<Desc/Clms Page number 1>
Des machines de forgeage ou de refoulement du type à double coup ont été utilisées pour former à froid différentes pièces métalliques. D'une façon générale, une machine de refoulement à double coap comprend une matrice dans laquelle un rond ou une barre de matière première est entrainée par intermittence, un mécanisme de cisaillage temporisé pour tronçonner une longueur prédéterminée de la barre de façon à obtenir une ébauche,
<Desc/Clms Page number 2>
un mécanisme de transfert pour mettre en position cette ébauche en avant d'une matrice de formage et un coulisseau ue refoulement portant deux outils de formage, à savoir un outil de formage conique et un outil de refoulement qui exercent des chocs successifs contre l'ébauche pendant que celle-ci est maintenue dans la matrice de formage.
Le coulisseau de refoulement est déplacé alternativement de manière à être rapproché et écarté de la matrice de formage et les deux outils de refoulement sont montés sur un porte-poinçon qui fait travailler alternativement les outils sur l'ébauche de manière que l'outil de formage conique assure d'abord le rétreint de l'ébauche puisque l'outil de refoulement termine l'opération de refoulement de matière.
Sur de telles machines, deux coups sont utilisés de façon à former une tête plus large que celle qui pourrait l'être en un seul coup puisque, si la longueur de matière première nécessaire pour obtenir le volume désiré pour la pièce était refoulée initialement par l'outil de finition, la pièce se déformerait et s'incurverait au lieu d'être refoulée. En coneéquence, l'outil de formage conique classique entoure et délimite l'extrémité extérieure de la pièce d'ébauche et il ne refoule contre la matrice qu'une partie de la longueur en dépassement de l'ébauche tandis que le second outil refoule ensuite la longueur restante.
Bien que cette façon d'opérer permette de refouler une quantité plus
Importante de matière première et d'obtenir la dimension désirée pour la tête, elle est accompagnée par l'incon- vénient d'un pliage à angle rentrant du métal entre les
<Desc/Clms Page number 3>
deux zones refoulées, ce qui produit un plan d'affaiblis- sement dans la tête. Plus le degré de refoulement dans la première opération de formage conique est grand, plus le degré de pliage inverse produit est élevé et plus la tête finie est affaiblie.
Lors de la fabrication de têtes polygonales réalisées en deux coups à partir d'une barre ou d'un rond en matière première, il était nécessaire jusqu'à maintenant de refouler l'ébauche en lui donnant une section droite circulaire élargie sur la longueur axiale désirée ainsi qu'un diamètre légèrement supérieur au diamètre du cercle inscrit dans le contour polygonal de la tête, puis de découper la partie périphérique à l'aide d'une matrice de cisaillage polygonal. Ceci entraîne une perte de la matière séparée de la tête et aggrave également la fragi- lité due au pliage à angle rentrant du métal, puisqu'il est nécessaire de refouler un volume de matière première égal au volume de la tête finie plus le volume du métal perdu par tronçonnage.
Le procédé de l'invention est caractérisé @@ce qu'on refoule la totalité de la longueur de matière première nécessaire pour obtenir le volume désiré de la tête finie en deux coups successifs, un premier coup de manière à donner une forme dimilaire à la tête finie mais d'une section droite plus faible et d'une longueur axiale plus grande puis, un second coup, qui amène l'ébauche au profil final de la tête polygonale sans formation de bavures ou sans perte de matière.
Par refoulement de la totalité de la longueur de la pièce de matière première lors du premier coup de
<Desc/Clms Page number 4>
la machine, et en faisant en sorte que le métal ne flue que dans les directions suivant lesquelles il doit se déplacer pour prendre la forme finale, puis en refoulant la totalité du volume lors du second coup de la machine en continuant à faire fluer le métal seulement dans les mêmes directions suivant lesquelles il s'était déplacé lors du premier coup, on peut obtenir une tête polygonale aux dimensions finales sans qu'il se produise un pliage ou un fluage du métal suivant un angle rentrant, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une opération ultérieure de cisaillage et sans perte de métal.
L'invention s'étend également à une machine pour l'application du procédé ci-dessus ou similaire.
La machine comprend autour de la longueur de matière première non soutenue, pendant le premier coup de la machine de refoulement, une enveloppe polygonale similaire au profil polygonal désiré pour la tête finale, mais présentant un diamètre entre cotés du polygone qui est seulement légèrement supérieur au diamètre de la barre de matière première en vue d'empêcher cette barre de se déformer et de s'incurver, la barre de matière première étant refoulée axialement dans cette enveloppe polygonale.
La partie de tête résultante, qui présente une longueur axiale suffisamment petite proportionnellement à son diamètre entre méplats pour être refoulée sans déformation, la longueur axiale étant avantageusement inférieure à 2,25 fois le diamètre entre méplats du polygone, est ensuite refoulée lors du second coup de la machine jusqu'au profil et aux dimensions désirées par un outil de refoulement présentant un évidement profilé de
<Desc/Clms Page number 5>
façon à former les faces latérales et la face supérieure de la tête finie.
L'invention s'étend également aux ébauches de boulon, de vis ou de pièces similaires refoulées à froid conformes à celles obtenues par le procédé ci-dessus ou procédé similaire.
Le procédé permet d'obtenir une tête polygonale finie à partir d'une ébauche de section droite circulaire dans une machine de refoulement à double coup en utilisant seulement les deux coups de la machine de refoulement, sans affaiblissement de la tête, en évitant des pertes de matière première et des opérations de cisaillage ultérieures sur la tête.
L'invention s'étend également aux caracté- ristiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale d'une machine de refoulement à double coup suivant l'in- vention, montrant la position des éléments pendant la première course d'avancement du coulisseau ; - la figure 2 est une vue similaire montrant la position des éléments à un instant ultérieur de la première course du coulisseau ; - la figure 3 est une vue similaire montrant la position des éléments à la fin de la première course d'avancement du coulisseau ; - la figure 4 est une vue similaire montrant
<Desc/Clms Page number 6>
la position des éléments lorsque le coulisseau est ramené en arrière à la suite de sa première course d'avancement ;
- la figure 5 est une vue similaire montrant la position des éléments pendant la seconde course d'avancement du coulisseau, au moment où le poinçon de finition est placé de manière à entrer en contact avec 1'ébauche ; - la figure 6 est une vue similaire montrant la position des éléments à la fin de la seconde course d'avancement du coulisseau ; - la figure 7 est une vue similaire montrant la position des éléments lorsque le ooulisseau est ramené en arrière après sa seconde course d'avancement ; - la figure 8 est une coupe transversale partielle montrant une seconde forme de réalisation de la machine suivant l'invention, le coulisseau éxécutant sa première course d'avancement ;
- la figure 9 est une vue similaire montrant la positicn des eléments à la fin de la première course d'avancement du coulisseau de la figure 8 - la figure 10 est une vue similaire donnant la position des éléments au cours de la seconde course d'avancement du coulisseau, au moment où le poinçon de finition est en position pour agir sur l'ébauche; - la figure 11 est une vue similaire mon- trant la position des éléments à la fin de la seconde course d'avancement du coulisseau ; - la figure 12 est une coupe axiale d'une ébauche refoulée à froid, suivant l'invention.
