FR2520643A1 - Procede de fabrication d'outillages destines a la mise en forme de pieces en matiere metallique ou plastique - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'OUTILLAGES DESTINES A LA MISE EN FORME DE PIECES PAR EMBOUTISSAGE OU MOULAGE. LE PROCEDE CONSISTE A REALISER A L'AIDE DE RESINE THERMODURCISSABLE UN CORPS 110 D'OUTILLAGE PRESENTANT UNE SURFACE 104 EN RETRAIT D'UNE COTE E, CONSTANTE, PAR RAPPORT A L'EMPREINTE VIRTUELLE DE L'UN DES COTES DE LA PIECE A FORMER, A EMBOUTIR CONTRE CETTE SURFACE 104 UNE TOLE 150 D'EPAISSEUR E, ET A FIXER LA TOLE EMBOUTIE 150 D'EPAISSEUR E SUR LA SURFACE 104 DU CORPS EN RESINE 110 DUDIT ELEMENT POUR OBTENIR UN ELEMENT 100 DE L'OUTILLAGE CONSTITUE D'UN CORPS EN RESINE THERMODURCISSABLE REVETU D'UNE SURFACE TRAVAILLANTE METALLIQUE PRESENTANT L'EMPREINTE DE L'UN DES COTES DE LA PIECE A FORMER. APPLICATION A L'OBTENTION DE PIECES PROTOTYPES OU DE MOYENNE SERIE, Y COMPRIS DE PIECES DE CARROSSERIE DE GRANDE DIMENSION.

Description

La présente invention concerne la mise en forme de pièces en matière métallique ou plastique à l'aide d'outil lages d'emboutissage ou de moulage.

Plus précisément, la présente inventionwconcerne un procédé de fabrication d'outillages à base de résine thermodurcissable, dont au moins l'un des éléments présente une face travaillante métallique, de sorte que ces outillages permettent d'emboutir ou de mouler, des pièces de petites à grandes dimensions, du prototype à la moyenne série, destinées notamment à la carrosserie de véhicules pour le secteur automobile ou ferroviaire.

La réalisation d'outillages pour la mise en forme de pièces -#rototypto et de pré-série , ainsi que de pièces en petites à moyennes séries se doit, de nos jours, de répondre à deux impératifs : d'une part, les outillages doivent être fabriqués de façon économique, d'autre part,ils doivent être conçus et réalisés très rapidement. Dans la plupart des cas les constructeurs automobiles demandent des délais de livraison inférieurs à un mois, voire quinze jours.

La technique la plus ancienne consiste à fabriquer des outillages par fonderie et / ou par usinage de façon classique dans le domaine de la construction mécanique. Cependant cette technique tend à être délaissée, en raison d'une part de son coût, d'autre part du temps qu'elle impose pour la réalisation des outillages, au profit de techniques plus récentes de fabrication d'outillages à base de résine thermodurcissable dits outillages en résine ou outillages plastiques.

Les outillages en résine proprement dits sont munis de surfaces travaillantes à base de résine d'époxydes, de polyester, ou de polyuréthane, renforcées par des charges minérales ou synthétiques. Cependant de telles surfaces travaillantes ne présentent pas des caractéristiques mécaniques suffisantes pour emboutir ou mouler des pièces en moyennes séries, notamment par suite de l'usure occasionnée par les flans métalliques à emboutir ou par les fibres de verre contenuesdans les produits plastiques à mouler.

Pour cette raison, les outillages en résine thermodurcissable ne donnent pas pleinement satisfaction.

On a tenté de remédier à cet inconvénient en recouvrant des corps d'outillages formés à base de résine thermodurcissable par des revêtements métalliques constituant les surfaces travaillantes, de façon à étendre 1' utilisation de ces outillages à des petites, voire moyennes séries.

Un procédé consiste à utiliser des carapaces métalliques en fonte ou en tout autre alliage, d'une dizaine d quclques dizaines de millimètres d'épaisseur, sur lesquelles on met en place du béton de résine pour constituer les corps respectifs de l'outillage. Cependant cette solution est lente et onéreuse puisqu'elle revient à employer les techniques de fonderie associées à des moyens d'usinage dès que l'on tente de réaliser des outillages de grandes dimensions, si bien qu'elle est limitée à la fabrication d'outillages de très petites dimensions, pour lesquels il n'est guère besoin de prendre en compte le retrait des carapaces métalliques obtenues par fonderie.

Un autre procédé consiste à projeter des particules d'alliages métalliques fondus sur les surfaces d'un corps d'outillage en résine thermodurcissable. Non seulement il s'avère nécessaire d'employer des alliages métalliques à bas point de fusion contenant notamment du zinc et / ou de l'étain, de façon à ne pas détruire par le chauffage en résultant la surface du corps en résine, mais d'autre part l'épaisseur de ce revêtement métallique doit demeurer très faible, c' est-à-dire de l'ordre de quelques dizaines de microns, pour obtenir par emboutissage ou par moulage la pièce désirée aux cotes souhai tées. De ce fait, la tenuemécanique de ces revêtements métalliques, obtenue certes rapidement, est très restreinte, si bien que ce procédé est limité aux pré-séries, au plus à des petites séries
On a aussi envisagé l'emploi de dépôts électrolytiques sur des supports en forme constitués par un mortier conducteur à base de résine thermodurcissable Cependant, pour obtenir des revêtements métalliques d' épaisseur suffisante, de l'ordre d'un à plusieurs millimètres, ce procédé s'avère très long et très coûteux, si bien qu'il ne se justifie que pour la fabrication d'outillages de moulage destinés au moins à de la moyenne série.

