Brevet FR2623111A1 — publié le 19890519

Une presse à emboutir comporte un jeu d'outils dont le plus simple est constitué par une matrice, un serre-flan et un poinçon. Le serre-flan sert à maintenir pressé le bord périphérique du flan contre le bord périphérique de la matrice lors de la fermeture de la presse puis le poinçon est ensuite déplacé par rapport à la matrice pour déformer le flan et lui donner la forme requise en coopérant pour cela avec la matrice. Les parties du jeu d'outils d'emboutissage comportent, en outre, de nombreux accessoires tels que des éjecteurs, des drageoirs, des évents, etc. montés de façon amovible. Pour réaliser le jeu d'outils on utilise pour chaque partie une maquette de référence qui est établie à partir d'un modèle étalon. La maquette de référence sert & l'exécution d'un modèle reproducteur qui est utilisé pour l'usinage par copiage d'une pièce brute de fonderie réalisée par coulée dans un moule en sable. L'usinage comporte plusieurs passes de dégros- sissage, en général trois, suivies au moins d'une passe de finition. Le jeu d'outils pour la réalisation de pièces embouties constitue un ensemble de poids très élevé compte tenu de dimensions que présentent certaines pièces telles que des garde-boue, des portes, des pavil- lons de véhicule, etc. De plus, au moment de leur pre- mière mise sous presse, les outils doivent être rectifiés par un spécialiste hautement compétent car il s'avère toujours qu'il existe des défauts dus à l'usinage sur des pièces de grande étendue qui ne sont pas centrées identi- quement de même manière sur le banc d'usinage et sur la presse. La présente invention crée un nouveau jeu d'outils composites qui permet de réduire considérable- ment le temps de fabrication et qui améliore beaucoup la précision de l'ensemble des parties constitutives du jeu d'outils tout en réduisant voire en éliminant tout usinage des parties travaillantes du jeu d'outils. Conformément à l'invention, le jeu d'outils composites pour presse d'emboutissage comportant des plateaux pour provoquer le déplacement relatif d'un poinçon par rapport à une matrice ainsi qu'un serre-flan maintenant un flan contre le bord de la matrice pendant le déplacement relatif du poinçon et de la matrice est caractérisé en ce que la matrice comporte une partie travaillante en métal qui coopère avec une partie tra- vaillante du poinçon, également en métal, et avec une partie travaillante du serre-flan également en métal, l'une au moins des parties travaillantes étant supportée par un corps en béton contenu dans une cuve ou caisson porté par une semelle reliée directement à la presse. L'invention s'étend également à un procédé pour la réalisation du jeu d'outils composites. Conformément à cette seconde disposition de l'invention, le procédé pour la fabrication d'un élément d'outil, matrice, poinçon ou serre-flan pour presse à emboutir une pièce est caracté- risé en ce qu'on dispose la partie travaillante sur une maquette ou modèle ou directement sur une partie travail- lante correspondante du jeu d'outils, en ce qu'on met en place sur la partie travaillante une cuve ou caisson, en ce qu'on coule un béton de résine dans la cuve ou caisson sur la partie travaillante et en ce qu'on assemble ladite partie travaillante à ladite cuve ou caisson. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe-élévation schématique d'un jeu d'outils composites suivant l'invention, pour presse d'emboutissage. La fig. 2 est une coupe-élévation schématique illustrant un mode de réalisation d'une partie du jeu d'outils de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe-élévation analogue à la fig. 2, illustrant la réalisation d'une autre partie du jeu d'outils de la fig. 1. La fig. 4 est un schéma illustrant une phase particulière de réalisation de parties travaillantes d'outil. Au dessin, on a représenté en 1 la semelle inférieure d'un outil d'emboutissage destiné à être monté sur le plateau inférieur 2 d'une presse à emboutir. De même manière, on a représenté en 3 la semelle supérieure de l'outil qui est destiné à être reliée au plateau supérieur 4 de la presse. La semelle 1 est reliée à une matrice désignée dans son ensemble par 5. Par ailleurs, la semelle 3 est reliée à un serre-flan 6 et est traversée par des organes d'actionnement 7 d'un poinçon désigné