<Desc/Clms Page number 7>
Dans la première forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 7, la machine de refou- lement à double coup comporte une seule matrice 20 de réception de pièces, pourvue d'un trou ou cavité cylin- drique. Lorsqu'on désire fabriquer un boulon avec une face d'appui de rondelles sur le côté inférieur de la tête, comme dans la forme de réalisation représentée, un alésage cylindrique 22, qui est coaxial avec la cavité 21, est ménagé dans la face avant 23 de la matrice. Une broche 24 est montée de façon à coulisser alternativement dans la matrice à l'extrémité arrière de la cavité 21.
Pendant l'opération de refoulement à double coup sur la pièce ou l'ébauche, cette broche 24 reste fixe dans la matrice de manière à constituer une butée fixe destinée à entrer en contact avec l'extrémité intérieure de l'ébauchg ou de la pièce.
L'ébauche 25 est constituée par une longueur prédéterminée d'une barre de section droite circu- laire, cette longueur ayant été cisaillée à partir de la barre de matière première par un mécanisme de tronçonnage classique (non représenté) qui fait partie de la machine de refoulement. Après avoir été cisaillée de la barre, cette ébauche 25 est mise en position par le mécanisme de transfert classique (non représenta) à l'avant de la cavité de matrice 21,
En référence à la figure 1, la machine de refoulement à double coup comprend le coulisseau clas- sique 26 qui est monté de manière à être rapproché et écarté alternativement de la matrice 20.
Un porte-outil 27, monté de façon réglable sur le coulisseau 26, porte
<Desc/Clms Page number 8>
un outil de formation de c8ne et un outil de finition permettant d'exécuter les deux opérations de refoulement sur l'ébauche. Le porte-outils est agencé pour être déplacé en vue d'aligner les deux outils alternativement avec la cavité de matrice 21 au cours des mouvements alternatifs du coulisseau 26. On peut utiliser à cet effet tout mécanisme de déplacement de porte-outils approprié.
L'outil de formage de cône est désigné dans son ensemble par la référence numérique 28 sur la figure 1, Il comprend un fourreau 29 présentant une collerette transversale cylindrique 30 à son extrémité avant. Le fourreau 29 peut coulisser dans un manchon 31 porté par le porte-outil 27. Un guide-poinçon 32 est monté à l'ex- trémité arrière du manchon 31, en arrière de l'extrémité postérieure du fourreau 29. Le guide-poinçon 32 est fixe par rapport au porte-outil 27 à tous moments. A son extrémité arrière, le fourreau 29 de l'outil de formage de cône est pourvu d'un embrèvement 33 dans lequel est engagé un ressort à boudins 34 qui est comprimé,entre le fourreau 29 et le guide-poinçon 32, de manière à pousser l'outil 28 vers l'avant par rapport au porte- outil 27.
A son extrémité avant, le fourreau 29 porte une matrice de formage 35. La matrice de formage 35 est pourvue d'une cavité longitudinale 36 qui a une section droite hexagonale. A son extrémité avant, la matrice de formage 35 présente un embout cylindrique 37 qui dépasse de la face avant de la collerette 30 du fourreau 29 et qui est profilé. et dimensionné de manière à s'emboîter étroitement mais de façon coulissante dans l'embrèvement 22 de la matrice 20.
<Desc/Clms Page number 9>
Une plaque d'appui 38 est disposée entre l'extrémité arrière de la matrice de formage 35 et un épaulement transversal intérieur 39 ménagé dans le fourreau 29.
L'outil de formage de cône comprend égale- ment un poinçon 40 qui a une section droite hexagonale et qui est agencé pour emboîter étroitement, mais de façon coulissante, dans la cavité hexagonale 38 ménagée . dans la matrice de formage 35. Approximativement au milieu de sa'longueur, le poinçon 40 est pourvu d'une partie élargie 41 qui est disposée de manière à venir buter contre l'extrémité avant 42 de section réduite du guide-poinçon 32. En arrière de cette partie élargie 41, le poinçon comporte une queue cylindrique 43, de diamètre réduit et qui coulisse dans le guide-poinçon 32.
Un levier de butée 44, qui est articulé sur une partie 27a du porte-outil 27, est disposé de manière 4 entrer en contact avec l'extrémité arrière de cette queue 43, comme indiqué sur la figure 1, lorsque l'outil de formage de cône 28 est aligné avec la cavité de matrice 21.
Le fourreau 29 de l'outil de formage de cône est pourvu d'une fente longitudinale 45 dans sa périphérie. Une butée 46 portée par le porte-outil 27 est engagée dans cette fente. La longueur de la fente 45 dans une direction parallèle au sens de déplacement du coulis- seau 26 est bien plus grande que la longueur correspon- dante de la partie de la butée 46 qui est engagée dans cette fente, de sorte que l'outil de formage de cône 28 peut coulisser axialement par rapport au porte-outil 27 et par rapport au coulisseau 26 d'une distance déterminée
<Desc/Clms Page number 10>
par les dimensions de la fente 45 et de la butée 46.
Normalement, comme le montre la figure 1, le ressort 34 pousse l'outil de formage de cône 28 vers l'avant par rapport au porte-outil 27.
La figure 1 montre la position des éléments pendant la première course d'avancement du coulisseau 26.
L'extrémité intérieure de l'ébauche 25 est engagée étroitement dans la matrice de réception de pièces 20 tandis que son extrémité extérieure est engagée librement dans la cavité 36 de la matrice de formage. L'extrémité extérieure de droite de l'ébauche est sollicitée par l'extrémité avant du poinçon 40 de sorte que l'ébauche est refoulée dans la cavité de matrice 21 en réponse au mouvement d'avancement du coulisseau 26 lors de sa première course.
La figure 2 montre la position des pièces à un instant ultérieur au cours de la première course d'avancement du coulisseau, lorsque l'outil de formage de cône entre en contact avec la face avant 23 de la matrice 20. A cet instante l'embout 37 prévu à l'extrémité avant de la matrice de formage 35 est engagé étroitement dans l'embrèvement 22 de la matrice 20. L'extrémité intérieure ou de gauche de l'ébauche 25 entre en contact avec la broche 24 de la matrice 20 tandis que son extré- mité opposée entre en contact avec l'extrémité avant du poinçon 40.
