (2) est selon l’une des revendications 1 à 8.
  10. Procédé de poinçonnage suivant la revendication 9, comprenant une étape préalable d’ajustement de l’outillage de poinçonnage (2) comprenant le déplacement angulaire de l’élément déplaçable angulairement de chacun de l’ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (10) et de la matrice (16).
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