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L'invention concerne les procédés de fabrication de pièces de forme, par exemple de roues dentées et de pignons de chaîne, le façonnage étant réalisa par déformation sous pression d'ébauches préparées à cet effet, avec exécution des opérations de défonçage, refoulement et déformation par pres- sion radiale, ainsi que les dispositifs pour la réalisation. ;\; de cesprocédés
Les constructions mécaniques modernes imposent des exigences sévères aux pièces du type mentionné, parmi lesquel- les les plus mportantes eont celles concernant la préoision. d'exécution des éléments essentiels de la denture et sa ooaxi- alité avec l'orifice central.
On connait des procédés de fabrication desdites pièces par la méthode de matriçage, dans lesquels l'ébauche est successivement soumise au défonçage et au refoulement. Le façonnage de la denture sur le pourtour de la pièce, ainsi que le façonnage de ses flancs, est obtenu grâce au remplissa- ge de l'enceinte intérieure de la matrice résultant du refoule- ment du métal, la matrice ayant une forme appropriée.
On connaît un dispositif pour la fabrication des pièces mentionnées, réalisé sous la forme d'une matrice compor- tant un poinçon doté d'une tête de défonçage. Ce dispositif façonne un flanc de la pièce et son-orifice central. La matri- ce est réalisée sous la forme d'un anneau dont le périmètre intérieur est le négatif du périmètre extérieur de la pièce (couronne à denture intérieure). L'anneau est doté d'un fond de forme appropriée façonnant le second flanc de la pièce.
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La matrice est soindée. Son plan de joint coïncide avec le flanc de la pièce. Le poinçon est mobile seulement dans la direction de la matrice. La direction de son déplace- ment coïncide avec la direction de la génératrice engendrant la surface de la denture sur la pièce,
Le procédé connu pour le façonnage des pièces, ainsi que le schéma cinématique de l'outil qui en résulte, ont les inconvénients suivants
Par ce procédé il est impossible de fabriquer sans dépouilles de matriçage des pièces ayant de grandes dimensions suivant la génératrice, par exemple, une largeur importante de la denture, car la pièce comprimée dans la matrice dentée y reste maintenue par les forces dues à la déformation élastique qui doivent ensuite être surmontées pour la chasser hors de la matrice.
En outre, on a dans ce cas une usure accélérée de la matrice dentée qui est coûteuse, car elle s'use, tant lors du remplissage de ses cavités par le métal que lors du glis- sement de la pièce matricée le long des génératrices de la denture au cours de son expulsion forcée.
Par le procédé connu, il est difficile de créer un écoulement intensifié du métal sur les portions périphériques de l'ébauche formpnt la denture, car la pression est appliquée seulement du centre de l'ébauche par le mandrin et le poinçon, sur ses flancs. Etant donné que les endroits où sont appli- quées les pressions actives sont éloignée des zones ou le for- mage plastique du métal est le plus intensif, et que la direo- tion de déplacement de l'outil ne coïncide pas aveo la direc- tion d'écoulement du métal pour la réalisation des éléments de forme de la pièce, le remplissage du relief sur le pourtour de la matrice se heurte à des difficultés et ne peut être obtenu que par application de gros efforts actifs.
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Avec le schéma cinématique connu de l'outil, il est impossible de fabriquer une pièce sans bavure radiale au plan de joint de la matrice, car le façonnage de ses portions périphériques commence beauooup avant la fermeture totale de la matrice et le refoulement du métal dans la direction axiale n'est pas prévenu par la surface du poinçon.
En outre, par ce procédé il est impossible de fabri. ; quer une pièce dont la denture serait rigoureusement concentri-, que à l'orifice central, car le mandrin façonnant cet orifice est encastré dans le poinçon et est lié à la moitié supérieure de l'outil à matricer, alors que la matrice qui façonne la denture est fixée à la,moitié inférieure de l'outil à matricer.
Il est difficile d'obtenir que la position d'une moitié par rapport à l'autre soit très précise, car l'assemblage des moi- tiés de l'outil à matricer est réalisé à ajustement mobile, 'c'est-à-dire avec un certain jeu dont la valeur détermine le défaut de coaxialité entre la denture et l'orifice central.
Les inconvénients énumérés ci-dessus pour le procédé connu de façonnage des pièces de forme, par exemple des roues dentées, conditionnent dans leur ensemble l'impossibilité de son application au formage plastique de pièces finies aux cotes. Le procédé connu de façonnage des pièces se classe dans la catégorie des travaux d'ébauche, car il ne peut satis- faire que les prescriptions présentées aux opérations prélimi- naires. Les pièces obtenues par le procédé connu ont des bavures sur leur flanc, et sont utilisées en tant qu'ébauches pour les opérations suivantes, par exemple pour le fraisage des dentures ou autres.
D'autre part, la pratique fait apparaître que dans la fabrication des pièces de forme du type roues dentées, seules sont rationnelles les méthodes de formage plastique de.,-
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précision, qui excluent totalement la nécessité d'usiner la .denture par outil tranchant.
Ce qui vient d'être dit s'explique par le fait que la présente de dents forgées sur l'ébauche complique fortement son usinage par procédé mécanique, et que la faible économie de métal obtenue grâce au matriçage de la denture ne compense pas les complications importantes de la fabrication et les difficultés de la finition de ces ébauches par outil tranchant.
Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients cités plus haut.
On s'est donc posé la tâche de créer un procédé d'obtention de pièces finies aux cotes par formage plastique; c'est-à-dire un procédé susceptible de permettre la fabrica- tion de pièces de forme, par exemple de roues dentées et de pignons de chaîne, qui ne nécessiteraie@t/aucun usinage de fini- tion complémentaire et dont le degré de fini et la précision de la forme et des cotes essentielles rendraient/possible leur montage sur les machines directement après matriçage.
La solution consiste en un procédé de fabrication de pièces de forme, par exemple de roues dentées et de pignons de chaîne, par défonçage, refoulement et déformation par pression radiale de l'ébauche, dans lequel, selon l'invention la déformation de l'ébauche par pression radiale est réalisée simultanément avec son refoulement sur le mandrin qui l'a défoncée, les forces actives de déformation étant appliquées dans plusieurs directions -trois au moins - de façon à assu- rer le fluage multidireotionnel du métal et le formage d'une pièce finie aux cotes en un seul cycle de travail.
Pour la réalisation de ce procédé on peut aussi employer une matrice pour presse, comportant deux poinçons principaux situés l'un en face de l'autre avec possibilité de
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rapprochement pour refouler l'ébauche, et un mandrin monté sur l'un desdits poinçons, destiné à défoncer 1'orifice cen- frai de base dans l'ébauche. Selon l'invention, la matrice est dotée de poinçons auxiliaires montés mobiles dans des glissières radiales de l'un des poinçons principaux. Les poinçons auxiliaires sont situés entre les poinçons princi- paux. Les surfaces des poinçons principaux recouvrent les portions actives des poinçons auxiliaires dont ils assurent le guidage pendant le rapprochement.
