Brevet FR2596700A1 — publié le 19871009

OUTIL DE PRESSE A MODULES La présente invention concerne un outil de presse à modules destiné à réaliser sous presse des opérations mécaniques telles que découpage, emboutissage, poinçonnage, cambrage. Jusqu'à present, pour une fabrication d'un nombre relativement faible ou en petite quantité de pièces métalliques, un ou des outils de reprise est habituellement utilisé tandis que dans une fabrication en grande série de ces pièces, un outil à suivre ou progressif est plutôt choisi. Un outil de reprise est un outil de presse qui opère une seule fois sur un flan de tôle pour lui donner une forme plus ou moins complexe et un outil à suivre ou outil progressif est 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 découpage, poinçonnage, emboutissage, cambrage... et obtenir à la sortie du dernier poste, une pièce finie, détachée de cette bande de tale et présentant une forme plus ou moins complexe. Le prix d'un outil à suivre ou progressif est de l'ordre de 1,4 à 1,6 fois plus élevé que celui d'une gamme d'outils de reprise. En outre, une important modification d'une pièce à fabriquer exige souvent un changement de l'outil et toute modification d'un outil à suivre est très coûteuse par rapport à celle d'un outil de reprise. Seule une production d'un nombre relativement grand de pièces justifie, par sa rentabilité, une utilisation d'un outil à suivre ou progressif. Dans l'industrie, se présente souvent le cas où la demande d'une pièce à fabriquer ne peut être déterminée avec certitude, et la fabrication de cette pièce débute prudemment en faible quantité ou en petite série avec des outils connus de reprise. Quand un succés est enregistré, cette pièce est fabriquée en grande série avec un outil connu à suivre ou progressif. Toutefois, le passage d'une fabrication en faible quantité de cette pièce avec des outils connus de reprise à une fabrication en grande série avec un outil connu à suivre ou progressif, entraine un abandon onéreuse de ces outils connus de reprise et en même temps un investissement relativement important pour cet outil connu à suivre ou progressif. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser un outil économique de presse appelé dans la suite outil de presse à modules ou outil à modules facilitant un passage d'une fabrication en petite quantité d'une pièce prédéterminée, à une fabrication de celle-ci en grande série, sans entrainer un abandon onéreux et habituel des outils de reprise ou leurs équivalents, et un passage en sens inverse de cette fabrication sans abandon onéreux et habituel de l'outil à suivre ou progressif. Selon l'invention, un outil de presse est caractérisé en ce qu'il comprend un bâti commun standardisé, des tasseaux standardisés, et des modules destinés à être montés dans une presse soit individuellement en outils de reprise soit collectivement suivant un ordre prédéterminé, en un outil à suivre ou progressif. Pour mieux faire comprendre l'invention on en décrit ci-après un exemple de réalisation, illustré par des dessins ci-annexés dont: - la figure 1 représente une vue partielle, schématique en perspective d'un outil de presse à modules réalisé selon l'invention dont un seul module est illustré, - la figure 2 représente à une autre échelle, une vue latérale schématique, suivant la flèche F2, de l'outil de la figure 1, montrant cet outil monté en un outil progressif ou à suivre, - la figure 3 représente une vue latérale schématique, suivant la flèche F3, de l'outil de la figure 1, montrant cet outil monté en un outil de reprise. - la figure 4 représente à une autre échelle, une vue de dessus d'une semelle inférieure du bâti de l'outil de la figure 1, - la figure 5 représente une vue en coupe transversale, suivant le plan V - V de la semelle inférieure du bâti de la figure 4, - la figure 6 représente à une autre échelle, une vue schématique en coupe verticale d'une partie d'une semelle inférieure d'un module de l'outil de la figure 1, montrant un dispositif démontable coulissant d'un système de guidage d'une bande de matière dans cet outil, lorsqu'il est monté en version outil progressif, - la figure 7 représente à une autre échelle, une vue