A mesure que le coulisseau 26 et le porte- outil 27 continuent leur mouvement d'avancement, le poinçon 40 pénètre dans la cavité hexagonale 36 de la matrice de formage 35. A ce moment, l'outil de formage de
<Desc/Clms Page number 11>
,cône et la matrice 35 portée par celui-ci sont maintenus dans une position fixe du fait qu'ils sont en contact avec la matrice fixe 20. Cependant, le porte-outil 27 et le coulisseau 26 peuvent continuer à avancer d'une distance déterminée par la longueur de l'encoche 45.
Le ressort 34 est encore comprimé au cours de ce dépla- cement du porte-outils 27 et du coulisseau 26 par rapport à l'outil de formage de cône 28. Le levier de butée 44 reste fixe sur le porte-outil 27 sur l'ensemble de la première course d'avancement du coulisseau 26. Pendant la première course d'avancement du coulisseau 26 (figure 3), le poinçon 40 refoule l'extrémité extérieure de droite de l'ébauche 25 et donne à cette dernière, en opérant à froid, la forme d'un segment de section droite hexagonale 25a qui remplit étroitement la cavité hexa- gonale 36 de la matrice de formage 35. Dans cette opé- ration, puisque l'ébauche 25 est constituée par une barre ronde, le métal de la barre entre d'abord en contact tangentiel avec les côtés plats de la cavité de formage 36 qui soutient la barre de manière à empêcher sa déformation.
Ensuite, le métal de la barre remplit les angles de la cavité de formage. Il en résulte que la cavité de formage est remplie assez complètement à la fin de l'opération de refoulement.
On a trouvé qu'un paramètre oritique de l'opération qui s'effectue pendant ce dernier coup, est que la largeur entre méplats de la cavité de formage 36 de la matrice 35 ne doit pas être supérieure à 1,5 fois, et de préférence seulement à 1,25 fois, le diamètre de l'ébauche initial 25 lorsque le volume de la tête est tel
<Desc/Clms Page number 12>
qu'on ait à refouler une longueur de barre supérieure à 2,5 fois le diamtre, Si cette dimension critique n'est pas dépassée, l'ébauche est alors empêchée de se déformer du fait qu'elle est soutenue par les méplats de la cavité de formage. En conséquence, il ne se forme aucun pli à angle rentrant dans la partie refoulée de l'ébauche et l'ébauche remplit correctement les angles de la cavité de formage.
En conséquence, dans la première opération de la tête de refoulementl'ébauohe est refoulée de manière à prendre la forme d'un segment présentant le profil polygonal général de la tête finale mais une section droite plus réduite et une plus grande longueur axiale. Ce refoulement initial de l'ébauche permettant de lui donner, à partir de la section droite circulaire initiale. la forme d'un segment élargi présentant la forme polygonale désirée, permet l'exécution de l'opéra- tion de refoulement finale qui s'effectue lors du second coup de la machine de refoulement.
A la fin du premier coup, le coulisseau 26 est écarté en retrait de la matrice 20. Pendant la phase initiale du mouvement de retrait du coulisseau 26 et du porte-outils 27, l'extrémité avant de l'outil de formage de cône 28 reste en contact avec la face avant 23 de la matrice 20 sous l'effet de la poussée du ressort 34. Cepen dant, lorsque le porte-outil 27 a reculé d'une distance déterminée par l'encoche 45, la broche de butée 46 accouple à nouveau l'outil de formage de c6ne 28 avec le porte- outil 26 de sorte que, lorsque le coulisseau continue 4 reculer, l'outil de formage de cône 28 est également écarté de la matrice 20.
12 -
<Desc/Clms Page number 13>
Lorsque le coulisseau 26 commence son mouvement de recul à partir de la position de point mort avant, le levier de butée 44 est tourné par rapport au porte-outil 27 de manière que la partie d'engagement de poinçon de ce levier avance à peu près à la même vitesse que celle à laquelle reculent le coulisseau 26 et le porte-outil 27, de sorte que le poinçon 40 reste à peu près immobile en étant appliqué contre l'extrémité de la partie refoulée 25a jusqu'à ce que l'outil 28 se soit dégagé de la partie refoulée 25a, comme indiqué sur la figure 4. Ce mouvement de compensation du poinçon 40 est nécessaire pour dégager l'ébauche de la matrice de formage 35 du fait que la partie hexagonale 25a de l'ébauche remplit suffisamment étroitement la cavité ménagée dans la matrice 35.
On peut utiliser tout mécanisme approprié pour acticnner le levier 44.
La figure 4 montre que l'ébauche reste engagée dans la matrice 20 au cours du mouvement de retrait du coulisseau 26 succédant à sa première course d'avan- cement.
Avant la seconde course d'avancement du coulisseau, le porte-outil 27 est déplacé sur le coulis- seau 26 de manière à écarter l'outil 28 de la position -d'alignement avec la matrice 21 et à placer en alignement avec cette matrice un outil de finition 50 destiné à opérer sur l'ébauche lors de la course a'avancement suivante du coulisseau, dans la position reppésentée sur la figure 5. En même temps, le porte-outil 27 déplace un levier de butée 44' qui est articulé sur une partie 27b du porte-outil 27, ce levier 44' étant déplacé jusque dans
<Desc/Clms Page number 14>
la position représentée sur la figure 5.
En référence à la figure 5, l'outil de finition 50 comprend un fourreau 51 pourvu d'une collerette élargie 52 à son extrémité avant. Le fourreau 51 est emboîté étroitement dans un manchon cylindrique 49 porté par le porte-outils 27.
Un. guide-poinçon 53 est engagé étroitement dans l'extrémité arrière du manchon 49. A son extrémité avant, le guide-poinçon 53 comporte un embout 54 de dia- mètre réduit. Une cale annulaire rigide 55 est engagée entre la partie avant du guide-poinçon 53 et un épaulement intérieur 56, tourné vers l'arrière et ménagé sur la poinçon de finition 50. Avec cette disposition, le poinçon de finition 50 se déplace comme un ensemble rigide en même temps que le coulisseau 26 et le popte- outil 27.
A son extrémité avant, l'outil de finition 50 porte une matrice de formage 57 dans laquelle est ménagée une cavité hexagonale 58. Le dimensionnement de cette cavité 58 détermine le dimensionnement de la tête hexagonale finale de l'ébauche. Une broche de butée 59 présente à son extrémité avant une tête conique élargie 60 qui est engagée étroitement mais de façon coulissante dans 'la cavité de formage 58. Cette 'tête 60 est pourvue de saillies 61, dirigées vers l'avant et espacées l'une de l'autre, ces saillies étant réparties sur sa périphérie et entre un bord incurvé vers l'arrière de façon à former des bords arrondis entre les coins de la tête finie de l'ébauche.
Une contre-plaque 62 de forme hexagonale
<Desc/Clms Page number 15>
est engagée dans la matrice de formage 57, immédiatement en arrière de la tête 60 de la broche de butée 59. Cette contre-plaque comporte un alésage axial central 63 dans lequel coulisse la queue de la broche de butée 59. La contre-plaque 62 présente également une surface conique 64, dirigée vers l'avant et qui a un profil complémentaire de celui de l'extrémité arrière conique de la tête 60 de la broche 59.
