Présentation

Article

1 - OUTILS DE PRESSE : DÉFINITION, PARAMÈTRES INFLUENTS ET TYPES

2 - GAMME DE MISE EN FORME ET LOGIQUES DE CONCEPTION

3 - TOLÉRANCES GÉOMÉTRIQUES DES OUTILS ET DES PIÈCES

4 - TECHNOLOGIE DES OUTILS

5 - MISE AU POINT ET MAINTENANCE DE L'OUTIL

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BM7520 v1

Conclusion
Outils de presse

Auteur(s) : André MAILLARD, Michel CABARET

Date de publication : 10 avr. 2012

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RÉSUMÉ

L’outil de presse est au cœur des projets de développement des pièces découpées et mises en forme sur presses. Il contient l’essentiel du savoir-faire du métier : gammes de formage, technologies de construction de l’outil, liens avec la pièce fabriquée et la presse sur laquelle il sera monté, mise au point et maintenance de l’outil. Sa complexité vient aussi d’un savoir-faire très lié aux types de pièces fabriquées, rendant les résultats très liés aux compétences de l’homme de métier. Cet article propose une vision détaillée des différents aspects de l’outil, depuis sa conception jusqu’à son utilisation sur presse. Il permettra, au néophyte de mieux aborder le métier de la mise en forme des tôles et, à l’homme aguerri, de s’appuyer sur un formalisme et un argumentaire pouvant être utiles pour son activité.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

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Auteur(s)

  • André MAILLARD : Docteur en mécanique et matériaux - Ingénieur au service métaux en feuilles du CETIM - Responsable des formations et des études

  • Michel CABARET : Ex directeur technique adjoint de la société SNOP - Ex dirigeant de la société RMC découpage

INTRODUCTION

Le découpage et formage des tôles est probablement un des métiers de la mécanique les plus complexes en raison des nombreux paramètres à prendre en compte pour développer les outils et produire les pièces dans les caractéristiques demandées par le client.

Ces paramètres peuvent être classés en quatre catégories :

  • paramètres liés à la pièce, comme la variété des formes possibles et la précision des caractéristiques demandées ;

  • paramètres liés à la tôle (nuance, effet de la norme sur la variabilité des caractéristiques matière...) ;

  • paramètres liés à la production : types de presses et périphériques, exigences de qualité... ;

  • paramètres liés à l'outil : types, secteurs et spécificités du savoir-faire.

Parmi cet ensemble de paramètres, ce sont ceux liés à l'outil qui sont déterminants dans la réussite du projet.

Comme il peut exister une quasi-infinité de configurations de fabrication pour lesquelles, bien entendu, il n'y a pas de réponse toute faite tant en termes de gammes de formage que de méthodes de construction de l'outil, le développement d'un outil peut devenir compliqué.

De plus, on constate que les pièces deviennent de plus en plus difficiles à réaliser en intégrant des opérations réalisées auparavant en reprise et du fait de l'augmentation des exigences du client concernant la maîtrise de la qualité de la pièce fabriquée.

Cette complexité implique la spécialisation des outilleurs dans certains secteurs et catégories de pièce. Cette spécialisation répond à celle des frappeurs (fabricants de la pièce) qui leur commandent les outils et permet de développer le savoir-faire nécessaire à la réalisation, dans les meilleurs prix, de pièces conformes au cahier des charges. Dans ce contexte, on comprend alors que le choix de l'outilleur devrait être déterminé par ce savoir-faire.

Il faut donc comprendre le métier de la mise en forme des tôles, comme un ensemble de sous-métiers liés par des principes communs de transformation de la matière avec un outil de presse, mais différents par les particularités de conception de l'outil.

Aujourd'hui, le métier évolue, on constate une forte tendance à la délocalisation de la réalisation des outils de presse. L'usinage est la partie la plus sous-traitée dans ces conditions. La conception de l'outil et la mise au point peuvent l'être également mais, souvent, elles sont suivies de près par le donneur d'ordres qui a conservé le métier.

En France, les fabricants d'outils de presse résistent à cette concurrence grâce à une plus forte technicité, une capacité d'innovation plus grande, la proximité avec leurs clients et une meilleure réactivité.

Cet article se limitera aux outils « classiques » (poinçon et matrice en dur sur presses classiques) pour les opérations de mise en forme de la tôle, hors coulisseau multiple  et découpage fin  et formages non conventionnels (formage électromagnétique, par explosition, superplastique).

La particularité de ce métier est qu'il s'appuie sur des connaissances plus techniques et empiriques que scientifiques et théoriques. Les ouvrages faisant une synthèse des connaissances techniques sur les outils ne sont pas très récents : la plupart de ces ouvrages datent d'après-guerre (1964)  , avec cependant quelques ouvrages plus récents (1998) . Par contre, on trouve plusieurs documents techniques moins généralistes et centrés sur certains aspects du métier. En France, c'est essentiellement le CETIM (Centre technique des industries mécaniques) qui crée, publie et actualise une documentation technique relativement importante sur le métier.

