Brevet FR2870145A1 — publié le 20051118

L'invention concerne une pièce métallique, plus particulièrement de faible épaisseur, telle qu'une têtière ou tringle de ferrure de verrouillage, comportant au moins un trou chanfreiné conçu par emboutissage. L'invention concerne encore un procédé de façonnage d'un trou chanfreiné dans une pièce métallique, notamment de faible largeur, ainsi qu'un outillage pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention concerne encore un procédé de façonnage d'un trou chanfreiné dans une telle pièce métallique, notamment de 10 faible épaisseur. Très fréquemment et dans de nombreux domaines il est nécessaire de réaliser dans des pièces métalliques des trous à chanfreins, en particulier pour la réception d'une vis à tête fraisée. Pour cela, il est usuel de percer ou de poinçonner un premier trou correspondant au diamètre de l'organe traversant ledit trou, par exemple, au diamètre nominal de la vis. Puis on fraise ce trou d'un côté pour obtenir une embouchure tronconique. Toutefois, cette opération d'usinage correspondant au fraisage est relativement longue et non adaptée à une production en grande série. Pour palier à cet inconvénient, l'on a remplacé le procédé de perçage par un procédé de frappe par poinçon conique sur une presse, c'est à dire par un procédé de refoulement de la matière. Toutefois, lorsque l'on est en présence d'une pièce métallique de faible épaisseur et de faible largeur, l'opération d'emboutissage du chanfrein provoque une fluctuation horizontale de la matière. De ce fait, il arrive fréquemment qu'il y ait une déformation des chants latéraux de cette pièce métallique frappée. De plus, dans la mesure où les opérations de poinçonnage du trou et de conception du chanfrein étaient réalisées en deux passes, la pièce immobilisée sur une même matrice, la matière avait encore tendance à fluer vers le centre du trou et sous la pièce, dans l'ouverture de la matrice pour le refoulement de la matière lors du poinçonnage du trou cylindrique. Cela conduisait à la présence d'une bavure en bordure du trou en face arrière de la pièce, bavure qui pouvait être gênante pour le bon fonctionnement de l'ensemble dans lequel était destinée à intervenir ladite pièce. Ainsi à titre d'exemple, une ferrure de verrouillage, de type crémone ou autre, comporte généralement une têtière sous forme d'une lame métallique de faible épaisseur, de largeur réduite et de longueur importante, pourvue d'une pluralité de trous chanfreinés pour le passage de vis de fixation permettant de rendre solidaire cette ferrure d'une menuiserie, telle qu'une porte, fenêtre ou similaire. A l'arrière de cette têtière est normalement amenée à se déplacer une tringle de verrouillage dont le mouvement peut être gêné par la présence des bavures précitées. Pour maîtriser le fluage de la matière et éviter des déformations latérales d'une pièce de faible largeur, on a bien pensé poinçonner dans une première opération, non pas un trou cylindrique, mais un trou de section polygonale de cercle inscrit sensiblement égal au diamètre nominal de la vis que doit traverser le trou chanfreiné. Dans ces conditions, lors de l'emboutissage du chanfrein la matière a tendance à fluer, avec davantage d'aisance, dans les espaces libres dans les angles entre les côtés du trou polygonal. Cette solution n'a pas permis de répondre au problème de la bavure sous la pièce correspondant à la matière venant fluer dans le trou de la matrice ayant servi préalablement pour le passage du poinçon de découpe du trou polygonal. D'ailleurs, pour maîtriser au mieux le fluage de la matière sous la pièce, le trou sous la matrice était défini de section polygonale, adaptée à la section du poinçon polygonal de découpe. Cela présentait entre autres inconvénients le fait d'avoir à indexer, précisément, l'outil de poinçonnage et la matrice, sachant qu'une moindre déformation, donc le moindre décalage entre les deux éléments conduisait immanquablement à la casse de l'outil, voire au marquage de la matrice qu'il fallait alors remplacer. Une autre solution pour maîtriser le fluage latéral de la matière a été décrite dans le document FR-2.308.440. Il s'agit, ici, après avoir poinçonné un avant trou de diamètre supérieur au diamètre nominal du trou final, de faire reposer la pièce