Immédiatement èn avant de son épaulement intérieur 56, dirigé vers l'arrière, le fourreau 51 du poinçon de finition comporte un segment 71 faisant saillie radialement vers l'intérieur et muni de plusieurs trous longitudinaux 65 et d'un trou axial 66 dans lequel coulisse la queue de la broche de butée 59. Une plaque annulaire 67, dans laquelle coulisse la queue de la broche de butée 59, est engagée entre l'extrémité avant de cette partie en saillie radialement vers l'intérieur 71 du fourreau 51 et l'extrémité arrière de la matrice de formage 57 dans laquelle est disposée la contre-plaque 62.
A l'extrémité arrière de la broche de butée 59, il est prévu une broche de plus grand diamètre 68, qui est engagée étroitement, mais de façon coulissante, dans un alésage axial 69 ménagé dans la plaque de guidage 53. La longueur de la broche 68 est égale à la longueur axiale de la plaque de guidage 53. L'extrémité arrière de cette broche 68 est sollicitée par le levier 44', qui est articulé sur le porte-outil 27, L'extrémité avant de la broche 68 est en contact avec la face arrière d'un four- reau 72 qui est monté de façon coulissante dans la plaque annulaire 55. La figure 5 montre que la longueur axiale du
<Desc/Clms Page number 16>
fourreau 72 est bien inférieure à la longueur axiale, de la plaque 55, de sorte que le fourreau 72 peut coulisser axialement d'une distance prédéterminée à l'intérieur de la plaque 55.
Ceci se produit lorsque la broche 68 est avancée par le levier 44', comme cela sera décrit de façon détaillée dans la suite.
La figure 5 montre la position des pièces pendant la première partie de la seconde course d'avan- cement du coulisseau 26. Le poinçon de finition 50 et le porte-outil 27 avancent à l'unisson avec le coulisseau 26 à cet instant.
Lorsque la têce élargie 60 de la broche de butée 59 entre en contact avec la face terminale exté- rieure de la partie hexagonale refoulée 25a de l'ébauche 25, lors du mouvement d'avancement du coulisseau 26, la partie hexagonale 25a est encore refoulée jusqu'au profil hexagonal définitif 25e représenté sur la figure 6.
Cette opération de refoulement s'effectue complètement à l'intérieur de la cavité de formage 58 et de l'embrèvement cylindrique 22 ménagé dans la Matrice 20. Il résulte de cette action qu'un collet cylindrique 25b est formé sur l'ébauche immédiatement en avant de la tête hexagonale finie 25c.
On trouvé qu'un facteur critique pour le ,fonctionnement satisfaisant de cette forme de réali- sation de l'invention est que la longueur axiale du segment hexagonal 29a, qui doit être refoulée lors du sedond coup de la machine, ne doit pas être supérieur à 2,25 fois la dimension entre méplats de la tête hexagonale finie 25c. Ceci empêche une déformation de la barre de
<Desc/Clms Page number 17>
matière première lorsqu'elle est refoulée jusqu'à sa forme finale, qui est notablement plus courte dans le sens axial et qui a une section droite plus grande.
Au cours de la seconde phase de refoulement, la face terminale avant conique 64 de la contre-plaque 62, qui s'embotte étroitement dans la cavité de formage 57, supporte la tête élargie 60 de la broche de butée, en particulier dans la zone de saillie 61 qui forme le chanfrein des coins de la tête de l'ébauche. De ce fait, la tête 60 de la broche d'éjection est étroitement entourée sur la totalité de sa périphérie et il ne se forme aucune bavure.
Dans les deux coups de refoulement, l'é- bauche n'a pas tendance à se déformer et l'action de refoulement s'effectue de la manière désirée, en suppri- mant complètement la formation d'un pli à angle rentrant dans la tête refoulée. Egalement, dans les deux coups, le métal refoulé flue dans la même direction, le fluage qui se produit dans le second coup s'effectuant essen- tiellement en prolongement du fluage qui s'est produit lors du premier coup. Le résultat final est que la tête est complètement terminée en deux coups seulement et qu'elle présente une meilleure résistance.
A la fin du second coup, le coulisseau 26 est à nouveau ramené en arrière, en entraînant avec lui le porte-outil 27 et le poinçon de finition 50. A ce moment, le levier de butée 44' est actionné au cours de sa course d'avancement de manière à refouler la broche 68 vers ltavant. La broche 68 entre en contact avec le fourreau 72 et la broche 59 et elle les refoule vers
<Desc/Clms Page number 18>
l'avant jusque ce que le fourreau 72 entre en contact avec la partie centrale 71, faisant saillie radialement vers l'intérieur, du fourreau 51. Ceci limite le degré de déplacement de la broche 59 par rapport au poinçon de finition 50.
Au cours de ce mouvement de la broche d'éjection 59, sa tête 60 refoule la tête hexagonale finie 25c de l'ébauche hors de la cavité de forçage 58 et maintient l'ébauche engagée dans la cavité 21 de la matrice fixe 20.
Une fois que le coulisseau 26 a reculé d'une distance suffisante, la broche 24 de la matrice fixe est actionnée vers l'avant pour refouler l'ébauche terminée hors de la cavité de matrice 21.
Ensuite, et avant la course d'avancement suivante du coulisseau 26, une autre longueur de barre est cisaillée et est amenée en posjtion en avant de la cavité de matrice 21 de manière que, au cours de la course d'avancement suivante du coulisseau, cette ébauche suivante soit refoulée de la manière représentée sur les figures 1 à 4.
L'ébauche refoulée, qui a été fabriquée dans la machine qui vient d'être décrite, peut former, de façon appropriée, une vis à chapeau dont la queue 25 peut être filetée jusqu'à la tête hexagonale finie.
Cette forme de réalisation particulière convient particulièrement bien lorsque la dimension de section droite de la tête finie doit être assez grande par comparaison au diamètre initial de l'ébauche.
Dans une formé de réalisation pratique, l'ébauche initiale est une barre de 6,5 mm de diamètre et
<Desc/Clms Page number 19>
le segment de tête hexagonale refoulée 25a obtenu après le premier coup présente une largeur entre méplats , d'environ 8 mm, tandis que la tête hexagonale finie 25c (après le second coup) présente une largeur entre méplats d'environ 12 mm et une longueur axiale d'environ 5 mm.
Lorsqu'on désire fabriquer un boulon pré- sentant une partie de queue adjacente à la tête qui a un diamètre égal au diamètre hors-tout du filetage à réaliser sur le reste de la queue, il est possible de simplifier la machine et d'exécuter la majeure partie du refoulement lors du premier coup, du fait qu'on peut utiliser une barre de diamètre plus grand et une longueur d'ébauche plus courte pour obtenir le volume nécessaire pour la tête finie. Ceci est mis en évidence dans la seconde forme de réalisation de l'inventicn, représentée sur les figures 8 à 11. La. matrice fixe montée dans le bâti de la machine est désignée dans ::on ensemble par la référence numérique 80. Cette matrice comporte un alésage cylindrique 81 dans lequel coulisse une broche d'éjection 82.