Les poinçons auxiliaires sont réalisés composites, leurs portions actives étant fixées de façon à permettre leur déplacement (fixation flottante) dans la direction de rappro- chement des poinçons principaux, assurant de ce fait l'adhéren- ce efficace des poinçons auxiliaires contre les surfaces ac- tives des poinçons principaux et le formage de la pièce sans bavure.
L'un des poinçons principaux sert en même temps de butée limitant le rapprochement radial des poinçons auxiliaires.,
A cet effet, les poinçons auxiliaires sont dotés de saillies.
Le poinçon principal pourvu de glissières radiales dans lesquelles coulissent les poinçons auxiliaires, forme avec ceux-ci un seul ensemble : la tête amovible de la matrice.)
Dans le cas de l'utilisation de la matrice proposée sur des presses ne possédant par d'organes moteurs dans la direction radiale, on la dote d'un dispositif qui assure le rapprochement radial des poinçons auxiliaires. Ce dispositif se présente sous la forme de coins de butée montés sur la plaque de la presse. La surface active de chacun de ces coins de butée coopère avec le bout du poinçon auxiliaire respectif qui est biseauté.
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Afin de décharger la tête de la matrice des sollici- tations dues au refoulement de l'ébauche, l'un des poinçons principaux est réalisé mobile dans la direction de déplacement de l'organe actif de la presse. Il se déplace sous l'action de l'autre poinçon principal et il s'appuie sur un tampon, par exemple pneumo-hydraulique, qui produit une contre- pression indépendante de l'organe actif de la presse. Cette contre-pression assure le refoulement de l'ébauche.
.
Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par un exemple d'exécution concret et par des dessins en annexe, qui représentent - la figure 1, le schéma de principe de la matrice, celle-oi étant en position de départ avec l'ébauche en place ; - la figure 2,même dispositif au moment du rappro- chement des poinçons principaux (défonçage et refoulement de l'ébauche).
Les flèches indiquent le sens de déplacement des poinçons et des efforts appliqués ; - la figure 3, même dispositif au moment du rappro- chement des poinçons auxiliaires (déformation par pression radiale et refoulement de l'ébauche) ; - la figure 4, une pièce fabriquée par le procédé proposé (coupe axiale); .. la figure 5, même dispositif (vue de dessus) ; - la figure 6, le schéma de principe de la matrice ne '-pour une presse%possédant pas d'organes mobiles dans la direc- tion radiale ; variante d'exécution dans laquelle les poinçons auxiliaires sont liés de façon à former un seul ensemble avec le poinçon principal inférieur ; - la figure 7, même dispositif;
variante d'exécution dans laquelle les poinçons auxiliaires sont liés de façon à former un seul ensemble avec le poinçon principal supérieur ;
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- la figure 8, même dispositif avec tampon pour le refoulement de l'ébauche ; la matrice est en position de départ (variante d'exécution) ; - la figure 9, même dispositif au moment de la, déformation par pression radiale et du refoulement de l'ébauche ; -. la figure 10, un poinçon auxiliaire, vue de côté (variante d'exécution) ; - la figure 11, même dispositif en vue de dessus.
Le dispositif proposé pour la fabrication des pièces de forme, par exemple des roues dentées, est une matrice (fig. 1, 2,3) qui se compose de deux poinçons principaux alignés 1 et 2, ayant la faculté de se rapprocher. Ces poin- çons principaux refoulent l'ébauche 3. Leurs surfaces actives, 4 et 5 respectivement, ont une forme appropriée et assurent le façonnage des flancs de l'ébauche 3.
Les poinçons auxiliaires 6 sont situés dans un même plan, radialement autour des poinçons principaux 1 et 2 et d'équerre à leur axe longitudinal. Les poinçons 6 pressent l'ébauche dans la direction radiale et façonnent essentiel- lement sa surface extérieure. Au cours de la compression, il@ s'approchent du centre eh coulissant dans les glissières. radiales de l'un des poinçons principaux. Leur nombre est déterminé par le nombre d'éléments de forme qui doivent être réalisés sur le pourtour de l'ébauche, par exemple de dents s'il s'agit d'engrenages ou de pignons de chaîne.
Un des poinçons principaux, par exemple le poinçon
1, est doté d'un mandrin 7 qui défonce l'ébauche 3 et façonne ' l'orifice central. La forme du mandrin 7 est déterminée par la forme de lorifice à réaliser, aussi ce mandrin peut-il
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8tre cylindrique, conique, lisse ou cannelé.
Les surfaces actives 4 et 5 des poinçons principaux 1 et 2 recouvrent totalement les portions actives (abouts) 9 des poinçons auxiliaires 6, qui pénètrent dans l'ébauche entre les poinçons principaux 1 et 2, et, par conséquent, la zone ¯ d'écoulement plastique du métal.
Une fois rapprochées, les surfaces 4 et 5 des poin- çons principaux 1 et 2 jouent le rôle de glissières pour le déplacement des poinçons auxiliaires 6. Etant donné que les portions actives 9 des poinçons auxiliaires 6 sont réalisées mobiles (flottantes) dans la direction de rapprochement des poinçons principaux, elles adhèrent intimement aux surfaces actives 4 et 5 des poinçons principaux 1 et 2. Grâce à ce fait, on obtient un façonnage uniforme de la denture sur toute sa hauteur et on évite la formation de bavures frontales et radiales sur la pièce.
L'ébauche 3 est confectionnée suivant l'une des j méthodes connues. Elle peut avoir un orifice ou non. En présence d'un orifice dans l'ébauche, son diamètre doit être inférieur diamètre extérieur mandrin différence inférieur au diamètre extérieur du mandrin 7, la différence étant celle nécessaire pour obtenir un remplissage complet, par le métal, des reliefs ménagés sur le mandrin 7.
Pour l'exécution d'une pièce on pose l'ébauche 3 sur la surface active 5 du poinçon principal 2, puis on fait rapprocher les poinçons 1 et 2 (fig. 1).
Au fur et à mesure du rapprochement des poinçons
1 et 2, le mandrin 7 pénètre dans l'ébauche 3 et y défonce l'Orifice 8 ; après mise en contact des surfaces actives 4 et
5 des poinçons principaux 1 et 2 avec l'ébauche 3, ces derniers
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commencent le refoulement (fig. 2). ,
Le rapprochement des surfaces actives 4 et 5 des ' poinçons principaux 1 et 2 est limité par la hauteur "a" des portions actives des poinçons auxiliaires 6, qui fixent ainsi, l'écartement des poinçons 1 et 2 en fin de course, et ainsi la hauteur "b" de la denture 10 sur la pièce (fig. 4).
La mise en contact des portions actives 9 des poin- çons auxiliaires 6 avec les surfaces actives 4 et 5 des poin- çons principaux 1 et 2 marque la fermeture de la matrice.