au- dessus d'une matrice comportant une couronne circulaire effilée aux abords d'un trou dans l'alignement axial duquel on vient faire coïncider le trou préalablement poinçonné dans ladite pièce. Puis, après avoir immobilisé celle-ci au moyen d'un serre-flanc, on vient réaliser l'opération d'emboutissage du chanfrein à l'aide d'un poinçon tronconique. A cet instant, la couronne circulaire de la matrice vient marquer d'une rainure circulaire, de manière concentrique à l'avant trou, la face inférieure de la pièce. Cette rainure circulaire a pour conséquence de contenir le fluage latéral de la matière au moment d'emboutir la pièce du chanfrein en face avant. De manière complémentaire, le trou dans la matrice peut comporter un rebord de découpe destiné à assurer l'ébavurage simultané de la face inférieure de la pièce aux abords du trou chanfreiné. Si cette solution apporte pleinement satisfaction, elle met en oeuvre un outillage complexe et d'un coût de revient élevé. De plus, elle conduit à une limite technique qui réside dans la maîtrise du diamètre du trou finalement obtenu, en particulier, dans le cas de trous de très faible diamètre. Aussi, il est constant de réaliser un trou chanfreiné de diamètre plus grand que nécessaire. De ce fait, lorsque l'on vient serrer la pièce sur son support, la position finale, par action de la tête fraisée de la vis sur le cône du chanfrein du trou, est obtenue lors du dernier tour de serrage de la vis. En somme, ce positionnement n'intervient qu'en phase finale du montage rendant l'ajustage de la fixation de la pièce sur le support plus délicat et moins performant. La présente invention se veut à même de maîtriser 35 l'ensemble des inconvénients correspondant aux solutions antérieurement connues. En particulier, l'invention concerne une pièce métallique, notamment de faible largeur, telle qu'une têtière de ferrure de verrouillage ou similaire, comportant au moins un trou chanfreiné, caractérisée par le fait que ledit trou est réalisé en deux opérations de poinçonnageemboutissage et comporte un chanfrein tronconique communicant avec un trou polygonal dont les côtés sont au moins en partie de forme convexe en définissant des lobes délimitant un cercle inscrit de diamètre au moins égal au diamètre nominal de l'organe, tel qu'une vis de fixation, destiné à traverser ledit trou chanfreiné. L'invention concerne encore un procédé de façonnage d'un trou chanfreiné dans une pièce métallique, notamment de faible largeur, caractérisé par le fait que: - on découpe, par poinçonnage, un avant trou de section polygonale comportant un cercle inscrit de diamètre supérieur au diamètre nominal de l'organe destiné à traverser le trou chanfreiné, tel qu'une vis de fixation; - on dispose la pièce sur une matrice pleine pour réaliser par emboutissage le chanfrein au moyen d'un poinçon tronconique de section circulaire et définir, dans le prolongement dudit chanfrein, des lobes sur les côtés de l'avant trou de section polygonale préalablement poinçonné. L'invention concerne, au final, un outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comportant: - un poinçon de section polygonale pour la réalisation d'un avant trou de diamètre inscrit supérieur au diamètre nominal du trou à réaliser, en combinaison avec une matrice support de pièce comportant une ouverture de section circulaire au moins égale au diamètre extérieur du poinçon polygonal pour le passage de ce dernier; et un poinçon tronconique adapté au chanfrein à réaliser en combinaison avec une matrice support de pièce pleine. Les avantages qui découlent de la présente invention consistent en ce qu'au travers du poinçon de section polygonale, on maîtrise le fluage latéral de la matière évitant, par conséquent, la déformation sur les côtés de pièces de faible largeur. Par ailleurs, en prévoyant, pour cette opération de poinçonnage du trou polygonal, une matrice comportant une ouverture d'évacuation de la matière découpée qui est de section, non pas polygonale et ajustée au poinçon, mais de forme circulaire, il ne se pose plus le problème de l'indexation des éléments de l'outillage entre eux. Par ailleurs, l'éventuelle bavure résultant sous la pièce du fait de cette découpe est rabattue lors de l'emboutissage du chanfrein dans la mesure où, pour cette seconde opération