Outillage pour frapper à la presse des pièces présentant un trou axial et un profil déterminé. Quand on veut frapper à la presse des pièces présentant un trou axial et un profil déterminé, on utilise un flan ou une pièce annulaire d'épaisseur appropriée que l'on introduit dans une matrice de forme corres pondant au profil extérieur de la pièce à obtenir et l'on refoule le métal dans 'la ma trice au moyen d'un poinçon d'une forme cor respondant au profil intérieur de ladite pièce.
Le poinçon, vers la fin de sa course, au moment du coup de presse, vient obturer complètement l'ouverture inférieure du trou axial de la pièce annulaire et sort générale ment d'une certaine longueur hors de la pièce. La matière refoulée par le poinçon tend à filer le long des parois dudit poinçon et à s'écouler par l'orifice inférieur de la matrice et l'ouverture du trou qui ne se trouve obtu rée qu'à la fin du coup de presse, ce qui occa sionne une perte de matière et produit des bavures qui nécessitent une rectification.
La présente invention a pour objet un outillage pouvant être monté sur une presse d'un genre quelconque et évitant les incon- vénients ci-dessus mentionnés.
Cet outillage est caractérisé en ce que le poinçon, à sa descente, vient s'ajuster par son extrémité inférieure sur l'extrémité supé rieure d'un mandrin disposé dans l'axe de la pièce annulaire à frapper et qui prolonge ledit poinçon en passant sans aucun jeu par le trou de ladite pièce annulaire, ledit man drin étant supporté par un dispositif élasti que qui lui permet d'être poussé vers le bas à la descente du poinçon.
L'extrémité inférieure du trou axial est ainsi obturée dès le. début et l'on n'a plus à craindre une fuite de métal par ladite extré mité, en tous cas, cette fuite se trouve réduite à un minimum - négligeable qui peut être rendu aussi petit que possible. En outre, l'ajustement du: poinçon sur l'extrémité supé rieure du mandrin, qui peut être d'ailleurs assuré par des moyens particuliers, empêche, au moins à la fin de la course, ledit poin çon de se gauchir ou de dévier, ce qui évite des frappes défectueuses et une détérioration de cet organe.
On conçoit que cet outillage, en même temps qu'il évite une perte de matière, per met, quelle que soit la force du coup de presse, d'obtenir un matriçage parfait et aussi d'évi ter une usure rapide du poinçon.
Cet outillage s'applique à tous genres d < : presses et à la fabrication de toutes pièces présentant un trou axial et un profil déter miné, quelle que soit la forme de ces pièce, et permet de les obtenir très propres, sans ba vures, même avec un seul coup de presse et quelle que soit également la nature du métal. Il convient ainsi particulièrement à, la fabri cation en grande série de pièces d'un profil complexe.
Dans le dessin annexé, donné à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'in vention sont représentées.
La fi-. 1 est- une coupe verticale axiale de l'outillage suivant une première forme d'exécution et dans laquelle le poinçon est représenté dans sa position supérieure avant d'être venu s'ajuster par son extrémité sur le mandrin.
La fig. 2 est une coupe verticale axiale. analogue à la précédente mais dans laquelle les pièces sont représentées à la fin du coup dé presse.
Les fig. 3 et 4 représentent suivant des coupes verticales axiales analogues respecti vement aux fig. 1 et \? un outillage selon une deuxième forme d'exécution.
Dans les exemples du dessin, on a supposé que l'on désirait obtenir par matriçage une pièce de forme spéciale assez complexe, telle que celle servant de pièce extérieure dans certains écrous de sûreté et dont le profil intérieur comporte une portée conique suivie d'une paroi par exemple hexagonale, ladite pièce présentant elle-même à la partie supé rieure une collerette et à la partie inférieure une embase sur sa paroi extérieure.