Ceci fait, la course active des poinçons auxiliaires 6 commence,
Ils coulissent comme dans des glissières dans l'intervalle entre les surfaces actives 4 et 5 des poinçons principaux 1 et 2, et compriment l'ébauche 3 dans la direction radiale (fig. 3).
Le mode de travail et la cinématique de la matrice assurent l'application sur l'ébauche 3 de forces actives pro- duites par les éléments mobiles respectifs (poinçons 1, 2 et
6) de la matrice dans plusieurs directions différentes, trois au minimum. Il en résulte un éooulement intensif multidirec- tionnel du métal et le façonnpge par déformation plastique des éléments de la pièce qui est obtenue finie et aux cotes.
. Ainsi, par suite de la pénétration du mandrin 7 dans l'ébauche 3, le métal est refoulé du centre à la périphérie . dans la direction radiale et vers les flancs de l'ébauche 3.
Si le mandrin 7 a une forme cannelée, par exemple, lorsqu'il pénètre dans l'ébauche 3, il apparatt également des conditions provoquant l'écoulement contraire du métal dans la direction radiale, de la périphérie au centre.
-Pendant le refoulement de l'ébauche 3 entre les poinçons principaux 1 et 2, le métal flue dans la direction radiale, tant vers la périphérie que vers le centre de l'é- bauche 3.
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Lors de la compression radiale, par suite du serrage de l'ébauche 3 sur tout son pourtour, il apparaît des condi- tions provoquant le fluage du métal vers les flancs de la piè- ce 11 et 12 et aussi dans la direction radiale, de la périphé- rie au centre et du centre à..la périphérie, c'est-à-dire à contresens par rapport au déplacement des poinçons principaux ! 1 et 2.
De cette façon, dans le procédé proposé, lorsque l'ébauche 3 est déformée par les poinçons mobiles 1,2 et 6, il se produit un écoulement multidirectionnel du métal et il y a façonnage des surfaces de forme sur la pièce par reproduc- tion de la forme des éléments de la matrice en contact avec l'ébauche. En une seule course de l'outil, toutes les surfaces de la pièce orientée dans diverses directions prennent la forme complexe demandée.
Grâce au fait que les poinçons auxiliaires 6 façon- nant la denture 10 de la pièce sont liés en un seul ensemble avec le mandrin 7 et l'un des poinçons principaux, par exemple le poinçon 1, que les déplacements actifs dans la direction radiale de tous les poinçons auxiliaires 6 sont limités par le poinçon principal, et que le rapprochement des poinçons principaux 1 et 2 est limité par les poinçons auxiliaires, on a les conditions nécessaires pour obtenir une pièce dont les surfaces de forme seront finies et aux cotes, à savoir : la denture 10, l'orifice central 8 et les flancs 11 et 12 (fig. 4, 5).
En qualité de dispositif moteur imprimant les mouve- ments actifs aux éléments mobiles de la matrice, il y a avan- tage à utiliser une presse spéciale comportant un organe mobile principal (coulisseau) et un nombre déterminé de coulisseaux
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auxiliaires disposés radialement autour du coulisseau principal et ayant la faculté de se déplacer perpendiculairement par rapport à son axe longitudinal.
Pour la fabrication de pièces de forme par le prooédé, proposé, on peut également utiliser des presses standards à simple effet, c'est-à-dire des presses ne comportant qu'un seul organe actif. Dans ce cas, pour actionner les poinçons auxiliaires 6 il est nécessaire de prévoir un dispositif susceptible d'assurer leur déplacement actif, pour la compres- sion dans la direction radiale, et leur rappel à la position de départ.
En tant que dispositif assurant le rapprochement radial des poinçons auxiliaires 6 par transformation du mouve- ment de translation du coulisseau de la presse 13, on utilise un dispositif (fig. 6, 7) se présentant sous la forme de la surface oblique du biseau 14 en bout des poinçons auxiliaires 6 et de coins de butée 15 fixés sur la plaque porte-matrice 16 et comportant des surfaces actives analogues à celles des biseaux des poinçons.
Les poinçons auxiliaires 6 peuvent être liés de façon à former un seul ensemble dit tête, soit avec le poinçon prinoipal inférieur 2 (fig..6), soit avec le poinçon principal supérieur 1 (fig. 7).
L'un des poinçons principaux, par exemple le,.poinçon 1, est lié à la plaque porte-matrice 17 (fig. 6), et le second poinçon principal 2, qui porte les poinçons auxiliaires 6, s'appuie sur un dispositif tampon et est monté mobile dans la plaque porte-matrice 16. Ce dernier poinçon peut se déplacer sous l'action du premier poinçon 1, dans la direction du mouvement de @ dernier. La plaque 16 ou la plaque 17, indif-
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féremment, se fixe au coulis s eau 13, la seconde plaque se fixant à la table de la presse 18.
Ainsi réalisé, le dispositif décrit transforme le déplacement actif reotiligne du coulisseau 13 et du poinçon principal qui lui est lié, 1 par exemple, en déplacement des poinçons auxiliaires 6 dans des directions radiales, et, en même temps, il enoaisse la composante verticale de l'effort de refoulement de l'ébauche 3.
Si l'un des poinçons principaux, le poinçon 2 par exemple, s'appuie sur un dispositif tampon puissant, par exemple pneumo-hydraulique, dont la pression sur le poinçon principal 2 est indépendante de l'angle d'inclinaison de la surface activa du coin de butée 15 et, par conséquent, de l'effort sur le coulisseau 13, cette pression étant suffisante pour le refoulement de l'ébauche 3 au cours de sa compression dans la direction radiale, la contre-pression produite par le tampon déchargera totalement la tête de la matrice de l'ef- fort de refoulement, et la fermeture de la matrice suivant la surface activa de l'un des poinçons principaux se fera indé- pendamment de la pression sur le coulisseau de la presse 13.
Ci-dessous, on décrit une variante de réalisation constructive d'une matrice dotée d'un dispositif pour le rap- prochement radial des poinçons auxiliaires et d'un tampon. puissant.
La matrice est réalisée sous la forme d'un paquet à colonnettes de guidage (fig. 8 et 9). Le paquet comporte une plaque supérieure 17 et une plaque inférieure 16 liées entre elles par les colonnettes 19.
La portion active du poinçon principal supérieur 1 entrant en contact avec l'ébauche 3 au cours du matriçage, est
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réalisée soue la forme d'une rondelle plate de configuration appropriée, assurant le façonnage des flancs et des éléments de forme du moyeu de la pièce. La rondelle est confectionnée en,.acier fortement allié, aveo un haut degré de fini de la surface active. Elle'est fixée par des via (non représentées sur le dessin) au porte-.poinçon:20 qui est une pièce massive ronde dans le plan, et qui constitue pour ainsi dire le prolongement de la surface active du poinçon 1. La face du porte-poinçons 20 est dotée de glissières radiales 21 dans lesquelles sont montés à ajustement glissant les poinçons auxiliaires 6.