A son extrémité avant, l'alésage 81 débouche dans un trou tronconique de courte longueur 83, dont le diamètre augmente en direction de l'avant de la matrice fixe de façon à former une gorge d'extrusion. A son extrémité avant, le trou tronconique 83 débouche dans un trou cylindrique 85 d'un diamètre supérieur au trou 81. Un embrèvement cylindrique 86 est ménagé dans la face terminale avant 84 de la matrice fixe lorsqu'on désire former une face d'appui de rondelles sur le côté inférieur de la tête.
Avant la première course du coulisseau de
<Desc/Clms Page number 20>
la machine de la. figure 8, une ébauche constituée par une barre cylindrique est disposée en avant de la cavité 86, 85, 83, 81 ménagée dans la matrice fixe 80, de la même manière que dans la première forme de réalisation.
Le coulisseau 87 porte un porte-outil déplaçable 88 qui porte à son tour un outil de formage de cône désigné dans son ensemble par la référence numérique 89 et représenté dans une position alignée avec la matrice sur les figures 8 et 9. L'outil de for- mage de cône comprend un fourreau 90 qui est engagé de façon à coulisser dans un manchon cylindrique 91 porté par le porte-outil 88. A l'extrémité avant, le fourreau 90 comporte une collerette transversale élargie 92.
Un guide-poinçon 93 est appuyé sur l'ex- trémité arrière du manchon 91, en arrière de l'extrémité postérieure du fourreau 90. Ce guide-poinçon est fixe par rapport au porte-outil C8 à tous moments. son extrémité arrière, le fourreau 90 de l'outil de formage de cône est pourvu d'un embrèvement 94 dans lequel s'engage librement l'extrémité avant de diamètre réduit 95 du guide-poinçon 93. Un ressort à boudins 96 est engagé dans cet embrevement et est comprimé entre le fourreau 90 et le guide-poinçon 93, en poussant vers l'avant l'outil de formage de cône 89 par rapport au porte-outil 88.
A son extrémité avant, le fourreau 90 porte une matrice de formage 97. La matrice de formage comporte une cavité longitudinale 98 qui a une section droite hexagonale. L'extrémité avant de la matrioe de formage 97 est de niveau avec la face terminale avant du
<Desc/Clms Page number 21>
fourreau 90. La matrice de formage 97 est étroitement emboîtée dans un évidement complémentaire 99 ménagé dans le fourreau 90. Entre son évidement 99 prévu à son extrémité avant et son embrevement 94 prévu à son extrémité arrière, le fourreau 90 présente une partie annulaire 100, faisant saillie radialement vers l'inté- rieur et qui entoure une ouverture axiale 101 reliant la cavité 99 avec l'embrèvement 94.
L'outil de formage de cône comprend également un poinçon 102 qui a une section droite hexa- gonale et qui est agencé pour coulisser étroitement dans la cavité hexagonale 98 de la matrice de formage 97.
Comme indiqué sur la figure 8, l'extrémité avant hexa- gonale du poinçon s'engage librement dans l'ouverture 101 et dans la cavité ménagée dans la matrice de formage 97. A son extrémité avant, le poinçon peut comporter un évidement peu profond 103, dont le rôle sera précisé dans la suite.
Approximativement au milieu de sa longueur, le poinçon 102 comporte une partie cylindrique 104 et, en arrière de celle-ci, une queue cylindrique 105 de diamètre réduit. L'extrémité arrière de la partie de poinçon l04 est placée juste en avant de l'extrémité avant de diamètre réduit 95 du guide-poinçon 93. La queue de diamètre réduit 105 du poinçon est emboîtée étroitement, mais de façon coulissante, dans un trou axial 106 ménagé dans le guide-poinçon 93, de façon que le poinçon soit guidé par le guide 93. Un levier d'éjection 107, qui est articulé sur une partie 88a du porte-outil 88, est dis- posé de manière à solliciter l'extrémité arrière de la
<Desc/Clms Page number 22>
queue de poinçon 105, comme indiqué sur la figure 8, lorsque l'outil de formage de cône est aligné avec la matrice.
Le fourreau 90 ae l'outil de formage de cône présente sur sa périphérie une encoche 108 de courte longueur et orientée longitudinalement. Une broche de butée 109, orientée transversalement et portée par le porte-outil 88, est engagée dans cette encoche. La longueur axiale de l'encoche détermine la distance dont le porte-outil 88 peut se déplacer par rapport à l'outil de formage de cône 89, comme dans la première forme de réalisation de l'invention. Normalement, comme indiqué sur la figure 8, le ressort 96 pousse l'outil de formage de cône 83 en avant par rapport au porte-outil 88 de manière que la broche de butée 109 sollicité l'extrémité arrière de l'encoche 108 ménagée dans l'outil 89.
Dans cette forme de réalisation de l'in- vention, l'ébauche qui a été tronçonnée dans une barre présente initialement un diamètre à peu près égal à celui de la section de trou cylindrique 85 ménagée dans la matrice fine 80.
Après la première course d'avancement du coulisseau 87, cette pièce W est placée en avant de la cavité ménagée dans la matrice 80.
Lorsque le coulisseau 87 avance lors de sa première course, il entraîne avec lui l'outil 89.
La motrice 97 se déplace en avant, en entourant avec du jeu l'extrémité extérieure ou de droite de l'ébauche W.
Lorsque le poinçon 102 porté par le coulisseau 87 entre en contact avec la face terminale extérieure de l'ébauche W,
<Desc/Clms Page number 23>
il commence à faire glisser l'ébauche dans la cavité ménagée dans la matrice 80. L'extrémité intérieure de l'ébauche W est filée dans la gorge d'extrusion 83 de la cavité de matrice fixe et elle pénètre dans la partie cylindrique de diamètre réduit 81 de cette cavité de matrice fixe. Cette action se poursuit à mesure que le coulisseau 87 continue à avancer et jusqu'à ce que l'extrémité avant de la pièce W entre en contact avec la broche de butée 82 de la matrice 80. Les positions des éléments à cet instant sont indiquées sur la figure 8.
A mesure que le coulisseau 87 continue à avancer, en entraînant avec lui l'outil de formage de cône 89, la partie terminale extérieure 111 de la pièce W est refoulée de manière à remplir la cavité hexagonale 98 de la matrice de formage 97 et également à remplir l'embrèvement cylindrique 86 ménagé dans l'extrémité avant de la matrice fixe 80. Lorsque la longueur non-soutenue 111 de l'ébauche se rapponche de ou dépasse légèrement les limites critiques correspondant à cette forme de réalisation, il est préférable de ménager l'évidement 103 dans l'extrémité avant du poinçon 102, afin que la partie 111 de la pièce qui est en train d'être refoulée soit supportée à ses deux extrémités.
