Brevet FR2580988A1 — publié le 19861031

OUTIL DE PRESSE A PARTIES TRAV'AILLANTES INTERCHANGEABLES La présente invention concerne un outil de presse à parties travaillantes interchangeables. Pour la fabrication des pièces en tôles métalliques on utilise habituellement des outils qui sont montés sur des presses pour effectuer des opérations de poinçonnage, d'emboutissage, de cam- brage, etc. Ces outils comprennent en général chacun, des parties travaillantes telles que les poinçons et les matrices, qui sont sujettes à une usure plus ou moins rapide, des parties de maintien telles que les porte-poinçon, les porte-matrice, les semelles de fixation qui sont montés respectivement sur le coulisseau et la table de la presse, et un serre-flan destiné habituellement à la fois à maintenir solidement en place une tôle soumise à une mise en forme dans l'outil et à guider ces poinçons dans leur coulissement. La plupart des outils de presse connus, sont réalisés chacun en vue de fabriquer un seul modèle ou type de pièce, prédéterminée en dimensions et en forme. Dans de tels outils, tout changement de modèle ou type de pièce à fabriquer est normalement accompagné d'un changement d'outil dans son ensemble et non de ses seules parties travaillantes. Pour cette raison dans les outils connus, leurs parties travaillantes c'est-à-dire les matrices et poinçons et leurs parties de maintien sont généralement conçus ou agencés fixes pour obtenir principalement un ensemble mécanique solide plutôt qu'un montage ou démontage rapide de ces outils ou de leur poinçons et matrices. Il en résulte que dans ces outils connus un entretien, un réglage ou un remplacement d'un poinçon ou d'une matrice exige souvent un temps de montage et de démontage relativement long. Certains autres outils de presse connus ont des parties travaillantes démontables. Cependant leurs modes de fixation et de réglage exigent encore un temps de montage et de démontage relativement long. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvé- nients, permet de réaliser un outil de presse dans lequel les parties travaillantes sont interchangeables, facilement montables, démon- tables et ajustables, solidement maintenues en place et exigent un temps de montage et de démontage relativement court dans leur entretien, leur réglage, leur remplacement ou leur substitution. Selon l'invention, un outil de presse ayant des parties travail- lantes constituées par des matrices et des poinçons et des parties de maintien telles que les porte-matrice, les porte-poinçon, les semelles de fixation de l'outil, est caractérisé en ce qu'il comprend comme parties travaillantes, des matrices et des poinçons inter- changeables, réalisés respectivement dans des pièces métalliques ou galettes amovibles, et comme parties de maintien, d'une part des portematrice et des porte-poinçon démontables, et des berceaux, destinés à recevoir et à maintenir en place ces porte-matrice et porte-poinçon et d'autre part deux semelles de fixation de l'outil, munies chacune d'au moins un creux présentant une forme complé- mentaire à celle de ces berceaux pour recevoir et immobiliser en rotation et en translation un de ces berceaux, et pour chacun de ces porte-matrice et porte-poinçon, un système à bride réglable coopé- rant avec son berceau pour l'immobiliser radialement et axialement. Pour mieux faire comprendre l'invention on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation dont un est illustré dans des dessins ciannexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue partielle et schématique, en coupe partielle, d'une partie d'un outil réalisé selon l'invention, monté sur une presse - la figure 2 représente à une autre échelle une vue de dessus partielle et schématique d'une matrice et son porte-matrice de l'outil de la figure 1 - la figure 3 représente une vue partielle schématique en coupe suivant III-III, de la matrice et son porte-matrice de l'outil illustré dans la figure 2, et - la figure 4 représente à une autre échelle, une vue partielle en perspective éclatée de la matrice, d'un porte-matrice d'un berceau et d'une semelle de fixation de l'outil illustré dans la figure 2. L'invention est applicable à tout outil de presse tel qu'un outil de reprise, un outil à suivre... On appelle habituellement outil de reprise, un outil de presse