Le disque 22, lié au porte-poinçons 20 par les vis 23 passant dans les intervalles libres entre les poinçons auxiliaires 6, serre ces derniers contre la face du porte-poinçons 20 et solidarise les pièces énumérés, qui constituent un seul ensemble dit tête de matrice.
Dans l'alésage central du porte-ponçons se fixe le mandrin 7 qui comporte une portion active cylindrique et une partie d'entrée oonique. Etant donné que le mandrin 7 est un élément fortement sollicité de la matrice, il est confectionné en acier à outils fortement allié ou en carbure.
Le poinçon prinoipal supérieur 1, monté fixe par rapport au porte-poinçons 20 et au mandrin 7, joue en même temps le rôle de butée limitant le déplacement radial des poinçons auxiliaires 6 lors de leur pénétration dans l'ébauche
3. Ceci est assuré par des saillies 24 ménagées sur les poin- çons auxiliaires 6, ces saillies butant contre la surface périphérique du poinçon principal.1.
La fixation rigide, sur une même base, du mandrin 7 et du poinçon principal 1, qui sert de butée aux poinçons auxiliaires 6 lors de leur déplacement radial, garantit la
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coaxialité de la couronne dentée 10 de la pièce par rapport à son orifice central 8 (fig. 4 et 5).
Pendant le façonnage, le métal est comprimé par les poinçons 6 qui pénètrent dans l'ébauche 3 de tous les côtés et le métal enserre très intimement le mandrin 7. C'est pourquoi il est prévu dans la matrice un arrache-pièce puissant (non représenté sur le dessin) qui est actionné par l'électeur de la presse (non représenté sur le dessin) quand le coulisseau 13 remonte après avoir fait sa course utile (fig. 9).
Le poinçon principal supérieur 1, le mandrin 7, les poinçons auxiliaires 6 et l'arrache-pièce, montés sur le porte-poinçons 20 et liés par le disque 22, forment un seul ensemble dit tête de matrice. Cet ensemble est fixé par des crapauds pivotants 25 à la plaque porte-matrice supérieure 17.
Une telle construction permet la dépose et la pose rapide de la tête de matrice.
Les éléments de la matrice les plus sollicités pendant le travail sont ses poinçons auxiliaires 6 et, en premier lieu, leurs portions actives (abouts) 9 qui s'enfon- cent dans le métal. Pour diminuer le prix de l'outil, les abouts d'usure 9 des poinçons auxiliaires 6 sont réalisés facilement amovibles, de dimensions minimales et de forme simple (fig. 10 et 11). En outre, les poinçons auxiliaires 6 ont un corps 26 réalisé sous la forme d'un barreau dont la section va en augmentant lorsqu'on s'éloigne de l'about.
Les corps de poinçon 26 ont des surfaces d'appui plates qui viennent en contact avec le porte-poinçons 20 et le disque 22 de la tête de matrice, ainsi que des glissières 27 pour le déplacement radial dans le porte-poinçons 20, en coopération avec les glissières 21 de celui-ci (fig. 8 et 9).
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L'about de poinçon se fixe dans la rainure du corps 26.
La vis 28 assure la fixation mobile (flottante) de l'about 9, rendant possible son glissement dans la direction verticale. Lors de sa pénétration dans l'ébauche 3 l'about peut ainsi adhérer intimement aux surfaces actives 4 et 5 des : poinçons supérieur 1 et inférieur 2, et lors du façonnage de la pièce, prévenir l'écoulement du métal le long de la surface - de fermeture de la matrice, permettant d'obtenir une pièce sans bavures.
L'ébauche 3 se place sur le poinçon principal infé- rieur 2. La fixation au poinçon s'effectue soit par le diamètre extérieur du mqeu de l'ébauche, soit par l'orifice central 8.
Le poinçon principal inférieur 2 est monté mobile dans la plaque porte-matrioe inférieure 16, et il est aussi réalisé composite. Sa surface active 5 est constituée d'une rondelle plate creusée d'une façon appropriée pour le façonnage du moyeu et du flanc inférieur de la pièce. Cette rondelle est en acier à outils fortement allié et deux vis (non représentées sur le dessin) la fixent au poinçon principal 2.
La particularité constructive de la matrice permet de l'utiliser également sur les presses de série à simple effet.
La matrice proposée (fig 8 et 9) est utilisée, par exemple, sur une presse qui ne possède qu'un seul organe, mobile le coulisseau 13.
Pour transformer le déplacement vertical du coulis- seau 13 en déplacement radial des poinçons auxiliaires 6, on utilise un dispositif constitué de biseaux 14 (surfaces obli- ques) usinés sur les bouts arrière des poinçons auxiliaires 6
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sous un angle de 30 , et des coins de butée 15 comportant des biseaux analogues sur leur côté actif*
L'un des poinçons principaux, par exemple le poin- çon 2, est réalisé mobile dans la direction de déplacement du coulisseau 13. Il descend sous l'action du poinçon principal 1 et permet, durant le façonnage de l'ébauche, la descente du ooulisseau de la presse et l'entrée en action du dispositif déplaçant les ,poinçons auxiliaires 6 dans des directions radiales.
L'effort nécessaire pour refouler l'ébauche 3 et serrer les portions actives 4 et 5 des poinçons principaux 1 et 2 contre les poinçons auxiliaires 6 qui pénètrent dans l'ébauche 3 !effort de fermeture de la matrice), est produit par le dispositif tampon 29, par exemple pneumo-hydraulique, situé sous la plaque 18' dans la table 30 de la presse.
A l'aide d'un dispositif analogue assurant la trans- formation du déplacement vertical du coulisseau 13 en dépla- cement horizontal des poinçons auxiliaires 6, pour le refoule- ment de l'ébauche 3, on peut substituer au tampon 29, par exemple, la composante verticale de 1 effort perçue par les biseaux 14 des poinçons auxiliaires 6. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire d'avoir un tampon 29, mais la tête de matrice sera sollicitée par des efforts d'extension de valeur égale à celle de l'effort de refoulement de l'ébauche.
Le façonnage de la pièce peut être réalisé tant à froid qu'à chaud. Pour le matriçage de pièces à chaud, on prévoit dans la matrice un système pour le refroidissement par eau de ses éléments en contact avec le métal chaud. Est également prévu le graissage des éléments mobiles de la matrice, ce graissage étant effectué d'une façon continue pendant le travail, à partir de la centrale de graissage de la presse.
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Les particularités constructives de la matrice et son arrangement général assurent un fonctionnement sûr et pro- longé de tous ses éléments,
Le fait que l'ensemble vital de la matrice, sa tête comportant des éléments mobiles, est disposé à la partie supérieure, permet de réduire le temps de contact des poinçons et des autres éléments de la matrice avec la pièce, ce qui est particulièrement important lors du matriçage à chaud.