de dessus d'un exemple d'une pièce en tôle métallique pouvant être réalisée avec un outil à modules de la figure 1, - la figure 8 représente une vue de dessus des formes successives de la pièce de la figure 7 prises à partir d'un flan, et montrant quatre séries d'opérations simultanées de presse choisies, respectivement effectuées par quatre modules différents de l'outil de la figure 1, montés en outils de reprise, - la figure 9 représente une vue de dessus de la forme d'une bande de tôle métallique prise dans son passage dans un outil de la figure 1 où les quatres modules réalisant les quatres séries d'opérations de la figure 8 sont montés en un outil à suivre ou progressif, - la figure 10 représente à une autre échelle, une vue schémati que de dessus, d'une matrice et d'une semelle inférieure du premier des quatres modules de l'outil de la figure 1, monté en un outil de reprise et effectuant une première des quatres séries d'opérations illustrées dans la figure 8 relative à une fabrication de la pièce mécanique de la figure 7, et - la figure 11 représente une vue partielle schématique en coupe transversale suivant la ligne XI - XI, de l'outil de reprise de la figure 10. Un outil à modules 1 réalisé selon l'invention est destiné à être monté dans une presse mécanique entre un coulisseau et une table de celle-ci et à réaliser des opérations de presse telles que découpage emboutissage, poinçonnage, cambrage etc..., sur de la matière ou matériau sous forme de flans, de plaques ou de bandes. L'outil à modules 1 comprend (figs 1 à 11) un bâti commun 2,6 standardisé récupérable et des tasseaux 16 à 19 de montage sur presse, standardisés récupérables. L'outil 1 est pourvu d'un jeu de plusieurs modules comportant, propres à chacun, des parties travaillantes, des parties de maintien, un serre-flan et des systèmes de guidage et de positionnement pour une réalisation d'une série prédéterminée d'opérations simultanées de presse choisies, et permettant d'obtenir à la sortie du dernier de ces modules une pièce finie donnée. Ces modules sont aptes à être montés sous presse soit individuellement avec des tasseaux standardisés en outils de reprise soit collectivement avec le bâti commun et des tasseaux standardisés en un outil à suivre ou progressif. Le bâti commun standardisé de l'outil 1 comprend d'une part une semelle supérieure 2 (figs 1,2 6) munie d'encoches 3 à entraxes standardisés pour son montage sur un coulisseau 23 d'une presse 24 et de trous tarandés 4 à entr'axes standardisés destinés à une fixation des modules 5 de l'outil 1, et d'autre part une semelle inférieure 6 (Figs 1,2,4,5) munie, dans la zone centrale d'ajours 7 évasés vers le haut, espacés et séparés par des ponts 8 à bords en pente 9 facilitant une bonne évacuation des déchets ou débouchures, dans les deux bords longitudinaux 10,11 de trous taraudés 12 à entr'axes standardisés destinés à une fixation des modules 5 de l'outil, et de trous alésés 13 recevant des tiges ajustées 38 (fig 10) d'un système de positionnement de ces modules 5.Dans la semelle inférieure 6 du bâti, les deux bords longitudinaux 10,11 munies de trous taraudés 12 et de trous alésés 13 sont de préférence surélevés vis-à-vis de la zone centrale à ajours 7 pour former une dépression ou un creux longitudinal plat 14 (figs 1,5) destiné à recevoir par emboîtement une partie centrale inférieure en saillie 15 des modules 5. Cette dépression 14 de la semelle inférieure 6 et cette partie en saillie 15 des modules 5 permettent un bon pré-positionnement en place de ces modules 5. Les tasseaux standardisés sont respectivement constitués par des barres rigides parallèlipépidiques. Les tasseaux standardisés comprennent d'une part des tasseaux de bâti standardisés formés de tasseaux à encoches 16 pour une fixation par des vis sur une table 25 de la presse 24 et de tasseaux de calage sans encoche 17 (figs 1 et 2) et d'autre part des tasseaux de semelle standardisés formés de tasseaux à encoches 18 pour une fixation par des vis sur une table 25 de la presse 24 et de tasseaux de calage sans encoches 19 comprennent des bords longitudinaux inclinées ou en pente 20 facilitant l'évacuation des déchets ou débouchures. Les