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PROCEDE DE FABRICATION D'OBJETS MUNIS D'UNE TETE:ET DUNE TIGE, EN PARTICULIER
DE VIS, ET APPAREIL.POUR REALISER LE PROCEDE.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'objets munis d'une tête et d'une tige, en particulier de vis, ainsi qu'un appareil pour l'application du procédé,
Le procédé conforme à l'invention se caractérise en ce qu'on cisaille une ébauche d'une tige profilée et qu'on munit cette ébauche d'un cône à une extrémité par estampage dans une matrice,, puis qu'on forme la tige par estampage à partir d'une matrice se rétrécissant en forme de cône en une arê- te d'étirage, en enfermant la pièce estampée brute sur toute sa longueur.
L'appareil pour la mise en oeuvre du procédé se caractérise en ce que des matrices d'estampage munies de poinçons convenables sont construites de manière à ce qu'elles enferment sur toute sa longueur la pièce estampée brute qui y est introduite,et qu'il existe des moyens pour cisailler l'ébauche à partir de la tige profilée et conformément à l'invention, pour l'introduire et la retirer automatiquement et successivement des matriceso -
Suivant le procédé conforme à l'invention,- des objets munis d'une tête et d'une tige, en particulier des vis, sont fabriqués à chaud., mais également de préférence à froid, sans traitement de suppression des tensions et par conséquent sans aucun décheto A titre d'exemple,
on décrit ci-dessous la fabrication de vis munies d'une tête hexagonale et on la représente à l'aide des dessins. Sur ceux-ci-.
La figure 1 représente une coupe à travers l'appareil de cisaillemento
La figure 2, une vue en plan de l'ébauche cisaillée.
La figure 3, une coupe à travers une première matrice d'estam-
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page.
La figure 4, une vue en plan de la pièce estampée munie d'un cône et d'une pointe.
La figure 5, une coupe à travers une seconde matrice pour la for- mation de la tige.
La figure 6, une vue en plan de la pièce estampée qui y est fa- briquée,
La figure 7, une coupe à travers une dernière matrice pour la continuation de la formation de la tige et l'estampage de la tête.
La figure 8, une vue en plan de la vis terminée qui y est prépa- rée (sans pas de vis).
La figure 9, un autre exemple de construction d'un appareil pour la fabrication de vis, en partie en coupe horizontale le long d'un plan pas- sant par l'axe de la matrice.
La figure 10, une vue partielle frontale dans le sens de la flè- che II sur la figure 9.
La figure 11, la pièce estampée obtenue dans la première opéra- tion d'estampage.
La figure 12, 1-'appareil servant au cisaillement de l' ébauche sui- vant une autre forme de construction, en partie en coupe verticale et vue sur le coté.
La figure 13, 1-'appareil suivant la figure 12 vue de 1-'avant.
La figure 14, une coupe longitudinale à travers la première ma- trice d'estampage contenant la pièce estampée qui y est obtenue, suivant une autre forme de construction de l'appareil.
La figure 15, une coupe à travers la première matrice d'estampage et la pièce estampée qui y est obtenue, suivant une autre forme de construc- tion de 1-'appareil.
Le procédé conforme à l'invention est représenté en principe sur les figures 1 à 8. A partir d'une tige profilée 1 à profil uniforme,, mais dont la surface de la section est plus petite que la tête de la vis à fabri- quer, on cisaille d'abord comme le montre la figure 1, une ébauche 2, dont le volume est égal à celui de la vis terminée,On introduit alors l'ébauche dans la première matrice d'estampage 3 (figure 3). La matrice 3 et le poinçon d'estampage qui lui appartient 20 enferment l'ébauche de tous côtés à l'ex- ception de l'ouverture de l'arête d'étirage qui se rétrécit en forme de cône.Par la pression du poinçon 20, on estampe un cône 4 sur l'ébauche En même temps, l'ébauche est également munie d'une pointe 5 du fait qu'une partie de la matière pénètre dans le creux 7 de la tige de dégagement 6.
