Brevet FR2310198A1 — publié le 19761203

La présente invention concerne une unité de poinçonnage servant à percer des trous de petit diamètre (1 à 20mm) dans des produits en plaques telle que tôle d'acier ( jusqu'à 1 mm)7 d'aluminium, feuille de cuir, plastique, plaque pour circuits imprimés et analogues (Susr,u's t à SC/?V). Comme on le sait, 1 'obtention de trous propres exige un faible jeu entre matrice et poinçon, ce qui implique un positionnement relatif rigoureux de ces deux éléments et par conséquent un usinage de grande précision de leurs logements canon pour le poinçon et alvéole ou logement pour la matrice. Par ailleurs, il est pratiquement impossible de fabriquer en acier trempé rectifié des canons de petit diamètre intérieur et de hauteur importante. il faut les faire en plusieurs morceaux d'où des difficultés d'alignement. Tout ceci implique un prix de revient élevé. C'est pourquoi l'invention a pour but de simplifier la réalisation et le montage du canon de guidage ainsi que l'usinage du logement de la matrice, et 1 'obtention d'un alignement parfait du poinçon par rapport à la matrice. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que 'on réalise dans le support de matrice un logement dont le contour est plus large que celui de l'extérieur de la matrice, on place la matrice dans ce logement puis après avoir monté le poinçon dans son canon de guidage et/ou dans son support, on engage au moins le nez de ce poinçon dans la matrice et l'on coule dans l'intervalle compris entre la paroi du logement et le pourtour extérieur de la matrice un produit fluide capable de se solidifier, par exemple une colle, une matière plastique ou un métal à bas point de fusion, puis on retire le poinçon après solidification de ce produit. On comprend aisément qu'une unité de poinçonnage ainsi réalisée est beaucoup moins onéreuse que ce n'était le cas dans l'art antérieur, tout en présentant à coup sur un parfait positionnement de la matrice par rapport à son poinçon. Les autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaitront à la lecture des exemples non limitatifs suivants décrits en se référant au dessin annexé dans lequel la rig. 1 représente celles des parties d'une unité de poinçonnage qui sont essentielles pour la compréhension de l'invention; et la Fig. 2 montre comment un défaut d'alignement (très exagéré sur le dessin) peut étre rattrapé fflr2ce à l'invention, et moere en outre un porte-matrice intermédiaire. Une unité de poinçonnage est constituée d'un support 1 portant une matrice rapportée 2 et un poinçon 3 qui coopère avec celle-ci pour percer des trous de quelques mm de diamètre dans de la feuille métallique ou synthétique (plastique, carton et analogues). Le poinçon (qui peut titre du type normalisé D.I.N.) est guidé dans un canon 4. La partie supérieure de la tige du poinçon est pourvue d'une téte tronconique 5 s'appuyant dans un trou fraisé qui comporte une plaquette métallique 6 placée sur le dessus d'un ressort 7 servant à rappeler le poinçon vers sa position haute, Ce ressort 7 est ici constitué par un bloc de caoutchouc synthétique percé d'un trou pour le passage de la tige du poinçon et éventuellement fixé sur le dessus du support 1. L'unité de poinçonnage peut aussi comporter un dévêtisseur (non représenté) formé par exemple d'un bloc de matière plastique élastique, percé d'un trou (dans lequel passe la partie inférieure du poinçon) et fixé contre la face inférieure 8 de sortie du poinçon 3. Comme on l'a ditplus haut, le logement 9, dans lequel la matrice 2 est placée, est plus grand que le diamètre extérieur de la pièce 2 constituant la matrice, de façon à laisser subsister un intervalle entre la paroi du logement et le pourtour de la matrice. Cet intervalle (mesuré radialement) peut être compris entre quelques centièmes de mm et 1 mm. De préférence, le logement de la matrice est de 0,2 mm plus grand que la matrice. Une matière plastique 10, par exemple de la colle à base de cyanocrylate, connue en France sous la désignation commerciale Loctite, a été coulée dans cet intervalle pris comme moule et s'y est solidifiée. Pour que la matrice soit correctement positionnée par rapport au poinçon, on a procédé comme suit Après avoir placé la matrice 2 dans son logement et le canon 4 dans le support 1, on a introduit le poinçon 3 dans le canon, sans monter le ressort