Procédé de fabrication de pièces métalliques et machine pour la mise en aeuvre de ce procédé.
La présente invention comprend un pro cédé de fabrication de pièces métalliques telles que vis ou boulons à tête creuse, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on place une partie à poinçonner de la pièce de travail dans une chambre délimitée par une partie fixe et une paroi mobile par rapport à cette partie et qu'on poinçonne la pièce de travail à. froid pour obtenir l'extrusion du métal par cette paroi, le métal refoulé entraînant avec lui la dite paroi mobile pendant le poinçonnage.
L'invention comprend aussi une machine servant à la mise en oeuvre de ce procédé et comprenant. un poinçon et des organes for mant une chambre clans laquelle est. destinée à être logée la partie de la pièce à poinçonner.
Cette machine- est caractérisée, de sa part, en ce que ladite chambre est délimitée par une partie fixe et par une paroi mobile par rap port à ladite partie, des moyens étant prévus pour refouler le poinçon dans la pièce de tra vail pour creuser celle-ci à froid, en vue de refouler le métal contre ladite paroi mobile, celle-ci étant. constituée et agencée de manière < lue le métal reflué puisse entraîner ladite paroi avec lui pendant le poinçonnage.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la ma chine objet de l'invention.
Les fig. 1 et 'montrent l'opération effec tuée dans la première matrice après que l'ébauche a été séparée par cisaillement, la fïg. 1 montrant. l'ébauche cisaillée placée en regard de la matrice et la fig. 2 montrant l'ébauche déformée par extrusion à l'aide du premier outil.
Les fig. 3 et 4 montrent l'opération effec tuée à l'aide de la deuxième matrice, la fig. 3 montrant. l'ébauche obtenue à la sortie de la première matrice, en regard de la deuxième matrice, et la fig. -1 montrant l'entêtage achevé dans la deuxième matrice.
La fig. 5 montre, en coupe axiale, l'ensem ble, comprenant. le manchon, le poinçon et l'outil extracteur, coopérant avec la. troisième matrice.
Les fig. 6 et 7 montrent, semblablement et à plus grande échelle, les organes à l'aide (lesquels on obtient le poinconnage, la fig. 6 montrant le poinçonnage quand il est effec tué en partie et la fig. 7 quand le poinçonnage est achevé.
Sur la fig. 1, l'ébauche cisaillée 01 est montrée en regard de la. première matrice D1. La, machine complète comprend un mécanisme cisailleur et un mécanisme de transfert pour découper et positionner l'ébauche, mais ces mécanismes sont bien connus et ne sont donc pas décrits en détail.
La matrice Dl comporte un passage 1 de section plus petite que celle de l'ébauche<B>01,</B> un passage conique \? et un passage plus ;;rand 3, ce passage ayant un diamètre sensiblement égal à celui de l'ébau che<B>01.</B> L'outil Tl comporte une encoche 4 ayant le même diamètre que le passage 3 et cet outil peut être chanfreiné en a pour ré duire l'encombrement.
Après que l'ébauche 01 se trouve en re gard de la matrice par le mécanisme de trans- fErt, l'outil Tl avance, comme montré sur la fig. 2, pour refouler l'ébauche dans le passage 1, de section réduite, de la matrice, ce qui forme la queue 7 par extrusion. La partie 6 de l'ébauche forme une tête dont. le diamètre est plus grand que celui de la queue 7 et qui n'a. subi qu'un travail à froid réduit ou nul.
A la fin de cette opération et quand le coulisseau entêteur et l'outil ont reculé, un doigt. expul- seur K1 intervient. à un moment approprié à l'aide d'une commande bien connue pour expulser l'ébauche 02 hors de la matrice Dl. et pour l'introduire dans le mécanisme de transfert, qui est. venu en regard de la ma trice pour recevoir l'ébauche.
Sur la fi-. 3, l'ébauche 02 se trouve en re gard de la matrice D'?, laquelle comprend un passage cylindrique 10 dans lequel est logé le doigt. expulseur K2 ayant le même diamètre due la queue 7 de l'ébauche. Dans la matrice est également ménagée une encoche 11 pour faconner la tête de l'ébauche.