On a supposé également que pour obtenir cette pièce, on partait d'une pièce annulaire cylindrique qui peut consister en un bout de tube coupé à la longueur voulue et présentant les dimensions requises pour l'obtention de la. pièce matricée à fabriquer. Cette pièce annulaire visible en 1 à. la fi-. 1 peut éven tuellement avoir été fraisée, à son ouverture supérieure, de manière à présenter un biseau intérieur, comme on le voit nettement sur la figure, ce qui facilite l'opération de frapp?. Mais ceci n'est pas obligatoire.
L'outillage qui est monté sur la presse pour frapper la. pièce annulaire 1 comporte. à la manière connue, une matrice 2 de profil intérieur convenable (fig. 1), dans laquelle on place ladite pièce annulaire, et qui est maintenue dans un bloc. d'outillage 3 où elle s'appuie contre un porte-enclume 3', le tout supporté par un bâti 8 monté sur la presse. Egalement à la manière connue, il comporte un poinçon 4 fixé à l'extrémité d'une tige 5 mobile dans un guidage 6 fixé sur le bloc d'outillage 3.
Ce poinçon 4 présente en section vertical la. forme nécessaire pour donner à la pièce le profil intérieur désiré; cette forme du poinçon et celle de la pièce finie ressortent nettement du dessin (fig. 2) sans qu'il soit utile d'insister, puisque la. forme de ce profil n'a aucune importance au point de vue de l'invention.
Dans l'axe du poinçon est disposé un mandrin cylindrique 7, formant contre- poinçon d'un diamètre correspondant au dia mètre de la face de bout du poinçon qui est égal à, celui de l'extrémité inférieure du trou axial de la pièce annulaire, ledit mandrin remplissant exactement cette ouverture sans aucun jeu.
A l'exemple des fig. 1 et 2, le mandrin n'émerge à l'intérieur de la matrice que d'une faible longueur par l'extrémité inférieure du trou axial de la pièce annulaire 1, tandis que vers le bas il se prolonge au delà du bloc d'outillage 3 dans le bâti 8 de cet outillage oii son extrémité inférieure 9 se déplace dans une pièce de guidage 10, un ressort à boudin 11, qui prend appui sur un épaulement du guidage 10 et sur un collet 12 du mandrin, tendant constamment à repousser vers le haut ce mandrin dans sa position supérieure où son collet s'applique contre la face infé rieure du porte-enclume 3'.
Ce collet limite la montée du mandrin de telle manière que ce dernier fasse saillie seulement d'une faible quantité dans la pièce annulaire, comme- on l'a dit ci-dessus et comme cela se voit nette ment (fig. 1). Le poinçon lui-même; lors qu'il est en haut de sa course dans sa position de départ, ne se trouve pas en contact avec l'extrémité supérieure du mandrin, un vide assez grand subsistant entre cette extrémité et celle du poinçon, comme on le voit à la fig. 1.
Le fonctionnement de l'outillage est le suivant: Quand on a placé la pièce annulaire 1 dans la matrice (fig. 1); le poinçon étant en haut de sa course et le mandrin arrêté par le contact de son collet avec le porte-enclume, la machine se trouve prête à fonctionner. On donne le coup de presse avec la puissance nécessaire suivant la nature et la résistance du métal à frapper pour obtenir la pièce dé sirée par exemple en une seule passe.
Le poinçon refoule le métal dans la cavité inté rieure de la matrice et, un peu avant la fiu de sa course descendante, vient s'ajuster par son extrémité inférieure sur l'extrémité supé rieure du mandrin qu'il repousse vers le bas, en comprimant le ressort à boudin 11, jusqu'à. ce qu'il émerge du trou axial où il se substi tue au mandrin (fig. 2). La pièce annulaire frappée a pris la forme montrée fig. 2.
La pièce ainsi obtenue est alors évacuée, le ressort 11 fait remonter le mandrin et l'on peut introduire une nouvelle pièce annulaire dans la matrice.