Pour remédier aux inconvénients présentés par ces procédés antérieurs, la présente invention propose un nouveau procédé de fabrication d'outillages destinés à la mise en forme de pièces par emboutissage ou par moulage, qui consiste à réaliser à l'aide de produits à base de résine thermodurcissable le corps d'un élément de l'outillage, tel que le poinçon (contre-moule) ou la matrice (moule), présentant une surface en retrait d'une cote E constante par rapport à l'empreinte virtuelle de l'un des côtés de la pièce à former, à emboutir contre cette surface une tôle d'épaisseur e, Let à fixer la tôle emboutie d'épaisseur C sur la surface du corps en résine dudit élément pour obtenir un élément de l'outillage constitué d'un corps en résine revêtu d'une surface travaillante métallique présentant l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former.

De façon préférentielle, le procédé conforme à la présente invention consiste à réaliser dans un premier temps un élément de l'outillage à l'aide de produits à base de résine thermodurcissable dont la surface travaillante en résine correspond à l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former, et dans un second temps, a réaliser à 1' aide de produits à base de résine thermodurcissable le corps de l'autre élément de l'outillage selon une surface en retrait d'une cote C constante par rapport à l'empreinte virtuelle de l'autre côté de la pièce à former, à emboutir entre la surface travaillante en résine qui correspond à l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former et la surface du corps en résine dudit autre élément de l'outillage, un flan d'épaisseur E en contact avec ladite surface travaillante en résine, et une tôle d'épaisseur
E située contre la surface du corps en résine, et à fixer la tôle emboutie d'épaisseur C sur la surface du corps en résine dudit autre élément, pour obtenir un outillage dont 1' autre élément est constitué d'un corps en résine revêtu d'une surface travaillante métallique présentant l'empreinte de l'autre côté de la pièce d'épaisseur E à former.

Selon l'invention, le procédé de fabrication des surfaces travaillantes métalliques nécessaires pour les deux éléments principaux d'un outillage d'emboutissage (poinçon, matrice), ou de moulage (moule, contre-moule), destiné à 1' obtention d'une pièce d'épaisseur E consiste dans un premier temps à réaliser un premier d'élément d'outillage dont le corps en résine thermodurcissable est revêtu d'une surface travaillante métallique présentant l'empreinte de l'un des côtés d'une pièce d'épaisseur E à former, et dans un second temps, à réaliser à l'aide de produits à base de résine thermodurcissable le corps d' un second élément présentant une surface en retrait d'une cote ' constante par rapport à 1' empreinte virtuelle de l'autre côté de la pièce d'épaisseur E à former, à emboutir entre la surface travaillante métallique du premier élément et la surface du corps en résine du second élément, un flan d'épaisseur E en contact avec ladite surface travaillante métallique, et une tôle d'épaisseur g située contre la surface du corps en résine de ce second élément, et à fixer la tôle emboutie d'épaisseur c' sur le corps du second élément, pour obtenir un outillage dont chacun des éléments est consitué d'un corps en résine revêtu d'une surface travaillante métallique présentant-l'empreinte respective de chacun des côtés de la pièce à former.

Dans le cas où le procédé, conforme à la présente invention, est destiné à la fabrication d'outillages d'emboutissage ou de moulage, le procédé peut ainsi être utilisé pour revêtir soit l'un de ces éléments en résine thermodurcissable, c'est-à-dire le poinçon (contre-moule), ou la matrice (moule), soit encore les deux, d'une tôle emboutie faisant fonction de surface travaillante métallique, chaque élément en résine ayant servi préalablement à emboutir le revêtement métallique qui le protège.

De préférence, les corps des éléments de l'utile lage sont réalisés à l'aide de résines thermodurcissable telles que résines d'époxydes,polyuréthane ou polyester, renforcées par des charges minérales ou synthétiques telles que des fibres de verre et / ou par des éléments métalliques.

Les tôles embouties d'épaisseur E et E' servant de surfaces travaillantes métalliques, en acier ou en tout autre alliage métallique, peuvent être fixées par collage sur les corps des éléments à l'aide d'une pellicule de résine thermodurcissable, identique ou non à celle utilisée pour fabriquer les éléments correspondants, voire même à l'aide dé toute colle appropriée pour fixer du métal sur du plastique# telle qu'une colle anaérobie à base de cyanoacrylate d'éthyle ou de méthyle.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs des étapes d'un procédé de fabrication d'un outillage d'emboutissage conforme à la présente invention, et sur lesquels
- les figures 1 à 4 représentent les différentes étapes d'un procédé permettant d'obtenir un poinçon revêtu d'une surface travaillante métallique, et au besoin un serreflan revêtu également d'une surface métallique,
- les figures 5 à 7 représentent les étapes complémentaires du procédé pour la fabrication d'une matrice revêtue d'une surface travaillante métallique à partir du poin çon précédemment réalisé.

