Brevet FR2642341A1 — publié le 19900803

La présente invention concerne le travail des tôles par déformation et les outils destinés à mettre en oeuvre ce procédé et a notamment pour objet les outils d'emboutissage des tôles. Il est très efficace d'utiliser la présente inven- tion à la production de pièces de voitures de tourisme et de camions, de tracteurs ainsi que d'engins analogues, à partir de plats laminés. Les outils d'emboutissage réalisés selon les conceptions actuellement en usage, utilisés pour l'embou- tissage de petites séries de pièces à partir d'un plat laminé en vue de réduire le temps, les frais et la consom- mation de matériaux, contiennent des matières polymères et d'autres matières en tant que matières de remplissage qui empêchent d'obtenir leur haute endurance par suite de la destruction éventuelle de la matière de remplissage en béton, provoquée par les hautes contraintes qui y sont engendrées,ce qui baisse la sécurité de travail lors de l'utilisation de ces types d'outils. On connaît un outil d'emboutissage ("Matériel technologique en métalloplastie", par Ju. P. Kondratiev, 1963, Gosudarstvennoe Sojuznoe izdatelstvo sudostroitelnoi promyshlennosti (Leningrad), pages 144 à 146) comportant une matrice et un poinçon dont chacun se présente sous la forme d'un corps creux ayant une base et une surface de travail. Le corps est rempli d'une matière de remplissage tandis que la surface de travail est constituée d'une cou- che de matière polymère. Pendant l'emboutissage, la charge de déformation des pièces est entièrement encaissée par la matière de rem- plissage' ce qui y provoque des contraintes trop élevées (ces contraintes sont particulièrement dures dans les cas de desaxages d'un poinçon par rapport à une matrice) ce qui conduit à la destruction de la matière de remplissage et, par conséquent, à une baisse de la tenue et de la sécurité de travail lors de l'utilisation de l'outil. On connaît un outil d'emboutissage (Atlas des schémas "Emboutissage en feuilles" par V.T. Mescherin, 1975, Mashinostroenie (Moscou) figure 279) comportant un poinçon, une plaque de pression et une matrice dont chacun se présente, sous la forme d'un corps creux et ayant une base et une surface de travail. Une armature et une matière de remplissage sont placées à l'intérieur de chaque corps. La surface de travail est formée par une cou- che de matière polymère. Au cours de l'emboutissage d'une pièce, des con- traintes naissent à la suite de la compression et provo- quent la détérioration progressive ou instantanée de la matière de remplissage (dans le cas de désaxages éventuels par rapport à la matrice). En conséquence, la tenue de l'outil d'emboutissage diminue et la sécurité de travail à l'utilisation de l'outil baisse. On s'est donc proposé de mettre au point un outil d'emboutissage dans lequel la conception de la matrice, du poinçon et de la plaque de pression permettrait d'élever la tenue de l'outil d'emboutissage et d'assurer sa sécrutié de travail lors de son utilisation. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un outil d'emboutissage comportant un poinçon, une plaque de pression et une matrice, dont chacun se présente sous la forme d'un corps creux ayant une base et une surface de travail, constituée d'une couche de matière polymère, l'in- térieur de chacun desdits corps étant rempli d'une armature et d'une matière de remplissage, caractérisé en ce que l'armature est constituée d'une grille tridimensionnelle formée de tiges horizontales, fixées dans chaque corps,et detiges verticales, fixées dans cha- que base,et en ce que la couche de matière polymère est armée d'éléments de renforcement rigidement liés aux tiges horizontales disposées dans la couche de matière polymère, et en ce qu'un espacement est prévu entre la matière de remplissage et chaque base. Dans l'outil d'emboutissage réalisé selon cette conception, la charge engendrée lors de l'emboutissage est transmise, par l'intermédiaire de la couche-de polymère, des surfaces de travail du poinçon, de la plaque de pres- sion et de la matrice, à la matière de remplissage et aux éléments de renforcement disposés dans la couche de la ma- tière et, ensuite, par l'intermédiaire des éléments susmen- tionnés, aux tiges horizontales et verticales, puis, aux corps et à leurs bases respectivement. Grâce à l'espacement prévu entre la matière de remplissage et chaque base, la charge encaissée immédia- tement par la matière de remplissage du côté de la couche de matière polymère est également transmise aux tiges hori- zontales et verticales et comme on l'a déjà mentionné,et par l'intermédiaire de ces tiges,aux corps et