qui opère une seule fois, sur un flan de tôle pour lui donner une forme plus ou moins complexe, et outil à suivre, en général un outil comportant plusieurs postes de travail alignés, l'un disposé à la suite de l'autre sur lesquels on fait défiler suivant un pas déterminé une bande de tôle ou de métal pour réaliser sur cette bande de métal, par chaque poste de travail, une opération pré-établie telle que poinçonnage, emboutissage, cambrage, décou- page... et obtenir à la sortie du dernier poste, une pièce finie détachée de cette bande de tôle et présentant une forme plus ou moins complexe. Un outil de presse 1, réalisé selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, schématiquement et partiellement illustré dans les figures 1 à 4 est destiné à être monté sur une presse 2 dont la table 3 et le coulisseau 4 sont schématiquement représentés en traits discontinus. L'outil de presse I comprend au moins en premier lieu une matrice 5, un porte-matrice 6 et une semelle inférieure 7 qui est montée sur la table 3 de la presse 2; en deuxième lieu un poinçon 8, un porte-poinçon 9 et une semelle supérieure de fixation 10 qui est montée sur le coulisseau 4 de la presse 2, et en troisième lieu un serre-flan 11 disposé entre cette matrice 5 et ce poinçon 8. Les parties travaillantes de l'outil I sont la ou les matrices 5 et le ou les poinçons 8 et les parties de maintien de l'outil 1 sont le ou les porte-matrice 6, la semelle inférieure de fixation 7, le ou les portepoinçon 9, et la semelle supérieure de fixation 10... Dans l'outil 1, les parties de maintien 6-7 de la matrice 5 et les parties de maintien 9-10 du poinçon 8 ont selon l'invention une structure analogue. Pour une simplification de la présentation de l'invention, la description donnée ci-après est relative à une matrice 5, mais elle est également valable pour un ensemble relatif à un poinçon 8 ou un serre-flan 11. Selon une caractéristique importante, l'outil de presse 1 comprend comme parties travaillantes des matrices 5 et des poin- çons 8 interchangeables réalisés respectivement dans des pièces métalliques ou galettes amovibles et comme parties de maintien d'une part des porte-matrice 6 et des porte-poinçon 9 démontables et des berceaux 13 destinés à recevoir et à maintenir en place ces porte-matrice 6 et portepoinçon 9, et d'autre part deux semelles de fixation 7, 10 de l'outil munies chacune d'au moins un logement ou creux 14 présentant une forme complémentaire à celle de ces berceaux 13 pour recevoir et immobiliser en rotation et en trans- lation un de ces berceaux 13, et pour chacun de ces porte-matrice et porte-poinçon, un système à bride réglable 20 coopérant avec son berceau 13 pour l'immobiliser radialement et axialement. Selon une autre caractéristique, dans l'outil de presse 1, le portematrice 6 ou porte-poinçon 9 démontable est constitué par une pièce métallique à creux recevant la partie travaillante 5 ou 8 et à surface latérale extérieure cylindrique munie d'un méplat 15 et d'un moyen annulaire de rétention 16, et le berceau 13 ayant une forme d'une couronne et une surface plane 17 est munie, sur une partie de la périphérie de cette surface, d'un rebord axial 18 pourvu dans sa paroi latérale intérieure de moyens en arc de cercle ou circulaires de rétention 19 lesquels coopèrent avec le système à bride réglable d'un type connu 20, le méplat 15 et le moyen de rétention 16 du porte-matrice 6 ou porte-poinçon 9 pour constituer un système à au moins deux zones opposées d'appui d'immobilisation radiale et axiale de ce porte-matrice 6 ou porte-poinçon 9 sur la surface plane 17 de ce berceau 13. Ce système est à deux zones d'appui diamétralement opposées 15-19 quand les moyens en arc de cercle ou circulaires de rétention 19 forment une seule unité 19 non représentée. Ce système est à trois -zones opposées d'appui angulai- rement espacées 19-15-19, quand les moyens circulaires de rétention 19 sont scindés en deux et espacés comme l'illustrent les figures 2 et 4, d'un angle alpha de l'ordre de 30 à 180'. Selon une autre caractéristique, l'outil de presse 1 est pourvu d'un système 21 de positionnement angulaire d'un ensemble matrice et portematrice 6 ou d'un ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 9 dans l'outil. Ce système 21 comprend deux éléments assemblables, une pige ou broche