L'objectif de cet article n'est pas de présenter toutes les règles connues de la technologie des outils, ce qui représenterait un travail très important et aboutirait à la réalisation d'un ouvrage de type Handbook. Il s'agit ici, à travers un exposé plus synthétique, de faire comprendre aux techniciens et ingénieurs les grands principes de réalisation des outils de presse avec leur complexité et cela, en prenant en compte :

  • l'infinie diversité des configurations pouvant être traitées (forme des pièces, nuances et épaisseur de tôle, moyens de production, exigences de productivité et de précision) ;

  • la diversité des solutions qui font qu'un outil de presse peut apparaître comme une « œuvre d'art », au caractère unique lié à une bonne part de créativité qui reste, cependant, guidée par un raisonnement mécanicien ;

  • la nécessaire expérience du concepteur de l'outil, qui garantit ainsi que sa solution est parmi celles qui sont optimales tant du point de vue de la performance de l'outil que de celui de la productivité et du respect de la qualité de la pièce fabriquée.

Nous aborderons dans cet article :

  • tout d'abord, une définition de l'outil qui sera proposée avec la description des paramètres influents à prendre en compte pour la réussite du projet (pièce, gamme, technologie, types d'outil). Les types d'outil de presse et leurs particularités y seront particulièrement détaillés ;

  • ensuite, la gamme de formage, qui est au cœur de la conception de l'outil, fera l'objet d'une attention particulière tant ce point est difficile à saisir pour un néophyte ;

  • les aspects tolérances dimensionnelles des pièces et la maîtrise du procédé dont l'incidence sur l'outil n'est pas toujours bien comprise ;

  • la construction de l'outil, à travers une vision de la technologie développée pour assurer le fonctionnement avec la précision nécessaire des différents éléments le composant ;

  • les phases de mise au point (MAP) et de maintenance d'outil, importantes pour la fiabilisation de l'outil et de la production.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7520


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6. Conclusion

Les points importants entrant dans le développement et l'utilisation des outils de presse ont été présentés. Leur connaissance doit permettre de développer une réflexion constructive pour répondre au mieux aux problèmes qui pourraient se poser au cours d'un projet.

On peut particulièrement retenir le rôle déterminant de la conception de la gamme de mise en forme, que l'on peut considérer comme la fondation de l'outil et qu'il ne faudra donc absolument pas négliger.

On aura également compris l'importance du savoir-faire de l'homme de métier, souvent spécialisé dans un secteur précis de la mise en forme des tôles, qui sera déterminant pour la réussite du projet.

On aura perçu le lien entre la précision dimensionnelle de la pièce, la gamme de formage et la technologie de l'outil qu'il faudra développer.

On a pu aussi comprendre qu'un outil fonctionnant sans mise au point est irréaliste aujourd'hui, tant les innovations sont fortes, les prises de risque sont plus importantes qu'hier et les facteurs du process de formage sont nombreux et difficiles à bien maîtriser.

Bien que central dans la réalisation d'une pièce, l'outil ne doit pas être le seul savoir-faire à mettre en jeu dans le développement du projet.

Pour pouvoir produire une pièce conforme aux exigences du client dans des coûts raisonnables, les savoir-faire suivants doivent être également mis à contribution.

• L'étude du produit lui-même, en général réservé aux donneurs d'ordres : les facteurs marketing et commerciaux auront une incidence sur l'importance des quantités à produire et donc sur les moyens qui seront donnés dans le développement de l'outil. Les caractéristiques du produit, que sont le degré d'innovation, le design, le coût et la qualité, auront des conséquences sur les choix techniques qui seront mis en œuvre.

• L'accompagnement des donneurs d'ordres : les entreprises de la profession du découpage et formage des tôles sur presse, s'orientent de plus en plus vers la R en partenariat avec leurs clients. Cela conduit à développer des savoir-faire nouveaux, comme le calcul de structure, la simulation de l'emboutissage, la réalisation de tests de tenue aux chocs et à l'endurance ou d'essais de contrôle des assemblages...

• La fabrication des pièces : les moyens mis en place, tant techniques qu'humains, devront être adaptés aux produits fabriqués et cela, dans la recherche des meilleures performances...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BELHADJ (A.) -   Une vue générale de l'offre et de l'utilisation des aciers THR dans le domaine de l'automobile.  -  Journée technique du CETIM « Mise en forme sous presses des tôles à hautes résistances : Évolutions et Maîtrise » du 29 novembre 2007.

  • (2) -   Die design handbook.  -  Society of manufactured Engineers. 3e édition (1990).

  • (3) - TILBY (M.) -   Découpage fin.  -  Techniques de l'Ingénieur [B 7 564] (1983).

  • (4) - DUPAS (R.) -   Découpage – Cambrage – Emboutissage.  -  Éd. DUNOD, 3e édition (1971).

  • (5) - NEE (J.G.) -   Fundamentals of tool design.  -  Éd. Society of Manufacturing Engineers (1998).

  • (6) - MAILLARD (A.) -   Règles métiers pour donneurs d'ordres.  -  ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

NORMES

  • Bavures des pièces métalliques découpées ou poinçonnées - NF E 81-010 -

  • Spécifications géométriques des produits – Tolérances générales des pièces découpées et pliées - NF E 02-352 -

  • Outillage de presse – Blocs à colonnes - NF ISO 11415 -

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