Dans cette opération de refoulement, puisque l'ébauche W a initialement la forme d'une barre cylin- drique, le métal est d'abord refoulé de façon à entrer en contact tangentiel avec les côtés plats de la cavité de matrice 98 puis il remplit les coins de cette cavité à mesure qu'il est refoulé dans celle-ci.
Dans cette seconde forme de réalisation de
<Desc/Clms Page number 24>
l'invention, on a trouvé qu'un facteur critique à consi- dérer lors du premier coup de la machine de refoulement à double effet est que la largeur entre méplats de la cavité hexagonale 98 de la matrice de formage ne doit pas être supérieure à 1,5 fois le diamètre de l'ébauche initiale W. Comme dans la première forme de réalisation décrite,l'ébauche est empêchée de se déformer du fait qu'elle est soutenue par les méplats de la cavité de formage, de sorte que l'action de refoulement peut se poursuivre jusqu'à ce que les -.:oins de la cavité de formage soient remplis.
Lorsque le volume nécessaire pour former la tête finale peut être obtenu à partir d'une longueur non-soutenue de barre qui n'est pas supérieure à 2,5 fois le diamètre dt lorsque la cavité 98 a une largeur entre méplats qui n'est pas supérieure à 1,5 fois le diamètre de la oarre initiale, le métal est refoulé de façon satisfaisante sans donner lieu à un pliage de matière.
Cependant, lorsque les dimensions se rapprochent de ou dépassent légèrement ces limites, un refoulement correct de matière peut encore être obtenu en utilisant l'évide- ment 103.
L'extrémité avant du fourreau 90 de l'outil de formage de cône entre en contact avec la face terminale avant 84 de la matrice fixe 80 avant que le coulisseau 87 ait terminé sa première course d'avancement et avant que l'ébauche 111 se soit suffisamment renflée pour toucher les méplats de la cavité 98. Ensuite, à mesure que le coulisseau 87 poursuit son mouvement d'avancement en direction de sa fin de course, le ressort 96 se comprime
<Desc/Clms Page number 25>
de plus en plus, comme indiqué sur la figure 9. Egalement, puisque le poinçon 102 se déplace à l'unisson avec le coulisseau 87 à ce moment, le poinçon avance dans la cavité de matrice 98 de manière à terminer le refoulement de l'extrémité extérieure 111 de la pièce W.
Ce déplacement du coulisseau 87 et du poinçon 102 par rapport au fourreau 90 est rendu possible par la liaison à mouvement perdu qui est formé par la broche d'arrêt 109 et par l'encoche 108 ménagée dans le fourreau 90.
A la fin de la première course d'avancement du coulisceau 87, les éléments sont dans la position représentée sur la figure 9. Cette figure montre que la pièce W a été formée à froid en vue d'obtenir un segment 110 de diamètre réduit et de section droite oirculaire à son extrémité intérieure, une courte section 112 de diamètre gradaellement croissant située juste en avant de l'extrémité 110, un segcnent cylindrique 113 un peu plus long et relié à l'extrémité avant du segment 112, un court collet 114, de forme cylindrique élargie et engagé dans l'embrèvement 86 ménagé à l'extrémité avant de la matrice fixe, et un segment de tête hexagonale 115, de forme élargie, dans la cavité de formage 98, et fina- lement un segment arrondi'116,
fajsant saillie en avant et situé sur la face d'extrémité extérieure du segment de tête hexagonale 115. Ce segment dn saillie 116 épouse étroitement la forme de l'évidement 103 ménagé à l'extré- mité avant du poinçon 102, tandis que le segment de tête hexagonale 115 épouse étroitement le profil de la cavité de formage 98 et que le collet cylindrique 114 épouse étroitement le profil de l'embrèvement 86 ménagé dans
<Desc/Clms Page number 26>
l'extrémité avant de la matrice fixe 80.
Lorsque le coulisseau 87 est déplacé en arrière après sa première course d'avancement, le ressort 96 maintient le fourreau 90 de l'outil de formage de côone appliqué contre la face terminale avant 84 de la matrice fixe 80 au cours de la partie initiale du mouvement de recul du coulisseau. Après un certain mouvement perdu du coulisseau 87 vers l'arrière par rapport au fourreau
90, ce mouvement perdu étant déterminé par la longueur de l'encoche 108, le fourreau 90 commence à reculer par rapport à la matrice fixe 80. A cet instant, le levier d'éjection 107 est actionné vers l'avant de manière à refouler le poinçon 102 en avant par rapport au fourreau
90.
Ce mouvement d'avancement du poinçon 102 éjecte la partie de tête hexagonale 115 de la matrice 97 et maintient le reste de la pièce engagé dans la cavité de la matrice fixe 80. Ensuite, le poinçon 102 s'écarte de la pièce, en même temps que le coulinseau 87 et le fourreau 90.
Avant la seconde course d'avancement du coulisseau 87, le porte-outil 88 est déplacé de manière à faire s'écarter l'outil 89 de la position d'alignement par rapport à l'ébauche et à déplacer l'outil de finition dans la position de travail d'ébauche au cours de la course d'avancement suivante du coulisseau. En même temps, le porte-outil 88 place un levier d'éjection 107', qui est articulé sur une partie 88b du porte-outil, dans la position représentée sur la figure 1.0.
En référence à la figure 10, le porte-outil
88 porte le poinçon de finition, désigné dans son ensemble par la référence numérique 121. Le poinçon de finition
<Desc/Clms Page number 27>
comprend un fourreau 122 présentant une collerette élargie 123 à son extrémité avant. Le fourreau 122 est emboîté étroitement dans un manchon cylindrique 124 porté par le porte-outil 120.
A son extrémité avant, le fourreau 122 est pourvu d'une cavité 125 dans laquelle est emmanchée une matrice 126. L'extrémité avant de la matrice délimite une cavité hexagonale 127 dont le dimensionnement correspond à celui de la tête finale de l'ébauche. Un poinçon hexagonal fixe 128 est engagé dans la matrice et il comporte une face avant 129 dont la courbure est complémentaire de la courbure désirée pour l'extrémité de la tête finie d'ébauche. Dans ses angles, le poinçon présente des saillies 129, dirigées vers l'avant et qui remplissent exactement les angles de la cavité de matrice en vue d'empêcher la formation de bavures sur la pièce et également de produire les coins chanfreinés prévus sur l'extrémité extérieure de la tête finie.
