Brevet FR2690097A1 — publié le 19931022

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de découpage d'une pièce dans un flan de tôle. Le découpage de pièces dans un flan de tôle est souvent réalisé sur une presse à découpe comportant essentiellement deux organes à arêtes tranchantes, déplaçables l'un vers l'autre. Les organes sont formés, d'une part, par un poinçon de forme correspondante au périmètre à découper et porté par un coulisseau mobile et, d'autre part, par une matrice reposant sur une table fixe. La matrice comporte une empreinte de forme conjuguée audit poinçon pour obtenir la découpe désirée. Le poinçon et la matrice sont, en règle générale, métalliques et en particulier réalisés en acier à outil pour découper les tôles métalliques et le plus souvent en carbure. Un des inconvénients majeurs de cette technique réside dans l'usure rapide du poinçon et de la matrice ce qui diminue considérablement la durée de vie de ces outils. Cette usure est due à l'effort de découpage important qu'il est nécessaire de fournir pour découper la pièce et à l'effet de frottement qui se produit entre le bord de la découpe réalisée dans le flan de tôle et le poinçon, au moment de la descente et de la remontée dudit poinçon. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé et un dispositif de découpage qui permettent de prolonger la durée de vie de la matrice et du poinçon, en réduisant de manière significative, lteffort de découpage et l'effet de frottement. La présente invention a ainsi pour objet un procédé de découpage d'une pièce dans un flan de tôle, à l'aide de deux organes déplaçables l'un vers l'autre et comportant des arêtes tranchantes, caractérisé en ce qu'il consiste - à serrer le flan de tôle, - à mettre le flan de tôle en prétraction pour diminuer les efforts de découpage, - et à découper ladite pièce dans ledit flan de tôle. La présente invention a également pour objet un dispositif de découpage d'une pièce dans un flan de tôle, du type comprenant deux organes à arêtes tranchantes, déplaçables l'un vers l'autre et formés par une matrice et un poinçon, caractérisé en ce qu'un premier des deux organes comporte, à une certaine distance de son arête tranchante, au moins un élément en saillie parallèlement à la direction de déplacement et en direction du second desdits organes. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - ledit premier des deux organes comporte un élement en saillie au niveau des zones difficiles à découper dans ledit flan de tôle, - ledit élément en saillie est rapporté sur ledit premier organe, - ledit élément en saillie est monobloc avec ledit premier organe, - ledit premier organe est formé par la matrice ou par le poinçon, - le rapport entre, d'une part, la distance du bord de l'élément en saillie et l'arête tranchante du premier organe et, d'autre part, l'épaisseur dudit élément en saillie est supérieur à 0 et inférieur ou égal à 0,06. l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de découpage selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique, à plus grande échelle, du poinçon et de la matrice du dispositif de découpage selon l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique montrant la phase de mise en prétraction du flan de tôle, - la Fig. 4 est une vue schématique, à plus grande échelle, d'une variante du poinçon et de la matrice du dispositif de découpage selon l'invention, - la Fig. 5 est une vue schématique montrant la phase de mise en prétraction du flan de tôle dans le cas de la variante du dispositif de découpage selon l'invention, - la Fig. 6 représente deux courbes montrant respectivement l'effort de découpage et la force maximale à exercer lors de la remontée du poinçon avec un dispositif de découpage selon l'art antérieur, - la Fig. 7 représente deux courbes montrant respectivement l'effort de découpage et la force maximale à exercer lors de la remontée du poinçon avec un dispositif de découpage selon la présente invention. Le dispositif de découpage représenté sur la Fig. 1 est constitué par une presse utilisable pour la découpe d'un flan de tôle 1. Cette presse comporte deux organes à arêtes tranchantes, déplaçables l'un vers l'autre qui sont formés, d'une part, par un poinçon 2 porté par un coulis