Brevet FR2568499A1 — publié le 19860207

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'assemblage mécanique de tôles et pièces réalisées en partant de tôles. 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. 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. La liaison se fait par coincement des deux tôles entre elles, dans la déformation produite par l'amorce du poinçonnage. Cette opération est quelquefois suivie d'un forgeage sur un contre-poinçon pour augmenter le coincement. Un autre procédé découpe sur trois côtés une ou deux languettes qui sont ensuite rabattues extérieurement sur elles-mêmes. 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. 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. Il s'ensuit un débordement périphérique formant la tête ou le bouton qui presse fortement la tôle supérieure sur la tôle inférieure. 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-. 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. Sur le même axe et dans le corps de chaque matrice se déplacent deux poinçons qui travaillent face à face. C'est un appareil avec deux poinçons et deux matrices opposées. La mise en mouvement et les puissances qui sont nécessaires à cette réalisation sont fournies par des procédés connus qui ne seront pas décrits. 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. 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. 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). 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. La pénétration de C est réglée de telle sorte que l'estampage se limite à la tôle supérieure (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. 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 4 : Comme dans les figures précédentes, le plateau matrice B est maintenu en pression. 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. 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 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. 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. 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. 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. 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 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. Ce bombage sera accentué en figure 4. Elle a été dessinée comme telle figure 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.