Brevet FR3057477A1 — publié le 20180420

MATRICE DE CENTRAGE POUR UN OUTILLAGE DE POINÇONNAGE INDUSTRIEL L'invention a trait au domaine du poinçonnage de tôle, notamment métallique, plus particulièrement au domaine de l'outillage de poinçonnage. Les outillages de poinçonnage servent dans l'industrie à réaliser des perforations dans des tôles. Ces outillages comprennent deux ensembles, un premier et un deuxième bâti, qui peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre. Généralement, un porte-poinçon est fixé au bâti supérieur, ledit porte-poinçon supportant un poinçon, alors que dans le bâti inférieur se trouve une matrice de poinçonnage. La matrice comprend une ou plusieurs arêtes de découpe afin de permettre le poinçonnage de la pièce de tôle. L'obtention d'un trou poinçonné nécessite une grande précision dans le positionnement du poinçon vis-à-vis de la matrice. En effet, un défaut de coaxialité peut entraîner une baisse de la qualité de poinçonnage, et/ou la présence de bavures sur les tôles. Le centrage, par exemple au 1/100 mm près, est donc une phase cruciale du poinçonnage. Le procédé de centrage, tel qu'il est réalisé actuellement, est basé sur un centrage manuel du porte-poinçon par rapport à la matrice. Ces étapes prennent du temps, et sont donc d'un coût élevé lors de la fabrication de débouchures en industrie automobile. Le document de brevet publié CA 2 467 817 décrit un appareil ainsi qu'une méthode permettant de déterminer le bon ou mauvais alignement d'un poinçon avec une matrice, en vue de mettre en place un rivet auto-perceur. Le poinçon est dans ce document fixé sur une tourelle, située sur un bâti supérieur de l'outillage. En face du poinçon se trouve une matrice, positionnée sur un bâti inférieur. Cette matrice est constituée d'un manchon et d'une tête prolongée par une butée. La butée n'entourant pas la totalité de l'orifice de poinçonnage, cela permet à l'opérateur de vérifier que l'accroche du rivet est faite au bon endroit. Cette méthode sert donc à visualiser si le poinçonnage a été réalisé convenablement ou pas, mais elle a l'inconvénient de nécessiter des étapes de centrage, qui doivent être réalisées à la main et pour chaque opération que l'on souhaite réaliser. 3057477 2 Le document de brevet publié SE 7 605 336 décrit un outillage de poinçonnage comprenant un poinçon, un porte-poinçon et une matrice. Ce dispositif comprend en outre une douille de centrage, pouvant être fixée au choix sur le porte-poinçon ou sur la matrice. Il peut comprendre également deux tiges qui sont fixées soit sur le 5 poinçon soit sur la matrice et s'introduisent dans la douille de centrage. Elles permettent, dans le cas où la forme du poinçon n'est pas circulaire, de servir de guide et de bloquer le poinçon dans la position voulue, ce qui lui octroie une meilleure orientation. L'outillage décrit dans cette demande présente l'inconvénient d'être relativement complexe car il est constitué d'un grand nombre de pièces. Le 10 centrage du poinçon est ainsi facilité, et il n'y a pas d'obligation d'enlever la douille pour poinçonner la pièce, mais le centrage n'est pas automatique. De plus, ce système de douille est ajusté sur la forme du poinçon, il faut donc une douille particulière pour chaque type de poinçonnage que l'on souhaite réaliser. Ces outillages ne permettent pas de limiter le nombre de matrices devant être 15 utilisées au cours de l'usinage. En effet, chaque forme de poinçon doit avoir une matrice qui lui est adaptée. Le centrage doit donc être fait individuellement pour chaque poinçon intégré au bâti. L'invention a pour objectif de pallier au moins l'un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de faciliter 20 le centrage du poinçon vis-à-vis de la matrice, et ainsi de gagner du temps et de diminuer les coûts de fabrication. L'invention a pour objet une matrice de centrage d'outillage de poinçonnage de tôle, comportant un corps avec une portion inférieure destinée à être montée sur un premier bâti, une face supérieure et un orifice destiné à recevoir sur ladite face 25 supérieure un poinçon monté sur un deuxième bâti ; caractérisée en ce que l'orifice forme sur la face supérieure du corps de la matrice une surface de centrage du poinçon dans ledit orifice lorsque ledit poinçon est monté avec jeu sur le deuxième bâti. Le premier bâti est avantageusement un bâti inférieur, et le deuxième bâti un bâti 30 supérieur. 3057477 3 Selon un mode avantageux de l'invention, la surface de centrage forme une section de l'orifice, ladite section diminuant depuis la face supérieure en direction de la portion inférieure. La surface de centrage s'étend avantageusement sur quelques millimètres, par 5 exemple entre 1 et 5mm. La surface de centrage présente une section circulaire correspondant à celle de la section augmentée du poinçon. La surface de centrage peut éventuellement être conçue sous la forme d'un cône, dont le diamètre moyen diminue progressivement quand on s'engage dans le corps de la matrice, ou sous la forme d'un congé de raccordement. 