seau mobile 3 et de forme correspondante au périmètre à découper et, d'autre part, par une matrice 4 reposant sur une table fixe 5 et de forme conjuguée audit poinçon 2 pour obtenir la découpe désirée. Le coulisseau 3 supporte également des serreflans périphériques 6 pour maintenir le flan de tôle 1 sur la matrice 4. Le poinçon 2 et la matrice 4 comportent chacun une arête tranchante respectivement 7 et 8 destinée à coopérer l'une avec l'autre au moment de la descente dudit poinçon pour découper le flan de tôle 1. La pièce peut être constituée soit par la partie découpée la dans le flan de tôle 1, la partie restante lb du flan de tôle constituant la chute, soit par la partie restante lb dudit flan de tôle 1, la partie découpée la constituant la chute. Le procédé selon la présente invention consiste - à serrer le flan de tôle 1, - à mettre le flan de tôle 1 en prétraction pour diminuer les efforts de découpage, - et à découper ladite pièce dans ledit flan de tôle. Selon un premier mode de réalisation représenté sur les Figs. 2 et 3, correspondant au cas dans lequel la chute est constituée par la partie découpée la dans le flan de tôle 1, le poinçon 2 comporte, à une certaine distance de son arête tranchante 7, au moins un élément en saillie 10 parallèlement à la direction de déplacement dudit poinçon 2 et en direction de la matrice 4. L'élément en saillie 10 est en matériau rigide et peut être rapporté sur le poinçon 2 ou monobloc avec ce dernier. Selon une variante, le poinçon 2 peut comporter sur sa face dirigée vers la matrice 4, plusieurs éléments en saillie 10 répartis dans les zones difficiles à découper de la pièce, notamment pour des pièces de formes complexes. Comme représenté sur la Fig. 3, les serreflans 6 et le poinçon 2 descendent sous l'action du coulisseau. Les serre-flans 6 serrent le flan de tôle 1 sur la matrice 4 et l'élément en saillie 10 entre en contact avec ce flan de tôle 1, ce qui provoque, avant le découpage par les arêtes tranchantes 7 et 8, une mise en prétraction dudit flan de tôle 1 afin de diminuer les efforts de découpage, comme on le verra ultérieurement. Ensuite, toujours sous l'action du coulisseau, le poinçon 2 poursuit sa descente réalisant ainsi le découpage du flan de tôle 1 par les arêtes tranchantes 7 et 8. Selon un second mode de réalisation représenté sur les Figs. 4 et 5, correspondant au cas dans lequel la pièce est constituée par la partie découpée la dans le flan de tôle 1, la partie restante lb du flan de tôle 1 constituant la chute, la matrice 4 comporte, à une certaine distance de son arête tranchante 8, au moins un élément en saillie 20 parallèlement à la direction de déplacement du poinçon 2 et en direction dudit poinçon 2. L'élément en saillie 20 est également en matériau rigide et peut être rapporté sur la matrice 4 ou monobloc avec ladite matrice 4. L'élément en saillie 20 peut être constitué par un seul élément entourant complètement l'empreinte de la matrice 4 ou par plusieurs éléments indépendants répartis dans les zones difficiles à découper de la pièce, notamment pour des pièces de formes complexes. Comme représenté sur les Figs. 4 et 5, le flan de tôle 1 repose, dans ce mode de réalisation, sur l'élément en saillie 20. Les serre-flans 6 et le poinçon 2 descendent sous l'action du coulisseau. Les serre-flans 6 serrent le flan de tôle 1 sur l'élément en saillie 20 et la descente du poinçon 2 provoque, dans un premier temps avant le découpage par les arêtes tranchantes 7 et 8, une mise en prétraction dudit flan de tôle 1 (Fig. 5) ce qui permet de diminuer les efforts de découpage, comme on le verra ultérieurement. Ensuite, toujours sous l'action du coulisseau, le poinçon 2 poursuit sa descente réalisant ainsi le découpage du flan de tôle 1 par les arêtes tranchantes 7 et 8. Dans le cas où la pièce découpée est en regard de l'élément en saillie 10 ou 20, et notamment pour des aciers bas carbone, le rapport entre, d'une part, la distance du bord de l'élément en saillie 10 ou 20 et l'arête tranchante 7 ou 8 du poinçon 2 ou de la matrice 4 et, d'autre part, l'épaisseur dudit élément en saillie 10 ou 20 est supérieur à O et inférieur ou égal à 0,06. Pour d'autre matériaux, ce rapport peut être adapté. Dans le cas où la chute est en