Brevet FR3051378A1 — publié le 20171124

Ensemble de poinçonnage pour outillage de presse de découpe adiabatique La présente invention se rapporte à un ensemble de poinçonnage pour outillage de presse de découpe adiabatique de produits métalliques plats. Un domaine d'application envisagé est celui de la réalisation de pièces métalliques en grande série. La découpe adiabatique est une méthode de découpe à grande vitesse d'impact, par exemple de 5 à 15 m/s, permettant de réaliser des pièces métalliques dans des produits métallique plats, par exemple, des produits en bande. Son avantage réside dans la qualité de découpe. Grâce à une grande vitesse d'impact de l'outil de coupe sur le produit métallique, on observe une forte élévation de la température du produit métallique au niveau de la bande de cisaillement, et ce, pendant un instant court et à courte distance. Il en résulte un accroissement local de la ductilité du matériau métallique, et partant, une séparation franche du produit cisaillé. Conséquemment, la pièce ainsi obtenue présente une meilleure qualité de ses contours, comparativement aux méthodes traditionnelles de découpe. La mise en oeuvre d'une telle méthode pour découper une même pièce dans une bande métallique, nécessite une presse adaptée et un outillage spécifique. L'outillage comprend un bâti présentant une partie inférieure formant embase et une partie supérieure s'étendant en surplomb de la partie inférieure. Il comprend également une matrice installée dans la partie inférieure et un ensemble de poinçonnage solidaire de la partie supérieure. L'ensemble de poinçonnage comporte un pied de poinçon présentant une tête et une extrémité opposée à la tête, et un outil de poinçonnage solidaire du pied de poinçon. L'outil de poinçonnage présente une extrémité d'outil et une extrémité de travail opposée à ladite extrémité d'outil. L'extrémité d'outil présente une mortaise en queue d'aronde, tandis que l'extrémité du pied de poinçon est équipée d'un tenon prismatique correspondant destiné à être engagé dans la mortaise pour solidariser ledit pied de poinçon et ledit outil de poinçonnage. Ce mode de couplage mécanique entre le pied de poinçon et l'outil de poinçonnage est traditionnellement utilisé dans les outillages classiques. Cependant, la découpe adiabatique, compte tenu des fréquences de 3051378 2 fonctionnement qu'elle impose, tend à fragiliser cette liaison mécanique et à la rompre avant la fin des campagnes de découpage. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un ensemble de poinçonnage qui soit plus résistant. 5 Dans ce but, il est proposé un ensemble de poinçonnage pour outillage de presse de découpe de produit métallique plat, ledit ensemble de poinçonnage comprenant, d'une part un pied de poinçon présentant une tête et une extrémité de pied opposée à ladite tête, et d'autre part un outil de poinçonnage présentant une extrémité d'outil et une extrémité de travail opposée à ladite 10 extrémité d'outil, l'une desdites extrémités présentant un évidement débouchant axialement en définissant un fond d'appui, tandis que l'autre desdites extrémités vient en prise à l'intérieur dudit évidement en prenant appui contre ledit fond d'appui, de manière à solidariser ledit pied de poinçon et ledit outil de poinçonnage. Ladite une desdites extrémités présente un rebord 15 cylindrique définissant ledit évidement, ledit rebord cylindrique présentant une pluralité de nervures définissant chacune une portée d'appui orientée vers ledit fond, et ladite autre desdites extrémités présente une bordure cylindrique et une pluralité de plots de verrouillage s'étendant radialement en saillie de ladite bordure cylindrique pour pouvoir coopérer avec lesdites portées d'appui lorsque 20 ladite autre desdites extrémités est engagée à l'intérieur dudit évidement axial. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre, non plus d'un assemblage mécanique tenon/mortaise en queue d'aronde entre le pied de poinçon et l'outil de poinçonnage, mais d'un assemblage de type baïonnette. En effet, on engage tout d'abord en translation ladite autre desdites 25 extrémités à l'intérieur de l'évidement de ladite une desdites extrémités jusqu'au fond d'appui et ensuite, on entraîne en rotation le pied de poinçon et l'outil de poinçonnage l'un par rapport à l'autre de manière à ce que les plots de verrouillage de la pluralité de plots de verrouillage viennent s'engager respectivement sous les nervures de la pluralité de nervures et contre les 30 portées d'appui. Ladite autres desdites extrémités est alors en appui contre le fonds d'appui et partant, le pied de poinçon et l'outil de poinçonnage sont solidaires l'un de l'autre. 3051378 3 Grâce au type de liaison selon l'invention, entre le pied de poinçon et l'outil de poinçonnage, la répartition des efforts sur l'assemblage est symétrique comparativement à la liaison tenon/mortaise en queue d'aronde. Partant, l'ensemble de poinçonnage est plus rigide et résiste mieux en fatigue au fil des 5 frappes. Selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, ladite une desdites extrémités est ladite extrémité d'outil. Ainsi, ainsi qu'on l'expliquera plus en détail ci-après, l'outil de poinçonnage présente une plaque porte-poinçon et l'évidement est ménagé dans la plaque porte-poinçon, tandis 10 que la bordure cylindrique de l'extrémité de pied est munie de plots de verrouillage. Selon une caractéristique avantageuse, les nervures de ladite pluralité de nervures et les plots de ladite pluralité de plots de verrouillage, sont respectivement espacées successivement les unes des autres d'une même 15 distance angulaire. Ainsi, lorsqu'on engage l'extrémité de pied à l'intérieur de l'évidement, les plots de verrouillage sont respectivement engagés entre les nervures du rebord cylindrique. Selon un mode de réalisation préféré, les nervures de ladite pluralité de nervures définissent une pluralité d'espaces libres entre les paires de nervures 20 contiguës, la largeur angulaire desdits espaces libres est sensiblement égale à la largeur angulaire desdits plots de ladite pluralité de plots de verrouillage. La largeur angulaire des plots est égale à la largeur angulaire des espaces libres au jeu fonctionnel prêt de manière à pouvoir engager les plots à travers les espaces libres. De la sorte, on optimise la largeur angulaire des plots de 25 manière à obtenir une surface maximale d'appui contre les portées d'appui. En outre, et de manière avantageuse, la largeur angulaire desdits plots de ladite pluralité de plots de verrouillage est sensiblement égale à la largeur angulaire desdites nervures de ladite pluralité de nervures. De la sorte, les plots viennent en appui sur la totalité de leur surface de contact qui recouvre elle- 30 même la totalité de la portée d'appui des nervures. Partant, on obtient une parfaite solidarisation du pied de poinçon et de l'outil de poinçonnage lesquels forment un ensemble rigide. L'équilibre des contraintes est alors parfaitement 3051378 4 réalisé dans cet ensemble rigide et ces contraintes ne viennent pas fragiliser la liaison. Avantageusement, l'ensemble de poinçonnages selon l'invention comprend en outre, au moins une tige de verrouillage destinée à être installée 5 axialement à travers ledit pied de poinçon et ladite extrémité d'outil pour maintenir ladite extrémité d'outil bloquée en rotation par rapport audit pied de poinçon. Plus avantageusement encore, il comprend deux tiges de verrouillage diamétralement opposée l'une de l'autre par rapport à l'axe central du pied de poinçon et de l'outil de poinçonnage. Ces deux derniers sont alors totalement 10 immobiles en rotation l'un par rapport à l'autre de sorte que les plots de verrouillage demeurent en appui contre les portées d'appui, tandis que l'extrémité de pied s'appuie elle, contre le fond d'appui. On observera que ces tiges de verrouillage sont lisses et qu'elles viennent s'engager dans des alésages. Une telle caractéristique est avantageuse en regard des 15 assemblages vissés, pour lesquels la mise en oeuvre de taraudages constitue très souvent une amorce de rupture. Préférentiellement, l'ensemble de poinçonnages comprend en outre une plaque intermédiaire entre ledit fond d'appui et ladite autre desdites extrémités et dont les avantages seront décrits dans la suite de la description. Cette 20 plaque intermédiaire est également dénommée « plaque de choc » et elle permet notamment d'éviter le matage du pied de poinçon. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins 25 annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective de dessous d'un élément de l'ensemble de poinçonnage conforme à l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique en perspective de dessus d'un autre élément partiel de l'ensemble de poinçonnage conforme à l'invention ; 30 - la Figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée de l'ensemble de poinçonnage selon l'invention ; 3 0 5 1 3 7 8 5 - la Figure 4 est une vue schématique en perspective de dessus de l'ensemble de poinçonnage selon l'invention avec l'un des éléments en transparence ; et, - la Figure 5 est une vue schématique de côté montrant l'ensemble de 5 poinçonnage conforme à l'invention. La Figure 1 illustre un pied de poinçon 10 conforme à l'invention. Il présente une tête 12 et à l'opposé une extrémité de pied 14. Entre les deux, il présente un corps cylindrique de révolution 16 d'axe de symétrie A. L'extrémité de pied 14 présente une face d'appui 18 et une bordure cylindrique 20 10 décolletée, bordant la face d'appui 18. De surcroît, l'extrémité de pied 14 comporte des plots de verrouillage 22 s'étendant en saillie de la bordure cylindrique 20 et régulièrement espacés les uns des autres. Les plots de verrouillage 22 sont ici au nombre de douze. Partant, ils sont espacés les uns des autres d'une distance angulaire sensiblement égale à 30° et leur longueur 15 angulaire est un alors sensiblement égale à 15°. Leur nombre pourrait toutefois être différent en fonction du diamètre du corps cylindrique de révolution 16 et de la bordure cylindrique 20. Les plots de verrouillage 22 définissent en outre un plan moyen sensiblement perpendiculaire à l'axe de symétrie A du corps cylindrique de révolution 16. Les plots de verrouillage 22 présentent une forme 20 sensiblement prismatique et allongée, mais curviligne, selon la circonférence de la bordure cylindrique 20. Il présente par exemple une longueur trois fois supérieure à leur largeur. Ils peuvent par exemple être taillés directement dans l'épaisseur de l'extrémité de pied 14. On observera en outre que la largeur angulaire 24 des plots de 25 verrouillage 22 est sensiblement égale à la longueur angulaire de l'espace qui les sépare les uns des autres. Aussi, la largeur angulaire de l'espace qui les sépare est alors voisine de 15°. De surcroît, le pied de poinçon 10 présente deux perçages axiaux 26, 28 débouchant dans la face d'appui 18, de manière diamétralement opposée par 30 rapport à l'axe de symétrie A, et à l'opposé dans la tête 12 de la même façon. On expliquera leur fonction dans la suite de la description. On se référera à la figure 2, sur laquelle est représentée partiellement une plaque porte-poinçon 30 d'axe de symétrie S. Elle permet de recevoir les 3051378 6 poinçons comme on l'expliquera ci-après et également, à l'opposé, l'extrémité de pied 14. La plaque porte-poinçon 30 présente un rebord cylindrique 32 définissant un évidement axial 34 et un fond d'appui 36. Le rebord cylindrique 32 définit 5 également une paroi cylindrique interne 38 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre défini par la bordure cylindrique 20 de l'extrémité de pied 14 représentée sur la figure 1. De surcroît, le rebord cylindrique 32 est muni de nervures 40 qui viennent s'étendre radialement en saillie de la paroi cylindrique interne 38. Dans 10 l'exemple ici représenté, les nervures 40 sont au nombre de douze. Chacune d'entre elles présente de surcroît une forme et des dimensions comparables à celles des plots de verrouillage 22 de l'extrémité de pied 14 représenté sur la figure 1. Aussi, la largeur angulaire 42 des nervures 40 est de l'ordre de 15°, 15 sensiblement inférieure pour accepter un jeu fonctionnel, tandis que la largeur angulaire 44 séparant deux nervures 40 contiguës est également sensiblement de l'ordre de 15°. Chacune des nervures 40 définisse une portée