Brevet FR2865668A1 — publié le 20050805

L'invention concerne en général les dispositifs de mise en forme de pièces métalliques dans des presses, notamment par estampage. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif porte-outils pour la mise en forme de pièces métalliques, apte à être monté sur une presse comprenant une table de frappe, un coulisseau et des moyens d'actionnement du coulisseau, ce dispositif comprenant une cassette inférieure rigidement fixée sur la table de frappe et portant une matrice inférieure s'étendant normalement dans un plan horizontal, une cassette supérieure rigidement fixée au coulisseau et portant une matrice supérieure normalement horizontale disposée en regard de la matrice inférieure, les moyens d'actionnement déplaçant le coulisseau suivant une direction verticale entre une position de repos dans laquelle la matrice supérieure est située à distance de la matrice inférieure, et une position de frappe dans laquelle la matrice supérieure est située à proximité immédiate de la matrice inférieure et vient mettre en forme par compression une pièce métallique déposée dans la matrice inférieure. Des dispositifs de ce type sont connus de l'art antérieur. Dans certaines applications demandant une forte puissance de frappe, par exemple pour former des pièces de grandes longueurs comme des bielles de moteurs de véhicules automobiles, le coulisseau a tendance à se mettre de travers en position de frappe sous l'action de la réaction à l'effort de compression de la pièce métallique, ce dont il résulte que les pièces produites sont anormalement aplaties d'un côté et ne respectent pas les tolérances. Dans ce contexte, la présente invention a pour but 35 de pallier le défaut mentionné ci-dessus. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour incliner la matrice inférieure en suivant l'orientation de la matrice supérieure quand le coulisseau est biaisé, les matrices inférieure et supérieure étant de ce fait maintenues mutuellement parallèles. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, la cassette inférieure comprend une table inférieure rigidement fixée sur la table de frappe, et une table supérieure liée par une liaison rotule à la table inférieure et portant la matrice inférieure, le dispositif porte-outils comprenant des moyens de liaison glissière entre la table supérieure et la cassette supérieure guidant la cassette supérieure suivant une direction perpendiculaire aux matrices supérieure et inférieure au moins en position de frappe du coulisseau, et maintenant les deux matrices mutuellement parallèles. Avantageusement, la table inférieure peut présenter une face supérieure comprenant une concavité dans laquelle repose une face inférieure convexe de la table supérieure de forme conjuguée à celle de la concavité. En outre, la concavité peut présenter un fond au moins partiellement en secteur de cylindre. De préférence, les matrices inférieure et supérieure sont adaptées pour former une pièce allongée suivant une direction principale, la liaison rotule n'autorisant le mouvement des tables inférieure et supérieure l'une par rapport à l'autre que dans un plan vertical contenant cette direction principale. Par exemple, la table supérieure peut être liée à la table inférieure par trois brides munies de patins élastiques permettant à la liaison rotule de jouer. Selon un autre caractéristique particulièrement avantageuse, les moyens de liaison glissière entre la table supérieure et la cassette supérieure peuvent comprendre des colonnettes solidaires de la table supérieure engagées dans des alésages ménagés dans la cassette supérieure au moins en position de frappe du coulisseau. Dans ce cas, les colonnettes et les alésages peuvent être de formes conjuguées parfaitement ajustées. Enfin, les matrices inférieure et supérieure peuvent être bridées respectivement dans les cassettes inférieure et supérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue en perspective d'une presse portant dispositif porte-outils selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe dans un plan vertical s'étendant de l'avant vers l'arrière du dispositif porte-outils, considérée suivant l'incidence des flèches II de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en perspective, de dessous, de la cassette supérieure du dispositif de la figure 1. La figure 1 représente une presse 1 équipée d'un dispositif porte-outils 2 destiné à l'estampage