10 Avantageusement, la section de l'orifice formée par la surface de centrage présente une variation de diamètre moyen, le long de ladite surface, supérieure ou égale à 10%. Selon un mode avantageux de l'invention, la surface de centrage forme un congé de raccordement entre la face supérieure et l'orifice, avec un rayon supérieur ou égal à 15 5% du diamètre moyen de l'orifice. Préférentiellement, le rayon du congé de raccordement de la surface de centrage est compris entre 1,5 et 3.5 mm Avantageusement, la portion inférieure forme un épaulement apte à prendre appui sur le bâti inférieur et est généralement allongée, la face supérieure s'étendant 20 radialement au-delà de la portion inférieure. Selon un mode avantageux de l'invention, la face supérieure comprend au moins un logement s'étendant longitudinalement radialement à distance de l'orifice et apte à recevoir une tige d'indexation en rotation de ladite matrice. La matrice peut présenter plusieurs logements dans sa face supérieure. Chaque 25 logement peut accueillir une tige d'indexation, la tige pouvant s'insérer dans un logement de tige situé dans le porte-poinçon. Idéalement, les logements ont un pas angulaire de 90°, afin de pouvoir indexer le porte-poinçon par rapport à la matrice de centrage suivant toutes les positions angulaires possibles. 3057477 4 L'invention à également pour objet un outillage de poinçonnage comprenant : au moins une matrice de poinçonnage destinée à être montée sur un premier bâti ; au moins un poinçon et un porte-poinçon, destinés à être montés sur un deuxième bâti ; caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins une matrice de centrage selon 5 l'invention. Cet outillage peut avoir plusieurs jeux de matrice et poinçon, selon les découpes souhaitées dans la tôle. On pourra donc installer plusieurs matrices de centrage sur le premier bâti. Le centrage pourra ainsi être réalisé simultanément pour l'ensemble des jeux de matrice et poinçon. 10 Selon un mode avantageux de l'invention, le poinçon est généralement allongé avec une extrémité de travail et une section augmentée à distance de ladite extrémité, ladite section formant un congé de raccordement, l'orifice de la matrice de centrage étant configuré pour coopérer avec ladite section en vue du centrage dudit poinçon. Préférentiellement, le congé de raccordement du poinçon a un rayon compris entre 8 15 mm et 18mm, plus préférentiellement de l'ordre de 13mm. Le contour de l'extrémité de travail et inscrit dans le contour de la surface augmentée du poinçon. Avantageusement, la face supérieure de la matrice de centrage comprend au moins un logement s'étendant longitudinalement, radialement à distance de l'orifice et apte à recevoir une tige d'indexation en rotation de ladite matrice, et le porte-poinçon 20 comprend un logement apte à recevoir la tige d'indexation engageant dans la matrice de centrage, en vue d'une indexation entre ladite matrice et le poinçon. L'invention à également pour objet un procédé de positionnement, sur des premier et deuxième bâtis, d'un outillage de poinçonnage, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'outillage est selon l'invention et par les étapes suivantes : 25 (a) mise en place de la ou des matrices de centrage sur le premier bâti, et du ou des poinçons et du ou des porte-poinçons sur le deuxième bâti, le ou chacun des poinçons présentant un jeu transversal par rapport au deuxième bâti ; (b) rapprochement des premier et deuxième bâtis de manière à engager le ou 30 les poinçons dans le ou les orifices respectifs de la ou des matrices de centrage ; 3057477 5 (c) fixation du ou des poinçons de manière à éliminer le jeu latéral ; (d) remplacement de la ou des matrices de centrage par la ou les matrices de poinçonnage. A l'étape (a), la mise en place du ou des poinçons et porte-poinçons peut se faire 5 par une fixation provisoire des porte-poinçons sur le premier bâti, cette fixation autorisant un jeu latéral. A l'étape (c), la fixation peut se faire par serrage des moyens de fixation provisoire et ajout de moyens de fixation supplémentaires, comme par exemple des vis supplémentaires. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent d'accélérer 10 la procédure de mise en place du poinçonnage, et ainsi de diminuer le coût de fabrication des pièces obtenues par cette méthode. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective d'un outillage de poinçonnage selon 15 l'invention, dans une configuration de travail ; - La figure 2 est une vue en perspective de l'outillage de poinçonnage de la figure 1, selon l'invention et dans une configuration de centrage ; - La figure 3 est une vue en perspective de la matrice de centrage de l'outillage de la figure 2, selon l'invention ; 20 - La figure 4 est une section longitudinale de l'outillage de poinçonnage selon l'invention de la figure 2 ; - La figure 5 illustre une autre vue de l'outillage de la figure 4 ; - La figure 6 est une section longitudinale de l'outillage de poinçonnage des figures 2-5 lors d'une opération de poinçonnage. 25 La figure 1 montre un outillage de poinçonnage 1 selon l'invention et dans une configuration de travail. Cet outillage est composé d'un bâti inférieur 11 et d'un bâti supérieur 3, sur le bâti supérieur 3 est fixé un porte-poinçon 5 dans lequel est monté un poinçon 7, alors que dans le bâti inférieur 11 est fixé une matrice 13. Cette matrice 13 présente un orifice central qui doit correspondre à l'extrémité de travail du 3057477 6 poinçon 7. Ainsi, il est nécessaire d'avoir une correspondance entre la matrice et le poinçon pour que le poinçonnage se fasse. La face supérieure de la matrice 13 se situe à la même hauteur que la surface supérieure du bâti 11. La figure 2 est une vue en perspective de l'outillage de poinçonnage 1 de l'invention, 5 dans une configuration de centrage. Cet outillage 1 comprend les mêmes éléments que dans la figure 1, à la différence d'une matrice de centrage 15. Le poinçon 7 s'introduit dans la matrice de centrage 15 au niveau d'une surface de centrage 23 à l'entrée d'un orifice central. Sur cette figure on peut voir que la matrice de centrage 15 est plus haute que la matrice de poinçonnage 13 de la figure 1. Cette différence 10 est significative afin de permettre le centrage de la section augmentée du poinçon 7A par rapport à ladite matrice 15. Elle doit donc correspondre à au moins la hauteur de l'extrémité de travail du poinçon. La figure 3 est une vue latérale en perspective de la matrice de centrage 15 selon l'invention. Cette matrice 15 comprend un corps 17 comprenant une face supérieure 15 21 et une portion inférieure 19. La face supérieure 21 comporte un orifice encerclé par la surface de centrage 23, elle-même constituée par un congé de raccordement 23A et prolongé par un alésage 23B. Cette portion supérieure 21 comporte également des logements 25, situés radialement à la surface 23, et qui peuvent contenir une tige d'indexation 27. La position de ladite tige 27 dans le logement 25 20 dépend de l'orientation que l'on souhaite donner à une extrémité de travail du poinçon 7C, et selon le positionnement du logement de la tige 9 dans le porte-poinçon 5 (représenté dans les figures 4 et 5). La surface de centrage 23 sert à accueillir et à centrer le poinçon 7. Les figures 4, 5 et 6 reprennent des étapes du procédé de centrage du porte- 25 poinçon 5 vis-à-vis de la matrice 15, selon l'invention. La figure 4 est une coupe longitudinale de l'outillage 1 selon l'invention de la figure 2. Le porte-poinçon 5 est fixé provisoirement avec jeu latéral sur le bâti supérieur 3 de l'outillage 1. Lors de l'étape suivante, il y a fermeture de l'outillage 1. Le poinçon 7 et le porte-poinçon 5 vont se centrer automatiquement grâce à la surface de centrage 30 23 de la matrice 15. Avantageusement, le poinçon 7 comprend, outre l'extrémité de travail 7C, une section augmentée 7A. Cette dernière forme avec l'extrémité de travail 7C un congé de raccordement 7B. Le centrage peut s'opérer alors d'abord 3057477 7 avec l'extrémité de travail 7C et ensuite avec la section augmentée 7A en passant par le congé de raccordement 7B. Cette mesure permet ainsi de réduire la diversité des matrices de centrage aux paramètres de diamètre de la partie supérieure des poinçons. 5 La figure 5 est une section transversale de l'outillage 1 de la figure 2, montrant la tige d'indexation 27, positionnée dans un des logements 25 prévus dans ladite matrice 15, engagée dans le logement de tige 9 du porte-poinçon 5. Cet engagement permet d'indexer en rotation la matrice de centrage. Dans un second temps interviendra la fixation finale du porte-poinçon 5 au bâti supérieur 3. Cette 10 fixation se fait généralement par un système de vis-écrou, au niveau du porte- poinçon 5. Une fois qu'il est bloqué dans la position voulue, on retire la matrice de centrage 15 pour placer dans l'ouverture du bâti inférieur 11 la matrice de poinçonnage 13. La figure 6 montre un outillage de poinçonnage 1 après remplacement de la matrice 15 de centrage 15 dans le bâti inférieur 11 par la matrice de poinçonnage 13. Cet outillage comprend les éléments qui ont été définis à la figure 1. Sur le bâti inférieur 11 et sur la matrice 13 se trouve une tôle 29 que l'on souhaite