On a ainsi représenté sur les figures 1 et 2, les étapes d'un procédé de fabrication, à l'aide de matériaux à base de résine thermodurcissable, d'une matrice 200 et du corps 110 d'un poinçon correspondant; sur la figure 3, la phase d'emboutissage d'une tôle 150 d'épaisseur E destinée par la suite à servir de surface travaillante métallique pour le poinçon lOO, contre le corps en résine thermodurcissable de celui-ci ; et enfin, sur la figure 4, le poinçon 100 dont le corps 110 à base de résine thermodurcissable est revêtu Se la tôle emboutie 150 détourée selon la surface travaillante 151 dudit poinçon 100.

Dans la plupart des cas, on dispose intialement d'une maquette dite "inter-tôle" généralement en bois, représentée schématiquement sur la figure 1 et portant la reférence générale 10 dont la surface extérieure 11 correspond en totalité ou non à la surface travaillante que devra présenter le poinçon 100 pour obtenir aux cotes désirées, l'embouti 20 d'épaisseur E constituant la pièce à former.

Pour réaliser le poinçon 100 il convient dans un premier temps de prendre une empreinte de la maquette 10 en fabriquant, de façon connue en soi, une matrice 200, à l'aide de matériau à base de résine thermo-durcissable. Comme cela apparaît sur les figures 1 à 3, la matrice 200 est également susceptible de servir pour l'emboutissage de la tôle 150 d'épaisseur c.

Pour cela, comme représenté sur la figure 1, la maquette 10 placée sur un marbre 15 est habillée d'éléments 12 appropriés puis ceinturée par un coffrage 13. La surface extérieure 11 de la maquette habillée 10 est alors revêtue d'une couche de cire calibrée 14 d'une épaisseur E sensiblement constante et égale à l'épaisseur de l'embouti 20 à obtenir.

La couche de cire calibrée 14 d'une épaisseur E matérialise la pièce qui sera formée ultérieurement avec ltou- tillage final. Dans le cas particulier de la fabrication d'outillages pour le moulage de pièces d'épaisseur non constante, la couche de cire calibrée 14 présentera bien entendu de même une épaisseur E non constante.

Sur la couche de cire calibrée 14 on dispose une première couche 201 de matière à base de résine dite "gel coat", dont la surface 204 adjacente à la cire calibrée servira par la suite de surface travaillante pour la matrice 200.

Sur la couche de gel-coat 201 sont alors déposés succéssivement une couche de liaison 202 du type mortier à base de résine thermodurcissable, et un remplissage en béton de résine 203 destinés à constituer le corps 210 de la matrice 200 de façon a rendre celle-ci manipulable malgré la très faible épaisseur du gel-coat 201. Le corps 210, au besoin renforcé intérieurement par des éléments métalliques,ou extérieurement par des plaques métalliques ou des couches de tissu de verre imprégnées de résine thermodurcissable, est ensuite enduit, à l'opposé de la couche de gel-coat 201, d'une couche de résine thermodurcissable 205 dite semelle, pour rendre sa surface (supérieure selon la représentation de la ligure 1), pa rallèle au marbre 15.

La matrice 200, dont la surface intérieure 204 (surface de la couche de gel-coat 201) représente l'empreinte d'un côté de la pièce à obtenir, c'est-à-dire le côté matrice de l'embouti,est alors démoulée après polymérisation des diverses couches à base de résine (201, 202, 203, 205), et retournée sur le marbre 15 comme cela est représenté sur la figure 2.

Ladite surface intérieure 204 de la matrice, ou surface de la couche de gel-coat 201 est alors revêtue d'une première couche de cire calibrée 16 équivalente à la couche de cire calibrée précitée 14 servant à matérialiser la pièce à former, et d'une seconde couche de cire calibrée 17 d'épaisseur E constante.

Bien entendu, on pourra également prévoir de déposer sur la surface intérieure 204 de la matrice une couche unique de cire (16 + 17) d'une épaisseur E' égale à C + l'épaisseur E de l'embouti ou pièce à obtenir.

La matrice 200 ainsi revêtue est alors ceinturée par un coffrage extérieur 18, tandis qu'un coffrage interne 19 destiné à circonscrire le corps 110 du poinçon 100 est déposé verticalement sur la surface libre ou surface supérieure de la seconde couche de cire 17. On dépose alors sur cette dernière une couche de mortier de résine ou de gel-coat 102 de préférence à un béton de résine, au besoin en recouvrant également de mortier les parois intérieures du coffrage interne 19, puis en remplissant celui-ci d'un béton de résine 103 pour constituer le corps 110 du poinçon 100.

Entre le coffrage externe 18 et le coffrage interne 19, on dépose une première# couche 302 de morti#ou de gelcoat recouverte par une couche de liaison (non représentée), si on la juge utile, et par un remplissage en béton de-résine 303 pour constituer le corps 310 du serre-flan 300. Là encore, si nécessaire,les différentes couches de résine thermodurcissable (302, 303, 305) constituant le corps 310 du serre-flan pourront être renforcées à l'aide d'éléments classiques appropriés.