tasseaux standardisés de bâti 16, 17 servent au montage de chacun de ces modules 5 en outil à suivre ou progressif. (fig 2,4,5) tandis que les tasseaux standardisés de semelle 18,19 servent au montage de chacun de ces modules 5 en outil de reprise (Figs 3,10,11). Chacun des modules 5 comprend (figs 2,3,10,11) des parties travaillantes constituées de poinçons 26 et matrices 27, - des parties de maintien formées d'un porte-poinçons 28, d'une semelle supérieure du module 29, d'une tale de choc 30 séparant les poinçons 26 de cette semelle supérieure 29, et d'une semelle inférieure 31, -un serre-flan 32 muni de trous 33 de guidage de coulissement des poinçons 26 et destiné à maintenir fermement un flan ou une bande de tôle sur la matrice 27 lors d'une exécution d'une opération de presse sur ce flan ou cette bande de tôle, un système de guidage par colonnes coulissantes 34 et tiges coulissantes 60 (fig 10), des mouvements des parties de maintien du module 5, - un système de guidage et de décollement de la matière en flan et en bande dans l'outil, à dispositifs démontables 35,36 adaptables aux différentes dimensions de flans et de bandes de matière et à ergots coulissants de décollement 37, - un système de positionnement des parties du module comprenant des tiges de positionnement ajustées 38 pénétrant dans les trous alésés 13 correspondants dans la semelle inférieure 6 du bâti commun ou dans ceux des tasseaux de semelle 18, - et des vis de fixation 39,40,41,61 (figs 10,11). Les parties travaillantes 26,27, les parties de maintien 28,29, 30,31, le serre flan 32, le système de guidage par colonne 34 et tiges 60 coulissantes, et les vis de fixation 39,40,41,61 sont de préférence des éléments et systèmes de types connus et ne sont pas décrits en détail. Cependant la matrice 27 peut être divisée et réalisée économiquement en deux ou plusieurs parties 27a, 27b puis assemblées sur la semelle inférieure 31 du module 5 avec une jointure transversale 42 dans sa zone centrale, et fixées sur cette semelle inférieure 31 ou dans un creux plat 43 (figs 10,11) de cette semelle inférieure 31, par des vis 41.En outre la semelle inférieure 31 du module 5 comprend (figs 1,11) dans sa face inférieure une partie centrale en saillie 15 destinée à être montée en emboîtement soit dans la dépression ou le creux longitudinal plat 14 de la semelle inférieure 6 du bâti commun de l'outil 1 lorsque l'outil 1 est monté en un outil progressif (Figs 1,2,4,5) rappelé dans un paragraphe précédent soit dans un espace libre entre deux tasseaux de semelle 18 quand l'outil 1 est monté en outils de reprise (Figs 3,10,11). Le système de guidage et de décollement de la matière dans l'outil 1 comprend (fig 10) d'une part dans chacun des deux bords longitudinaux de la semelle inférieure 31 d'un module 5, deux dispositifs démontables coulissants 35 de guidage de la matière en bande (50), symètriques par rapport à l'axe transversal du module 5 (fig. 10) constitués respectivement (fig 6) par une tige 44 coulissante par une de ses extrémités dans un trou 45 de la semelle 31, sous la poussée d'un ressort 46, et pourvue dans sa deuxième extrémité en saillie vers l'extérieur, sur une partie de sa longueur, d'un plat longitudinal 47 parallèle à son axe, coopérant avec une butée - guide plate 48 fixée sur la semelle 31, et d'une fente transversale 49 diamètralement opposée à ce plat 47, destinée à recevoir et guider dans sa progression, un bord d'une bande de matière 50 introduite dans le module 5 de l'outil 1, et d'autre part dans la bordure de la matrice 27 (fig 10) des dispositifs démontables coulissants 36 de guidage de la matière en flan 58 et en bande 50 (figs 6,8,9,10,11) constitués respectivement par une tige 51 coulissante sous la poussée d'un ressort 54 dans des trous alignés correspondants 52,53 dans la matrice 27 et la semelle inférieure 31 du module 5, et pourvue dans son extrémité intérieure, d'une tête 55 servant de butée de limitation de coulissement et dans son extrémité en saillie vers l'extérieur, d'un têton axial 56 servant soit de butée de positionnement aux flans 58 de différentes dimensions dans le module 5 soit de guide complémentaire à la bande de matière 50 