Comme on s'en rend compte, l'extrémité inférieure du trou axial étant obturée dès le début de la descente du poinçon et le restant jusqu'à la fin de la frappe, aucune portion de matière ne peut s'écouler par ledit trou, ce qui évite les inconvénients signalés plus haut pour les dispositifs existants. Dans le cas tout à fait particulier choisi pour le dessin et dans lequel la partie super rieure du poinçon est d'un diamètre exté rieur légèrement plus petit que le diamètre intérieur de la matrice 2,
une petite quantité de métal file vers le haut dans l'étroit inter valle ainsi laissé libre pour forer la colle rette de la pièce matricée. Cette fuite de matière voulue ne représente pas un inconvé nient, tout au contraire une nécessité puis qu'elle sert à former un élément de la pièce fine et qu'elle ne se produirait pas si le poinçon remplissait complètement la région correspondante de la, matrice. Cette particu larité ne s'applique d'ailleurs qu'au cas parti culier de la pièce complexe choisie pour la description et n'intervient nullement pour l'invention.
On doit enfin attirer l'attention sur le fait que le poinçon venant s'appuyer à fin de course sur la pièce bien centrée et guidée que représente le mandrin, se trouve empêché dans une large mesure de se gauchir ou de dévier ce qui l'empêche d'être soumis à des efforts de cisaillement ou de laminage dans l'extrémité inférieure du trou axial.
On évite ainsi, comme cela se produit souvent dans les dispositifs connus non seulement une détério ration ou même une rupture du poinçon sur tout si les coups de presse sont violents, mais aussi des défectuosités dans la conformation des pièces.
D'ailleurs, pour augmenter cet effet de guidage du poinçon, on peut employer un dis positif de téton et d'encoche, solidarisant de manière complète le poinçon et le mandrin, comme celui décrit plus loin en regard des fig. 3 et 4 se rapportant à la seconde forme d'exécution. Un certain jeu peut avantageu sement être laissé dans le fonctionnement de ce système à téton et encoche pour faciliter l'engagement de ces deux éléments.
L'outillage qui fait l'objet de ce deuxième s exemple, comporte les mêmes éléments que le précédent et fonctionne dans son ensemble de la même manière. Les pièces ont d'ailleurs été indiquées dans les fig. 3 et 4 par les mêmes chiffres de référence que les pièces correspondantes des fig. 1 et 2.
Les diffé rences essentielles de cette forme d'exécution avec la première consistent dans les points suivants D'une part, le poinçon 4 est plus court et sa longueur est telle que, arrivé à fin de course, c'est-à-dire dans la position de la, fig. 4 où la pièce est frappée, sa face infé rieure s'arrête au niveau du trou axial de la pièce frappée et ne fasse pas saillie hors de la pièce matricée comme le montre clairement cette figure. D'autre part, le mandrin est plus long et au repos monte plus haut à l'in térieur de la matrice, de telle sorte que le contact avec le poinçon se produit beaucoup plus tôt, en fait peu après le commencement. de la course.
Enfin, la solidarisation du poinçon et du mandrin est assurée et main tenue de manière certaine par un téton 13 que comporte l'extrémité inférieure du poin çon et une encoche 14 ménagée dans l'extré mité supérieure du mandrin et dans laquelle s'engage ledit téton 13 en faisant descendre lentement le poinçon avant le coup de presse.
Avec cette disposition, le mandrin se substitue entièrement dans le trou axial au poinçon qui ne la dépasse pas et le frotte ment ainsi que tous les efforts transversaux qui peuvent prendre naissance sont reportés sur ce mandrin qui représente une pièce beau coup moins coûteuse que le poinçon. En outre, le poinçon et le mandrin étant en fait solidarisés dès le début de la course, le poinçon se trouve guidé pendant toute cette course.
Naturellement, au lieu d'un bout de tube comme pièce d'origine, on peut prendre toute pièce annulaire de forme quelconque appropriée. .
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites ci-dessus et l'on peut en modifier les détails.
Tooling to press parts with an axial hole and a determined profile. When we want to press with the press parts having an axial hole and a determined profile, we use a blank or an annular part of suitable thickness which is introduced into a die of shape corresponding to the external profile of the part to be obtained. and the metal is pushed back into the matrix by means of a punch of a shape corresponding to the internal profile of said part.
