Brevet FR2932716A1 — publié le 20091225

MOULE D'INJECTION A CARCASSE MODULABLE POUR MOULE DE GRANDE DIMENSION, EN PARTICULIER POUR PETITES SERIES La présente invention porte sur des moules métalliques pour le moulage par injection de pièces en matière plastique, ces pièces étant aussi bien des pièces de structure que des pièces de forme. L'invention porte également sur des parties de ces moules ainsi que sur un procédé de fabrication desdits moules et parties de moules. Les pièces moulées que l'on peut fabriquer avec les moules selon la présente invention sont très variées, appartenant à des secteurs industriels, tels que l'industrie automobile, le secteur ferroviaire, la construction aéronautique et l'aérospatiale, la construction navale, l'industrie électrique, le domaine sanitaire, le mobilier, le bâtiment, les loisirs et les sports. On peut citer, entre autres, dans le domaine automobile : les panneaux de portières, panneaux latéraux, panneaux de carrosserie, ailes, toits amovibles, hayons, panneaux de toiture, capots, assises et supports de sièges, contre-portes de voiture, dossiers de sièges, tablettes arrière, pare-chocs; dans le domaine du bâtiment : panneaux de protection et d'isolation, bardeaux, plaques translucides planes ou ondulées, les éléments de salles de bain, tels que baignoires, lavabos, douches, éviers. Les moules d'injection destinés à la fabrication de ces pièces qui sont conçus en technologie traditionnelle sont des moules métalliques réalisés à partir de blocs en acier coulé massif ou à partir de blocs de fonte telle que la fonte graphite. On va maintenant décrire plus en détail, avec référence à la Figure 1 un moule traditionnel réalisé à partir de blocs d'acier et décrire les inconvénients d'un tel moule sachant que les moules en fonte, lesquels ne seront pas décrits en détail, présentent les mêmes inconvénients. Le moule 1, représenté en perspective éclatée sur la Figure 1, comporte un ensemble matrice 2 présentant une forme moulante et un ensemble partie basse - porte-noyau - noyau 3 présentant la forme moulante complémentaire de la forme moulante portée par l'ensemble matrice 2. On va maintenant décrire les ensembles 2 et 3 en faisant référence à leur position représentée sur la Figure 1, à savoir pour un assemblage et un déplacement du moule selon un axe vertical. L'ensemble matrice 2 est un monobloc d'acier usiné ayant la forme générale d'un parallélépipède rectangle qui forme une semelle supérieure 4 à sa grande face supérieure et qui est usiné en creux sur sa grande face inférieure opposée à la précédente pour constituer une forme moulante correspondant à la partie bombée de la pièce à mouler - un pare-chocs dans l'exemple représenté. La semelle supérieure 4 présente des moyens permettant de la fixer, par exemple par vissage, à un plateau de presse, qui est le plateau mobile dans le cas d'un moule à déplacement vertical comme représenté sur la Figure 1, mais qui serait le plateau fixe de la presse dans le cas d'un moule à déplacement horizontal. La partie principale de l'ensemble 2 présente par ailleurs des moyens de guidage complémentaires de moyens de guidage portés par l'ensemble 3. Les moyens de fixation et de coulissement précités ne seront pas décrits plus en détail car, d'une part, ils dépendent du moule particulier qui est construit pour chaque pièce à mouler, et, d'autre part, ils sont bien connus des moulistes. L'ensemble 3 comprend, de bas en haut si l'on regarde la Figure 1 : une semelle 5, des tasseaux 6 et 7, un porte-noyau 8 et une partie noyau 9. La semelle 5 et les tasseaux 6 et 7 constituent ce que l'on appelle � partie basse � dans le langage des moulistes. La semelle 5 a la forme générale d'une plaque rectangulaire. Elle présente des moyens de fixation, par exemple par vissage, au plateau de presse fixe dans le cas d'un moule à déplacement vertical, ou au plateau de presse mobile dans le cas d'un moule à déplacement horizontal. Les tasseaux 6, 7, au nombre de quatre, dans l'exemple représenté, à savoir deux tasseaux transversaux 6 et deux tasseaux longitudinaux 7, viennent se fixer sur la semelle 5, le long des bordures respectivement transversales et longitudinales de celles-ci, délimitant entre eux un espace vide ou cage d'éjection, constituant un passage mécanique dans lequel se déplace la plaque d'éjection 10 de la partie noyau 9, entre une position où elle vient en appui sur la partie supérieure de la semelle 5 et une position d'éjection comme cela sera décrit ci-après. Le porte-noyau 8 est également constitué par un bloc en acier massif dont la face inférieure est destinée à venir reposer sur les faces supérieures des tasseaux 6 et 7 et dont la face supérieure est configurée