La pièce estampée brute est alors automatiquement transportée,, par exemple par une pince 8, dans la matrice suivante 9 représentée sur la figure 6, qui est également munie d'une arête d'étirage rétrécie en forme de cône 10. Sous l'action de la pression du poinçon 22, on produit la tige 11 sur l'arête d'é- tirage par estampage par fluage de l'estampe brute qui, sinon, est enfermée de tous les côtésLa matière de la pièce profilée restante 2 et de la par- tie conique 4 correspondent au volume de la tête de vis à former. De la ma- trice 9, la pièce ouvrée est amenée au moyen d'une pince 12 à une troisième matrice 13 munie du poinçon 14.
Celui-ci sert à estamper la tête de vis sous sa forme finale, et en même temps la tige peut être mise sous une forme à diamètre plus petit à partir d'au moins une nouvelle arête d'étirage 16. Ce-
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ci peut par exemple être nécessaire pour le taraudage ultérieur du pas de vis.
Pour d'autres objets que des vis, d9autres formes peuvent être obtenues par estampage au moyen d'arêtes d'étirage construites de façon correspondante.
On peut également imaginer que, par une construction appropriée, les opérations d9estampage des matrices suivant les figures 3 et 5 puissent être exécutées simultanément dans une seule machine.
Par l'estampage de la tige à partir d'une ébauche prismatique, la matière flue à différentes vitesses le long du rétrécissement conique de l'arête d'étirage!!ce qui provoque des déplacements longitudinaux de matière qui augmentent sa résistance.
Les figures 1 à 8 montrent en même temps le principe d'un appa- reil pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'inventiono Sur l'appa- reil représenté sur la figure 1, servant au cisaillement'de l'ébauche 2 à partir d'une tige profilée 1, un guide 17 est prévu qui sert de couteau fixée Le couteau voisin 18, mobile transversalement, cisaille l'ébauche par son mouvement dans le sens de la flèche, sur une longueur réglableUn levier à ressort 19 représenté seulement en coupe, maintient l'ébauche cisaillée 2 pour la transporter à la première matrice d'estampageo
Les alésages des matrices d'estampage 3 et 9 et du poinçon de mise en forme 14 ont le même profil que la matière de départ.
Leurs sections sont cependant plus grandes que celle de l'estampe brute quand on l'intro- duit dans les dispositifs d'estampage correspondants et celà dans une mesure telle que l'agrandissement progressif de la section transversale de l'estam- pe dans les matrices 3 et 9 et dans le poinçon de formation 14, qui se pro- duit au cours de 1-'estampage, représente la même déformation que l'estampage' de la tige à partir de l'estampe brute 2 dans la matrice 9.La surface de base de l'alésage prismatique de la matrice 3 est creusée en forme de cône.
La profondeur de l'alésage de profil de la matrice est mesurée de telle sor- te que l'ébauche 2 soit entièrement enfermée par le poinçon 20 et la matrice 3 à l'exception de l'ouverture existant aux arêtes d'étirage de forme coni- que de sorte que l'abauche 2 ne peut être que refoulée mais ne peut être pliée.
Sur le dos de la matrice, la tige de dégagement 6 est placée sur le même axe dans un alésage de manière à pouvoir glisser longitudinalement pour pousser hors de la matrice, après retour en arrière du poinçon 20, l'es- tampe brute munie d'une pointe et d'un côneA la sortie de la matrice 3, l'estampe brute est saisie par la pince 8 qui comprend deux pièces et est placée devant la matrice 3, et l'estampe est transportée devant la-seconde matrice 9.Celle-ci est construite de manière analogue à la matrice 3,
en ce sens que de nouveau l'alésage du profil est construit suffisamment pro- fond pour que l'estampe soit entièrement enfermée par la matrice sur toute sa longueur au début de 1-'estampage. Un alésage rond 21 est prévu sur le même axe que 1 -'alésage du profil dans la matrice 9, et est relié à 1 -'alésa- ge de profil par une arête d'étirage 10 quelque peu rétrécie, et sert à re- cevoir la tige de vis estampée sous Inaction de pression du poinçon 22 et de l'arête d'étirage 10.