de pièces métalliques, par exemple de bielles de véhicules automobiles. La presse 1 comprend de manière connue une table de frappe 11, un coulisseau 12 disposé au-dessus de la table de frappe 11 et mobile par rapport à la table 11, et des moyens 13 d'actionnement du coulisseau 12, typiquement deux vérins hydrauliques. Le dispositif porte-outils 2 comprend lui-même une cassette inférieure 20 rigidement fixée sur la table de frappe 11 et portant une matrice inférieure 21 s'étendant normalement dans un plan horizontal, et une cassette supérieure 30 rigidement fixée au coulisseau 12 et portant une matrice supérieure 31 normalement horizontale. La matrice supérieure 31 est disposée en regard de la matrice inférieure 21, à l'aplomb vertical de celle-ci. Les moyens d'actionnement 13 déplacent le coulisseau 12 suivant une direction normalement verticale, entre une position de repos dans laquelle la matrice supérieure 31 est située à distance de la matrice inférieure 21, et une position de frappe dans laquelle la matrice supérieure 31 est située à proximité immédiate de la matrice inférieure 21 et vient mettre en forme par compression une pièce métallique (non représentée) déposée dans la matrice inférieure 21. Le coulisseau 12, les cassettes supérieure 31 et inférieure 21 et la table 11 sont des blocs de métal massifs. Les poids de la cassette supérieure 30 et du coulisseau 12, et l'effort exercé par les moyens d'actionnement 13, permettent d'écraser la pièce métallique entre les deux matrices avec une pression importante et permettent de lui conférer une forme définie par des empreintes complémentaires creusées dans les matrices. Comme on le voit mieux sur la figure 2, les matrices supérieure 31 et inférieure 21 sont de formes générales parallélépipédiques et présente une faible épaisseur, considérée suivant la direction verticale, au regard de l'épaisseur des cassettes et au regard de leurs propres dimensions dans un plan horizontal. Les matrices supérieure 31 et inférieure 21 sont fixées dans des logements creusés respectivement dans une face inférieure plane 32 de la cassette supérieure 30, et dans une face supérieure plane 25 de la cassette inférieure 20, ces faces étant mutuellement en regard. Des faces libres respectives des matrices inférieure et supérieure 21 et 31 font légèrement saillie par rapport à la face supérieure plane 25 et à la face inférieure plane 32. Ces faces sont planes et 2865668 5 horizontales, et portent les empreintes complémentaires de mise en forme des pièces métalliques. La cassette inférieure 20 est fixée sur la table de frappe 11 par tous moyens adaptés, par exemple par des 5 brides mécaniques ou hydrauliques. La cassette supérieure 30 est fixée sous le coulisseau 12 par tous moyens adaptés, par exemple par des goupilles ou par des brides mécaniques ou hydrauliques, et se déplace conjointement avec le coulisseau 12 sous l'effet des moyens d'actionnement 13. Selon l'invention, le dispositif porte-outils 2 comprend des moyens pour incliner la matrice inférieure 21 en suivant l'orientation de la matrice supérieure 31 quand le coulisseau 12 est biaisé, les matrices inférieure 21 et supérieure 31 étant de ce fait maintenues mutuellement parallèles. On sait en effet que le coulisseau 12, au moins en position de frappe, peut se mettre légèrement de travers par rapport à sa position normale, du fait de l'effort exercé sur la pièce métallique. Il résulte de cela que la matrice supérieure 31 est elle aussi inclinée par rapport à l'horizontale en position de frappe du coulisseau 12. Un côté de la matrice supérieure 31 est relativement plus proche de la cassette inférieure 20 que le côté opposé de la matrice 31. Le dispositif porte-outils 2 comprend des moyens pour que la matrice inférieure 21 adopte automatiquement la même inclinaison par rapport à l'horizontale que la matrice supérieure 31 en position de frappe, sans intervention et sans réglage par un opérateur. Le parallélisme entre les deux matrices est maintenu, malgré le défaut de positionnement de la matrice supérieure 31. A cet effet, la cassette inférieure 20 comprend une table inférieure 22 rigidement fixée sur la table de frappe 11, et une table supérieure 23 liée par une liaison rotule à la table inférieure 22 et portant la 2865668 6 matrice inférieure 21. Le dispositif porte-outils comprend par ailleurs des moyens 40 de liaison glissière entre la table supérieure 23 et la cassette supérieure 