de rappel 7. On a alors descendu le poinçon dans la matrice (la position correspondante est représentéé en trait interrompu sur la figure). Le poinçon restant engagé dans la matrice, on a coulé dans l'intervalle compris entre la matrice 2 et la paroi intérieure du logement 9 un produit fluide capable de se solidifier. Ce produit peut être un métal, ou alliage à bas point de fusion; une résine synthétique ou une colle poly-mérisable, de préférence la colle "Loctite" précitée. Cette dernière convient parfaitement lorsque l'intervalle entre matrice et logement est faible ( de l'ordre de 0,2 mm ou moins ). Lorsque ce produit est solidifié, donnant une couronne solide 10 entre matrice et logement, on retire le poinçon et on procède au montage du ressort et du dévtisseur. La matrice et le poinçon sont alors parfaitement centrés. Comme on le voit, l'invention permet d'obtenir facilement un alignement parfait sans être obligé de fabriquer les éléments ( ma friche, logement, support, canon ) avec des tolérances d'alignement et de concentricité trés étroites donc onéreuses. Cet avantage est encore plus apparent dans la variante illustrée par la ig. 2. Dans cette variante la matrice ne repose pas directement sur le support 1. Elle est logée dans un logement 9 aménagé dans un support intermédiaire constitué par une douille épaulée Il qui est elle-même portée dans le support principal 1. Pour mieux faire apparaître l'avantage de l'invention on a supposé que l'alésage recevant le canon du poinçon avait été percé ou positionné avec un défaut d'alignement dû à un décalage angulaire, de sorte que le poinçon, une fois placé dans son canon va se déplacer non pas selon l'axe théorique TY, mais selon l'axe Y'Y' ( fig. 2.) Bien entendu ce défaut est représenté très exagéré par rapport à ce qui peut arriver dans les conditions pratiques où le défaut angulaire est d'une fraction de degrè. La fig.2 montre le poinçon engagé dans la matrice 2 alors que l'on vient de couler le produit 10 qui va immobiliser celle-ci dans la position représentée, c'est-à-dire dans une position pour laquelle le défaut d'alignement est parfaitement rattrapé. D'après une autre caractéristique de l'invention, le canon 4 (fig. 1 )servant de guide au poinçon est en matière plastique par exemple en polyamide (Nglon) en polytétrafluoré thug ne ( PUFE ) ou en une matière telle que celles diffusées commercialement sous le nom de Delrin ou Âdriprène. Pour réaliser ce canon, l'invention prévoit deux méthodes s 1/ on part d'un mandrin en matière plastique ( par exemple Adiprène de dureté Shore D 70 ) que l'on perce facilement au diamètre de la tige du poinçon sur toute la longueur nécessaire. On place ensuite ce mandrin entre pointes, sur un tour, et l'on usine l'extérieur au diamètre intérieur du logement prévu pour ce canon dans le support 1. 2/ On moule le canon 4 autour de la tige du poinçon après l'avoir enduite d'un agent de démoulage connu en soi. Ces méthodes de réalisation du canon de poinçon sont particulièrement avantageuses particulièrement la première, car il est jusqu'à présent pratiquement impossible de fabriquer en acier trempé rectifié des canons de petit diamètre intérieur et de grande hauteur. Dans l'art antérieur, ces canons sont faits en plusieurs morceaux, ce qui implique des difficultés d'alignement et un prix de revient trés élevé si on le compare à celui cnn canon réalisé selon l'invention. Enfin, dans les cas trés particuliers où il s'agit d'obtenir des trous profilés non circulaires avec un profil particulier du contour intérieur de la matrice et du pourtour de ltextrémité du poinçon, l'invention permet de réaliser aux moindres frais une unité de poinçonnage avec un alignement parfait de la matrice et du poinçon. Par exemple, s'il s'agit d'obtenir par poinçonnage des trous allongés du genre "boutonnière", on aménage dans la tige du poinçon une rainure ou un méplat de guidage et l'on muni le canon d'une indexation correspondante qui peut être réalisée de plusieurs façons a/ soit en brochant ou forant un logement dans l'alésage du canon, et en créant un emplacement de clavette dans le pourtour extérieur du canon préalablement exécuté selon l'une des deux méthodes indiquées plus haut, le positionnement au montage étant obtenu par des clavettes ou doigts d'indexation placés, l'un entre le support 1 et le canon, l'autre