Dans 1-'alésage 21 est disposée une tige de déga- gement 23 mobile longitudinalement, qui dégage à nouveau la pièce ouvrée hors de la matrice à la fin de l'estampage.Devant la matrice 9 se trouve une pince en deux pièces 12, construite de telle sorte qu'elle puisse sai- sir l'estampe dégagée sur la partie du profil restant encore et la transpor- ter dans la dernière machine d'estampage, représentée sur la figure 7.
Cette machine d'estampage possède une matrice plus large 13 et un poinçon de formation 14 présentant un évidement correspondant exacte- ment à la forme de la tête de vis 15, et munie d'un boulon de dégagement concentrique 24. La face frontale du boulon 24 qui est bloquée pendant
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l'estampage par le poinçon 14, sert à former la surface supérieure de la tête de viso Quand l'estampage est terminé, on déplace axialement le boulon 24 pour faire sortir l'estampe du poinçon. Dans l'exemple représenté sur la fi- gure 7, la matrice 13 présente également une arête d'étirage rétrécie,, au moyen de laquelle le diamètre de la partie antérieure de la tige 11 est di- minué. Le dégagement de l'estampe de la matrice 13 s'effectue par la tige de dégagement 25.
Sur les figures 9 et 10, on représente une forme de construction préférée d'un appareil conforme à l'invention, qui concorde dans son ensem- ble avec la construction de principe de l'appareil décrite plus haut.
Elle comprend également trois appareils d'estampage comprenant des matrices 30, 31 et 32 munies de poinçons commandés par voie hydraulique 33, 34 et 35, qui correspondent aux appareils d'estampage représentés sur les figures 3, 5 et 7.
La pratique prouve que, lors de l'estampage de la partie conique, l'ébauche est d'ordinaire repoussée dans la première matrice dans une mesure telle que son dégagement après l'estampage occasionne des difficultés., en particulier du fait que la tige de dégagement ne peut avoir qu'un petit dia- mètre à cause de la forme de la matrice. Il peut par conséquent arriver que l'effort auquel sont soumises la tige de dégagement et l'estampe au point de contact soit tellement grand que ces pièces se déformento Pour écarter ce danger, la matrice 30 est construite de façon spéciale.
Alors que la partie conique et un petit bout de la partie prismatrique de l'alésage de la matri- ce sont placés dans un corps fixe 39, la grande partie restante de l'alé- sage prismatique se trouve dans un corps 40 pouvant glisser latéralement par rapport à l'axe du poinçon. Ce corps est subdivisé en deux pièces 40a et 40b le long d'un plan passant par l'axe du poinçon (figure 2).
La pièce du corps 40a est reliée de façon rigide à un châssis 41 vertical pouvant glisser par rapport à l'axe du poinçon, alors que la pièce du corps 40b peut glisser dans le même sens dans le châssis 41.Des patins 42 soudés dans le châssis 41 ser- vent de guide à la pièce 40b et pénètrent dans des rainures longitudinales de la pièce 40b. La pièce 40b est manoeuvrée par un coulisseau 43 glissant également sur le châssis 41 et qui, par l'intermédiaire du guide 44 agit en liaison avec un sabot de poussée 45 pouvant se déplacer transversalement par rapport au châssis 41.
La disposition est par exemple conçue de telle manière que les poinçons 33, 34 et 35 soient horizontaux, et que le châssis 41 et la pièce de corps mobile puissent glisser dans le sens vertical, et le sabot de pous- ' sée 45 dans le sens horizontal. Un mécanisme qui n'est pas décrit en détails ici, sert à la commande du sabot de poussée et du châssis 41.
Pour une position extrême du châssis 41, l'évidement prismatique du corps en deux pièces 40 se trouve dans l'axe du poinçon 33, et-en revan- che, dans l'autre position extrême représentée sur la figure 10, il se trou- ve devant un orifice de même section d'un couteau de cisaillementqu'on doit se représenter comme étant placé immédiatement devant le plan du dessin sur la figure 10. Ainsi, le corps en deux pièces sert en même temps de couteau de cisaille mobile pour le cisaillement d'une ébauche à partir d'une tige profilée., au transport de l'ébauche dans la première position d'estampage,\! et comme pièce de la première matrice d'estampage.