à leurs bases. Ainsi, les surcharges agissant sur l'outil réalisé selon ce mode, ne provoquent plus,dans la matière de remplissage, de contraintes critiques qui détérioreraient l'intégrité de la construction. Il est avantageux que le diamètre des tiges verti- cales de la grille tridimensionnelle soit supérieur à celui des tiges horizontales. Ce mode de réalisation des tiges susmentionnées assure la transmission de l'effort principal de l'emboutis- sage directement, par l'intermédiaire des tiges verticales, à la base, la charge transmise unitaire étant réduite. Il est également avantageux que chaque élément de renforcement ait la forme d'une structure métallique en T, dont un montant est fixé au moins aux endroits de l'inter- section des tiges horizontales, noyées dans la couche de matière polymère, et une aile est parallèle à la surface de travail de la couche de matière polymère et est disposée au voisinage de ladite surface. Ce mode de réalisation assure l'augmentation de la surface de la partie métallique de-l'outil d'emboutissage, partie qui encaisse la plus grande part de la charge immé- diate de l'effort d'emboutissage, ce qui contribue à la baisse de laforce agissant sur la matière de remplissage et augmente respectivement la tenue de l'outil d'emboutis- sage et la sécurité de travail lors de son utilisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références à un dessin non limitatif annexé dans lequel est représenté un outil d'emboutissage, en cou- pe longitudinale. Examinons maintenant le dessin dans lequel l'ou- til d'emboutissage comporte un poinçon 1, une plaque de pression 2 et une matrice 3. Le poinçon 1 se présente sous la forme d'un corps creux 4 ayant une base 5 et une surface de travail 6, constituée par une couche de matière poly- mère. Une armature 7 est logée à l'intérieur du corps 4 et est constituée d'une grille tridimensionnelle formée de tiges horizontales 8, fixées par soudage dans le corps 4, et de tiges verticales 9, fixées par des boulons 10 à la base 5. Le diamètre des tiges verticales 9 de la grille tridimensionnelle est supérieur au diamètre des tiges hori- zontales 8 du fait que, dans ce cas, on diminue les charges unitaires qui agissent sur la base 5 au cours de l'emboutis- sage de pièces. La fixation rigide des tiges horizontales 8 au corps 4 crée des conditions optimales à la transmission des charges exercées de ces tiges 8 au corps 4. L'intérieur du corps 4 est rempli d'une matière de remplissage 11 pour laquelle on utilise, dans l'exemple donné de réalisation, un béton de haute résistance et une résine époxyde en tant que matière polymère. La couche de matière polymère de la surface de travail 6 du poinçon 1 est armée d'éléments de renforcement 12, pour lesquels il est possible d'utiliser n'importe quelle structure,par exemple,un tamis. Dans cet exemple de réalisation, l'élément de renforcement 12 est réalisé sous la forme d'une structure métallique en T, dont le montant 13 est fixé par soudage aux endroits de l'intersection des tiges horizontales 8, disposées dans la couche de matière polymère et l'aile 14 est parallèle à la surface de travail 6 et se situe au voisinage de ladite surface 6. En disposant les éléments de renforcement 12 dans une couche de matière polymère, on crée une carcasse solide pour toute la couche. En outre, tous ces éléments 12 encais- sent la charge engendrée lors de l'emboutissage et permet- tent de décharger, ainsi,de ces forces, la matière de rem- plissage 11. En fixant le montant 13 aux endroits de l'in- tersection des tiges horizontales 8, on assure des condi- tions favorables pour la transmission de la charge exercée, lors de l'emboutissage, sur l'armature. Le montant 13 peut être fixé aux tiges horizonta- - les 8 non seulement aux endroits de leur intersection mais également entre deux points d'intersection dans le cas o il faut obtenir la réduction maximale des charges engen- drées lors de l'emboutissage et agissant sur la matière de remplissage. Un espacement 15 est formé entre la matière de remplissage 11 et la base 5. La plaque de pression 2 est réalisée selon une conception analogue à celle du poinçon 1. Elle comprend un corps creux 16 avec une base 17 et une surface de travail 18, constituée par une couche de matière polymère. La sur- face de travail 18 de la plaque de pression 2 est identique à celle du poinçon 1 et se présente sous la forme d'une sur- face unique. L'armature 7 et la matière de remplissage 11, comme pour le poinçon 1, sont placées à l'intérieur du corps 16. La couche de matière polymère de la surface de travail 18 de la plaque de pression 2 est armée d'une ma- nière