et une rainure ajustée à cette pige pour la recevoir sans jeu, l'un étant réalisé dans cet ensemble matrice et porte-matrice ou poinçon et porte-poinçon et l'autre dans un ber- ceau 13 correspondant. Selon l'exemple illustré dans les figures 1, 2, 3 et 4 dans l'outil de presse 1, la matrice 5 est réalisée dans une pièce métallique cylindrique ou galette. La matrice 5 est maintenue dans le creux cylindrique du porte-matrice 6. Et ce porte-matrice 6 est immo- bilisé à son tour sur la semelle de fixation 7 au moyen d'un berceau 13. Ce berceau 13 a une forme d'une couronne à contour polygonal, par exemple un contour octogonal 22 dans sa partie supérieure et un contour circulaire 23 dans sa partie inférieure. Le porte-matrice 6 est constitué par une pièce cylindrique évidée dans sa partie intérieure pour former un creux concentrique à fond plat. La paroi extérieure cylindrique du porte-matrice 6 est pourvue d'un méplat 15 et d'une gorge ou rainure circulaire ou annulaire servant de moyen annulaire de rétention 16 dont le fond et le bord inférieur jouent respectivement le rôle d'une butée radiale et d'un épaulement de retenue axiale, vis-à- vis des moyens en arc de cercle ou circulaires de rétention 19 du berceau 13. Le méplat 15 sert de plan d'appui à la partie frontale 27 de la bride réglable 20 et encaisse d'une part une poussée radiale ou horizontale de cette bride et d'autre part une poussée verticale vers le bas exercée par cette même bride 20. Le méplat 15 du porte-matrice 6 et la partie frontale 27 de la bride 20 peuvent avoir une position inclinée. Le berceau en forme de couronne 13 comprend comme moyens circu- laires de rétention 19, des talons ou nervures en arc de cercle espacés ayant une forme complémentaire à celle de la gorge ou rainure annulaire 16 du porte-matrice 6 formés sur la paroi latérale intérieure du rebord axial 18. Quand le porte-matrice 6 est mis en place et la bride réglable 20 est serrée au moyen d'une vis de fixation 33, la poussée radiale exercée par la bride 20 sur le porte- matrice 6 est encaissée par les talons ou nervures 19 du berceau 13 qui pénètrent dans la gorge ou rainure annulaire 16 de ce porte matrice 6 (figure 1 et 3) et s'appuient sur le fond de cette gorge. La partie saillante inférieure 37 de la paroi extérieure du porte-matrice 6 délimitée par la gorge annulaire 16 étant en ajustement glissant c'est-àdire en ajustement sans jeu, dans les espaces 38 du berceau 13 définis du côté inférieur par la surface plane 17 de ce berceau 13 et du côté supérieur par la surface inférieure des talons 19 du rebord axial 18 de ce berceau 13, le porte-matrice 6 est alors solidement bloqué dans le berceau 17 d'un côté par les talons en arc de cercle 19 et la surface plane 17 de ce berceau, et du côté opposé par la bride réglable 20 exerçant une poussée radiale et une poussée verticale vers le bas, sur ce porte-matrice 6, et par cette surface plane 17 de ce berceau 13. Quant au positionnement angulaire de l'ensemble matrice 5 et portematrice 6 par rapport au berceau 13 par conséquent à la semelle 7 de l'outil, ce positionnement est assuré d'une manière précise par un système à pige et rainure 21. Dans l'exemple illustré dans les figures 2, 3 et 4, le système à pige et rainure 21 comprend d'une part une pige ou broche 41 fixée dans un trou 42 du porte-matrice 6 et d'autre part une rainure 43 ajustée à cette pige ou broche 41, formée dans le berceau 13. Lors d'un montage d'un ensemble matrice 5 et porte-matrice 6, la pige ou broche 41 portée par ce porte-matrice 6 s'engage sans jeu dans la rainure 43 du berceau 13 et détermine ainsi une orientation ou un positionnement précis de la matrice 5 dans l'outil. Dans une variante de réalisation non illustrée, la pige ou broche 41 est fixée dans le berceau 13 tandis qu'une rainure 43 ajustée à cette pige ou broche 41 est formée dans le porte-matrice 6. Selon une autre caractéristique, l'outil de presse 1 comprend un moyen 46 de contrôle de la position de montage d'un ensemble matrice 5 et porte-matrice 6 ou d'un ensemble poinçon 8 et porte- poinçon 9 vis-à-vis d'une position prédéterminée de fixation pour cet ensemble dans l'outil. Ce moyen de contrôle 46 comprend au moins, d'une part une tige à diamètre calibré ou pige 48, et d'autre part deux trous calibrés de même diamètre que celui de