The punch, towards the end of its stroke, at the moment of the press stroke, completely closes the lower opening of the axial hole of the annular part and generally comes out of a certain length from the part. The material pushed back by the punch tends to spin along the walls of said punch and to flow through the lower orifice of the die and the opening of the hole which is only closed off at the end of the press stroke, which causes a loss of material and produces burrs which require rectification.
The present invention relates to a tool which can be mounted on a press of any kind and which avoids the drawbacks mentioned above.
This tool is characterized in that the punch, on its descent, comes to fit by its lower end on the upper end of a mandrel arranged in the axis of the annular part to be struck and which extends said punch by passing without any play through the hole of said annular part, said man drin being supported by an elastic device which allows it to be pushed downwards on the descent of the punch.
The lower end of the axial hole is thus closed from. start and there is no longer any fear of metal leakage from said end, in any case, this leakage is reduced to a minimum - negligible which can be made as small as possible. In addition, the adjustment of the: punch on the upper end of the mandrel, which can moreover be provided by special means, prevents, at least at the end of the stroke, said punch from warping or deviating , which prevents faulty strikes and deterioration of this organ.
It will be understood that this tooling, at the same time as it avoids a loss of material, makes it possible, whatever the force of the press stroke, to obtain perfect forging and also to prevent rapid wear of the punch.
This tool applies to all types of presses and to the manufacture of all parts having an axial hole and a determined profile, whatever the shape of these parts, and makes it possible to obtain them very clean, without burrs, even with a single press stroke and regardless of the nature of the metal. It is thus particularly suitable for the mass production of parts with a complex profile.
In the accompanying drawing, given by way of example, two embodiments of the invention are shown.
The fi-. 1 is an axial vertical section of the tool according to a first embodiment and in which the punch is shown in its upper position before having come to fit by its end on the mandrel.
Fig. 2 is an axial vertical section. similar to the previous one but in which the pieces are represented at the end of the press stroke.
Figs. 3 and 4 show in axial vertical sections similar respectively to FIGS. 1 and \? a tool according to a second embodiment.
In the examples of the drawing, it has been assumed that it is desired to obtain by stamping a part of fairly complex special shape, such as that used as an external part in certain safety nuts and whose internal profile has a conical seat followed by a wall for example hexagonal, said part itself having a collar at the upper part and at the lower part a base on its outer wall.
It was also assumed that to obtain this part, we started with a cylindrical annular part which may consist of a piece of tube cut to the desired length and having the dimensions required to obtain the. stamped part to be manufactured. This annular part visible at 1 to. the fi-. 1 may possibly have been milled, at its upper opening, so as to present an internal bevel, as can be seen clearly in the figure, which facilitates the striking operation. But this is not compulsory.
The tooling which is mounted on the press to strike the. annular part 1 comprises. in the known manner, a die 2 of suitable internal profile (FIG. 1), in which said annular part is placed, and which is held in a block. tool 3 where it rests against an anvil holder 3 ', the whole supported by a frame 8 mounted on the press. Also in the known manner, it comprises a punch 4 fixed to the end of a movable rod 5 in a guide 6 fixed to the tool block 3.
This punch 4 has a vertical section. shape necessary to give the room the desired interior profile; this shape of the punch and that of the finished part emerge clearly from the drawing (fig. 2) without it being useful to insist, since the. The shape of this profile is of no importance from the point of view of the invention.
In the axis of the punch is disposed a cylindrical mandrel 7, forming a counter punch with a diameter corresponding to the diameter of the end face of the punch which is equal to that of the lower end of the axial hole of the annular part , said mandrel filling exactly this opening without any play.
Following the example of fig. 1 and 2, the mandrel only emerges inside the die of a short length through the lower end of the axial hole of the annular part 1, while downwards it extends beyond the block of tool 3 in the frame 8 of this tool where its lower end 9 moves in a guide part 10, a coil spring 11, which bears on a shoulder of the guide 10 and on a collar 12 of the mandrel, constantly tending to push back upwards this mandrel in its upper position where its collar is applied against the lower face of the anvil holder 3 '.