Pour terminer les corps en résine 110 et 310 du poinçon et du serre-flan, on dépose sur chacun d'entre eux une couche de résine 105, 305 de façon à leur constituer des semelles parallèles au marbre 15.

De façon classique en soi, la hauteur du corps 110 du poinçon doit être supérieure à celle du corps 310 du serre-flan puisque ce dernier est destiné à être surélevé par les chandelles 410 du plateau inférieur de presse 400, comme cela est représenté sur la figure 3, lors des opérations d'emboutissage.

On retrouve en effet sur la figure 3, fixé sur le plateau inférieur 400 d'une presse, le corps 110 du poinçon constitué comme précédemment décrit d'une pluralité de couches de résine thermodurcissable (102, 103, 105) et dont la surface travaillante 104 est complémentaire de la surface supérieure de la couche de cire calibrée 17, c'est-à-dire de la surface de celle-ci opposée à la couche de cire 16 matérialisant la pièce à former, si bien que ladite surface travaillante 104 représente en retrait d'une cote e constante (égale à l'épaisseur de la couche de cire calibrée 17) l'empreinte de l'un des côtés de l'embouti (20) à obtenir, c'est-à-dire du côté du poinçon 100.

Comme cela est représenté sur la figure 3, le corps 110 du poinçon est entouré à très faibles distances par le corps en résine 310 du serre-flan constitué comme précédemment décrit par une pluralité de couches de résine superposées (302, 303, 305).

Vis-à-vis de ces deux corps 110 et 310, respectivement de poinçon et de serre-flan, on fixe sur le plateau supérieur 401 de presse, la matrice 200 dont la surface travaillante en résine 204 représente l'empreinte exacte de l'autre côté de la pièce à obtenir et correspond par conséquent à la surface travaillante côté matrice.

On emboutit alors contre la surface travaillante 104 du corps 110 du poinçon, une tôle 150 d'épaisseur E ainsi qu'un flan 20 d'épaisseur E, ce dernier étant situé entre la tôle 150 et la surface travaillante 204 de la matrice 200.

L'épaisseur E du flan 20 est égale à l'épaisseur de l'embouti à obtenir.

Au besoin le flan métallique 20 pourra être remplacé par toute autre matière d'épaisseur E, y compris un modèle indéformable mis sous la forme de l'embouti à obtenir et encastré alors sur la surface travaillante 204 de la matrice 200.

Ainsi à la fin de l'étape d'emboutissage, comme représenté sur la figure 3, la tôle emboutie 150 d'épaisseur E adjacente à l'embouti 20 présente une empreinte dont la surface orientée vers la matrice correspond au complément de la surface côté poinçon de l'embouti 20, et dont l'autre surface, orientée vers le poinçon se trouve appliquée contre la surface 104 en résine du corps 110 du poinçon.

Il convient alors de détourer la tôle emboutie 150 selon le contourX - X', extérieur immédiat du corps 110 du poinçon, pour obtenir la surface travaillante métallique 151. Le côté de l'embouti métallique 150 opposé à la surface travaillante 151 est fixé par exemple par collage sur la surface 104 du corps 110 du poinçon.

On obtient ainsi de façon rapide et économique un poinçon 100, comme représenté sur la figure 4 (en position ouvert de l'outillage d'emboutissage) formé d'un corps 110 en résine (couches 102, 103, 105) revêtu d'une surface travaillante métallique 151 dont l'empreinte correspond à la
surface côté poinçon de l'embouti à obtenir.

Au besoin, et comme représenté sur la figure 4,
le corps 310 du serre-flan formé de couches de résine super
posées (302, 303, 305) est revêtu de plaques métalliques 350
d'épaisseur sensiblement égale à EI c'est-à-dire voisine de
l'épaisseur de la tôle emboutie 150. Les plaques métalliques
sont fixées par collage sur la surface de la première couche
de résine 302 du corps 310 des serre-flans. On obtient ainsi
un serre-flan 300 dont le corps en résine 310 est revêtu d'une
surface travaillante métallique.

Pour effectuer la phase d'emboutissage, on utilise
ra de préférence une presse hydraulique. Il en est de même pour
réaliser le collage des emboutis et plaques métalliques 150
et 350 sur les corps en résine 110 et 310 du poinçon 100 et du
serre-flan 300 à l'aide d'une pellicule de résine thermodur
durcissable ou de toute autre colle appropriée.

de façon à bénéficier de pression élevées applicables et réglables'à volonté. Eventuellement, l'emboutissage et le collage de la tôle 150 destinée à former la surface travaillante métallique 151 sur le corps 110 du poinçon peuvent être simultanés.

Selon le procédé de la présente invention, on peut également emboutir une tôle 150 d'épaisseur E entre le corps 110 du poinçon constitué de couches à base de résine thermodurcissable (102, 103, 105) telle que précédemment décrite et une matrice en élastomère, dite "coussin en caoutchouc".