dans son ensemble par la référence 8, lesdits organes d'actionnement 7 étant reliés à un coulisseau de la presse. De manière connue dans la technique, le serre- flan 6 est destiné à maintenir une pièce 9 sur la péri- phérie de la partie travaillante de la matrice 5 lorsque le poinçon 8 est déplacé par les organes d'actionnement 7 pour mettre en forme ladite pièce 9 en la pressant contre la matrice 5. De même, des éjecteurs que comporte normalement la matrice 5 pour l'extraction de la pièce 9 n'ont pas été illustrés, ces éjecteurs pouvant être réalisés d'une manière quelconque connue dans la technique. Pour ne pas compliquer le dessin, les organes d'actionnement du serreflan 6 n'ont pas été représentés, ces organes étant normalement disposés entre la semelle 3 et le plateau 4 et étant bien connus dans la technique. Comme l'illustre le dessin, la matrice comporte une cuve 10 en t8le dont les parois internes comportent des pattes de scellement 11 pour assurer une liaison parfaite entre ladite cuve 10 et un béton 12 constituant le corps de la matrice. Le béton 12 est, par exemple, constitué par une résine synthétique chargée de matière minérale. Pour renforcer le corps en béton 12, des fers 13 peuvent être disposés dans la cuve 10. En outre, on ménage des passages 14 dans le corps 12 au moyen de tubes ou autres éléments appropriés, lesdits passages 14 étant destinés par exemple à contenir le corps de vérins éjecteurs de la pièce 9. L'intérieur de la cuve 10 peut aussi être cloisonné pour renforcer certaines de ses parties. Le corps en béton 12 contient aussi des entre- toises 15, par exemple tubulaires, qui sont interposées entre la semelle 1 et la partie travaillante 16 de la matrice. La cuve 10 est, en outre, munie dans ses parois latérales, de tubes 17 permettant l'engagement de doigts de manutention et de taquets 18 pour la fixation de la matrice à la semelle 1 au moyen de vis 19 ou autres organes appropriés. Pour fabriquer la matrice décrite ci-dessus, on procède avantageusement comme représenté à la fig. 2 qui montre une maquette ou modèle 20 de forme complémentaire à celle de la partie travaillante 16 de la matrice. La maquette ou modèle 20 est entouré à sa périphérie par un coffrage 21 par exemple réalisé en bois. Le coffrage 21 est muni, sur son dessus, d'élé- ments d'habillage 22, par exemple en mousse de résine synthétique, et, de même, des éléments d'habillage 23 sont disposés à la périphérie de la partie travaillante 16. La cuve 10 est mise en place sur les éléments d'ha- billage 22 ainsi que les tubes entretoises 15, les tubulures de passage 14 et autres accessoires que doit comporter la matrice par exemple les fers à béton 13. Le béton 12 devant former le corps est alors coulé jusqu'à proximité de la partie supérieure 10 de la cuve. De la résine liquide destinée à former une couche de couverture 24, dite gelcoat, est finalement coulée, puis la semelle 1 est mise en place et serrée sur la cuve 10 au moyen des vis 19 et éventuellement de vis 19a pouvant être passées dans les tubes-entretoises 15 pour être vissées dans certaines des parties travaillantes 16. La couche de couverture 24 est mise en place sous forme liquide et en excès, des évents 25 étant prévus pour éliminer le surplus de résine. On est assuré ainsi que la semelle 1 est en contact étroit avec le corps en béton 12 et que celui-ci est lui-même en contact étroit avec la partie travaillante 16 de la matrice. La partie préparée est ensuite retournée, les éléments d'habillage 22 et 23 étant retirés. L'espace laissé libre par les éléments d'habillage 23 est finale- ment rempli de résine liquide qui est polymérisée pour assurer une liaison parfaite entre la partie travaillante 16 et le corps 12 en béton. Comme l'illustre la fig. 3, le poinçon 8 est fabriqué de manière analogue à ce qui vient d'être décrit, c'est-à-dire que sa partie travaillante 26 est mise en place sur une maquette ou modèle 27 puis est - reliée à un caisson 28 muni de taquets 18a pour le passage de vis telles que 29, le reliant à la partie travaillante 26. Comme la cuve 10 de la matrice, le caisson 28 est rempli d'un corps en béton 12a. Le caisson 28 sert, de même manière que la cuve 10 de la matrice, à la fixation de divers accessoires notamment de plaques de guidage 30 qui sont destinées à coopérer avec des