Cela diminue, en même temps, la probabilité d'encrassement des glissières sur les pièces mobiles de la matrice.
Les glissières radiales 21, suivant lesquelles se déplacent les poinçons auxiliaires 6, sont déportées en dehors de la zone de façonnage et elles sont situées un peu plus haut que la surface active 4 du poinçon principal 1 et, partant, du flanc supérieur de la pièce à façonner, De ce fait, elles se trouvent éloignées de la zone des fortes contraintes mécaniques et thermiques, et de la source d'en- crassement, ce qui permet d'avoir sur-les glissières 21 du déplacement radial des poinçons auxiliaires 6 un film de lubrifiant permanent, et d'obtenir pratiquement une direction . précise du déplacement des poinçons auxiliaires 6. ice
La matrice est. universelle. On peut utiliser le paquet d'une matrice pour le matriçage d'un grand nombre de pièces différentes, en n'y faisant que des changements de réglage peu importants.
Cela est obtenu en introduisant dans la construction du paquet de la matrice des éléments tels qu'en les variant on puisse facilement modifier le réglage de la matrice. Par exemple : a) la fixation de la tête de la matrice à la plaque
17 par des crapauds pivotants 25 permet d'exécuter en quelques
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minutes la dépose de la tête de matrioe et la mise en place d'une autre tête comportant, par exemple, un nombre différent de poinçons auxiliaires 6 ; b) la fixation des butées 15 à l'aide de taquets coulissants 31 et de vis 32, permet de changer la position des butées 15 en fonction du nombre de poinçons auxiliaires 6 sur la tête de matrice (fig. 8).
L'avantage du procédé pour la fabrication des pièces de forme et de la matrice pour réaliser ce procédé, est la possibilité d'automatisation du processus et d'exécu- tion simultanée du façonnage avec d'autres opérations.
L'utilisation d'un schéma assurant d'un seul coup le façonnage de l'ébauche, la possibilité de réchauffage de l'ébauche hors de la matrice, l'exclusion du repérage et de la fixation précise de l'ébauche avant le matriçage, l'auto- matisation de l'amenée de l'ébauche dans la matrice et de l'évacuation de la pièce hors de la matrice, tout cela permet d'obtenir un grand rendement au façonnage, la production étant pratiquement égale au nombra de coups de presse, c'est- à-dire à 20-50 pièces par minute,
La vitesse élevée de façonnage fait que la perte des calories reçues par l'ébauche au réchauffage est insigni- fiante. Ceci permet de conjuguer le processus de façonnage de la pièce avec son traitement thermique.
Aussi, immédiate- ment après le façonnage soumet-on la pièce à la trempe, en réalisant ainsi le traitement thermoméoanique du métal.
Par suite de la déformation plastique du métal, ses caractéristiques physico-mécaniques augmentent considérable- ment. Les éléments forgés des pièces de forme, par exemple
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les dente d'engrenage. ou de pignons de chaîne, ont une couche superficielle duroie ; leurs charges de rupture statiques et dynamiques augmentent de 20 %, et leur tenue à l'usure devient de 1,3 à 1,4 fois supérieure à celle des dents usinées par outil tranchant.
Un autre avantage du procédé proposé consiste en ce qu'il est possible d'utiliser des ébauches moins précises, obtenues par exemple par moulage ou matriçage, et d'obtenir dans ce cas aussi des pièces de grande précision.
L'efficacité technico-économique du procédé de façon- nage en question, appliqué par une usine soviétique à-la fabrication de pignons de chaîne, est très importante. La productivité aux opérations de formage de la denture a aug- menté de 30 fois. L'économie de métal s'élève à 20 %. Une seule presse équipée de la matrice proposée a remplacé près de 30 machines à tailler les engrenages et a libéré près de
600 m2 d'aire de production.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de pièces de forme, par exemple de roues dentées et de pignons de chaîne, par défonçage de 1 orifice central de base dans l'ébauche, refoulement et compression radiale de l'ébauche, caractérisé par le fait que la oompression radiale de l'ébauche est réalisée simultanément avec son refoulement sur le mandrin qui l'a défoncée, les forces actives étant appliquées dans plusieurs directions - trois au mois - de façon à assurer le fluage multidirectionnel du métal et lefaçonnage d'une pièce finie aux cotes en un cycle de travail.
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The invention relates to methods of manufacturing shaped parts, for example toothed wheels and chain sprockets, the shaping being carried out by deformation under pressure of blanks prepared for this purpose, with the execution of the routing, upsetting and deformation operations. by radial pressure, as well as the devices for the realization. ; \; of these processes
Modern mechanical constructions place severe demands on parts of the type mentioned, among which the most important are those relating to the planning. execution of the essential elements of the teeth and its ooaxi- ality with the central hole.
Processes are known for manufacturing said parts by the die-forging method, in which the blank is successively subjected to ripping and upsetting. The shaping of the toothing around the periphery of the part, as well as the shaping of its flanks, is obtained by filling the interior enclosure of the die resulting from the upsetting of the metal, the die having an appropriate shape.
A device is known for the manufacture of the parts mentioned, produced in the form of a die comprising a punch provided with a routing head. This device shapes a side of the part and its central orifice. The die is made in the form of a ring whose interior perimeter is the negative of the exterior perimeter of the part (ring gear with internal teeth). The ring has an appropriately shaped bottom shaping the second side of the coin.
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The matrix is neat. Its parting line coincides with the side of the part. The punch is movable only in the direction of the die. The direction of its movement coincides with the direction of the generator generating the surface of the teeth on the part,
The known process for shaping parts, as well as the resulting kinematic diagram of the tool, have the following drawbacks
By this process, it is impossible to manufacture parts with large dimensions along the generatrix, for example, a large width of the toothing, without die-forging reliefs, because the part compressed in the toothed die remains held there by the forces due to the deformation. elastic which must then be overcome to drive it out of the matrix.
In addition, in this case there is an accelerated wear of the toothed die which is costly because it wears out, both during the filling of its cavities with the metal and during the sliding of the forged part along the generatrices of the die. the dentition during its forced expulsion.
By the known method, it is difficult to create an intensified flow of the metal on the peripheral portions of the blank forming the teeth, because the pressure is applied only from the center of the blank by the mandrel and the punch, on its flanks. Since the places where the active pressures are applied are far from the areas where the plastic forming of the metal is the most intensive, and the direction of movement of the tool does not coincide with the direction flow of metal for the production of the shape elements of the part, the filling of the relief on the periphery of the die comes up against difficulties and can only be obtained by applying large active forces.
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With the known kinematic diagram of the tool, it is impossible to manufacture a part without radial burrs at the parting line of the die, because the shaping of its peripheral portions begins a lot before the complete closure of the die and the discharge of the metal into the die. the axial direction is not prevented by the surface of the punch.