pour supporter, dans sa région centrale 11a la partie 12a du noyau 12 fixe par rapport au porte-noyau 8 (noyau fixe 12a) et pour supporter et guider les régions d'extrémité 11b situées de part et d'autre de la région centrale 11a les parties 12b du noyau, mobiles par rapport au porte-noyau 8 (noyaux mobiles 12b). En même temps, la face supérieure du porte- noyau 8 est configurée pour assurer un recentrage de l'ensemble 3 par rapport à l'ensemble matrice 2. Enfin, le porte-noyau 8 comporte des moyens de guidage (non référencés) complémentaires de moyens de guidage portés par l'ensemble matrice 2. La partie noyau 9 comporte le noyau 12, des 5 tirants 13 et la plaque d'éjection 10. Le noyau 12, réalisé en trois parties comme décrit ci-dessus, porte, à sa partie supérieure, la forme moulante complémentaire de la forme moulante portée par l'ensemble matrice 2. Les tirants 13, disposés 10 verticalement et au nombre de quatre dans l'exemple représenté, sont fixés, à une extrémité, à la partie inférieure du noyau fixe 12a, et, à l'autre extrémité, à la plaque d'éjection 10. La plaque d'éjection 10, disposée selon un plan horizontal dans l'exemple représenté, se 15 déplace entre la face supérieure de la semelle 5 et la face inférieure du porte-noyau 8 par l'intermédiaire de vérins, non représentés, fixés sur le porte noyau 8 et tirant la plaque d'éjection 10. A l'ouverture du moule 1, la plaque d'éjection 20 est actionnée pour se soulever et permettre l'éjection de la pièce moulée de façon connue en soi par le soulèvement des noyaux mobiles 12a. Les moules en acier tels que celui qui vient d'être décrit de même que les moules en fonte présentent un 25 poids très important, un gros moule de pare-chocs réalisé avec ces technologies traditionnelles présentant un poids de l'ordre de 30 à 40 tonnes. Ils sont réalisés à partir de blocs d'acier de très grandes dimensions, lesquels doivent être soumis à des phases d'usinage - usinage grossier puis 30 usinage de finition - enlevant de la matière qui est définitivement perdue. Le poids important des blocs constituant le moule, nécessaire pour en garantir les caractéristiques mécaniques, rend leur manipulation difficile et leur transport malaisé et coûteux. De plus, dans l'opération de moulage, les masses en mouvement sont importantes, avec, pour conséquence des efforts importants appliqués à la presse, réduisant par là la durée de vie de cette dernière. Par ailleurs, ces moules connus doivent être reconstruits chaque fois qu'une nouvelle pièce doit être moulée, même si cette pièce ne présente que peu de différences par rapport à l'ancienne. En effet, c'est la forme particulière d'une pièce qui gouverne les caractéristiques mécaniques de son moule. On voit donc que la reconstruction de tels moules, de grandes dimensions et lourds, implique des coûts importants, d'autant plus difficiles à supporter que les séries de pièces à mouler sont plus petites. La Société déposante a donc cherché à remédier à ces inconvénients et propose un moule qui permet de résoudre les problèmes précités, convenant particulièrement bien au moulage de pièces en petites séries. La présente invention a donc pour objet un moule d'injection comprenant un ensemble matrice, dont une face présente une forme moulante ; et - un ensemble noyau formé par une partie basse, un 25 porte-noyau et une partie noyau, cette dernière présentant une forme moulante complémentaire de la forme moulante porté par l'ensemble matrice, caractérisé par le fait qu'il est constitué par : - une carcasse externe comportant : 30 û deux semelles opposées, disposées parallèlement l'une à l'autre, faisant respectivement partie de l'ensemble matrice et de l'ensemble noyau, chacune étant apte à être fixée au plateau correspondant d'une presse pour la manoeuvre du moule; et û une enveloppe latérale raccordée aux semelles ; et - deux sous-ensembles internes, l'un portant la forme moulante de noyau et constituant la partie noyau, et l'autre, la forme moulante de matrice, qui sont aptes à être reçus dans ladite carcasse de façon étroite pour absorber les efforts lors de la fermeture du moule, l'enveloppe latérale de la carcasse, qui comporte une partie côté matrice et une partie côté noyau, étant réalisée en plusieurs éléments qui sont aptes à être empilés et raccordés entre eux en nombre choisi pour adapter la hauteur de ladite enveloppe auxdits sous- ensembles portant les formes moulantes selon la pièce particulière à mouler. Conformément à une caractéristique particulière, les éléments composant l'enveloppe latérale de la carcasse sont aptes à être raccordés suivant un plan parallèle aux semelles. La partie côté ensemble matrice de l'enveloppe latérale de la