Quand l'estampage est terminée le poinçon 33 revient en arrière et la tige de dégagement 36 commen- ce à dégager l'estampe hors de la matrice. 0 Cependant, peu avant, la pièce de corps mobile 40b a été écartée de la pièce fixe dans le châssis 41 par un glissement correspondant du sabot de poussée 45. De ce fait, la.partie pris- matique de la matrice 30 s'est ouverte sur le côté, de sorte que l'estampe possède à ce moment un jeu radial et peut être dégagée par un effort relati- vement faible..
La seconde matrice d'estampage 31 consiste également en deux
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corps 46 et 47 mais qui sont tous les deux fixes. L'arête d'étirage qui sert à l'estampage de la tige de la vis, est disposée dans la pièce 46. La troisiè- me matrice d'estampage est formée des deux corps fixes 49, 48. Dans le corps 49, se trouve une arête d'étirage 50 destinée à diminuer le diamètre de la tige de la vis. Le poinçon 35 consiste en deux pièces concentriques et donne à la tête de vis sa forme définitive.
Le mode de fonctionnement de l'appareil décrit est le suivants
Alors que le châssis 41 se trouve dans la position représentée sur la figure 10,une tige, profilée hexagonale est introduite à travers l'o- rifice du couteau de cisaillement fixe jusqu'à une butée qui n'est pas repré- sentée. L'extrémité antérieure de la tige profilée bute ainsi dans l'encoche prismatrique des corps 40a et 40b pressés l'un contre 1?autre par le guide , 44. Le châssis 41 se déplace ensuite vers le haut, ce qui produit d'abord la- séparation de l'ébauche de la tige profilée puis son déplacement dans l'axe du poinçon 33. Dans l'opération d'estampage qui suit, le corps en deux pièces 40 sert comme pièce de la matrice 30.
Après que l'ébauche a reçu dans la pre- mière opération d'estampage la forme d'un cône et d'une pointe qui y est con- centrique, le poinçon 33 revient à nouveau en arrière. Par glissement du sa- bot de poussée 45, la pièce de corps mobile 40b glisse en même temps que le châssis 41 et se sépare de la partie de corps fixe 40a. Par cette ouverture de la partie prismatique de la matrice 30, l'estampe reçoit un jeu radial et peut facilement être dégagée par la tige de dégagement 36.
L'estampe sortant de la matrice 30 est saisie par des pinces de transport qui ne sont pas représentées, et 'est amenée à la seconde matrice d'estampage 31, dans laquelle le poinçon 34 introduit l'estampe dans la ma- trice et où la tige de la -future vis est ensuite formée par estampage.Quand l'estampage est terminé., le poinçon ' revient à nouveau en arrière et la tige de dégagement 37 fait 'sortir l'estampe. Ceci peut à. présent se produire sans une trop grande dépense d'efforts parce que la pièce ouvrée ne présenteplus de grandes surfaces d'enveloppe prismatiques, qui sont pressées fortement contre les parois intérieures de la matrice.
Une autre pince de transport non représentée, saisit l'estampe dégagée de la matrice 31 et la conduit devant la troisième matrice 32. Ici la tige du boulon est amenée à un diamètre plus petit à sa partie antérieure par la poussée en avant du piston 35, sous l'action de l'arête d'étirage 40 et en même temps, la tête de la vis reçoit sa forme définitive. La pointe formée dans la première opération d'estampage (figure 11) se trouve après la troisième opération d'estampage, à l'extrémité antérieure de la vis et forme la pointe de la vis terminée.
Quand l'estampage est terminé, le poin- gon 35 revient en arrière et la tige de dégagement 38 dégage la vis termi- née sauf en ce qui concerne le taraudage du fileta
De façon analogue à l'exemple de construction décrite il serait possible de subdiviser au moins une partie de la première matrice par plu- sieurs plans de coupe parallèles à l'axe du poinçon, dont une partie au moins sont disposés de manière à pouvoir se déplacer radialement vers l'ex- térieur, pour libérer l'estampage après la première opération d'estampage.