Furthermore, by this process it is impossible to manufacture. ; quer a part whose teeth would be rigorously concentric with the central orifice, because the mandrel forming this orifice is embedded in the punch and is linked to the upper half of the die-forging tool, while the die which shapes the die toothing is attached to the lower half of the die-forging tool.
It is difficult to obtain that the position of one half relative to the other is very precise, because the assembly of the halves of the die-forging tool is carried out with a movable adjustment, 'that is to say say with a certain clearance, the value of which determines the lack of coaxiality between the toothing and the central orifice.
The drawbacks listed above for the known process for shaping shaped parts, for example toothed wheels, as a whole condition the impossibility of its application to the plastic forming of finished parts at dimensions. The known process for shaping parts falls into the category of roughing work, since it can only satisfy the requirements presented for preliminary operations. The parts obtained by the known process have burrs on their side, and are used as blanks for the following operations, for example for milling teeth or the like.
On the other hand, practice shows that in the manufacture of shaped parts of the toothed wheel type, only the plastic forming methods of., - are rational.
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precision, which completely exclude the need to machine the teeth with a sharp tool.
What has just been said is explained by the fact that the presence of forged teeth on the blank greatly complicates its machining by mechanical process, and that the low saving of metal obtained thanks to the forging of the teeth does not compensate for the complications. of the manufacture and the difficulties of finishing these blanks using a sharp tool.
The aim of the present invention is to eliminate the drawbacks mentioned above.
We therefore set ourselves the task of creating a process for obtaining finished parts with dimensions by plastic forming; that is to say a process capable of allowing the manufacture of shaped parts, for example toothed wheels and chain sprockets, which will not require any additional finishing machining and whose degree of finish and the precision of the shape and the essential dimensions would make / possible their assembly on the machines directly after forging.
The solution consists of a method of manufacturing shaped parts, for example toothed wheels and chain sprockets, by routing, upsetting and radial pressure deformation of the blank, in which, according to the invention the deformation of the Roughing by radial pressure is carried out simultaneously with its delivery on the mandrel which broke it, the active deformation forces being applied in several directions - at least three - so as to ensure the multidirectional creep of the metal and the forming of a part finished to dimensions in a single work cycle.
To carry out this process, it is also possible to use a die for a press, comprising two main punches located one opposite the other with the possibility of
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approximation to push back the blank, and a mandrel mounted on one of said punches, intended to knock out the basic central hole in the blank. According to the invention, the die is provided with auxiliary punches movably mounted in radial slides of one of the main punches. The auxiliary punches are located between the main punches. The surfaces of the main punches cover the active portions of the auxiliary punches which they guide during the approach.
The auxiliary punches are made of composites, their active portions being fixed in such a way as to allow their movement (floating fixation) in the direction of approach of the main punches, thereby ensuring the effective adhesion of the auxiliary punches against the ac- tive surfaces. - tives of the main punches and the forming of the part without burrs.
One of the main punches serves at the same time as a stop limiting the radial approach of the auxiliary punches.,
The auxiliary punches are provided with protrusions for this purpose.
The main punch, provided with radial slides in which the auxiliary punches slide, forms with them a single assembly: the removable head of the die.)
In the case of the use of the die proposed on presses which do not have motor members in the radial direction, it is fitted with a device which ensures the radial approach of the auxiliary punches. This device is in the form of stop wedges mounted on the press plate. The active surface of each of these abutment wedges cooperates with the end of the respective auxiliary punch which is bevelled.
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In order to relieve the head of the die of the stresses due to the upsetting of the blank, one of the main punches is made to be movable in the direction of movement of the active member of the press. It moves under the action of the other main punch and it is supported by a buffer, for example pneumo-hydraulic, which produces a back pressure independent of the active member of the press. This back pressure ensures the discharge of the blank.
.
In what follows, the invention is explained by a concrete example of execution and by the accompanying drawings, which show - Figure 1, the block diagram of the die, the latter being in the starting position with the blank in place; - Figure 2, same device when the main punches are brought together (knocking out and pushing back of the blank).
The arrows indicate the direction of movement of the punches and the forces applied; FIG. 3, the same device when the auxiliary punches are brought together (deformation by radial pressure and upset of the blank); - Figure 4, a part manufactured by the proposed method (axial section); .. Figure 5, same device (top view); FIG. 6, the block diagram of the die for a% press having no members movable in the radial direction; variant embodiment in which the auxiliary punches are linked so as to form a single assembly with the lower main punch; - Figure 7, same device;
variant embodiment in which the auxiliary punches are linked so as to form a single assembly with the upper main punch;
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- Figure 8, same device with buffer for the delivery of the blank; the die is in the starting position (variant execution); FIG. 9, the same device at the time of the deformation by radial pressure and of the delivery of the blank; -. FIG. 10, an auxiliary punch, side view (variant embodiment); - Figure 11, same device in top view.
The device proposed for the manufacture of shaped parts, for example toothed wheels, is a die (fig. 1, 2,3) which consists of two main aligned punches 1 and 2, having the ability to come together. These main punches push back the blank 3. Their active surfaces, 4 and 5 respectively, have an appropriate shape and ensure the shaping of the sides of the blank 3.
The auxiliary punches 6 are located in the same plane, radially around the main punches 1 and 2 and square to their longitudinal axis. The punches 6 press the blank in the radial direction and essentially shape its outer surface. During the compression, they approach the center and slide in the slides. radials of one of the main punches. Their number is determined by the number of form elements which must be produced around the periphery of the blank, for example teeth in the case of gears or chain sprockets.
One of the main punches, for example the punch
1, is provided with a mandrel 7 which punches the blank 3 and shapes the central orifice. The shape of the mandrel 7 is determined by the shape of the orifice to be made, so this mandrel can
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8 be cylindrical, conical, smooth or fluted.
The active surfaces 4 and 5 of the main punches 1 and 2 completely cover the active portions (ends) 9 of the auxiliary punches 6, which penetrate into the blank between the main punches 1 and 2, and, consequently, the area ¯ d ' plastic flow of metal.
Once brought together, the surfaces 4 and 5 of the main punches 1 and 2 act as slides for the movement of the auxiliary punches 6. Since the active portions 9 of the auxiliary punches 6 are made mobile (floating) in the direction of the main punches, they adhere intimately to the active surfaces 4 and 5 of the main punches 1 and 2. As a result, a uniform shaping of the toothing is obtained over its entire height and the formation of frontal and radial burrs on the room.
The blank 3 is made using one of the known methods. It may or may not have an orifice. In the presence of an orifice in the blank, its diameter must be less than the outside diameter of the mandrel difference less than the outside diameter of the mandrel 7, the difference being that necessary to obtain complete filling, by the metal, of the reliefs made on the mandrel 7 .
For the execution of a part, the blank 3 is placed on the active surface 5 of the main punch 2, then the punches 1 and 2 are brought together (fig. 1).