la pièce repose sur une matrice parfaitement plane et pleine. Finalement, la définition des lobes qui délimitent un trou de section nominale correspondant à celle par exemple de la vis de fixation destinée à traverser ce trou, a pour conséquence d'assurer un bon centrage de ladite vis, puis, par déformation, d'améliorer l'ancrage de la pièce vissée sur son support. En effet, dans le cadre de pièces de faible épaisseur, comme c'est le cas pour une têtière de ferrure de verrouillage, les lobes sont écrasés entre la matrice plane et le poinçon tronconique définissant le chanfrein ce qui a pour conséquence de réduire leurs épaisseurs et de les rendre déformables lors du serrage de la vis de fixation. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant aux dessins joints en annexe qui en facilitent la compréhension. la figure 1 est une représentation schématisée et en plan d'une pièce conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1; la figure 3 représente, de manière schématisée, la première opération de poinçonnage de l'avant trou polygonal selon le procédé, objet de l'invention; - la figure 4 est une vue en plan de la pièce poinçonnée de l'avant trou polygonal; la figure 5 est une vue similaire à la figure 3, illustrant l'opération d'emboutissage du chanfrein au moyen d'un poinçon tronconique, sur cette figure étant encore visible la forme affinée des lobes que l'on peut obtenir par écrasement entre le poinçon définissant le chanfrein et la matrice lors de la seconde opération du procédé selon l'invention. La présente invention s'applique à toute pièce métallique dans laquelle il convient de réaliser un trou chanfreiné, ceci au travers d'opérations de poinçonnage-emboutissage. L'invention trouvera un intérêt tout particulier, lorsqu'il s'agit de réaliser de tels trous chanfreinés dans des pièces de faible largeur, de sorte que par fluage de la matière il pourrait y avoir une déformation latérale de cette pièce. Ainsi, l'invention trouvera un intérêt tout particulier pour le façonnage de pièces d'un matériau en bande, telles que des têtières de ferrures de verrouillage comportant généralement de tels trous chanfreinés pour la réception de vis de fixation à tête fraisée, destinés à solidariser ces ferrures d'une menuiserie, telle qu'une porte, fenêtre ou similaire. Ainsi, le trou chanfreiné 1, conçu dans une pièce métallique 2 selon l'invention, présente la particularité en ce qu'il est réalisé en deux opérations de poinçonnage-emboutissage et comporte un chanfrein 3 de forme tronconique communiquant avec un trou polygonal 4 dont les côtés 5 comportent, au moins au niveau de leur jonction avec ce chanfrein 3, une forme convexe, plus particulièrement des lobes 6 délimitant un diamètre inscrit D correspondant au moins égal au diamètre nominal de la vis ou autre élément destiné à travers le trou chanfreiné 1. En fait, selon le procédé de façonnage conforme à l'invention et mis en oeuvre pour réaliser un tel trou chanfreiné 1 dans une pièce 2, on procède en deux étapes. Au cours de la première, on découpe par poinçonnage dans cette pièce 2 un avant trou polygonal 4 à l'aide d'un poinçon polygonal 7 adapté. Cet avant trou 4 comporte un diamètre inscrit 4A supérieur au diamètre nominal D du trou chanfreiné 1 à réaliser. A ce moment là, cette pièce 2 repose sur une matrice 8 comportant au droit dudit poinçon polygonal 7, une ouverture 9 pour l'évacuation de la pastille polygonale 10 découpée. Tout particulièrement, cette ouverture 9 dans la matrice 8 est de section circulaire, de diamètre 11 au moins égal au diamètre externe 12 du poinçon 7. Dans ces conditions, il ne se pose pas le problème de l'indexation entre poinçon 7 et matrice 8. Au cours de la seconde étape du procédé, on conçoit le chanfrein 3 par emboutissage au moyen d'un poinçon tronconique 13, la pièce 2 étant maintenue, notamment au moyen d'un serre-flanc, au-dessus d'une matrice 14 pleine. A ce propos, il faut entendre par matrice pleine, une matrice qui ne comporte pas d'ouverture au droit de l'avant trou 4 préalablement réalisé dans la pièce 2. Tout au moins, si ouverture il y a, celle-ci est, dans tous les cas, inférieure au diamètre inscrit D aux lobes 6. Il convient de préciser, en outre, que l'avant trou polygonal 4 découpé dans la pièce 2 lors de la première