On voit sur la fig. 4 et lorsque l'outil T2 a refoulé l'ébauche dans la matrice D2 que la queue 7 n'a. pour ainsi dire pas été sollicitée alors que le métal, qui auparavant formait la tête 6 de l'ébauche 02, est déformé de ma nière à remplir en substance l'encoche 11 de la matrice, de sorte que l'ébauche 03 com porte tune tête 13 sensiblement cylindrique. On préfère donner à la matrice et à l'ébauche des dimensions relatives telles que les arêtes de la matrice ne soient pas remplies pendant. cette opération, ce qui diminue la. pression nécessaire pour façonner la tête.
Comme cette opération correspond au premier travail à froid de la partie entêtée de l'ébauche et. comme les arêtes de la matrice ne sont pas remplies, l'opération de la fig. 4 ne soumet pas le métal à. un travail à froid important et ce métal conserve un état, relativement duc tile avant de subir le poinçonnage.
A la fig. 5, le coulisseau entêteur H petit. se déplacer suivant un mouvement alternatif et de la manière usuelle pour se rzipproelier et s'écarter du bloc de matriçage et ce coulis- seau comprend à cet endroit un bossage 20 dans lequel est logé un outil. Le bossage 20 comprend un alésage pour un manchon cou lissant<B>S</B> entouré d'tule douille de guidage '?? calée dans le bossage en 23.
Un rebord arrière 24 du manchon S empêche le dégagement de celui-ci vers l'avant. quand les pièces sont assemblées. Un plongeur P et un manchon extracteur 32 sont logés dans le manchon S et sont. maintenus dans celui-ci à l'aide d'un irianchon 25 engagé dans l'alésage du bo- sage 20.
Le bouchon 25 est prolongé, à l'intérieur, par un guide cylindrique 26 sur lequel petit coulisser le manchon S par l'alésage 27 de celui-ci. Deux plongeurs 28 et 29 sont enga gés sur la tête 30 du plongeur P et la partie active et hexagonale 31. de celui-ci est en re trait pour faciliter l'engagement de celui-ci dans l'ouvrage et son dégagement hors de celui-ci. L'ensemble décrit ci-dessus ainsi que le manchon extracteur 32 sont logés dans les alésages du manchon S.
Dans l'extrémité active de celui-ci est nréttagé un passage 33 dont. le diamètre est. égal à celui de la tête de l'objet que l'on veut obtenir. Comme le man chon extracteur 32 coulisse également dans le passage 33, il a aussi le même diamètre. L'ex trémité 32a du manchon 32 petit venir en contact avec la tête de l'ébauche et est main tenue en contact par un mécanisme à came.
La partie arrière du manchon extracteur 32 comporte un rebord 3.1 sur lequel plusieurs tiges 35 prennent appui, ces tiges traversant des trous des plongeurs 28 et 29 en étant solidaires d'un plongent, 37. U n prolonge ment 38 du plongeur 3 7 a une extrémité arrondie 39 pour coopérer avec une surface profilée 40 d'une came C montée sur un arbre 41. Dans le coulisseau entêteur est ménagée une fente 42 pour recevoir la. came C et un coin ÏV est prévu pour maintenir le bouchon 25 à une position convenable.
(généralement, une vis agit sur la face avant du bouchon 25 afin que la position de celui-ci paisse être convenablement. réglée de- pair avec l'effet du coin f4. La face inclinée 43 du coin IV est appliquée sur une face oblique 44 de la fente du coulisseau.
Dans ce cas, la matrice D3 a une forme particulière en ce sens qu'elle comporte Lui téton annulaire 15 pour la raison expliquée ci-après. Le diamètre interne de ce téton est égal à celui du passage de la matrice qui re çoit la queue de l'ébauche 03. Son diamètre extérieur est sensiblement égal à celui du pas- sage 33 du manchon coulissant S, de sorte que celui-ci peut s'engager sur le téton annulaire 1 5 de la matrice.