La tôle emboutie 1SO, détourée ou non, fixée sur le corps 110, comme précédemment décrit, constitue alors la surface travaillante métallique 151 du poinçon 100. Cette façon de procéder présente notamment l'avantage d'éviter toute détérioration éventuelle de la surface travaillante en résine 204 de la matrice 200 lors de la phase d'emboutissage telle que précédemment décrite, ce qui, pour l'obtention d'un outillage de moulage, est particulièrement intéressant.

Enfin, avant de fixer la tôle emboutie 150 d'épais seur C sur le corps 110 en résine du poinçon, on peut également, à l'aide du corps en résine 110 du poinçon, emboutir successivement plusieurs tôles analogues à la tôle 150 d'épaisseur E, par l'un des procédés d'emboutissage précédemment décrits, ou par un autre.

Sans sortir du cadre de la présente invention, on dispose ainsi de plusieurs tôles embouties 150 d' épaisseur E pouvant servir à fabriquer des poinçons identiques aux poin çons 100 dont le corps 110 en résine est rcvêtu d'un embouti métallique 150 formant la surface travaillante 151.

L'outillage d'emboutissage, constitué de trois corps à base de résine, matrice (210),poinçon(110)et serreflan (310), dont deux éléments, poinçon (100) et serre-flan (300) sont revêtus d'emboutis 150 et de plaques 350 métalliques servant de surfaces travaillantes, telles que représentées sur la figure 4, est opérationnel pour emboutir des flans d'épaisseur E, c'est-à-dire pour obtenir des emboutis (20) aux cotes souhaitées. Il en serait de même pour l'outillage de moulage, obtenu selon le même procédé de fabrication, pour fabriquer un poinçon, dit contre-moule, revêtu d'une surface travaillante métallique constituée par une tôle emboutie à l'aide du corps dudit contre-moule.

Toutefois, il peut être aussi utile de disposer selon l'invention d'une matrice 200 -revêtue d'une surface travaillante métallique constituée par une tôle emboutie 250.

Dans ce cas, comme cela est représenté sur les figures 5 à 7, on procède selon différentes étapes qui sont identiques à celles précédemment décrites pour obtenir le poinçon 100, si bien quiil n'apparait pas nécessaire d'en donner une description détai lée, sauf pour ce qui concerne l'obtention de la tôle emboutie 250 d'épaisseur ', selon le procédé conforme à la présente invention. Comme cela est représenté sur la figure 5, la première étape consiste à réaliser le corps 210 en résine de la matrice, à l'aide de couches successives (212, 213, 215) de produits à base de résine thermodurcissable.Pour ce faire, on recouvre soit les surfaces travaillantes métalliques du poinçon 100 préalablement obtenues et habillées à l'aide d'éléments 21 appropriés, soit le poinçon et le serre-flan préalablement obtenus reposant sur un marbre 15,au besoin à l'aide de cales, et entourés par un coffrage 22, par une première couche de cire calibrée 24 d'épaisseur E, représentant un modèle de l'embouti que l'on désire obtenir, puis d'une seconde couche de cire calibrée 25 d'épaisseur c'. Les couches de résine thermodurcissable 212, 213 et 215 sont alors déposées sur cette seconde couche de cire 25. Bien entendu la première couche de cire peut être remplacée par un embouti (20) d'épaisseur E obtenu lors ou après la fabrication du poinçon 100.

De même les deux couches de cire pourront être remplacées par une couche de cire unique d'une épaisseur égale à E | + E.

Comme représenté sur la figure 6, le corps 210 de la matrice qui présente une surface 214 en retrait d'une cote Ew, constante, par rapport à la surface côté matrice de la pièce a former, est ensuite disposé sur le plateau supérieur 401 d'une presse, tandis que le poinçon 100 est disposé sur le plateau inférieur 400 et le serre-flan 300 supporté par l'intermédiaire des chandelles 410, sur celui-ci.

Comme cela est représenté sur la figure 6, la seconde étape consiste alors à emboutir une tôle 250 d'épaisseur E ' contre la surface en résine 214 du corps 210 de la matrice, en inserrant en complément entre la tôle et les surfaces travaillantes métalliques du poinçon 100 et du serre-flan 300, un flan métallique 20 d'épaisseur E, ou un embouti préalablement obtenu d'épaisseur E.

La tôle emboutie 250 d'épaisseur E t présente alors une surface extérieure 251, c'est-à-dire en regard du poinçon, correspondant à l'empreinte de l'autre côté de la pièce à former (20) épaisseur E, c'est-à-dire le côté matrice de l'embouti.

La troisième étape du procédé de fabrication consiste à fixer la tôle emboutie 250 d'épaisseur E' sur la surface 214 du corps en résine 210 de la matrice 200.

On obtient ainsi,comme représenté sur la figure 7 en position ouvert, un outillage d'emboutissage dont la ma trice 200 et le poinçon 100 sont respectivement constitués par des corps en résine 210 et 110, revêtus d'emboutis 250 et 150 présentant des surfaces travaillantes métalliques 251 et 151 qui correspondent respectivement à la surface côté matrice et à la surfaçe côté poinçon de l'embouti 20 d'épaisseur E.