dans la rainure de la tige et le logement dans l'alésage du canon b/ soit en moulant le canon selon la méthode indiquée plus haut en 2/, mais après avoir aménagé dans le poinçon une rainune longitudinale, de façon à obtenir un relief indexeur & I 'intérieur du poinçon. Ksuite, après avoir affuté le nez du poinçon au profil désiré, et après avoir fabriqué la matrice correspondante, on positionne la matrice dans son logement en procédant comme indi qué plus haut en se référant aux figures. Bien entendu, le pourtour extérieur de la bague 2 constituant la matrice, et l'intérieur du logement 9 we celle-ci, peuvent alors comporter es reliefs, rugosités ou rainures, renforçant la sécurité du positionnement de la matrice par l'agent de scellement, lorsque ce?ui-ci s'est solidifié. Ainsi, l'invention permet de réaliser aux moindres vrais des unités de poinçonnage de trous de petit diamètre, en ne laisant subsister comme opération d'usinage très précis que la confection du contour intérieur de la matrice et du contour extérieur du nez de poinçon. De plus, les matières plastiques, genre P.T.F.t. ne nécessitent aucun entretien, ni graissage, et ne grippent jamais. Enfin, il est bien entendu que les exemples précédents ne sont nullement limitatifs et que l'emploi de moyens ou systèmes équivalents entrerait aussi dans le domaine de l'invention. C'est ainsi. par exemple, que le support du canon de poinçon et du logement de matrice pourrait être de forme quelconque, voire même en plusieurs pièces, ce qui a été esquissé schématiquement sur le dessin par les lignes a et b subdivisant le support 1 en trois éléments la, 1b et Ic, REVENDICÂTIONS I - Procédé de construction d'une unité de poinçonnage servant à percer des trous de petit diamètre et comportant un poinçon, une matrice rapportée et des moyens pour les supporter et pour guider le poinçon, caractérisé en ce que l'on réalise dans le support de matrice un logement dont le contour est plus large que celui de l'extérieur de la matrice, on place la matrice dans ce logement puis. après avoir monté le poin çon dans son canon de guidage et /ou dans son support, on engage au moins le nez de ce poinçon dans la matrice et l'on coule dans l'intervalle compris entre la paroi du logement et le pourtour extérieur de la matrice un produit fluide capable de se solidifier, par exemple une colle, une matière plastique ou un métal à bas point de fusion, puis on retire le poinçon après solidification de ce produit. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérise en ce que, pour réaliser le canon du poinçon on fore d'abord de part en part une ébauche en matière synthétique telle qu'une résine ou un caoutchouc synthétique, le diamétre de perçage étant égal, aux tolérances près, à celui de la tige du poinçon, puis on place cette ébauche sur un tour, entre pointes engagées dans les extrémités du trou foré, et l'on usine l'exté - rieur au diamétre voulu pour obtenir un ajustement serré dans un logement cylindrique aménagé dans les moyens supportant le poinçon. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canon du poinçon est réalisé par moulage autour de celui-ci pris comme noyau d'un moule ayant les dimensions du logement du canon ou constitué par ce logement lui-même. 4 - Unité de poinçonnage servant à percer des trous de petit diamètre et comportant une matrice rapportée dans un support, un poinçon et des moyens pour supporter et pour guider le poinçon, caractérisée en ce que la matrice est maintenue en position dans un logement plus grand que son pourtour extérieur par l'intérmédiaire d'une matière moulée in-situ dans l'intervalle compris entre le pourtour extérieur de ladite matrice rapportée et la paroi intérieure de son logement. 5 - Unité de poinçonnage selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matière moulée est une colle ou une résine synthétique connue en soi. 6 - Unité de poinçonnage selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matière moulée est un métal ou un alliage métallique à bas point de fusion. 7 - Unité de poinçonnage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans laquelle le poinçon et la matrice sont conçus pour la perforation de trous non circulaires, caractérisée en ce que le pourtour extérieur de la matrice et la paroi de son logement comportent des reliefs, tels que des rugosités ou des rainures.