poinçonner. Au-dessus de la tôle est placé un presseur 31 qui va permettre de la maintenir sur le bâti inférieur 11 et éviter que celle-ci se déplace au cours du poinçonnage. Au 20 niveau du presseur 31 se trouve différentes ouvertures 33 qui correspondent aux endroits où la tôle va être découpée. Ainsi, le poinçon 7 va traverser le presseur 31 puis la matrice de poinçonnage 13, et, par appui du poinçon 7 sur ladite matrice 13 présentant des lames de découpe, va permettre le poinçonnage de la pièce. Celle-ci va alors traverser la matrice 13 et être évacuée à travers le bâti inférieur 11, par 25 exemple grâce à des ouvertures latérales. On peut également envisager l'installation de différentes matrices de centrage sur le bâti inférieur, en fonction des différentes formes de découpe voulues. On peut ainsi, grâce à cette matrice, réaliser plusieurs centrages en même temps. 30 REVENDICATIONS1. Matrice de centrage (15) d'outillage de poinçonnage de tôle (1), comportant un corps (17) avec une portion inférieure (19) destinée à être montée sur un premier bâti (11), une face supérieure (21) et un orifice destiné à recevoir sur ladite face supérieure (21) un poinçon (7) monté sur un deuxième bâti (3) ; caractérisée en ce que l'orifice forme sur la face supérieure (21) du corps (17) de la matrice (15) une surface de centrage (23) du poinçon (7) dans ledit orifice lorsque ledit poinçon (7) est monté avec jeu sur le deuxième bâti (3). 2. Matrice de centrage (15) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface de centrage (23) forme une section de l'orifice, ladite section diminuant depuis la face supérieure (21) en direction de la face inférieure (19). 3. Matrice de centrage (15) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la section de l'orifice formée par la surface de centrage (23) présente une variation de diamètre moyen, le long de ladite surface, supérieure ou égale à 10%. 4. Matrice de centrage (15) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface de centrage (23) forme un congé de raccordement (23A) entre la face supérieure (21) et l'orifice, avec un rayon supérieur ou égal à 5% du diamètre moyen de l'orifice. 5. Matrice de centrage (15) selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la portion inférieure (19) forme un épaulement apte à prendre appui sur le bâti inférieur (11) et est généralement allongée, la face supérieure (21) s'étendant radialement au-delà de la portion inférieure (19). 6. Matrice de centrage (15) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la face supérieure (21) comprend au moins un logement (25) s'étendant longitudinalement radialement à distance de l'orifice et apte à recevoir une tige d'indexation (27) en rotation de ladite matrice (15). 7. Outillage de poinçonnage (1) comprenant : 3057477 9 - au moins une matrice de poinçonnage (13) destinée à être montée sur un premier bâti (11) ; - au moins un poinçon (7) et un porte-poinçon (5), destinés à être montés sur un deuxième bâti (3) ; 5 caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, - au moins une matrice de centrage (15) selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Outillage de poinçonnage (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le poinçon (7) est généralement allongé avec une extrémité de travail (7C) et 10 une section augmentée (7A) à distance de ladite extrémité, ladite section formant un congé de raccordement (7B), l'orifice de la matrice de centrage (15) étant configuré pour coopérer avec ladite section en vue du centrage dudit poinçon (7). 9. Outillage de poinçonnage (1) selon l'une des revendications 7 et 8, 15 caractérisé en ce que la matrice de centrage (15) est conforme à la revendication 6, et le porte-poinçon (5) comprend un logement (9) apte à recevoir la tige d'indexation (27) engageant dans la matrice de centrage (15), en vue d'une indexation entre ladite matrice (15) et le poinçon (7). 10. Procédé de positionnement, sur des premier et deuxième bâtis (11, 3), d'un 20 outillage de poinçonnage (1), ledit procédé étant caractérisé en ce que l'outillage (1) est selon l'une des revendications 7 à 9 et par les étapes suivantes : (a) mise en place de la ou des matrices de centrage (15) sur le premier bâti (11), et du ou des poinçons (7) et du ou des porte-poinçons (5) sur le 25 deuxième bâti (3), le ou chacun des poinçons (7) présentant un jeu transversal par rapport au deuxième bâti (3) ; (b) rapprochement des premier et deuxième bâtis (11, 3) de manière à engager le ou les poinçons (7) dans le ou les orifices respectifs de la ou des matrices de centrage (15) ; (c) fixation du ou des poinçons (7) de manière à éliminer le jeu latéral ; (d) remplacement de la ou des matrices de centrage (15) par la ou les matrices de poinçonnage (13).