plaques de guidage 31 du serre-flan. Lorsque le poinçon 8 est achevé comme décrit ci-dessus, il est mis en place dans la matrice 5 après habillage de celle-ci par une pièce de référence 9 ou en la munissant de cales en laiton d'épaisseur correspondant à la pièce 9. En se référant de nouveau à la fig. 1, on voit comment il est possible de réaliser finalement le serre- flan 6. On munit la périphérie du corps en béton 12 de la matrice 5 d'éléments d'écartement 32 puis on dispose sur ceux-ci une cuve 33 portant, comme la cuve 10, des accessoires par exemple des tubes 17a pour l'engagement de pièces de manutention, des pattes de scellement l1a, des taquets 18a etc. Une ou des parties travaillantes 34 du serre-flan sont également mises en place pour venir en appui contre la matrice avec interposition du bord de la pièce 9. Le ou les bords travaillants 34 peuvent indiffé- remment être mis en place après ou avant la cuve 33. De la même façon qu'en ce qui concerne la matrice, on dispose des entretoises 35 de préférence tubulaires entre la partie travaillante et le niveau correspondant à la partie supérieure de la cuve 33. Outre de ce qui précède, on met en place sur le dessus du poinçon un fourreau amovible 36 auquel sont fixées de façon également amovible la ou les plaques de guidage 31 qui doivent coopérer avec la ou les plaques de guidage 30 du poinçon. De la même façon qu'expliqué dans ce qui précède, du béton formant un corps 12b est versé dans la cuve 33 jusqu'à proximité de la partie haute de celle-ci, de la résine liquide est ensuite versée puis la semelle 3 est elle-même mise en place et pressée sur la résine liquide et sur le corps en béton 12b par des vis 19a et éventuellement d'autres vis passées dans les entretoises tubulaires 35. Le pressage de la semelle 3 est effectué de préférence alors que celle-ci est montée sur la presse. Lorsque la résine est polymérisée, le fourreau 36 peut être retiré si on le désire. La réalisation décrite ci-dessus fait que les pièces qui sont réalisée les unes è partir des autres assurent un réglage automatique par rapport à la presse qui les porte, ce qui évite ensuite toute reprise d'usi- nage. Les parties travaillantes du jeu d'outils décrit dans ce qui précède peuvent être réalisées de différentes façons. Tout d'abord, chaque partie d'outil peut être réalisée en une ou plusieurs pièces. Il est possible aussi que certaines parties présentent des évidements comme montré. en 37 et 38 en ce qui concerne respective- ment le poinçon et la matrice. Lorsque de tels évidements sont prévus, il est avantageux que les parties travaillantes telles que 16 et 26 de la matrice et du poinçon soient reliées au béton 12a par des cales d'épaisseur 39, 40, cales d'épaisseur qui ont pour fonction essentielle de transmettre unifor- mément les efforts de pression au corps en béton 12, 12a. Certaines des parties travaillantes peuvent aussi être renforcées par des lames réalisées en métaux particulièrement durs lorsque certaines desdites parties travaillantes doivent supporter des contraintes d'usure ou de pression particulières. Eu égard au mode de réalisation décrit ci-dessus pour le jeu d'outils de presse, il a été trouvé tout particulièrement avantageux pour la fabrication des parties travaillantes 16, 26 et 34 de réaliser, comme l'illustre la fig. 4, et pour chacune d'elles un modèle 41 en matière fusible ou ne présentant pas de contre- dépouille. Le modèle 41 est recouvert par une feuille thermoplastique déformable 42 par exemple en polyéthylène qui est formée sous vide pour épouser très exactement le modèle 41. Une couche d'une matière réfractaire 43, par exemple du zirconium, est ensuite pulvérisée sur la feuille 42, puis l'ensemble est mis en place dans un caisson 44 dans lequel on verse du sable de moulage qui est vibré et auquel on applique un vide poussé par des tubulures telles que 45. De la fonte ou un autre métal approprié à la réalisation des parties travaillantes des outils ci- dessus est alors coulé par un ou des conduits 46, ce qui détruit le modèle et réalise la partie d'outil souhaité aux cotes exactes dudit modèle. Lorsque le modèle ne présente pas de contre-dépouille, il est retiré au préalable. Il y a lieu lors de la réalisation du modèle de faire en sorte que les cotes de celui-ci correspondent aux cotes théoriques de l'outil à obtenir tout en tenant compte de la mesure du retrait du métal coulé et refroidi pour l'obtention de la partie travaillante de l'outil. Il devient de la sorte possible de mettre en oeuvre la partie travaillante obtenue directement dans les cuves et caisson propres à chaque élément d'outil décrit dans ce qui précède sans avoir à procéder à des usinages ou rectifications. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Jeu d'outils composites pour presse d'embou- tissage comportant des plateaux pour provoquer le dépla- cement relatif d'un poinçon par rapport à-une matrice ainsi qu'un serreflan maintenant un flan contre le bord de la matrice pendant le déplacement relatif du poinçon et de la matrice, caractérisé en ce que la matrice (5) comporte une partie travaillante (16) en métal qui coopère avec une partie travaillante (26) du poinçon (8) également en métal et avec une partie travaillante (34) du serre-flan (6) également en métal, l'une au moins des parties travaillantes (16, 26, 34) étant supportée par un corps en béton plastique (12, 12a, 12b) contenu dans une cuve ou caisse (10, 28, 33) relié à une semelle portée par la presse. 2. Jeu d'outils composites suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la matrice composite (5) et le serre-flan composite (6) sont fixés respectivement à une semelle inférieure (1) et à une semelle supérieure (3) respectivement assemblées au plateau (2, 4) de la presse. 3. Jeu d'outils composites suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les corps en béton (12a, 12_) du poinçon et du serre-flan sont munis de plaques de guidage complémentaires (30, 31). 4. Jeu d'outils composites suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parties travaillantes en métal (26, 34) de la matrice (5) et du serre-flan (6) sont reliées à leurs semelles respectives (1, 3) par des entretoises (15, 35). 5. Jeu d'outils composites suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les entre- toises (15, 35) sont tubulaires et contiennent des vis reliant les semelles (1, respectivement 3) aux parties travaillantes en métal (26, 34). 6. Jeu d'outils composites suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les cuves (10, 33) et caisson (28) de la matrice (5) du serre-flan (6) et du poinçon (8) sont munis de tubes (17, 17a), de taquets (18, 18a) etc. en partie au moins noyés dans le corps en béton (12, 12a, 12b). 7. Un procédé pour la fabrication d'un élément d'outil, matrice, poinçon ou serre-flan pour presse à emboutir une pièce (9), caractérisé en ce qu'on dispose la partie travaillante (16, 26, 34) sur une maquette ou modèle ou directement sur une partie travaillante corres- pondante du jeu d'outils, en ce qu'on met en place sur et autour de la partie travaillante une cuve ou caisson (5, 28, 33), en ce qu'on coule un béton de résine dans la cuve ou caisson et sur la partie travaillante et en ce qu'on assemble ladite partie travaillante à ladite cuve ou caisson. 8. Procédé suivant la revendication 7, caracté- risé en ce que l'assemblage de la partie travaillante à la cuve ou caisson est réalisé au moyen de vis passées dans des taquets (18, 18a) desdits cuve ou caisson et/ou dans des entretoises tubulaires (35) reliant les parties travaillantes (16, 34) à des semelles (1, 4). 9. Procédé suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'une résine liquide est versée sur le béton avant la mise en place des semelles (1, 4), le surplus de résine étant évacué par des évents (25) prévus dans les semelles. 10. Procédé suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les parties travaillantes (16, 26, 34) sont réalisées en métal coulé. 11. Procédé suivant l'une des revendications 7 à , caractérisé en ce que les parties travaillantes (16, 26, 34) sont réalisées dans un moule modelé à partir d'un modèle dont les dimensions tiennent compte de la mesure du retrait du métal utilisé pour la coulée. 12. Procédé suivant l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le moulage des parties travail- lantes (16, 26, 34) est réalisé sous vide. 13. Procédé suivant l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la mise en place d'au moins une semelle (3) est réalisée alors que cette semelle est reliée à la presse et alors que l'autre semelle (1) est déjà fixée à cette presse.