regard de l'élément en saillie 10 ou 20, ce rapport peut être supérieur à 0,06. Sur la Fig. 6, on a représenté deux courbes, une courbe A montrant l'effort de découpage sans mise en prétraction du flan de tôle avant découpage et une courbe B montrant la force maximale de la remontée du poinçon également sans mise en prétraction du flan de tôle. En examinant la courbe A, on constate que l'effort de découpage est de 35 kN avec un dispositif selon l'état de la technique, c'est à dire ne comportant pas d'élément en saillie sur le poinçon ou la matrice. Sur la courbe B, on voit que la force maximale à la remontée du poinçon est de -680 N. Cette force relativement importante est due au frottement entre le poinçon et le bord de la découpe réalisée dans le flan de tôle. En effet, avec un dispositif selon l'état de la technique, la découpe, dans certains cas, a tendance à s'ovaliser ce qui augmente les frottements et, de ce fait, la force maximale à exercer pour remonter le poinçon. Sur la Fig. 7, on a représenté également deux courbes, une courbe C montrant, d'une part, l'effort à exercer pour la mise en prétraction du flan de tôle et, d'autre part, l'effort de découpage après la mise en prétraction dudit flan de tôle et une courbe D montrant la force maximale à la remontée du poinçon. On voit sur la courbe C, que l'effort à exercer pour la mise en prétraction du flan de tôle est sensiblement égal à 5kN et que l'effort de découpage est de 30kN avec un dispositif selon la présente invention, c'est à dire comportant au moins un élément en saillie sur le poinçon ou sur la matrice. La mise en prétraction du flan de tôle avant le découpage permet de réduire l'effort de découpage d'environ de 15%. Sur la courbe D, on voit que la force maximale à exercer lors de la remontée du poinçon n'est plus que de -160 N. Par conséquent, la mise en prétraction du flan de tôle avant le découpage permet de diminuer la force à exercer lors de la remontée du poinçon d'environ 75%. En effet, la mise en prétraction du flan de tôle avant découpage engendre un retour élastique dudit flan de tôle après découpage si bien que le bord de la découpe s'écarte du poinçon diminuant ainsi les frottements lors de la remontée de ce poinçon. Le procédé et le dispositif de découpage selon la présente invention permettent donc d'augmenter la durée de vie des outils de la presse, grâce à une diminution de l'effort de découpage et des frottements. REVENDICATIONS 1. Procédé de découpage d'une pièce dans un flan de tôle (1), à l'aide de deux organes (2, 4) déplaçables l'un vers l'autre et comportant des arêtes tranchantes (7, 8), caractérisé en ce qu'il consiste - à serrer le flan de tôle (1), - à mettre le flan de tôle (1) en prétraction pour diminuer les efforts de découpage, - et à découper ladite pièce dans ledit flan de tôle (1). 2. Dispositif de découpage d'une pièce dans un flan de tôle (1), du type comprenant deux organes (2, 4) à arêtes tranchantes (7, 8), déplaçables l'un vers l'autre et formés par une matrice et un poinçon, caractérisé en ce qu'un premier des deux organes (2, 4) comporte, à une certaine distance de son arête tranchante (7, 8), au moins un élément en saillie (10, 20) parallèlement à la direction de déplacement et en direction du second desdits organes (2, 4) 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier desdits organes (2, 4) comporte un élément en saillie (10, 20) au niveau des zones difficiles à découper dans ledit flan de tôle (1). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit élément en saillie (10, 20) est rapporté sur ledit premier organe (2, 4). 5. Dispositif selon les revendications 2 à 3, caractérisé en ce que ledit élément en saillie (10, 20) est monobloc avec ledit premier organe (2, 4). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit premier organe est formé par la matrice (4). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit premier organe est formé par le poinçon (2). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le rapport entre, d'une part, la distance du bord de l'élément en saillie (10, 20) et l'arête tranchante (7, 8) dudit premier organe (2, 4) et, d'autre part, l'épaisseur dudit élément en saillie (10, 2) est supérieur à O et inférieur ou égal à 0,06.