opération selon le procédé, comporte un diamètre extérieur 16 au plus égal, préférentiellement inférieur, au diamètre 17 de la base du cône que définit le chanfrein 3. De même, le sommet 18 du poinçon tronconique 13 comporte une section 19 au moins égale au diamètre nominal D du trou 25 circulaire délimité par les lobes 6. A ce propos, il est à remarquer que si ces derniers peuvent définir le prolongement du chanfrein 3, aux abords de l'avant trou polygonal 4, dans le cas d'une pièce 2 de très faible épaisseur, comme illustré dans la figure 5, ces lobes 6 peuvent subir une déformation par écrasement entre le poinçon tronconique 13 et la matrice 14 en fin d'emboutissage du chanfrein 3. Ceci a pour conséquence d'en réduire l'épaisseur pour contribuer, ultérieurement par déformation, à un meilleur ancrage de ladite pièce 2 sur un support, comme cela a déjà été expliqué plus haut. De manière avantageuse, d'ailleurs, le poinçon polygonal 7 comporte un nombre de côtés compris entre 5 et 7, sachant que pour un nombre de côtés inférieurs, on ne maîtrise pas, de manière aussi performante, le fluage du matériau latéralement comme cela est souhaité par l'invention. Par ailleurs, en augmentant le nombre de ces côtés de la forme polygonale de l'avant trou 4, l'on s'approche de la forme circulaire pour laquelle intervient l'inconvénient du fluage latéral du matériau. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1. Pièce métallique, notamment de faible largeur, telle qu'une têtière de ferrure de verrouillage ou similaire, comportant au moins un trou chanfreiné (1), caractérisée par le fait que ledit trou (1) est réalisé en deux opérations de poinçonnage-emboutissage et comporte un chanfrein tronconique (3) communiquant avec un trou polygonal (4) dont les côtés (5) sont au moins en partie de forme convexe en définissant des lobes (6) délimitant un cercle inscrit de diamètre (D) au moins égal au diamètre nominal de l'organe, tel qu'une vis de fixation, destiné à traverser ledit trou chanfreiné (1). 2. Pièce métallique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le trou polygonal (4) comporte un nombre de côtés (5) compris entre 5 et 7. 3. Procédé de façonnage d'un trou chanfreiné (1) dans une pièce métallique (2), notamment de faible largeur, caractérisé par le fait que: on découpe, par poinçonnage, un avant-trou (4) de section polygonale comportant un cercle inscrit de diamètre (4A) supérieur au diamètre nominal (D) de l'organe destiné à traverser le trou chanfreiné (1), tel qu'une vis de fixation; on dispose la pièce (2) sur une matrice pleine (14) pour réaliser, par emboutissage, le chanfrein (3) au moyen d'un poinçon tronconique (13) de section circulaire et définir, dans le prolongement dudit chanfrein (3), des lobes (6) sur les côtés (5) de l'avant-trou (4) de section polygonale préalablement poinçonné. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lors de la première opération, on réalise un avant trou polygonal (4) comportant un diamètre extérieur (16) au plus égal, préférentiellement inférieur, au diamètre (17) de la base du cône correspondant au chanfrein (3) réalisé au cours de la seconde étape du procédé. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'en fin d'emboutissage du chanfrein (3), on déforme les lobes (6), par écrasement entre le poinçon tronconique (13) et la matrice (14). 6. Outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le 5 fait qu'il comporte: un poinçon (7) de section polygonale pour la réalisation d'un avant trou (4) de diamètre (4A) inscrit supérieur au diamètre nominal (D) du trou (1) à réaliser, en combinaison avec une matrice (8), support de pièce (2), comportant une ouverture (9) de section circulaire (11) au moins égale au diamètre extérieur (12) du poinçon polygonal (7) pour le passage de ce dernier; - et un poinçon tronconique (13) adapté au chanfrein (3) à réaliser en combinaison avec une matrice support de pièces pleine (14). 7. Outillage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le poinçon tronconique (13) comporte un sommet (18) de section (19) au moins égale au diamètre nominal (D) du trou circulaire délimité par les lobes (6). 8. Outillage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le poinçon polygonal (7) comporte un nombre de côtés compris entre 5 et 7.