Au besoin, on peut découper la tôle emboutie 250 selon la ligne Y-Y', c'est-à-dire au-delà de la ligne d'entrée de la matrice au niveau de la face d'appui du serre-flan 300, et compléter la face travaillante de la matrice 200 par des plaques métalliques (non représentées) d' épaisseur fixées par collage, comme préalablement décrit pour la fabrication du serre-flan 300, sur la surface extérieure 214 du corps 210 en résine de la matrice.

On peut aussi, dans le prolongement de la surface travaillante métallique 251 définie par embouti 250 de la matrice 200, situé en regard de la surface travaillante du serre-flan 300, utiliser au besoin une couche de résine type gel-coat d'épaisseur '. La surface travaillante de la matrice située en regard du serre-flan 300 sera ainsi formée d'une couche de résine thermodurcissable.

De manière identique, on peut obtenir une matrice, dite moule, pour le moulage de pièces en matière plastique renforcée d'épaisseur E.

De même, la surface travaillante des serre-flans 300 pourra être formée tout simplement d'une couche de gelcoat (non représentée) et non point d'une plaque métallique, comme cela est représenté sur les figures.

L'outillage d'emboutissage fabriqué selon l'invention, comme représenté sur la figure 7, se trouve ainsi constitué par trois corps en résine (110, 210, 310) revêtu chacun d'une surface travaillante métallique d' épaisseurs et st, égales ou non entre elles, permettant d'emboutir aux cotes prévues un flan 20 d'épaisseur E, chacun des corps en résine (110, 210) du poinçon 100 et de la matrice 200 ayant servi
pendant la fabrication de cet outillage à former sa propre
surface travaillante métallique constituée par une tôle em
boutie < 150, 250).

Bien entendu, il est ainsi possible de fabriquer
un outillage de moulage, dont les corps en résine du moule
et du contre-moule sont revêtus de surfaces travaillantes métalliques correspondant à des tôles embouties d'épaisseurs
E et Ew, égales ou non entre elles,obtenues à l'aide de leur
propre corps en résine, pour former des pièces en plastique
renforcé par des fibres de verre.

Pour les outillages nécessitant un plan de joint,
tels que ceux de moulage, il suffit lors de la fabrication de
l'outillage, de ne pas interposer la couche de cire calibrée d'épaisseur E en complément des couches de cire calibrée t #ou si l'un des corps en résine présente déjà une surface travail lante en résine, E +. w dans le cas contraire) au niveau de la périphérie virtuelle de la pièce à former, pour obtenir ainsi des corps en résine (110, 210) présentant,à ce niveau, uniquement un entre-fer égal à ou E +'selon le cas, qui sera donc par la suite comblé par les tôles 150 et/ou 250 embouties respectivement à l'aide des corps en résine 110 et 210, pour former les surfaces travaillantes.

On peut aussi procéder comme précédemment décrit en regard des figures 1 à 7, en prévoyant de disposer sur l'un des éléments, soit le moule 200, soit au besoin lc contre moule 100 une cale d'épaisseur E réalisée soit en métal soit en gelcoat qui délimité la périphérie de la pièce à former.

Pour fabriquer l'outillage de moulage destiné à former des pièces en matière plastique renforcôequi présentent des épaisseurs non constantes, la couche de cire calibrée 14 (figure 1 ) ou 24 (figure 2) interposée selon le procédé conforme à la présente invention pour représenter l'épaisseur de la pièce à former, se doit de respecter les variations d'épaisseurs correspondantes de façon telle que les empreintes des corps en résine 110, 210 soient décalées d'une cote constante ( ,6') pour leur permettre d'emboutir des tôles 150, 250 servant ultérieurement de faces travaillantes métal liques 151, 251, pour former la pièce d'passeur variable aux cotes désirées.

Bien entendu de nombreuses variantes de réalisation entrent dans le cadre de la présente invention.

On peut ainsi réaliser soit un poinçon dit aussi contre-moule, revêtu d'une surface travaillante métallique, soit une matrice, dite aussi moule, revêtue d'une surface travaillante métallique, l'autre élément de lieutillage correspondant étant constitué de matériaux à base de résine thermodurcissable, renforcés au besoin par des éléments métalliques et / ou par des produits à base de fibres de verre.

On peut également envisager de fabriquer simultanément les surfaces travaillantes métalliques 150, 250, d' épaisseurs E etE' w des corps en résine 110, 210 du poinçon 100 et de la matrice 200. Pour cela, au lieu de déposer une couche de gel-coat 201 sur la couche de cire calibrée 14, comme représentée sur la figure 1, on dépose sur la couche de cire 14 une deuxième couche de cire calibrée d'épaisseur E I, comme indiqué sur la figure 5, pour obtenir une matrice 200 dont le corps en résine 210 présente une surface extérieure en retrait d'une cote E ' constante par rapport au côté matrice de la pièce à former d'épaisseur E. On procède ensuite à la fabrication des corps en résine 110, 310 du poinçon et du serreflan, comme montré sur la figure 2, dont les surfaces travaillantes en résine sont en retrait d'une cote E constante par rapport au côté poinçon de la pièce à former d'épaisseur E.