analogue à la couche de la matière polymère de la surface de travail 6 du poinçon 1 par des éléments de ren- forcement 12, le montant 13 de chacun de ceux-ci étant fixé par soudage aux endroits de.l'intersection des tiges hori- zontales 8 se trouvant dnas la couche de matière polymère de la plaque de pression 2, et l'aile 14 est parallèle à la surface de travail 18 et est disposée au voisinage de celle-ci. Un espacement 15 est formé entre la matière de remplissage 11 de la plaque de pression 2 et sa base 17. La conception de la matrice 3 est analogue à celle du poinçon 1 et de la plaque de pression 2. La matrice 3 possède un corps creux 19, dont les cotes d'encombrement correspondent à celles du poinçon let de la plaque de pres- sion 2, une base 20 et une surface de travail 21, consti- tuée par une couche de matièrepolymère, d'une manière iden- tique à la surface de travail 18 de la plaque de pression 2. A l'intérieur du corps 19, sont placées l'armature 7 et la matière de remplissage 11 comme pour le poinçon 1 et la plaque de pression 2. En fixant les tiges 9 de l'armature 7 aux bases 5, 17 et 20 du poinçon 1, de la plaque de pression 2 et de la matrice 3, on assure l'intégrité de construction de ces derniers pendant leur assemblage. La couche de matière polymère de la surface de travail 21 de la matrice 3 est armée comme la couche de matière polymère de la surface de travail 6 du poinçon 1 et la surface de travail 18 de la plaque de pression 2 par des éléments de renforcement 12, le montant 13 de chacun de ceux-ci étant fixé par soudage aux endroit d'intersection des tiges horizontales 8 disposées dans'la couche de matière polymère de la matrice 3 tandis que l'aile 14 est parallèle - à la surface de travail 21 et est-disposée au voisinage de celle-ci. Un espacement 15 est formé entre la matière de remplissage 11 de la matrice 3 et sa base 20. L'outil d'emboutissage de pièces fonctionne de la manière suivante. Lorsque l'outil d'emboutissage est en position ouverte, on met une ébauche plate sur la matrice 3. Ceci fait, on descend la plaque de pression 2 jusqu'à ce qu'elle vienne, par sa surface de travail 18, en contact avec l'ébauche, puis on effectue la déformation 'de l'ébauche par le poinçon 1 jusqu'à formation d'une pièce finie 22. A ce moment, la charge, engendrée lors de l'emboutissage, est encaissée par les couches de matièrepolymère des surfaces de travail 6, 18 et 20 et est transmise de celles-ci aux éléments de renforcement 12 et à la matière de remplis- sage 11. A partir des éléments de renforcement, les efforts sont transmis à l'armature 7 et, par l'intermédiaire de celle-ci, aux corps 4, 16 et 19 et à leurs bases 5, 17 et 20, respectivement, à l'aide des tiges verticales 9, dont le diamètre est supérieur à celui des tiges horizontales 8. Ainsi, en diminuant la charge sur la matière de remplissage 11, on diminue ses contraintes intérieures en supprimant, par cela même, l'éventualité de sa détériora- tion et, par conséquent, en élevant les caractéristiques d' endurance de l'outil d'emboutissage. En outre, on aug- mente la sécurité de travail et par conséquent, on améliore la sécurité lors de l'utilisation de l'outil. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Outil d'emboutissage du type comportant un poinçon, une plaque de pression et une matrice dont chacun a la forme d'un corps creux ayant une base et une surface de travail constituée d'une couche de matière polymère et l'intérieur de chacun desdits corps est rempli d'une arma- ture et d'une matière de remplissage, caractérisé en ce que l'armature (7) est constituée d'une grille tridimensionnelle formée de tiges horizontales (8), fixées dans chaque corps (4, 16, 19) et de tiges verticales (9), fixées dans chaque base (5, 17, 20) et en ce que la couche de m-atière polymère est armée d'éléments de renforcement (12), rigidement reliés aux tiges horizontales (8), disposés dans la couche de matière polymère, un espacement (15) étant prévu, dans ce cas, entre la matière de remplissage (il) et chaque base. 2. Outil d'emboutissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des tiges verticales (9) de la grille tridimensionnelle est supérieur à celui des tiges horizontales (8). 3. Outil d'emboutissage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément de renforcement (12) a la forme d'une structure en T, dont le montant (13) est fixé au moins aux endroits de l'inter- section des tiges horizontales (8), noyées dans la couche de la matière polymère et dont une aile (14) est parallèle à la surface de travail (6, 18, 21) de la couche de matière polymère et est disposée au voisinage de ladite surface.