d'appui 46 orientée vers le fond d'appui 36. On observera en outre, que les nervures 40 définissent un 20 plan moyen coupant sensiblement perpendiculairement l'axe de symétrie S de la plaque porte-poinçon 30. On observera que la plaque porte-poinçon 30 présente, deux alésages axiaux 47, 49 diamétralement opposés par rapport à l'axe de symétrie S et dont on expliquera la fonction ci-après. En outre, elle présente des lumières axiales 25 48 permettant de venir ancrer les poinçons 50 que l'on retrouve sur la figure 3. On retrouve également sur cette figure 3, la plaque porte-poinçon 30 qui constitue alors avec les poinçons 50 un outil de poinçonnage 52. Les poinçons 50 correspondent alors à une extrémité de travail, tandis que la plaque porte-poinçon 30 correspond à une extrémité d'outil opposée à l'extrémité de travail. 30 La figure 3 illustre également le pied de poinçon 10 lequel est ajusté coaxialement à la plaque porte-poinçon 30 et entre lesquels est interposée également coaxialement une plaque intermédiaire 54, ou plaque de choc. Cette dernière, réalisée par exemple en acier trempé, présente deux orifices 3051378 7 diamétralement opposés 58, 60 destinées à venir en regard des deux alésages axiaux 47, 49. La plaque intermédiaire 54 présente également des échancrures périphériques 62 pour pouvoir être portée en appui sur le fond d'appui 36 de la plaque porte-poinçon 30 en échappant aux nervures 40. 5 Ensuite, on vient engager en translation l'extrémité de pied 14 à l'intérieur de l'évidement axial 34, en ajustant la position angulaire du pied de poinçon 10 et de la plaque porte-poinçon 30 de manière à ce que chacun des plots de verrouillage 22 vienne s'engager dans chacun des espaces libres séparant les paires de nervures 40 contiguës. On prolonge l'engagement en translation de 10 l'extrémité de pied 14 à l'intérieur de l'évidement axial 34 jusqu'à ce que sa face d'appui 18 vienne en contact avec la plaque intermédiaire 54 laquelle est elle-même en contact avec le fond d'appui 36 de la plaque porte-poinçon 30. Les plots de verrouillage 22 se situent alors à un niveau situé en dessous des nervures 40. 15 Ensuite, on entraîne le pied de poinçon 10 en rotation par rapport à la plaque porte-poinçon 30 de manière à ce que les plots de verrouillage 22 soient entraînés en frottement contre les portées d'appui 46 des nervures 40. On observera alors que la plaque intermédiaire 54 est prise en étau entre la face d'appui 18 et le fond d'appui 36. La plaque intermédiaire 54 permet 20 essentiellement de préserver l'extrémité de pied 14 vis-à-vis des poinçons lorsque ceux-ci viennent frapper une bande métallique à travers une matrice. Ainsi, comme illustre sur la figure 4 les plots de verrouillage 22 se retrouvent sous les nervures 40 et en appui contre leur portée d'appui 46. La largeur angulaire des plots de verrouillage 22 est sensiblement égale à celle 25 des nervures 40, et partant, toute la surface de contact des plots de verrouillage 22 est précisément en contact avec l'intégralité de la surface des portées d'appui 46. Enfin, pour maintenir le pied de poinçon 10 et la plaque porte-poinçon 30 en position fixe l'un par rapport à l'autre selon le mouvement de rotation, on 30 insère à travers les deux perçages axiaux 26, 28, respectivement deux tiges de verrouillage 64, 66, que l'on vient engager dans les alésages 47, 49 de la plaque porte-poinçon 30. On observera que les deux perçages axiaux 26, 28 présentent deux sections différentes, une section supérieure de grand diamètre 3051378 8 débouchant dans la tête 12, et une section inférieure de petit diamètre débouchant dans la face d'appui 18. De la sorte, les perçages axiaux 26, 28 présentent un épaulement entre les deux sections. Aussi, les tiges de verrouillage 64, 66 présentent un diamètre égal à celui des alésages 47, 49, au 5 jeu fonctionnel près, et aussi égal au petit diamètre des sections inférieures des perçages axiaux 26, 28. Les tiges de verrouillage 64, 66 présentent également une tête de retenue dont le diamètre est égal, au jeu fonctionnel près, au grand diamètre de la section supérieure des perçages axiaux 