dans sa progression dans le module 5 de l'outil 1, et dans la matrice 27 des ergots de décollement 37 respectivement constitués par une tige à tête coulissante dans des trous alignés correspondants 62,63 dans la semelle inférieure 31 et la matrice 27, sous la poussée d'un ressort 64. Selon cette structure les modules 5 sont autonomes et susceptibles de remplir soit individuellement le rôle entier d'un outil de reprise lorsqu'ils sont montés sur des tasseaux de semelle 18,19 dans une presse 24 soit collectivement dans leur montage sur le bâti commun 2,6 et sur des tasseaux de bâti 16,17 le rôle complet d'un outil à suivre ou progressif. Il en résulte que dans une fabrication d'une pièce mécanique donnée où la demande de cette pièce est incertaine ou faible au début, la présente invention permet une réalisation avantageuse par étapes de l'outil de fabrication.Dans une première étape seuls les modules 5 et les tasseaux standardisés de semelle 18,19 de l'outil 1 sont réalisés et montés en outils de reprise pour une production de cette pièce en petite quantité. Si la demande de cette pièce mécanique augmente fortement, et une production en grande série de celle-ci doit être envisagée, une deuxième étape de fabrication de l'outil à modules I est déclenchée et consiste à réaliser uniquement le bâti commun standardisé 2,6 et des tasseaux standardisés de bâti 16,17 pour un montage# en outil à suivre ou progressif des modules 5 récupérés de l'outil fabriqué dans l'étape précédente, ce qui permet de réalier une grande économie de temps et d'argent par rapport au gaspillage entrainé par la solution habituelle découlant de la structure des outils connus de presse, qui exige un abandon onéreux des outils de reprise et une fabrication longue et coûteuse d'un nouvel outil à suivre au progressif. Grâce à l'outil à modules réalisés selon l'invention, seuls les tasseaux standardisés de semelle 18, 19 qui peuvent être utilisés dans un montage d'un autre outil à modules dans une autre fabrication, sont mis à l'écart. Dans une situation inversée où une fabrication d'une pièce donnée exige d'emblée une production en grande série dès le début, un outil à modules 1 est alors réalisé dans une première étape avec des modules 5, un bâti commun standardisé 2,6 et des tasseaux de bâti 16,17, et puis monté en outil à suivre ou progressif. Lorsque la demande de cette pièce mécanique tombe à un niveau trés bas et la fabrication qui est effectuée par un outil progressif devient non rentable ou onéreuse, et devrait être continuée sur des outils de reprise. Pour cette fin, dans une seconde étape de réalisation de l'outil à modules, seuls les tasseaux standardisés de semelle 18, 19 sont fabriqués pour que des modules 5 récupérés de l'outil progressif de l'étape précédente puissent être montés en outils de reprise.Cette transformation en outils de reprise, des modules récupérés 5 ne met à l'écart que le bâti commun standardisé 2,6 et les tasseaux de bâti 16,17 qui peuvent être réutilisés dans un autre montage d'un autre outil progressif à modules, ce qui est nettement avantageux vis-à-vis de la solution habituelle découllant de la structure des outils de presse connus, qui exige un abandon onéreux de la totalité de l'outil progressif et une fabrication longue et coûteuse de nouveaux outils de reprise. Dans un exemple de fabrication d'une pièce finie illustrée dans la figure 7, l'outil 1 réalisé selon l'invention comprend quatre modules 5, un bâti commun standardisé 2,6, des tasseaux de bâti standardisés 16,17 et des tasseaux de semelle standardisés 18,19. Les quatres modules 5 comprennent leurs propres parties travaillantes qui effectuent respectivement quatre séries d'opérations simultanées de presse illustrées dans la figure 8, à savoir une série A d'opérations simultanées de découpage, une série B d'opérations simultanées d'emboutissage, une série C d'opérations simultanées de poinçonnages et une série D d'opérations simultanées de cambrage et de séparation. Lorsque l'outil 1 travaille en outils de reprise, les quatre modules 5 sont respectivement montés sur presse avec des tasseaux de semelle 18,19. Le premier des modules 5 effectuant des opérations de découpage