-Ayant terminé la description de l'outil et de la matrice, au troisième poste, on v a dé crire les opérations qui restent à faire pour obtenir le creusage de la tête de l'objet. La fig. 6 montre le dispositif quand le poinçon .P est engagé en partie dans la tête de l'ébauche alors que le manchon S est venu entourer la tête et s'est. engagé sur le téton 15 de la ma trice. Quand le poinçonnage continue, le mé tal tend à se déformer pour former les arêtes 51 de l'ébauche. En même temps, le métal dé formé tend à refluer dans une direction oppo sée à celle de l'avancement du poinçon.
Comme le manchon<B>8</B> n'est pas maintenu positivement. contre la matrice, le métal reflué qui agit sur la paroi du passage 33 du manchon, comme en 52, tend à entraîner le manchon avec lui pour l'écarter de la matrice. Sur la fig. 6, par exemple, on montre un intervalle 53 qui est obtenu par le recul du manchon S à cause de l'extrusion du métal. Cette figure montre éga- Icinent la fonction du téton annulaire 15 qui, de pair avec le manchon S, délimite complè tement et à tout moment le logement de la tête de l'ébauche pendant le poinçonnage, même si le manchon a reculé partiellement à cause du fluage du métal.
La. fig. 7 montre la. fin du poinçonnage; le manchon S a reculé davantage en rendant l'in tervalle 53 phis grand. Deux petites flèches indiquent le fluage ou l'extrusion du métal qui agit sur la partie 52 de la face interne du manchon pour provoquer le recul de celui-ci. Pendant le poinçonnage, le manchon extrac teur 32 est maintenu écarté de l'objet entêté pendant que le coulisseau entêteur avance. Quand le poinçonnage est terminé, le poin çon est dégagé hors de l'ébauche, les par ties en retrait du poinçon facilitant cette opé ration.
On se rend compte que l'objet entêté et poinçonné peut être obtenu avec un minimum de travail du métal et de manière que la matrice ne subisse qu'une usure très réduite en n'étant soumise à. aucun effet d'extrusion ou d'abrasion de la part. du métal de l'ébau che. Le manchon et les organes de matriçage permettent de creuser ou de poinçonner avec succès l'ébauche même si la tête est sensible ment cylindrique avant le poinçonnage.
Diverses variantes peuvent être pré vues. L'ébauche montrée sur la fig. 5 peut être usinée de la manière usuelle. En effet, bien que l'on préfère, comme montré sur les fig. 1. et 2, commencer par une extrusion plu tôt que par un entêtage, les hommes de mé tier se rendront aisément compte que l'on pourrait partir d'une ébauche ayant une sec tion' transversale égale à. celle de la pièce à obtenir, après quoi cette pièce est façonnée de manière à recevoir une tête. Le choix du début. par une extrusion ou par un entêtage dépend avant tout de la. forme de l'objet final et de la matière qui le constitue.
De même, la tête de l'ébauche de la fig. 4 ne doit pas nécessairement, être cylindrique, car elle. peut. être légèrement. tronconique.
L'expression travail à froid doit être comprise dans soit sens usuel, c'est-à-dire comme étant un travail en dessous de la tem pérature à laquelle se fait une croissance ra pide des grains du métal ou une recristalli- sation. Le procédé est tout particulièrement utile aux températures inférieures de la zone du travail à froid, car à ces températures, qui peuvent atteindre environ 200 à 260 , les dif ficultés résultant. de bavures, d'un coincement dans les matrices et d'un retrait sont évitées.
Au lieu de fabriquer des vis ou boulons â tête creuse, on pourrait se servir du procédé et de la machine selon l'invention pour obtenir d'autres objets à poinçonner ou à percer, tels que des écrous ou analogues.
Method for manufacturing metal parts and a machine for implementing this method.
The present invention comprises a process for manufacturing metal parts such as socket head screws or bolts, this process being characterized in that a part to be punched of the workpiece is placed in a chamber delimited by a fixed part and a movable wall relative to this part and that the workpiece is punched out. cold in order to obtain the extrusion of the metal by this wall, the forced metal bringing with it the said movable wall during the punching.