26, 28. De la sorte, lorsque les tiges de verrouillage 64, 66 sont engagées dans les perçages 10 axiaux 26, 28 à travers la tête 12 du pied de poinçon 10, elles viennent s'engager conséquemment dans les alésages 47, 49 et elles sont respectivement retenues grâce a leur tête de retenue par les épaulements. Un tel mode d'assemblage, comparativement aux assemblages vissés est plus résistant en termes de durée de vie. Car en effet, au fil des frappes, les 15 assemblages vissés tendent à se dégrader, notamment à cause des taraudages, source d'amorce de rupture. On obtient alors l'ensemble de poinçonnage 68 conforme à l'invention et représenté sur la figure 5. L'ensemble de poinçonnage 68 est destiné à être installé dans un 20 outillage pour presse de découpe adiabatique de produits plats. L'outillage comprend un bâti présentant une partie inférieure, laquelle forme une embase, et une partie supérieure qui vient s'étendre en surplomb de l'embase. Il comprend également une matrice installée dans l'embase et l'ensemble de poinçonnage 68 est alors monté solidaire de la partie supérieure du bâti. 25 L'ensemble de poinçonnage est alors mobile en translation vers la matrice. REVENDICATIONS1. Ensemble de poinçonnage pour outillage de presse de découpe de produit métallique plat, ledit ensemble de poinçonnage comprenant, d'une part un pied de poinçon (10) présentant une tête (12) et une extrémité de pied (14) opposée à ladite tête (12), et d'autre part un outil de poinçonnage (52) présentant une extrémité d'outil (30) et une extrémité de travail (50) opposée à ladite extrémité d'outil, l'une desdites extrémités présentant un évidement (34) débouchant axialement en définissant un fond d'appui (36), tandis que l'autre desdites extrémités vient en prise à l'intérieur dudit évidement (34) en prenant appui contre ledit fond d'appui (36), de manière à solidariser ledit pied de poinçon (10) et ledit outil de poinçonnage (52) ; caractérisé en ce que ladite une desdites extrémités (30) présente un rebord cylindrique (32) définissant ledit évidement (34), ledit rebord cylindrique (32) présentant une pluralité de nervures (40) définissant chacune une portée d'appui (46) orientée vers ledit fond d'appui (36), et en ce que ladite autre desdites extrémités (14) présente une bordure cylindrique (20) et une pluralité de plots de verrouillage (22) s'étendant radialement en saillie de ladite bordure cylindrique (20) pour pouvoir coopérer avec lesdites portées d'appui (46) lorsque ladite autre desdites extrémités est engagée à l'intérieur dudit évidement axial (34). 2. Ensemble de poinçonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite une desdites extrémités (30) est ladite extrémité d'outil. 3. Ensemble de poinçonnage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les nervures (40) de ladite pluralité de nervures et les plots (22) de ladite pluralité de plots de verrouillage, sont respectivement espacées successivement les unes des autres d'une même distance angulaire. 4. Ensemble de poinçonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les nervures (40) de ladite pluralité de nervures définissent une pluralité d'espaces libres entre les paires de nervures contiguës, la largeur angulaire desdits espaces libres est sensiblement égale à la largeur angulaire desdits plots de ladite pluralité de plots de verrouillage. 3051378 10 5. Ensemble de poinçonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la largeur angulaire desdits plots (22) de ladite pluralité de plots de verrouillage est sensiblement égale à la largeur angulaire desdites nervures (40) de ladite pluralité de nervures. 5 6. Ensemble de poinçonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une tige de verrouillage (64, 66) destinée à être installée axialement à travers ledit pied de poinçon (10) et ladite extrémité d'outil (30) pour maintenir ladite extrémité d'outil (30) bloquée en rotation par rapport audit pied de poinçon (10). 10 7. Ensemble de poinçonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque intermédiaire (54) entre ledit fond d'appui (36) et ladite autre desdites extrémités (14). 15