A est alimenté à l'entrée par des flans de matière 58 et donne à sa sortie des pièces partiellement façonnées A illustrées dans la figure 8.Ces pièces A alimentent le deuxième des modules 5 qui effectue des opérations d'emboutissage B et qui donne à sa sortie des pièces partiellement façonnées B. Les pièces B alimentent le troisième des modules 5 qui effectue des opérations de poinçonnage C et qui donne à sa sortie des pièces partiellement façonnées C. Les pièces C alimentent la quatrième des modules 5 qui effectue des opérations de cambrage et de séparation D et qui donne à la sortie des pièces finies D autrement dit des pièces de la figure 7. Les flans 58 et les pièces A,B,C sont respectivement positionnées dans les modules 5 par des butées constituées par des têtons 56 des dispositifs coulissants démontables 36 du système de guidage de la matière.Dans un module 5 (fig 10), les dispositifs 36 du système de guidage de la matière qui ne participent pas au positionnement de la pièce introduite dans l'outil, sont préalablement démontés et mise en réserve. Les dispositifs coulissants 36 poussés par leurs ressorts 54 contribuent par leur épaulement à la base de leur têton 56, au soulévement ou décollement de la pièce soumise à l'opération de la presse dans le module 5. Lorsque l'outil de presse 1 travaille en outil à suivre ou progressif, ces quatres modules 5 sont montés dans une presse avec leur bâti commun 2,6 et des tasseaux de bâti 16,17 suivant l'ordre ABCD des séries d'opérations A,B,C,D, de l'entrée à sortie de l'outil. Ces modules 5 sont de préférence espacés les uns des autres d'un espace libre équivalent à un module 5 de manière à obtenir sur une bande de matière 59 introduite à l'entrée de l'outil, une forme de bande illustrée dans la figure 9 où chaque tronçon de bande de matière sortant d'un module 5 est dégagé dans cette espace libre et n'entre pas immédiatement dans un module 5 suivant. Pour cette raison, sur la bande de matière 59 illustrée, les empreintes laissées par les d'opérations ABCD sont doublées à chaque fois, et la pièce finie qui est séparée de cette bande 59 n'est pas représentée dans la figure 9. Dans les modules 5, la bande de matière 59 est guidée dans ses bords longitudinaux par des fentes transversales 49 (figure 6) des dispositifs 35 et complémentairement par des têtons 56 du dispositif 36 du système de guidage de la matière. Dans un outil à modules 1 destiné à fabriquer une pièce donnée, toute modification même importante de cette pièce revient à une modification avantageuse simplement de ces modules 5, et le plus souvent, à une modification de certains seulement de ces modules 5 ou uniquement de leurs parties travaillantes 26, 27, et leurs parties de maintien 28,32, les autres éléments composants 2 > 6,16,17,l8,19,29,30,31 de ces modules 5 étant récupérables. Une modification de ces modules 5 est nettement moins coûteuse qu'une modification d'un outil connu à suivre ou progressif ou un changement complet de cet outil connu. L'outil à modules 1 permet d'obtenir une grande souplesse dans une production à rentabilité optimale d'une pièce mécanique prédéterminée, adaptée à une demande changeante ou instable. REVENDICATIONS 1. Outil de presse caractérisé en ce qu'il comprend des modules (5) munis respectivement de parties travaillantes (26,27) individuelles effectuant une série d'opérations simultanées de presse choisies (A,B,C,D), montés dans une presse soit individuellement avec des tasseaux de semelles standardisés (18,19) en outils de reprise soit collectivement suivant un ordre prédéterminé (ABCD) avec un bâti commun standardisé (2-6) et des tasseaux de bâti standardisés (16,17), en un outil à suivre ou progressif. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules (5) comprennent, propres à chacun, des parties travaillantes (26,27), des parties de maintien (28,29,30,31), un serre flan (32), un système de guidage de ces parties de maintien par colonnes et tiges coulissantes (34,60), un système de guidage (35,36) et de décollement (37) de la matière en flan et en bande dans l'outil, et un système de positionnement et de fixation (38,39,40,41,61) de ces parties travaillantes et de maintien (26,27,28,29,30,31). 