The invention also comprises a machine used for implementing this method and comprising. a punch and organs forming a chamber in which is. intended to house the part of the part to be punched.
This machine is characterized, for its part, in that said chamber is delimited by a fixed part and by a movable wall with respect to said part, means being provided for forcing the punch into the workpiece in order to hollow out that part. -ci cold, in order to push the metal against said movable wall, the latter being. so constructed and arranged that the refluxed metal can entrain said wall with it during punching.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine which is the subject of the invention.
Figs. 1 and 'show the operation carried out in the first die after the blank has been sheared off, fig. 1 showing. the sheared blank placed opposite the die and FIG. 2 showing the blank deformed by extrusion using the first tool.
Figs. 3 and 4 show the operation carried out using the second die, fig. 3 showing. the blank obtained at the exit of the first die, facing the second die, and FIG. -1 showing the completed header in the second matrix.
Fig. 5 shows, in axial section, the assembly, comprising. the sleeve, the punch and the extractor tool, cooperating with the. third matrix.
Figs. 6 and 7 show, similarly and on a larger scale, the members using (which one obtains the punching, fig. 6 showing the punching when it is carried out in part and fig. 7 when the punching is completed.
In fig. 1, the sheared blank 01 is shown opposite the. first matrix D1. The complete machine includes a shearing mechanism and a transfer mechanism for cutting and positioning the blank, but these mechanisms are well known and are therefore not described in detail.
The die Dl has a passage 1 of section smaller than that of the blank <B> 01, </B> a conical passage \? and a passage plus ;; rand 3, this passage having a diameter substantially equal to that of the blank che <B> 01. </B> The tool T1 comprises a notch 4 having the same diameter as the passage 3 and this tool can be chamfered at a to reduce bulk.
After the blank 01 is facing the die by the transfer mechanism, the tool T1 advances, as shown in fig. 2, to push the blank into the passage 1, of reduced section, of the die, which forms the tail 7 by extrusion. Part 6 of the blank forms a head including. the diameter is larger than that of the tail 7 and which has. undergone little or no cold work.
At the end of this operation and when the head slide and the tool have retreated, a finger. K1 expeller intervenes. at an appropriate time using a well-known command to expel the blank 02 out of the die Dl. and to introduce it into the transfer mechanism, that is. came next to the master to receive the draft.
On the fi-. 3, the blank 02 is located against the die D '?, which comprises a cylindrical passage 10 in which the finger is housed. K2 expeller having the same diameter due to the tail 7 of the blank. In the die, a notch 11 is also provided for shaping the head of the blank.
It is seen in fig. 4 and when the tool T2 has driven the blank into the die D2 that the shank 7 does. so to speak not been stressed while the metal, which previously formed the head 6 of the blank 02, is deformed so as to substantially fill the notch 11 of the die, so that the blank 03 has a substantially cylindrical head 13. It is preferred to give the die and the blank relative dimensions such that the edges of the die are not filled during. this operation, which decreases the. pressure needed to shape the head.
As this operation corresponds to the first cold work of the stubborn part of the blank and. as the edges of the matrix are not filled, the operation of fig. 4 does not subject the metal to. significant cold work and this metal retains a relatively duc tile condition before undergoing punching.
In fig. 5, the small H header slide. move in a reciprocating motion and in the usual manner for rzipproeliering and moving away from the die block and this slide comprises at this location a boss 20 in which a tool is housed. The boss 20 includes a bore for a smooth neck sleeve <B> S </B> surrounded by the guide sleeve '?? wedged in the boss at 23.
A rear flange 24 of the sleeve S prevents the latter from being released forwards. when the parts are put together. A plunger P and an extractor sleeve 32 are housed in the sleeve S and are. held in the latter by means of an irianchon 25 engaged in the bore of the bushing 20.
The stopper 25 is extended, inside, by a cylindrical guide 26 on which the sleeve S can slide through the bore 27 thereof. Two plungers 28 and 29 are engaged on the head 30 of plunger P and the active and hexagonal part 31. thereof is retracted to facilitate the engagement of the latter in the structure and its release from it. -this. The assembly described above as well as the extractor sleeve 32 are housed in the bores of the sleeve S.