As the punches are brought together
1 and 2, the mandrel 7 enters the blank 3 and smashes through the port 8; after contacting the active surfaces 4 and
5 of the main punches 1 and 2 with the blank 3, the latter
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start the discharge (fig. 2). ,
The approximation of the active surfaces 4 and 5 of the main punches 1 and 2 is limited by the height "a" of the active portions of the auxiliary punches 6, which thus fix the spacing of the punches 1 and 2 at the end of the stroke, and thus the height "b" of the teeth 10 on the part (fig. 4).
The bringing into contact of the active portions 9 of the auxiliary punches 6 with the active surfaces 4 and 5 of the main punches 1 and 2 marks the closure of the die.
This done, the active stroke of the auxiliary punches 6 begins,
They slide as in slides in the gap between the active surfaces 4 and 5 of the main punches 1 and 2, and compress the blank 3 in the radial direction (fig. 3).
The working mode and the kinematics of the die ensure the application on the blank 3 of active forces produced by the respective mobile elements (punches 1, 2 and
6) of the matrix in several different directions, at least three. This results in an intensive multidirectional flow of the metal and the shaping by plastic deformation of the elements of the part which is obtained finished and at the dimensions.
. Thus, as a result of the penetration of the mandrel 7 into the blank 3, the metal is forced from the center to the periphery. in the radial direction and towards the sides of the blank 3.
If the mandrel 7 has a fluted shape, for example, when it enters the blank 3, conditions also arise which cause the metal to flow in the opposite direction in the radial direction from the periphery to the center.
-During the upsetting of the blank 3 between the main punches 1 and 2, the metal flows in the radial direction, both towards the periphery and towards the center of the blank 3.
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During the radial compression, as a result of the clamping of the blank 3 all around its periphery, conditions arise which cause the metal to flow towards the sides of the part 11 and 12 and also in the radial direction, the periphery to the center and from the center to the periphery, that is to say against the direction of the displacement of the main punches! 1 and 2.
In this way, in the proposed method, when the blank 3 is deformed by the movable punches 1, 2 and 6, there is a multidirectional flow of the metal and there is shaping of the shaped surfaces on the workpiece by reproduction. the shape of the elements of the matrix in contact with the blank. In a single stroke of the tool, all surfaces of the part oriented in various directions assume the required complex shape.
Thanks to the fact that the auxiliary punches 6 forming the toothing 10 of the workpiece are linked in a single assembly with the mandrel 7 and one of the main punches, for example the punch 1, that the active displacements in the radial direction of all the auxiliary punches 6 are limited by the main punch, and that the approximation of the main punches 1 and 2 is limited by the auxiliary punches, we have the necessary conditions to obtain a part whose shaped surfaces will be finished and at the dimensions, to namely: the teeth 10, the central orifice 8 and the sides 11 and 12 (fig. 4, 5).
As a driving device imparting the active movements to the movable elements of the die, there is an advantage in using a special press comprising a main movable member (slide) and a determined number of slides.
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auxiliaries arranged radially around the main slide and having the ability to move perpendicularly with respect to its longitudinal axis.
For the manufacture of shaped parts by the proposed prooédé, one can also use standard single-acting presses, that is to say presses having only one active member. In this case, in order to actuate the auxiliary punches 6, it is necessary to provide a device capable of ensuring their active movement, for compression in the radial direction, and their return to the starting position.
As a device ensuring the radial approach of the auxiliary punches 6 by transforming the translational movement of the slide of the press 13, a device is used (fig. 6, 7) in the form of the oblique surface of the bevel 14 at the end of the auxiliary punches 6 and of abutment wedges 15 fixed on the die-holder plate 16 and comprising active surfaces similar to those of the bevels of the punches.
The auxiliary punches 6 can be linked so as to form a single assembly called a head, either with the lower prinoipal punch 2 (fig. 6) or with the upper main punch 1 (fig. 7).
One of the main punches, for example, the punch 1, is linked to the die holder plate 17 (fig. 6), and the second main punch 2, which carries the auxiliary punches 6, is supported on a device. buffer and is movably mounted in the die-holder plate 16. This last punch can move under the action of the first punch 1, in the direction of movement of the last one. Plate 16 or plate 17, indif-
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ferently, attaches to the water grout 13, the second plate attaching to the press table 18.
Thus produced, the device described transforms the reotilinear active displacement of the slide 13 and of the main punch which is linked to it, 1 for example, into displacement of the auxiliary punches 6 in radial directions, and, at the same time, it enoaisse the vertical component of the pushback force of the blank 3.
If one of the main punches, the punch 2 for example, is supported by a powerful buffer device, for example pneumo-hydraulic, the pressure of which on the main punch 2 is independent of the angle of inclination of the active surface. of the abutment wedge 15 and, consequently, of the force on the slide 13, this pressure being sufficient for the discharge of the blank 3 during its compression in the radial direction, the back pressure produced by the buffer will discharge completely the head of the die of the delivery force, and the closing of the die according to the active surface of one of the main punches will be done independently of the pressure on the slide of the press 13.
Below, a constructive variant embodiment of a die provided with a device for the radial approximation of the auxiliary punches and a buffer is described. powerful.
The matrix is made in the form of a package with guide posts (fig. 8 and 9). The package comprises an upper plate 17 and a lower plate 16 linked together by the posts 19.
The active portion of the upper main punch 1 coming into contact with the blank 3 during the forging, is
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made in the form of a flat washer of suitable configuration, ensuring the shaping of the flanks and the form elements of the part's hub. The washer is made of high alloy steel with a high degree of active surface finish. It is fixed by via (not shown in the drawing) to the punch holder: 20 which is a solid round part in the plane, and which constitutes, so to speak, the extension of the active surface of the punch 1. The face of the punch. punch holder 20 is provided with radial slides 21 in which the auxiliary punches 6 are mounted with sliding adjustment.
The disc 22, linked to the punch holder 20 by the screws 23 passing through the free spaces between the auxiliary punches 6, clamps the latter against the face of the punch holder 20 and secures the parts listed, which constitute a single assembly called the head of matrix.
In the central bore of the pusher holder is fixed the mandrel 7 which comprises a cylindrical active portion and an oonic inlet portion. Since the mandrel 7 is a highly stressed part of the die, it is made of high alloy tool steel or carbide.
The upper main punch 1, mounted fixed relative to the punch holder 20 and to the mandrel 7, at the same time acts as a stop limiting the radial displacement of the auxiliary punches 6 during their penetration into the blank.
3. This is ensured by protrusions 24 provided on the auxiliary punches 6, these protrusions abutting against the peripheral surface of the main punch.
The rigid fixing, on the same base, of the mandrel 7 and of the main punch 1, which serves as a stop for the auxiliary punches 6 during their radial displacement, guarantees the
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coaxiality of the ring gear 10 of the part with respect to its central orifice 8 (fig. 4 and 5).
During shaping, the metal is compressed by the punches 6 which penetrate into the blank 3 from all sides and the metal tightly encloses the mandrel 7. This is why a powerful part puller (no shown in the drawing) which is actuated by the elector of the press (not shown in the drawing) when the slide 13 rises after having made its useful stroke (fig. 9).