carcasse peut avantageusement être constituée par : - au moins un élément modulaire de corps dont le nombre est choisi en fonction de la hauteur désirée ; et - un élément de jonction apte à assurer l'interface avec la partie côté noyau de ladite enveloppe. On peut citer un nombre d'éléments modulaires allant jusqu'à quatre, mais il n'est pas du tout exclu de dépasser ce nombre dans la mesure où il n'y a pas de difficulté technique à la construction dudit moule. La partie côté noyau de l'enveloppe de carcasse peut avantageusement être constituée par un élément unique intégrant la semelle de l'ensemble noyau. Conformément à une autre caractéristique particulière de l'invention: - chaque élément modulaire de corps de la partie côté matrice de l'enveloppe comporte sur l'une de ses faces des moyens d'emboîtement complémentaires de moyens portés par une autre face en vue de l'emboîtement desdits éléments entre eux, lesdits moyens d'emboîtement réciproque étant constitués par des cavités et des saillies, la semelle dudit ensemble matrice comportant sur sa face destinée à coopérer avec l'élément modulaire adjacent des moyens d'emboîtement complémentaires de ceux portés par ce dernier ; et - l'élément de jonction de ladite partie côté matrice de l'enveloppe de carcasse portant, sur sa face destinée à coopérer avec l'élément modulaire adjacent, des moyens d'emboîtement complémentaires de ceux portés par ce dernier. L'enveloppe de la carcasse peut avoir une forme générale rectangulaire, les cavités et les saillies constituant les moyens d'emboîtement réciproque étant disposées généralement au centre de chacun des côtés des éléments formant l'enveloppe de la carcasse. Par ailleurs, les éléments formant la partie côté matrice de l'enveloppe de la carcasse comportent chacun des trous traversants pour le passage de colonnes de guidage portées par l'ensemble noyau pour le guidage réciproque desdits ensembles noyau et matrice lors de la manoeuvre du moule. L'élément unique intégrant la semelle de l'ensemble noyau peut consister en ladite semelle portant des saillies-tasseaux délimitant un espace de réception de la partie noyau et des pièces mécaniques liées au mouvement du moule et formant ainsi un monobloc intégrant la partie basse et la partie porte-noyau, les pièces mécaniques liées au mouvement du moule consistant notamment en des dispositifs de commande de parties mobiles de ladite partie noyau lors de l'éjection de la pièce moulée. Les parties constituant la carcasse peuvent être des pièces de fonderie, telles que des pièces de fonte graphite ou des pièces d'acier, tel que d'acier coulé. Les sous-ensembles internes de la carcasse, réalisés avec leurs formes moulantes respectives en fonction de la pièce à mouler et peuvent constituent des blocs interchangeables, les pièces mécaniques liées au mouvement du moule pouvant également être interchangeables. La présente invention porte également sur un dispositif de moulage comportant un moule tel que défini ci-dessus, avec un jeu d'éléments modulaires de l'enveloppe latérale de carcasse, tels que définis ci-dessus. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après un mode de réalisation particulier avec référence au dessin annexé. Sur ce dessin : la Figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un moule d'injection ou de compression fabriqué par usinage de blocs d'acier conformément à l'état antérieur de la technique ; - la Figure 2 est une vue correspondant à la Figure 1 d'un moule à carcasse modulable de l'invention ; la Figure 3 est une vue en perspective éclatée du moule selon l'invention montrant, d'une part, l'ensemble matrice assemblé, et, d'autre part, l'ensemble partie basse - porte-noyau - partie noyau, également à l'état assemblé; et - la Figure 4 correspond à la Figure 3 avec les deux ensembles une fois assemblés. Si l'on se réfère à la Figure 2, on voit que l'on a désigné par 101 un moule selon la présente invention 15 présentant un ensemble matrice 102 et un ensemble noyau 103 (partie basse - porte-noyau - partie noyau). L'ensemble matrice 102 est constitué par une partie de carcasse externe 115 et par un sous-ensemble 116 portant la forme moulante de matrice 117 et reçu de façon 20 étroite dans la partie de carcasse 115. Cette dernière est constituée par une semelle 104 et par une partie d'enveloppe latérale 118 raccordée à la semelle 104 et réalisée en plusieurs éléments en forme de cadre, empilés, 118a et 118b. 25 La semelle 104 est constituée par une plaque rectangulaire pleine portant extérieurement une saillie 119, qui est agencée pour permettre de fixer ladite semelle 104 au plateau de presse coté injection. Les éléments 118a de la partie de carcasse 115 30 