Une contre-plaque 130 est en contact avec les extrémités arrière de la matrice de formage 126 et du poinçon 128. Le fourreau 122 comporte un épaulement 131, en saillie vers l'intérieur, à l'extrémité arrière de la cavité 125, épaulement contre lequel s'appuie la contre- plaque 130. En arrière de cet épaulement, le fourreau 122 comporte un alésage 132 qui débouche dans un embrèvement 133 de plus grand diamètre. Une plaque 134 est engagée dans l'extrémité arrière du manchon 124, en étant en contact avec l'extrémité arrière du fourreau 122. La plaque 134 est pourvue d'une ouverture 134a qui permet le mouvement vers l'avant du levier d'éjection 107'.
<Desc/Clms Page number 28>
Pendant la seconde course d'avancement du coulisseau 87, l'extrémité avant du poinçon 128 placée dans la matrice 126 entre en contact avec la partie en saillie 116 située à l'extrémité extérieure de la tête hexagonale 115 et l'extrémité avant de la matrice 126 entoure l'extrémité extérieure de cette tête hexagonale.
A mesure que le coulisseau continue à avancer, la partie en saillie 116 est aplatie sous la forme d'un segment hexagonal et le segment hexagonal est lui-même refoulé de manière à remplir la cavité de matrice 127. A l'extré- mité de la seconde course d'avancement du coulisseau, l'extrémité avant 123 du fourreau 122 est en contact avec la face avant 84 de la matrice fixe et la tête hexagonale de la, pièce est rétreinte entre la face avant 84 de la matrice fixe 80, les parois latérales de la cavité de matrice 127 est la face terminale avant arrondie 129 du poinçon 128 engagé dans la cavité de matrice.
Ensuite, le coulisseau 87 est à nouveau ramené en arrière, en entraînant avec lui le poinçon de finition 121, qui s'écarte de l'ébauche W engagée dans la matrice fixe 80. Le levier d'éjection 107' est actionné à. ce moment mais il est inefficace. Son action n'est pas nécessaire pour maintenir l'ébauche engagée dans la matrice fixe 80. Ensuite, la broche d'éjection 82 de la matrice fixe 80 est actionnée vers l'avant de façon à éjecter l'ébauche finie W hors de la cavité de matrice.
Ensuite, et avant la course d'avancement suivante du coulisseau 86, une autre longueur de barre est cisaillée et est amenée en position en avant de la cavité de la matrice fixe de manière que, lors de la course
<Desc/Clms Page number 29>
d'avancement suivante du coulisseau, cette ébauche suivante soit refoulée de la manière mise en évidence sur les figures 8 et 9.
Cette seconde forme de réalisation de l'invention convient en particulier lorsque la tête hexagonale finie doit présenter un profil hexagonal qui n'est pas particulièrement grand par rapport au diamètre initial de la barre. Dans ces circonstances, il est possible de refouler l'ébauche lors du premier coup de la machine presque jusqu'à son dimensionnement final, comme dans la disposition représentée sur les figures 8 à 11.
Suivant un mode de réalisation de la seconde forme de l'invention, l'ébauche initiale est constituée par une longueur de barre de 10 mm de dia- mètre, la largeur entre méplats du segment refoulé 115 de la tête après le premier coup de la machine est de l'ordre de 12 mm et la tête hexagonale finie a une largeur entre méplats de l'ordre de 12,5 mm et une longueur axiale de l'ordre de 5 mm.
Il est évident que la seconde forme de réalisation fonctionne essentiellement de la même manière que la première forme de réalisation, l'ébauche étant . refoulée lors du premier coùp de la machine, depuis la section droite circulaire jusqu'à la forme polygonale désirée pour la tête finie, tandis que, lors.du second coup, l'ébauche subit un refoulement complémentaire jusqu'à la forme finale, le métal fluant dans la même direction que lors du premier coup, de façon à terminer le formage à froid de la tête.
<Desc/Clms Page number 30>
Dans les deux formes de réalisation, la quantité de matière de l'ébauche nécessaire pour former la tête finale est moins grande que si l'ébauche était refoulée de manière à avoir une section droite circulaire élargie puis était usinée au profil polygonal désiré.
Pour cette raison, le procédé de l'invention permet de raccourcir la longueur non-soutenue de l'ébauche lors du premier coup de la machine, ce qui diminue la tendanoe à la déformation de cette portion de l'ébauche pendant son refoulement.
L'ébauche finie présente des qualités supérieures, la tête polygonale étant suffisamment robuste du fait de l'absence de plis à angle rentrant tels que ceux produits par les procédés classique3, La tête finie de l'ébauche présente des lignes de fluage de métal qui sont caractéristiaues du refoulement progressif de l'ébauche deux fois dans la même direction.
La figure 12 est une coupe axiale de l'ébauche de boulon terminée de refoulement suivant l'invention. Les lignes en pointillé tracées dans l'ébauche montrent les lignes de fluage du métal, ces lignes de fluage étant mises en évidence par décapage de 1'ébauche après découpage en deux moitiés suivant son axe. Comme le montre la figure, les lignes de fluage dans la partie de queue de cette ébauche sont rectilignes et sont orientées dans le sens longitudinal de l'ébauche.
Dans la partie de tête de l'ébauche, les lignes de fluage sont incurvées dans la même direction générale que la direction de refoulement de la tête. A proximité de . l'axe de l'ébauche, les lignes de fluage sont légèrement
<Desc/Clms Page number 31>
incurvées. Les lignes de fluage présentert une incurvation progressivement croissante en direction du bord radiale- ment extérieur de la tête. Dans l'ébauche, et en par- ticulier dans la tête, il n'existe pas de lignes de fluage qui auraient tendance à affaiblir notablement l'ébauche.
Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortie du cadre de l'invention.
Par exemple, la tête finie peut avoir une forme carrée ou toute autre forme polygonale autre que la forme hexagonale.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Double-shot type forging or upsetting machines have been used to cold form various metal parts. In general, a double-coap upsetting machine comprises a die in which a round or a bar of raw material is driven intermittently, a timed shearing mechanism for cutting off a predetermined length of the bar so as to obtain a blank ,
<Desc / Clms Page number 2>
a transfer mechanism to position this blank in front of a forming die and an upsetting slide carrying two forming tools, namely a conical forming tool and an upsetting tool which exert successive impacts against the blank while this is held in the forming die.
The upsetting slide is moved alternately so as to be brought closer to and apart from the forming die and the two upsetting tools are mounted on a punch holder which alternately causes the tools to work on the blank so that the forming tool conical first ensures the shrinking of the blank since the upsetting tool completes the material upsetting operation.
On such machines, two strokes are used so as to form a larger head than could be made in one stroke since, if the length of raw material necessary to obtain the desired volume for the part was initially forced out by the finishing tool, the part would warp and bend instead of being upset. Accordingly, the conventional conical forming tool surrounds and delimits the outer end of the blank part and it only pushes against the die part of the length in excess of the blank while the second tool then pushes back against the die. the remaining length.