The upper main punch 1, the mandrel 7, the auxiliary punches 6 and the workpiece puller, mounted on the punch holder 20 and linked by the disc 22, form a single assembly called the die head. This assembly is fixed by pivoting clips 25 to the upper die holder plate 17.
Such a construction allows rapid removal and installation of the die head.
The elements of the die most stressed during work are its auxiliary punches 6 and, in the first place, their active portions (ends) 9 which sink into the metal. To reduce the price of the tool, the wear ends 9 of the auxiliary punches 6 are made easily removable, of minimum dimensions and simple in shape (fig. 10 and 11). In addition, the auxiliary punches 6 have a body 26 produced in the form of a bar, the section of which increases as one moves away from the end piece.
The punch bodies 26 have flat bearing surfaces which come into contact with the punch holder 20 and the die head disc 22, as well as slides 27 for radial movement in the punch holder 20, in cooperation. with the slides 21 thereof (fig. 8 and 9).
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The punch end fits into the groove of the body 26.
The screw 28 provides the movable (floating) attachment of the end piece 9, making it possible to slide it in the vertical direction. During its penetration into the blank 3 the end piece can thus adhere intimately to the active surfaces 4 and 5 of the: upper 1 and lower punches 2, and when shaping the part, prevent the flow of metal along the surface - closing the die, making it possible to obtain a part without burrs.
The blank 3 is placed on the lower main punch 2. The punch is attached either by the outside diameter of the blank mqeu, or by the central hole 8.
The lower main punch 2 is movably mounted in the lower die holder plate 16, and it is also made of composite. Its active surface 5 consists of a flat washer hollowed out in a suitable manner for shaping the hub and the lower side of the part. This washer is made of high alloy tool steel and two screws (not shown in the drawing) secure it to the main punch 2.
The constructive feature of the die allows it to be used also on single-acting series presses.
The proposed die (fig 8 and 9) is used, for example, on a press which has only one member, movable the slide 13.
To transform the vertical displacement of the slide 13 into radial displacement of the auxiliary punches 6, a device is used consisting of bevels 14 (oblique surfaces) machined on the rear ends of the auxiliary punches 6.
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at an angle of 30, and abutment corners 15 with similar bevels on their active side *
One of the main punches, for example the punch 2, is produced movable in the direction of movement of the slide 13. It descends under the action of the main punch 1 and allows, during the shaping of the blank, the descent. of the press oouliss and the entry into action of the device moving the auxiliary punches 6 in radial directions.
The force required to push back the blank 3 and clamp the active portions 4 and 5 of the main punches 1 and 2 against the auxiliary punches 6 which enter the blank 3 (die closing force), is produced by the device buffer 29, for example pneumo-hydraulic, located under the plate 18 'in the table 30 of the press.
With the aid of a similar device ensuring the transformation of the vertical displacement of the slide 13 into horizontal displacement of the auxiliary punches 6, for the upsetting of the blank 3, it is possible to replace the buffer 29, for example. , the vertical component of 1 force perceived by the bevels 14 of the auxiliary punches 6. In this case, it is no longer necessary to have a buffer 29, but the die head will be stressed by extension forces of equal value to that of the pushback force of the blank.
The shaping of the part can be carried out both cold and hot. For hot forging of parts, a system is provided in the die for the water cooling of its elements in contact with the hot metal. Also provided is the lubrication of the moving elements of the die, this lubrication being carried out continuously during work, from the press lubrication unit.
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The constructive peculiarities of the matrix and its general arrangement ensure safe and prolonged operation of all its elements,
The fact that the vital assembly of the die, its head comprising movable elements, is arranged at the top, makes it possible to reduce the contact time of the punches and other elements of the die with the part, which is particularly important. during hot forging.
At the same time, this decreases the likelihood of fouling of the slideways on the moving parts of the die.
The radial slides 21, along which the auxiliary punches 6 move, are offset outside the shaping zone and they are located a little higher than the active surface 4 of the main punch 1 and, therefore, from the upper side of the part. to be shaped, As a result, they are far from the area of high mechanical and thermal stresses, and from the source of fouling, which makes it possible to have on the slides 21 of the radial displacement of the auxiliary punches 6 un permanent lubricant film, and virtually obtain a direction. precise displacement of the auxiliary punches 6.ice
The matrix is. universal. A die pack can be used for die-forging a large number of different parts, with only minor setting changes being made.
This is achieved by introducing into the construction of the matrix package elements such that by varying them one can easily modify the setting of the matrix. For example: a) fixing the head of the die to the plate
17 by swiveling toads 25 allows to execute in a few
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minutes the removal of the die head and the installation of another head comprising, for example, a different number of auxiliary punches 6; b) the fixing of the stops 15 by means of sliding tabs 31 and screws 32, allows the position of the stops 15 to be changed according to the number of auxiliary punches 6 on the die head (FIG. 8).
The advantage of the process for the manufacture of shaped parts and of the die for carrying out this process is the possibility of automation of the process and simultaneous execution of shaping with other operations.
The use of a diagram ensuring all at once the shaping of the blank, the possibility of reheating the blank out of the die, the exclusion of the registration and precise fixing of the blank before stamping , the automation of the feed of the blank into the die and of the evacuation of the part out of the die, all this makes it possible to obtain a high yield in shaping, the production being practically equal to the number of press strokes, that is to say at 20-50 pieces per minute,
The high forming speed means that the loss of heat received by the preform on reheating is insignificant. This makes it possible to combine the shaping process of the part with its heat treatment.
Also, immediately after shaping the part is subjected to quenching, thereby carrying out the thermomeoanic treatment of the metal.
As a result of the plastic deformation of the metal, its physico-mechanical characteristics increase considerably. Forged elements of form parts, for example
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the gear teeth. or chain sprockets, have a surface layer of hardwood; their static and dynamic breaking loads increase by 20%, and their wear resistance becomes 1.3 to 1.4 times higher than that of teeth machined by cutting tool.
Another advantage of the proposed method consists in the fact that it is possible to use less precise blanks, obtained for example by molding or stamping, and in this case also to obtain high precision parts.
The technical and economic efficiency of the shaping process in question, applied by a Soviet factory for the manufacture of chain sprockets, is very important. The productivity of tooth forming operations has increased by 30 times. The metal saving amounts to 20%. A single press fitted with the proposed die replaced nearly 30 gear hobbing machines and freed nearly
600 m2 of production area.
CLAIMS
1.- A method of manufacturing shaped parts, for example toothed wheels and chain sprockets, by routing 1 basic central hole in the blank, pushing and radial compression of the blank, characterized in that the Radial compression of the blank is carried out simultaneously with its displacement on the mandrel which broke it, the active forces being applied in several directions - three to a month - so as to ensure the multidirectional flow of the metal and the shaping of a finished part dimensions in one work cycle.