sont des éléments modulaires, à savoir des éléments identiques. Leur nombre - ici de deux - varie en fonction de la hauteur de matrice désirée, laquelle dépend du sous- ensemble 116, autrement dit de la pièce particulière à mouler. L'élément 118b est un élément de jonction qui est de plus grande épaisseur qu'un élément 118a. Chaque élément 118a consiste en une plaque sensiblement rectangulaire dont les bords longitudinaux sont légèrement incurvés vers l'extérieur et qui présente un large évidement central 120. Sur l'une de ses faces, un élément 118a comporte des moyens de fixation par emboîtement complémentaires de moyens portés par l'autre face car ces éléments 118a sont empilables par emboîtement. Les moyens de fixation réciproque par emboîtement sont constitués par des cavités 121 et saillies 122 disposées généralement au centre de chaque élément 118a mais dont les formes particulières ne seront pas décrites en détail car elles peuvent varier très largement d'un moule à l'autre. La face intérieure de la semelle 104 comporte des organes de fixation par emboîtement complémentaires des organes de fixation portés par l'élément adjacent 118a de la partie de carcasse 115. La face supérieure de l'élément 118b porte des organes de fixation par emboîtement complémentaires des organes portés par la face en regard de l'élément adjacent 118a de la partie de carcasse 115. Quant à sa face inférieure, elle porte des organes de fixation par emboîtement complémentaires de ceux portés par l'ensemble 103, comme cela sera décrit ci-après. Chaque élément 118a, 118b comporte par ailleurs, à chacun de ses quatre angles, un perçage traversant 123, perpendiculaire à son plan moyen, dont le rôle est indiqué plus loin. Le sous-ensemble 116 est constitué par un bloc - ou par plusieurs blocs accolés - présentant une face supérieure plate et une face inférieure portant, en creux, la forme moulante 117 de la pièce à mouler. L'ensemble 103 est constitué par une partie basse-porte noyau 124 et par la partie noyau 109 avec sa forme moulante 112 (partie fixe 112a et parties mobiles 112b) analogue à la partie noyau 9 (Figure 1) avec sa forme moulante 12 (Figure 1). La partie basse-porte noyau 124 est une pièce monobloc comportant une semelle 105 de forme générale rectangulaire à surface inférieure plane et dont la surface supérieure est configurée en porte-noyau avec des évidements 125 à ses quatre angles, ainsi que des saillies 106, 107 le long de ses bordures au centre de ces dernières. Ces saillies 106, 107 sont l'équivalent des tasseaux respectivement 6 et 7 du moule (Figure 1). Les saillies 107 sont destinées à coopérer avec des échancrures 126 portées par l'élément de jonction 118b. La partie 124 constitue la partie de carcasse côté noyau. Sur la partie basse-porte noyau 124, on a représenté des éléments mécaniques tels que les colonnes d'angle 127 de guidage de l'ensemble 103 sur l'ensemble 102 à travers les perçages 123 des éléments 118a et 118b, ainsi que les crochets 128 permettant de faire monter la commande d'éjection de la pièce moulée lorsque le moule s'ouvre. Ce sont les éléments en forme de cadre 118a-118b qui absorbent les efforts lors de l'injection, le sous-ensemble 116 étant préservé. A chaque nouvelle pièce à mouler, les sous ensembles 109 et 116 sont remplacés par des nouveaux sous ensembles portant la nouvelle forme moulante. Ces ensembles 109 et 116 sont montés dans les ensembles 115, carcasse matrice, et 124, carcasse noyau. Le nombre d'éléments modulaires 118a étant adaptés en conséquence. Ainsi, la présente invention porte sur un outillage de moulage composé d'éléments standards constituant une carcasse modulable dans laquelle on assemble la mécanique propre à chaque pièce plastique à injecter. Une telle carcasse permet l'interchangeabilité des outillages. De plus, l'introduction de cette technologie dans les moules d'injection permet d'abaisser le poids global du moule tout en gardant les mêmes caractéristiques mécaniques, ce qui va permettre de moins solliciter la presse et donc d'allonger sa durée de vie. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit a été donné à titre indicatif et non limitatif et que des modifications et variantes peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1 - Moule d'injection (101) comprenant : - un ensemble matrice (102), dont une face présente une 5 forme moulante (117) ; et - un ensemble noyau formé par une partie basse, un porte-noyau et une partie noyau (109), cette dernière présentant une forme moulante (112) complémentaire de la forme moulante (117) porté par l'ensemble matrice 10 (102), caractérisé par le fait qu'il est constitué par : - une carcasse externe comportant : - deux semelles opposées (104-105), disposées parallèlement l'une à l'autre, faisant 15 respectivement partie de l'ensemble matrice (102) et de l'ensemble noyau (103), chacune étant apte à être fixée au plateau correspondant d'une presse pour la manoeuvre du moule (101); et une enveloppe latérale raccordée aux semelles (104-20 105) ; et - deux sous-ensembles internes (109-116), l'un portant la forme moulante de noyau (112) et constituant la partie noyau, et l'autre, la forme moulante de matrice (117), qui sont aptes à être reçus dans ladite 25 carcasse de façon étroite pour absorber les efforts lors de la fermeture du moule (101), l'enveloppe latérale de la carcasse, qui comporte une partie côté matrice et une partie côté noyau, étant réalisée en plusieurs éléments qui sont aptes à être 30 empilés et raccordés entre eux en nombre choisi pour adapter la hauteur de ladite enveloppe auxdits sous-ensembles (102-103)portant les formes moulantes (117-112) selon la pièce particulière à mouler. 2 - Moule selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments composant l'enveloppe latérale de la carcasse sont aptes à être raccordés suivant un plan parallèle aux semelles (104-105). 3 - Moule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la partie côté ensemble matrice de l'enveloppe latérale (118) de la carcasse est constituée par : au moins un élément modulaire de corps (118a) dont le nombre est choisi en fonction de la hauteur désirée ; et un élément de jonction (118b) apte à assurer l'interface avec la partie côté noyau de ladite enveloppe. 4 - Moule selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la partie côté noyau de l'enveloppe de carcasse est constituée par un élément unique intégrant la semelle (105) de l'ensemble noyau. 5 - Moule selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que : - chaque élément modulaire de corps (118a) de la partie côté matrice (118) de l'enveloppe comporte sur l'une de ses faces des moyens d'emboîtement complémentaires de moyens portés par une autre face en vue de l'emboîtement desdits éléments entre eux, lesdits moyens d'emboîtement réciproque étant constitués par des cavités (121) et des saillies (122), la semelle (104) dudit ensemble matrice comportant sur sa face destinée à coopérer avec l'élément modulaire (118a) adjacent des moyens d'emboîtement complémentaires de ceux portés par ce dernier ; et - l'élément de jonction (118b) de ladite partie côté matrice (118) de l'enveloppe de carcasse portant, sur sa face destinée à coopérer avec l'élément modulaireadjacent (118a), des moyens d'emboîtement complémentaires de ceux portés par ce dernier. 6 - Moule selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'enveloppe de la carcasse a une forme générale rectangulaire, les cavités (121) et les saillies (122) constituant les moyens d'emboîtement réciproque étant disposées généralement au centre de chacun des côtés des éléments (118a-118b) formant l'enveloppe de la carcasse. 7 - Moule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les éléments (118a-118b) formant la partie côté matrice (118) de l'enveloppe de la carcasse comportent chacun des trous traversants (123) pour le passage de colonnes de guidage portées par l'ensemble noyau pour le guidage réciproque desdits ensembles noyau (103) et matrice (102) lors de la manoeuvre du moule (101). 8 - Moule selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait l'élément unique intégrant la semelle (105) de l'ensemble noyau consiste en ladite semelle portant des saillies-tasseaux (106-107) délimitant un espace de réception de la partie noyau (109) et des pièces mécaniques liées au mouvement du moule (101) et formant ainsi un monobloc intégrant la partie basse et la partie porte-noyau, les pièces mécaniques liées au mouvement du moule consistant notamment en des dispositifs (128) de commande de parties mobiles de ladite partie noyau (109) lors de l'éjection de la pièce moulée. 9 - Moule selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les parties constituant la carcasse sont des pièces de fonderie, telles que des pièces de fonte graphite ou des pièces d'acier, tel que d'acier coulé. 10 - Moule selon l'une des revendication 1 à 9 caractérisé par le fait que les sous-ensembles internes de 5la carcasse, réalisés avec leurs formes moulantes respectives en fonction de la pièce à mouler et constituent des blocs interchangeables, les pièces mécaniques liées au mouvement du moule pouvant également être interchangeables. 11 - Dispositif de moulage comportant un moule tel que défini à l'une des revendications 1 à 10, avec un jeu d'éléments modulaires de l'enveloppe latérale de carcasse, tels que définis à l'une des revendications 3 et 5 à 7.