cette pige 48, l'un 49 formé en un point prédéterminé du berceau 13 et l'autre 50 réalisé en un point dans le porte-matrice 6 ou porte-poinçon 9 de manière que quand ce porte- matrice 6 ou ce porte-poinçon 9 occupe exactement la Dosition prédéterminée de fixationn qui lui est destinée dans l'outil 1, ce trou calibré 50 soit rigoureusement en alignement avec le trou calibré 49 du berceau 13 et que lors d'un contrôle de position, la tige à diamètre calibré ou pige 48 puisse être enfilée ou coulissée momentanément dans ces deux trous 49 et en alignement. Ce moyen de contrôle de position 46 et le système de positionnement angulaire 21 permettent de réaliser un montage correct de l'ensemble matrice 5 et porte-matrice 6 et l'ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 9 dans l'outil 1. Dans l'outil 1, la matrice 5 est montée dans le porte-matrice 6 selon une position prédéerminée contrôlée soit par un système de contrôle à trous alignés calibrés non représentés, formés dans la matrice 5 et le portematrice 6 et à tige calibrée à engagement momentanné analogue au moyen de contrôle 46, soit par un système connu à trous alignés non représentés formés dans la matrice 5 et le porte-matrice 6 et à goupille montée à demeure dans ces trous alignés. La matrice 5 est en outre fixée d'une manière connue dans le porte-matrice 6 par des vis non représentées. Selon une autre caractéristique, l'outil de presse 1 comprend au moins dans sa semelle supérieure de fixation 11 sur les deux côtés latéraux d'un berceau 13, un système à rails parallèles 51 apte à recevoir un ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 9 et faciliter un transfert par coulissement de cet ensemble sur ces rails, depuis un point à l'extérieur de l'outil jusqu'à une position prédéterminée pour la fixation de ce dernier dans ce berceau 13. Les rails de ce système 51 peuvent être, durant le coulissement d'un ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 9, soit engagés dans la gorge annulaire 16 de cet ensemble pour le soutenir, soit en position pour former une surface de glissement pour cet ensemble. Le système à rails 51 facilite la mise en place et la fixation de cet ensemble poinçon 8 et porte-poinçon 9 dans l'outil 1. Un tel système à rails 51 peut être monté également sur la semelle inférieure de fixation 7 de l'outil I pour rendre facile la mise en place et la fixation d'un ensemble matrice 5 et porte-matrice 6. Selon une telle structure, un remplacement d'une matrice 5 par une autre matrice interchangeable ou d'un poinçon par un autre poinçon 8, qui se fait par simple démontage et montage du porte- matrice 6 ou du porte-poinçon 9 est facile et rapide, ce qui rend aisée la maintenance de l'outil 1 et réduit le temps de préparation de l'outil dans un changement de type ou modèle de piece à fabriquer. Selon une variante de réalisation non représentée, un porte- matrice 6 ou porte-poinçon 9, comprend comme moyen annulaire de rétention 16 un talon ou nervure annulaire à la place d'une rainure annulaire, et un berceau analogue au berceau 13 muni cependant dans la paroi latérale intérieure de son rebord axial, comme moyens circulaires de rétention 19, une rainure circulaire ayant une forme complémentaire au talon annulaire de ce porte-matrice ou porte- poinçon. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T 1 0 Nfi S 1. Outil de presse ayant des parties travaillantes constituées par des matrices et des poinçons et des parties de maintien telles que les portematrice, les porte-poinçon, les semelles de fixation de l'outil, caractérisé en ce qu'il comprend comme parties travaillantes au moins une matrice (5) et un poinçon (8) interchangeables réalisés respectivement dans des pièces métalliques ou galettes amovibles, et comme parties de maintien, d'une part des porte-matrice (6) et porte-poinçon (9) démontables et des berceaux (13), destinés à rece- voir et à maintenir en place ces porte-matrice (6) et porte-poinçon (9) et d'autre part, deux semelles de fixation (7, 10) de l'outil munies chacune d'au moins un logement ou creux (14) présentant une forme complémentaire à celle de ces berceaux (13) pour recevoir, et immobiliser en rotation et en translation un de ces berceaux, et pour chacun de ces porte-matrice (6) et porte-poinçon (9), un système à bride réglable (20) coopérant avec son berceau (13) pour l'immobi- liser radialement et axialement. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portematrice (6) et porte-poinçon (9), sont constitués chacun par une pièce métallique à creux recevant la partie travaillante (5, 8) et à surface latérale extérieure cylindrique munie d'un méplat (15) et d'un moyen annulaire de rétention (16), et leur berceau (13) a une forme d'une couronne à surface plane (17) et munie sur une partie de la périphérie de cette surface, d'un rebord axial (18) à paroi latérale intérieure pourvue de moyens en arc de cercle ou circulaires de rétention (19). 3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans les portematrice (6) et porte-poinçon (9), les moyens en arc de cercle ou circulaires de rétention (19) de la paroi latérale intérieure du rebord axial (18, du berceau (13) coopèrent avec un système à -30 bride réglable (20), le méplat (15) et le moyen de rétention (16) de ces porte-matrice (6) et porte-poinçon (9) pour constituer un sys- tème à au moins deux zones opposées d'appui, d'immobilisation radiale et axiale de ces porte-matrice (6) et porte-poinçon (9). 4. Outil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que dans ses porte-matrice (6) et porte-poinçon (9), le moyen annulaire de rétention (16) est constitué par une rainure annulaire formée dans leur surface latérale extérieure cylindrique et dans le berceau (13), les moyens circulaires de rétention (19) sont constitués par des talons ou nervures en arc de cercle ou cylindriques ayant une forme complémentaire à cette rainure annulaire (16) dans ces porte- matrice (6) et porte-poinçon (9). 5. Outil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que dans les porte-matrice (6) et porte-poinçon (9), le moyen annulaire de rétention (16) est constitué par un talon ou nervure annulaire formé dans leur surface latérale extérieure cylindrique et dans le berceau (13), les moyens circulaires de rétention (19) sont constitués par une rainure circulaire ayant une forme complémen- taire à ce talon ou nervure annulaire (16) de ces porte-matrice (6) et porte-poinçon (9). 6. Outil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un système de positionnement (21) de la matrice (5) ou du poinçon (8) dans le porte-matrice (6) ou porte-poinçon (9), comprenant deux éléments assemblables, une pige ou broche (41) et une rainure (43) ajustée à cette pige ou broche pour la recevoir sans jeu, l'un des ces éléments étant réalisé dans ce porte-matrice ou porte-poinçon et l'autre de ces éléments étant formé dans le berceau (13). 7. Outil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matrice 5 ou le poinçon (8) est réalisé dans une pièce métallique cylindrique ou galette, et le porte-matrice (6) ou porte- poinçon (9) est pourvu d'un creux cylindrique à fond plat pour recevoir cette matrice ou ce poinçon. 8. Outil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour un contrôle de la position de montage d'un ensemble matrice (5) et porte-matrice (6) ou d'un ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (9) vis-à-vis d'une position prédéterminée de fixation Il pour cet ensemble dans l'outil, il est pourvu d'un moyen (46) comprenant d'une part une tige à diamètre calibré ou pige (48) et d'autre part deux trous calibrés de même diamètre que celui de cette pige (48), l'un (49) formé en un point prédéterminé dans le berceau (13) et l'autre (50) réalisé en un point dans le porte-matrice (6) ou porte-poinçon (9) de manière que, quand ce porte-matrice ou porte-poinçon occupe exactement la position prédéterminée de fixation qui lui est destinée dans l'outil, les deux trous calibrés (49 et 50) soient rigoureusement en alignement et permettent lors d'un contrôle de position, un enfilement ou un coulissement momentanné de la tige ou pige (48) dans ces deux trous alignés (49, 50). 9. Outil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que pour faciliter une mise en place d'un ensemble matrice (5) et portematrice (6) ou d'un ensemble poinçon (8) et porte-poinçon (9), il est pourvu d'un système à rails parallèles (51) apte à recevoir cet ensemble et faciliter un transfert par coulissement de cet ensemble sur ces rails, depuis un point à l'extérieur de l'outil jusqu'à une position prédéterminée pour la fixation de ce dernier dans le berceau (13).