30, guidant la cassette supérieure 30 en translation suivant une direction perpendiculaire aux matrices supérieure 31 et inférieure 21 et maintenant celles-ci mutuellement parallèles. Les tables inférieure 22 et supérieure 23 sont des blocs de métal massifs, présentant chacun une forme générale en parallélépipède rectangle. La table inférieure 22 présente une section horizontale relativement plus grande que celle de la table supérieure 23. La table inférieure 22 repose sur la table de frappe 11 et est rigidement fixée sur celle-ci, et la table supérieure 23 est disposée sur la table inférieure 22. La face supérieure plane 25 de la cassette inférieure 20 est constituée par le côté de la table supérieure 23 opposé à la table inférieure 22. Afin de constituer la liaison rotule, la table inférieure 22 présente une face supérieure au moins partiellement concave 221, opposée à la table de frappe 11, sur laquelle repose une face inférieure convexe 231 de la table supérieure 23 opposée à la face supérieure plane 25. Plus précisément, la face supérieure 221 est creusée par une concavité 222 délimitée par un fond comprenant une partie centrale en secteur de cylindre 223 et des parties planes 224 horizontale prolongeant la partie centrale 223 d'un côté avant et d'un côté arrière de la presse. Le secteur de cylindre s'étend suivant une direction principale allant d'avant en arrière, ce qui correspond à un axe de symétrie du cylindre s'étendant suivant une direction transversale perpendiculaire à cette direction principale, l'axe de symétrie s'étendant d'un côté gauche de la presse vers un côté droit. Le rayon de courbure de ce secteur de cylindre est grand au regard des dimensions verticale et horizontale de la table inférieure 22, de sorte que la partie centrale 223 est peu profond verticalement. Les parties planes horizontales 224 sont courtes au regard des dimensions de la partie centrale en secteur de cylindre 223. La concavité 222 est délimitée des côtés gauche et droit par des parois verticales, parallèles à la direction longitudinale, s'étendant le long de la partie centrale 223 et des partie planes 224. Elle est délimitée du côté arrière par une paroi verticale et transversale, et débouche d'un côté avant sur une face avant de la table inférieure 22. La concavité 222 s'étend au centre de la face supérieure concave 221, et occupe la plus grande partie de celle-ci. Elle est entourée des côtés droit, gauche et arrière par une partie plane en U de cette face 221. La table supérieure 23 est engagée dans la concavité 222. Sa face inférieure 231 est entièrement convexe et présente une forme conjuguée à celle du fond de la concavité 222. Plus précisément, la face convexe 231 présente une forme en secteur de cylindre s'adaptant exactement à celle de la partie centrale 223 en secteur de cylindre et repose sur cette partie centrale 223. La face convexe 231 présente d'avant en arrière une longueur d'arc exactement égale à la longueur d'arc de la partie centrale 223 du fond de la concavité 222. Quand la matrice inférieure 21 s'étend horizontalement, c'est-à- dire dans sa position normale, la face convexe 231 dépasse légèrement de la partie centrale 223 vers l'arrière, et vient en surplomb au-dessus de la partie plane 224, comme le montre la figure 2. Des faces latérales planes gauche et droite de la 35 table supérieure 23 s'étendent contre les parois gauche et droite de la concavité 222. Une face plane arrière transversale de la table supérieure 23 s'étend parallèlement à la paroi arrière de la concavité 222, à distance de celleci. On comprend donc bien que la face inférieure convexe 231 peut coulisser sur le fond de la concavité 222 d'avant en arrière c'est-à-dire suivant la direction principale, et que le mouvement des tables inférieure 22 et supérieure 23 l'une par rapport à l'autre n'est possible que dans un plan vertical contenant cette direction principale. De ce fait, le dispositif porte-outils est particulièrement adapté pour recevoir des matrices inférieure 21 et supérieure 31 destinées à former une ou des pièces allongées suivant la direction principale. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 3, le dispositif porte-outils comprend deux paires de matrices supérieures et inférieures, chaque paire de matrices étant adaptée à la production de deux bielles disposées l'une dans le prolongement de l'autre suivant la direction principale. On voit sur les figures 1 et 2 que la table supérieure 23 est liée à la table inférieure 22 par trois brides 24 munies de patins élastiques 241 permettant à la liaison rotule de jouer. Ces brides 24 sont disposées des côtés gauche, droit et arrière de la table supérieure 23, et sont rigidement fixées par tous moyens appropriés sur la partie plane en U de la face supérieure concave 221 de la table inférieure 22. La table supérieure 23 comprend trois logements 232 creusés dans ses faces droite, gauche et arrière, ouverts du côté de la face supérieure plane 25. Ce logement ne s'étend que sur une partie de l'épaisseur de la table supérieure 23 et présente un fond d'un côté opposé à la face plane 25. Les brides 24 gauche, droite et arrière s'étendent horizontalement, suivant la direction principale ou transversale suivant les cas, jusque dans le logement 242 correspondant, et reposent chacune sur le fond de ce logement par l'intermédiaire d'un patin élastique 241. Les moyens 40 de liaison glissière entre la table supérieure 23 et la cassette supérieure 30 comprennent trois colonnettes 41 solidaires de la table supérieure 23 et des alésages 42 ménagés dans la cassette supérieure 23. Les colonnettes 41 sont disposées autour des matrices inférieures 21, à trois angles de la face supérieure plane 25, et s'étendent suivant une direction longitudinale perpendiculaire aux matrices inférieure 21 et supérieure 31. Les colonnettes 41 et les alésages 42 sont de formes conjuguées parfaitement ajustées, et présentent en particulier des sections perpendiculaires à la direction longitudinale parfaitement correspondantes. On notera que les colonnettes 41 présentent des sections différentes. L'une présente une section ronde. Une seconde colonnette présente une section allongée suivant la direction principale, comprenant une partie centrale rectangulaire, prolongée des deux côtés opposés par des parties d'extrémité convexes délimitées par des bords en arc de cercle. La troisième colonnette présente une forme identique à la seconde, mais est orientée à 90 par rapport à cette seconde colonnette et présente une forme allongée dans la direction transverale. Les colonnettes 41 ne sont que partiellement engagées ou ne sont pas engagées dans les alésages 42 en position de repos du coulisseau 12. Quand celui-ci s'abaisse vers la cassette inférieure 20, les colonnettes 41 coulissent dans les alésages 42, jusqu'à ce que le coulisseau atteigne sa position de frappe. Si le coulisseau 12 se met alors de travers en réaction à l'effort de compression exercé sur la pièce métallique, la cassette supérieure 30 est entraînée avec le coulisseau 12, et entraîne elle-même la table supérieure 23 par l'intermédiaire des colonnettes 41 et des alésages 42 correspondants. La table supérieure 23 pivote alors par rapport à la table inférieure 22, vers l'avant ou vers l'arrière en fonction des cas, par glissement de la face inférieure convexe 231 sur le fond de la concavité 222. Ce glissement est de faible amplitude, de telle sorte que la face arrière de la table supérieure 23 ne vient pas en contact avec la paroi arrière de la concavité 222. Les patins élastiques 241 des brides 24 autorisent un tel glissement. On comprend bien que le dispositif porte-outils décrit ci-dessus est particulièrement avantageux. Il permet de s'affranchir des défauts de parallélisme des matrices, ces défauts apparaissant au moment de la frappe quand le coulisseau se met en biais sous l'effet de la réaction aux efforts de compression de la pièce métallique. Le parallélisme est maintenu automatiquement, l'inclinaison de la matrice inférieure s'ajustant en fonction de l'amplitude de l'inclinaison de la matrice supérieure. Les moyens utilisés sont simples et ne demandent 25 pratiquement pas de réglages ou d'ajustements avant la frappe. On peut ainsi passer très rapidement d'un premier jeu de matrices adapté à une première forme de pièce métallique à un second jeu adapté à une autre forme de pièce. L'amplitude du défaut de parallélisme des matrices ne sera pas nécessairement le même dans les deux cas. Il ne sera pas nécessaire de modifier les réglages du porte-outils ou de la presse avant de passer au second jeu puisque l'amplitude de l'inclinaison de la matrice inférieure suit automatiquement celle de la matrice supérieure. On a vu que le dispositif porte-outils décrit ci-dessus est particulièrement adapté à la fabrication par estampage de pièces longues, demandant de fortes puissances de frappe, typiquement plus de 1000 tonnes. 