A l'aide de l'outillage d'emboutissage ainsi réalisé et constitué de trois corps en résine (110, 210, 310), on emboutit simultanément une tôle 150 d'épaisseur c située contre les surfaces (104) du poinçon et du serre-flan, une tôle 250 d'épaisseur E située contre la surface 214 de la matrice, et un flan 20 d'épaisseur E placé entre les deux tôles précédentes 150 et 250. On obtient ainsi les deux tôles embouties dont les surfaces 151 et 251 correspondent respectivement aux surfaces travaillantes métalliques destinées à être
fixées sur les corps 110 et 210 du poinçon 100 et de la matrice 200.

On peut aussi, à l'aide de l'outillage d'emboutissage en résine consitué par les corps 110, 210, 310, procéder à l'emboutissage successif des tôles 150 et 250 d'épaisseur E et E pour obtenir tout d'abord la surface travaillante métallique 151 du poinçon 100, puis ensuite la surface métallique 151 de la matrice 200, ou inversement.

Ainsi, les surfaces métalliques destinées à constituer les surfaces travaillantes des corps en résine d'outillage d'emboutissage ou de moulage sont obtenues avec leur propre corps en résine lors de la fabrication, ce qui permet de ne pas augmenter les délais de fabrication de ces outillages par rapport aux outillages en résine proprement dits, dont les délais de fabrication sont en général inférieurs à quinze jours et ce d'autant plus que l'outillage, dont au moins l'un des corps est revêtu d'une surface métallique permet déjà d'obtenir des pièces.De plus, le coût du procédé de la présente invention est sensiblement identique au coût du réalisation, selon la technique habituelle, d'outillages en résine, puisque ledit procédé consiste en une fabrication de corps à base de résine thermodurcissable par moulage au contact et en l'emboutissage de tôles métalliques à l'aide de ceux-ci pour obtenir des outillages en résine revêtus de surfaces travaillantes métalliques.

L'épaisseur E ou E | des tôles utilisées pour constituer les surfaces travaillantes métalliques sera généralement de l'ordre de 0,5 à 1,5 mm, c'est-à-dire d'une épaisseur in férieure #u supérieure à l'épaisseur E de la pièce en métal ou en plastique qui sera mise en forme avec l'outillage réalisé selon l'invention. En effet, dans le secteur automobile, l'épaisseur moyenne des tôles en acier utilisées pour les pièces de carrosserie est de l'ordre du millimètre, le plus souvent comprise entre 0,5 et 1,5 mm, et celle des pièces en plastique renforcé par des fibres de verre, de l'ordre de 2,5 mm, le plus souvent comprise entre 1,5 et 3,5 mm.

La présente invention est applicable aux divers modes de réalisation d'outillages d'emboutissage ou de moulage destinés à la fabrication de pièces diverses, en tôle ou en plastique renforcé à l'aide de fibres de verre, du prototype jusqu'à la moyenne série, ce qui, vue l'économie du procédé, est particulièrement appréciable pour les pièces de carrosserie, de moyennes à grandes dimensions, destinées aux véhicules de transport dans le domaine aronautiquc, automobile ou ferroviaire.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'outillages destinés à la mise en forme de pièces par emboutissage ou par moulage, caractérisé par le fait qu'il consiste :

- à réaliser à l'aide de produits à base de rési- ne thermodurcissable le corps (110) d'un élément de l'outillage présentant une surface (104) en retrait d'une cote constante par rapport à l'empreinte virtuelle de l'un des côtés de la pièce (20)à former,

- à emboutir contre cette surface (104) une tôle (150) d'épaisseur E,

- et à fixer la tôle emboutie (150) d'épaisseur E sur la surface (104) du corps en résine (110) dudit élément pour obtenir un élément (100) de l'outillage constitué d'un corps en résine (110) revêtu d'une surface travaillante métallique (151 > présentant l'empreinte de l'un des côtés de la pièce (20) à former.

2. Procédé de fabrication d'outillages destinés à la mise en forme de pièces d'épaisseur E par emboutissage ou par moulage comportant la réalisation d'un élément (200) de l'outillage,à l'aide de produits à base de résine thermo durcissable (201, 202, 203, 205),dont la surface travaillante en résine (204) correspond à l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former, caractérisé par le fait qu'il consiste

- à réaliser à l'aide de produits à base de résine thermodurcissble le corps (110) de l'autre élément de l'outillage ge selon une surface tel04) en retrait d'une cote E constante par rapport à l'empreinte virtuelle de l'autre côté de la pièce (20)à fonder,

- à emboutir entre la surface travaillante en résine (204) qui correspond à l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former et la surface (104) du corps en résine (110) dudit autre élément de l'outillage, un flan (20) d'épâisseur E en contact avec ladite surface travaillante en résine (204), et une tôle (150) d'épaisseur E située contre la surface (104) du corps en résine (110),

- et à fixer la tôle emboutie (150) d'épaisseur

E sur la surface (104) du corps en résine (110) dudit autre élément, pour obtenir un outillage dont un él ément (200) présente une surface travaillante (204) en résine thermodurcissable qui correspond à l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former et l'autre élément (100) est constitué d'un corps en résine (110) revêtu d'une surface travaillante métallique (151) présentant l'empreinte de l'autre côté de la pièce (20) d' épaisseur E a former.