This collar limits the rise of the mandrel in such a way that the latter protrudes only a small amount into the annular part, as has been said above and as clearly seen (fig. 1). The punch itself; when it is at the top of its stroke in its starting position, is not in contact with the upper end of the mandrel, a fairly large gap remaining between this end and that of the punch, as seen in fig. . 1.
The operation of the tool is as follows: When the annular part 1 has been placed in the die (fig. 1); the punch being at the top of its travel and the mandrel stopped by the contact of its collar with the anvil holder, the machine is ready to operate. The press stroke is given with the necessary power depending on the nature and resistance of the metal to be struck to obtain the desired part, for example in a single pass.
The punch forces the metal back into the internal cavity of the die and, a little before the fiu of its downward stroke, comes to fit by its lower end on the upper end of the mandrel which it pushes downwards, in compressing the coil spring 11, up to. what emerges from the axial hole where it replaces the mandrel (fig. 2). The annular coin struck took the form shown in fig. 2.
The part thus obtained is then removed, the spring 11 causes the mandrel to rise and a new annular part can be introduced into the die.
As can be seen, the lower end of the axial hole being closed from the start of the descent of the punch and the remainder until the end of the strike, no portion of material can flow through said hole, which avoids the drawbacks mentioned above for existing devices. In the quite special case chosen for the design and in which the upper part of the punch is of an outside diameter slightly smaller than the inside diameter of the die 2,
a small quantity of metal threads upwards in the narrow gap thus left free to drill the glue rette of the forged part. This desired material leakage does not represent a disadvantage, quite the contrary a necessity since it serves to form an element of the thin part and that it would not occur if the punch completely filled the corresponding region of the die. . This particularity applies moreover only to the particular case of the complex part chosen for the description and in no way intervenes for the invention.
Finally, attention should be drawn to the fact that the punch coming to rest at the end of its travel on the well centered and guided part represented by the mandrel, is to a large extent prevented from warping or deflecting it. prevents being subjected to shear or rolling forces in the lower end of the axial hole.
This avoids, as often occurs in known devices, not only deterioration or even a breakage of the punch on everything if the press strokes are violent, but also defects in the shaping of the parts.
Moreover, to increase this guiding effect of the punch, it is possible to use a positive pin and notch device, completely securing the punch and the mandrel, such as that described below with reference to FIGS. 3 and 4 relating to the second embodiment. A certain clearance can advantageously be left in the operation of this stud and notch system to facilitate the engagement of these two elements.
The tool which is the subject of this second example comprises the same elements as the preceding one and functions as a whole in the same way. The parts have moreover been indicated in figs. 3 and 4 by the same reference numerals as the corresponding parts of fig. 1 and 2.
The essential differences of this embodiment with the first consist in the following points On the one hand, the punch 4 is shorter and its length is such that, when it reaches the end of its travel, that is to say in the position of the, fig. 4 where the coin is struck, its lower face stops at the level of the axial hole of the coin struck and does not protrude out of the stamped part, as this figure clearly shows. On the other hand, the mandrel is longer and at rest rises higher inside the die, so that contact with the punch occurs much sooner, in fact shortly after the start. of the race.
Finally, the attachment of the punch and the mandrel is ensured and hand held in a certain manner by a stud 13 which comprises the lower end of the punch and a notch 14 formed in the upper end of the mandrel and in which said engagement. stud 13 by slowly lowering the punch before the press stroke.
With this arrangement, the mandrel is replaced entirely in the axial hole in the punch which does not exceed it and the friction as well as all the transverse forces which may arise are transferred to this mandrel which represents a piece much less expensive than the punch. . In addition, the punch and the mandrel being in fact secured from the start of the stroke, the punch is guided throughout this stroke.
Of course, instead of a piece of tube as the original part, one can take any annular part of any suitable shape. .
Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and the details can be modified.