1l est toutefois adapté à la production de toutes sortes de pièces métalliques, autres que des bielles de véhicules automobiles. Ces pièces ne présentent pas nécessairement des formes allongées et peuvent être de toutes tailles. Le dispositif peut être utilisé pour toutes les frappes des gammes d'estampage et d'ébavurage. La gamme d'estampage comprend typiquement trois frappes: répartition, ébauche et finition. Elle peut également comprendre plus ou moins de trois frappes. La gamme d'ébavurage comprend typiquement deux frappes: ébarbage et débouchage. Elle peut également comprendre plus ou moins de deux frappes. Le dispositif porte-outils peut également être utilisé pour d'autres types de mise en forme de pièces métalliques dans des presses, comme par exemple l'emboutissage. REVENDICATIONS 1. Dispositif porte-outils pour la mise en forme de pièces métalliques, apte à être monté sur une presse (1) comprenant une table de frappe (11), un coulisseau (12) et des moyens (13) d'actionnement du coulisseau (12), ce dispositif (2) comprenant une cassette inférieure (20) rigidement fixée sur la table de frappe (11) et portant une matrice inférieure (21) s'étendant normalement dans un plan horizontal, une cassette supérieure (30) rigidement fixée au coulisseau (12) et portant une matrice supérieure (31) normalement horizontale disposée en regard de la matrice inférieure (21), les moyens d'actionnement (13) déplaçant le coulisseau (12) suivant une direction verticale entre une position de repos dans laquelle la matrice supérieure (31) est située à distance de la matrice inférieure (21), et une position de frappe dans laquelle la matrice supérieure (31) est située à proximité immédiate de la matrice inférieure (21) et vient mettre en forme par compression une pièce métallique déposée dans la matrice inférieure (21), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour incliner la matrice inférieure (21) en suivant l'orientation de la matrice supérieure (31) quand le coulisseau (12) est biaisé, les matrices inférieure et supérieure (21, 31) étant de ce fait maintenues mutuellement parallèles. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cassette inférieure (20) comprend une table inférieure (22) rigidement fixée sur la table de frappe (11), et une table supérieure (23) liée par une liaison rotule à la table inférieure (22) et portant la matrice inférieure (21), le dispositif porte- outils comprenant des moyens (40) de liaison glissière entre la table supérieure (23) et la cassette supérieure (30) guidant la cassette supérieure (30) suivant une direction perpendiculaire aux matrices supérieure et inférieure (31, 21) au moins en position de frappe du coulisseau (12), et maintenant les deux matrices mutuellement parallèles. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la table inférieure (22) présente une face supérieure (221) comprenant une concavité (222) dans laquelle repose une face inférieure (231) convexe de la table supérieure (23) de forme conjuguée à celle de la concavité (222). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la concavité (222) présente un fond au moins partiellement en secteur de cylindre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les matrices inférieure et supérieure (21, 31) sont adaptées pour former une pièce allongée suivant une direction principale, la liaison rotule n'autorisant le mouvement des tables inférieure et supérieure (22, 23) l'une par rapport à l'autre que dans un plan vertical contenant cette direction principale. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la table supérieure (23) est liée à la table inférieure (22) par trois brides (24) munies de patins élastiques (241) permettant à la liaison rotule de jouer. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens de liaison glissière (40) entre la table supérieure (23) et la cassette supérieure (30) comprennent des colonnettes (41) solidaires de la table supérieure (23) engagées dans des alésages (42) ménagés dans la cassette supérieure (30) au moins en position de frappe du coulisseau (12). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les colonnettes (41) et les alésages (42) sont de formes conjuguées parfaitement ajustées. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matrices inférieure et supérieure (21, 31) sont bridées respectivement dans les cassettes inférieure et supérieure (20, 30).