3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des modules (5) comprend des poinçons (26) et matrices (27) comme parties travaillantes, un porte-poiçons (28) une semelle supérieure de module (29), une tole de choc (30), une semelle inférieure de module (31) comme parties de maintien, et comme système de guidage et de décollement de la matière d'une part pour une matière en bande, des dispositifs démontables coulissants (35) à fente de guidage (49) montés dans chacun des bords longitudinaux de la semelle inférieure (31) du module, symétriques par rapport à l'axe transversal de ce module, d'autre part pour une matière en flan, des dispositifs démontables coulissants (36) à têton axial de butée et de guidage (56) montés dans la bordure de la matrice (27), et pour une matière en bande ou en flan des ergots de décollement (37) montés dans la matrice (27). 4. Outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bâti commun standardisé comprend une semelle supérieure (2) munie d'encoches (3) à entr'axes standardisés pour son montage sur un coulisseau (23) d'une presse (24) et de trous taraudés (4) à entr'axes standardisés destinés à la fixation des modules (5), et une semelle inférieure (6) munie dans la zone centrale, d'ajours espacés (7), et dans les deux bords longitudinaux surélevés (10,11), de trous taraudés (12) à entraxes standardisés destinés à la fixation des modules (5), et de trous alésés (13) recevant des tiges ajustées (38) d'un système de positionnement de ces modules (5). 5. Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la semelle inférieure (6) du bâti commun comprend des ajours (7) évasés vers le haut, séparés par des ponts (8) à bords en pente (9). 6. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matrice (27) d'un module (5) est réalisée en deux parties (27a, 27b) assemblées avec une jointure transversale (42) dans la zone centrale de cette matrice (27) et fixées dans un creux plat (43) de la semelle inférieure (31) de ce module (5). 7. Outil selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que dans le système de guidage et de décollement de la matière, les dispositifs démontables coulissants (35) de guidage de la matière en bande (50) sont respectivement constitués par une tige (44) coulissante sous la poussée d'un ressort (46) par une de ses extrémités, dans un trou (45) de la semelle inférieure (31), et pourvue dans sa deuxième extrémité en saillie vers l'extérieur, sur une partie de sa longueur, d'un plat (47) longitudinal, parallèle à son axe, coopérant avec une butée-guide (48) fixée sur cette semelle inférieure (31), et d'une fente transversale (49) diamétralement opposée à ce plat (47) destinée à recevoir et guider un bord de la bande de matière (50). 8. Outil selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que dans le système de guidage et de décollement de la matière, les dispositifs démontables coulissants (36) de guidage de la matière en flan (58) et en bande (50) sont respectivement constituées par une tige (51) coulissante sous la poussée d'un ressort (54) dans des trous alignés correspondants (52,53) dans la matrice (27) et la semelle inférieure (31), et pourvue dans son extrémité intérieure, d'une tête (55) servant de butée de limitation de coulissement et dans son extrémité en saillie vers l'extérieur, d'un têton axial (56) servant soit de butée de positionnement aux flans (58) de différentes dimensions soit de guide complémentaire à une bande de matière (50). 9. Outil selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que dans le système de guidage et de décollement de la matière, les ergots de décollement (37) sont respectivement constituées par une tige à tête coulissante sous la poussée d'un ressort (64) dans des trous alignés correspondants (62,63) dans la semelle inférieure (31) et la matrice (27). 10. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tasseaux de semelle standardisés (18,19) sont respectivement constitués par des barres rigides parallépipédiques dont les uns (18) sont munies dans leurs bords d'encoches destinées à recevoir des vis de fixation et les autres (19) comprennent des bords longitudinaux en pente (20).