3. Procédé de fabrication d' outillages comprenant initialement la réalisation d'un premier élément (100) de ltou- tillage dont le corps (110) en résine thermodurcissable est revêtu d'une surface travaillante métallique (151) présentant l'empreinte de l'un des côtés d'une pièce (20) d' épaisseur E, à former selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il consiste en outre

-A réaliser à l'aide de produits à base de résine thermodurcissable le corps (210) d'un second élément (200) présentant une surface (214) en retrait d'une cote e', constante par rapport à l'empreinte virtuelle de l'autre côté de la pièce (20) d'épaisseur E à former,

- à emboutir entre la surface travaillante métallique (i51) du premier élément (100).et la surface (214) du corps en résine du second élément (200), un flan (20) d'épaisseur E en contact avec ladite surface travaillante métallique (151), et une tôle (250) d'épaisseur ' située contre la surface (214) du corps en résine de ce second élément,

- et à fixer la tôle emboutie (250) d'épaisseur sur le corps (210) du second élément, pour obtenir un outillage dont chacun des éléments (100, 200) est constitué d'un corps en résine (110, 210) revêtu d' une surface travaillante métallique (151, 251) présentant respectivement l'empreinte de chacun des côtés de la pièce (20) à former.

4. Procédé de fabrication d'outillages destinés à la mise en forme de pièces par emboutissage ou par moulage, caractérisé par le fait qu'il consiste

- à réaliser à l'aide de produits à base de résine thermodurcissable les corps respectifs (110 et 210) de deux éléments de l'outillage dont chacun présente une surface (104, 214) en retrait d'une cote constante respectivement C et ', égales ou non entre elles, par rapport à l'empreinte virtuelle de chacun des côtés de la pièce (20) d'épaisseur E à former,

- à emboutir entre les corps (110.et 210) des deux éléments, une première tôle (150) d' épaisseur e située contre la surface (104) du premier corps (110), une seconde tôle (250) d'épaisseur 2 située contre la surface (214) du second corps (210) et un flan (20) d'épaisseur E situé entre les deux tôles (150, 250),

- et à fixer respectivement la première tôle emboutie (150) d'épaisseur E sur la surface (104) du premier corps (110), la seconde tôle emboutie (250) d'épaisseur 1 sur la surface (214) du second corps (210), pour obtenir un outillage où chacun des éléments (100, 200) est constitué d'un corps en résine (110, 210) revêtu d'une surface travaillante métallique (151, 251) présentant respectivement l'empreinte de chacun des côtés de la pièce (20) d'épaisseur E à former.

5. Procédé de fabrication d'outillages selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'étape d'emboutissage consiste à emboutir entre une pièce indéformable (20) représentant un modèle de la pièce à former d'épaisseur E, non obligatoirement constante, qui recouvre la surface travaillante (204; 151) d' un élément (200 100) présentant l'empreinte de l'un des côtés de la pièce à former, et la surface du corps en résine (110 ; 210) d'un autre élément (100 ; 200) en retrait d'une cote (# ,#') constante par rapport à l'empreinte virtuelle de l'autre côté de la pièce (20) à former, une tôle (150 ; 250) de l'épaisseur de ladite cote ( ,

6.Procédé de fabrication d'outillages selon l'une

des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il com

porte en outre les étapes consistant

- à réaliser le corps (310) d'un élément complé

mentaire (300) de type serre-flan, à 1' aide de produits à ba

se de résine thermodurcissable,

- à revêtir le corps en résine (310) de cet élément

complémentaire par une plaque métallique (350) d' épaisseur

constante et sensiblement identique à celle de l'embouti mé

tallique (150) formant surface travaillante (151) de l'élément

(100) qui lui est adjacent.

7. Procédé de fabrication d'outillages selon l'une

des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il con

siste à détourer les tôles embouties (150, 250) selon une

ligne sensiblement définie par les bords extérieur de la piè

ce (20) à former, puis à fixer les tôles embouties (150, 250) ser

vant de surfacestravaillantesmétalliques (151, 251) sur les

corps en résine (110, 210).

8. Procédé de fabrication d'outillages selon l'une

des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les

corps (110, 210, 310) des éléments (100, 200, 300) sont réali

sés à l'aide de produits à base de résine thermodurcissable,

telle que résine d'époxydes, polyuréthane, polyester, renfor

cée de préférence par des matériaux métalliques et / ou syn

thétiques tels que des fibres de verre.

9. Procédé de fabrication d'outillages selon l'une

des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les sur

faces travaillantes métalliques (151, 251) sont fixées sur

les corps en résine (110, 210, 310) des éléments, par collage

à l'aide d'une pellicule de résine thermodurcissable

10. Outillage destiné à la mise en forme de pièces par emboutissage ou par moulage, caractérisé par le fait qu'il est obtenu selon le procédé conforme à 1' une des revendications 1 à 9.