In the active end thereof is nrettage a passage 33 of which. the diameter is. equal to that of the head of the object we want to obtain. As the extractor sleeve 32 also slides in the passage 33, it also has the same diameter. The small end 32a of the sleeve 32 comes into contact with the head of the blank and is hand held in contact by a cam mechanism.
The rear part of the extractor sleeve 32 has a flange 3.1 on which several rods 35 rest, these rods passing through holes in the plungers 28 and 29 being integral with a plunger, 37. An extension 38 of the plunger 37 has a rounded end 39 to cooperate with a profiled surface 40 of a cam C mounted on a shaft 41. In the header slide is formed a slot 42 to receive the. cam C and a wedge ÏV is provided to hold the plug 25 in a suitable position.
(Usually, a screw acts on the front face of the plug 25 so that the position of the latter can be suitably adjusted with the effect of the wedge f4. The inclined face 43 of the wedge IV is applied on an oblique face. 44 of the slider slot.
In this case, the die D3 has a particular shape in the sense that it has an annular stud 15 for the reason explained below. The internal diameter of this stud is equal to that of the passage of the die which receives the tail of the blank 03. Its external diameter is substantially equal to that of the passage 33 of the sliding sleeve S, so that the latter can engage on the annular stud 1 5 of the die.
-Having finished the description of the tool and the die, in the third station, we describe the operations which remain to be done to obtain the hollowing of the head of the object. Fig. 6 shows the device when the punch .P is partially engaged in the head of the blank while the sleeve S has come to surround the head and is. engaged on the nipple 15 of the matrix. As the punching continues, the metal tends to deform to form the ridges 51 of the blank. At the same time, the deformed metal tends to flow back in a direction opposite to that of the advancement of the punch.
As the <B> 8 </B> sleeve is not positively held. against the die, the refluxed metal which acts on the wall of the passage 33 of the sleeve, as at 52, tends to drag the sleeve with it to move it away from the die. In fig. 6, for example, a gap 53 is shown which is obtained by the recoil of the sleeve S due to the extrusion of the metal. This figure also shows the function of the annular stud 15 which, together with the sleeve S, completely and at all times delimits the housing of the blank head during punching, even if the sleeve has partially retracted due to metal creep.
Fig. 7 shows it. end of punching; the sleeve S retracted further making the interval 53 phis large. Two small arrows indicate the flow or extrusion of the metal which acts on the part 52 of the internal face of the sleeve to cause the latter to recoil. During punching, the extractor sleeve 32 is kept away from the stubborn object while the stubborn slide advances. When punching is finished, the punch is released from the blank, the recessed parts of the punch facilitating this operation.
It is realized that the stubborn and punched object can be obtained with a minimum of metal work and in such a way that the die only undergoes very little wear when not being subjected to. no extrusion or abrasion effect on the part. of the metal of the blank che. The sleeve and the die-forging members enable the blank to be hollowed out or punched successfully even if the head is appreciably cylindrical before punching.
Various variants can be provided. The blank shown in fig. 5 can be machined in the usual way. Indeed, although it is preferred, as shown in Figs. 1. and 2, start with an extrusion rather than a stubbornness, the skilled person will easily realize that one could start from a blank having a cross-section equal to. that of the part to be obtained, after which this part is shaped so as to receive a head. The choice of the beginning. by an extrusion or by a header depends above all on the. shape of the final object and of the material that constitutes it.
Likewise, the head of the blank of FIG. 4 does not necessarily have to be cylindrical, because it. can. be lightly. tapered.
The term cold working is to be understood in either the usual sense, that is to say as working below the temperature at which rapid growth of the grains of the metal or recrystallization takes place. The process is particularly useful at the lower temperatures of the cold working zone, because at these temperatures, which can reach about 200 to 260, the resulting difficulties. burrs, jamming in dies and shrinkage are avoided.
Instead of making socket head screws or bolts, the method and machine according to the invention could be used to obtain other punching or drilling objects, such as nuts or the like.