La matrice en plusieurs pièces et en partie mobile radialement ne doit pas, comme on le décrite être construite simultanément pour servir de couteau mobile du dispositif servant au cisaillement de l'ébauche à par- tir de la tige profilée. Sur les figures 12 et 13, on représente à titre d'exemple un appareil de cisaillement qui consiste en un couteau fixe 53 et un couteau propre mobile 54. Le couteau fixe porte, comme on le décrit dans l'exemple décrit en premier lieu, un orifice qui correspond à la sec- tion de la tige profilée, alors que le couteau mobile présente un évide- ment correspondant au demi profil de l'ébauche.
Le'couteau mobile 54 dans l'évidement duquel l'ébauche est maintenue par un doigt 57 sert au trans- port de l'ébauche devant la première matrice.La longueur de l'ébauche est
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- 6 - 502561 déterminée par une butée réglable 58, qui se déplace en même temps lors du transport de l'ébauche et qui pousse ensuite l'ébauche dans la première ma- trice.
Pour faciliter le dégagement de l'estampe obtenue dans la pre- mière opération d'estampage hors d'une matrice 10 qui ne consiste pas en secteurs mobiles, l'évidement de la matrice, comme le montre la figure 14 peut présenter au moins partiellement une section plus grande que l'ébauche.
En particulier, il est avantageux, que l'évidement de la matrice s'élargisse en forme de cône du côté tourné vers le poinçon. Il suffit que les parois de l'évidement de'la matrice ne soient disposées obliquement par rapport à l'axe longitudinal de la matrice que sur une certaine longueur. Lors de l'o- pération d'estampage, se forme en effet le cône 51 et la pointe 52 désirés avant qu'une déformation notable de l'ébauche ne se produise dans le sens radial, de sorte que l'estampe ne vient pas partout au contact de la paroi de la matrice. L'estampe est de cette façon immédiatement libérée hors du dégagement après avoir vaincu le frottement d'adhérence, grâce à la construc- tion conique de la matrice.
En utilisant une matrice en une pièce sans secteurs mobiles radia- lement, la force nécessaire au dégagement de l'estampe peut également être diminuée en construisant la forme de section de l'évidement de la matrice à arêtes vives, comme le profil de l'ébauche. Dans l'exemple représenté sur la figure 15, l'évidement de la matrice a la forme d'un hexagone à arêtes vives.
L'ébauche peut en revanche avoir par exemple une section circulaire conforme à la ligne représentée en pointillé o Pendant l'estampage, l'ébauche reçoit par refoulement la forme de section 59 qui correspond à un hexagone à arêtes fortement arrondies.Les surfaces suivant lesquelles l'estampe s' applique ainsi aux parois de l'évidement de la matrice, sont beaucoup plus petites que la surface totale de la paroi. Par conséquent, les efforts de frotte- ment à vaincre pour dégager l'estampe sont également moindres. Dans les opéra- tions d'estampage suivantes, la tête de la vis est alors mises sous la forme hexagonale complète.
Au lieu de la fabrication de boulons à vis conformes à l'invention décrite plus haut par estampage par fluage, on peut également utiliser un au- tre mode de formation de la tête de boulon. L'ébauche obtenue par estampage par fluage dans la seconde opération d'estampage, est munie, dans la troisiè- me opération d'estampage'au moyen d'un poinçon ayant une forme correspondante d'une tête ayant la forme d'une pyramide hexagonale tronquée, conique, d'une . facette particulièrement grande et d'un miroir de tête de diamètre plus faible que la masse de fermeture.
De cette façon, la surface d'appui de la tête est déformée perpendiculairement à l'axe de la tige du boulon, par la matrice con- struite de façon correspondantePendant cette transformation de la tête, la tige du boulon est en même temps réduite à la mesure du taraudo
Ensuite, dans une opération ultérieure la forme de la tête décri- te ci-dessus sera transformée en forme standardisée par pression d'un poinçon, c'est-à-dire que la forme hexagonale inférieure du poinçon réalisant cette opération sera remplie de telle façon qu'une facette de mesure standardisée se forme par fluage libre.
REVENDICATIONS.
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