Although this way of operating makes it possible to repress a larger quantity
Important in terms of raw material and obtaining the desired dimension for the head, it is accompanied by the disadvantage of a re-entrant angle bending of the metal between the
<Desc / Clms Page number 3>
two repressed areas, which produces a weakening plane in the head. The greater the degree of upsetting in the first taper forming operation, the greater the degree of reverse bending produced and the more weakened the finished head.
When manufacturing polygonal heads made in two strokes from a bar or a round of raw material, it was until now necessary to push back the blank giving it a circular cross section enlarged along the axial length desired as well as a diameter slightly greater than the diameter of the circle inscribed in the polygonal contour of the head, then cut the peripheral part using a polygonal shearing die. This results in a loss of the material separated from the head and also worsens the brittleness due to the nip-angle bending of the metal, since it is necessary to discharge a volume of raw material equal to the volume of the finished head plus the volume of the head. metal lost by cutting.
The process of the invention is characterized by upsetting the entire length of raw material necessary to obtain the desired volume of the finished head in two successive strokes, a first stroke so as to give a dimilar shape to the head. finished head but with a weaker cross section and greater axial length, then a second stroke, which brings the blank to the final profile of the polygonal head without formation of burrs or without loss of material.
By upsetting the entire length of the piece of raw material during the first blow of
<Desc / Clms Page number 4>
machine, and causing the metal to flow only in the directions in which it must move to take the final shape, then pushing back the entire volume on the second stroke of the machine while continuing to flow the metal only in the same directions in which it had moved during the first stroke, one can obtain a polygonal head with the final dimensions without any bending or creep of the metal at a nip point, without the need for to carry out a subsequent shearing operation without loss of metal.
The invention also extends to a machine for the application of the above method or the like.
The machine comprises around the length of unsupported raw material, during the first stroke of the upsetting machine, a polygonal envelope similar to the polygonal profile desired for the final head, but having a diameter between sides of the polygon which is only slightly greater than diameter of the raw material bar in order to prevent this bar from deforming and curving, the raw material bar being forced axially into this polygonal envelope.
The resulting head part, which has an axial length which is sufficiently small in proportion to its diameter between flats to be pushed back without deformation, the axial length being advantageously less than 2.25 times the diameter between flats of the polygon, is then pushed back during the second stroke. of the machine up to the desired profile and dimensions by a pushing tool with a profiled recess of
<Desc / Clms Page number 5>
so as to form the side faces and the top face of the finished head.
The invention also extends to blanks for bolts, screws or similar cold pressed parts conforming to those obtained by the above process or similar process.
The process makes it possible to obtain a finished polygonal head from a blank of circular cross section in a double-stroke upsetting machine using only the two strokes of the upsetting machine, without weakening of the head, avoiding losses of raw material and subsequent shearing operations on the head.
The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the accompanying drawings as well as to their possible combinations.
The following description relates to the accompanying drawings showing an exemplary embodiment of the invention, drawings in which: - Figure 1 is a cross section of a double-shot upsetting machine according to the invention, showing the position of the elements during the first travel of the slide; FIG. 2 is a similar view showing the position of the elements at a later instant of the first stroke of the slide; - Figure 3 is a similar view showing the position of the elements at the end of the first travel of the slide; - Figure 4 is a similar view showing
<Desc / Clms Page number 6>
the position of the elements when the slide is brought back after its first travel stroke;
FIG. 5 is a similar view showing the position of the elements during the second advancement stroke of the slide, when the finishing punch is placed so as to come into contact with the blank; - Figure 6 is a similar view showing the position of the elements at the end of the second travel of the slide; - Figure 7 is a similar view showing the position of the elements when the ooulisseau is brought back after its second advance stroke; - Figure 8 is a partial cross section showing a second embodiment of the machine according to the invention, the slide executing its first advance stroke;
- Figure 9 is a similar view showing the position of the elements at the end of the first travel of the slide of Figure 8 - Figure 10 is a similar view giving the position of the elements during the second stroke of advancement of the slide, when the finishing punch is in position to act on the blank; FIG. 11 is a similar view showing the position of the elements at the end of the second advancement stroke of the slide; - Figure 12 is an axial section of a cold pressed blank, according to the invention.
<Desc / Clms Page number 7>
In the first embodiment shown in Figures 1 to 7, the double-blow upsetting machine has a single part receiving die 20, provided with a cylindrical hole or cavity. When it is desired to manufacture a bolt with a bearing face of washers on the underside of the head, as in the embodiment shown, a cylindrical bore 22, which is coaxial with the cavity 21, is formed in the front face. 23 of the matrix. A pin 24 is mounted so as to slide alternately in the die at the rear end of the cavity 21.
During the double-blow upsetting operation on the part or the blank, this pin 24 remains fixed in the die so as to constitute a fixed stop intended to come into contact with the inner end of the blank or the part. .
The blank 25 consists of a predetermined length of a bar of circular cross section, this length having been sheared from the bar of raw material by a conventional cutting mechanism (not shown) which is part of the machine. of repression. After having been sheared from the bar, this blank 25 is put into position by the conventional transfer mechanism (not shown) at the front of the die cavity 21,
Referring to Figure 1, the double-shot upsetting machine comprises the conventional slide 26 which is mounted so as to be alternately moved closer to and apart from the die 20.
A tool holder 27, mounted in an adjustable manner on the slide 26, carries
<Desc / Clms Page number 8>
a cone forming tool and a finishing tool for performing the two upsetting operations on the blank. The tool holder is arranged to be moved with a view to aligning the two tools alternately with the die cavity 21 during the reciprocating movements of the slider 26. Any suitable tool holder movement mechanism can be used for this purpose.
The cone forming tool is designated as a whole by the reference numeral 28 in FIG. 1. It comprises a sleeve 29 having a cylindrical transverse flange 30 at its front end. The sleeve 29 can slide in a sleeve 31 carried by the tool holder 27. A punch guide 32 is mounted at the rear end of the sleeve 31, behind the rear end of the sleeve 29. The punch guide 32 is fixed relative to the tool holder 27 at all times. At its rear end, the sleeve 29 of the cone forming tool is provided with a recess 33 in which is engaged a coil spring 34 which is compressed, between the sleeve 29 and the punch guide 32, so as to push tool 28 forward in relation to tool holder 27.
At its front end, the sleeve 29 carries a forming die 35. The forming die 35 is provided with a longitudinal cavity 36 which has a hexagonal cross section. At its front end, the forming die 35 has a cylindrical tip 37 which protrudes from the front face of the collar 30 of the sleeve 29 and which is profiled. and sized to fit tightly but slidably in recess 22 of die 20.
<Desc / Clms Page number 9>
A support plate 38 is disposed between the rear end of the forming die 35 and an internal transverse shoulder 39 formed in the sleeve 29.
The cone forming tool also includes a punch 40 which has a hexagonal cross section and which is arranged to fit tightly, but slidably, in the hexagonal cavity 38 provided. in the forming die 35. At approximately the middle of its length, the punch 40 is provided with an enlarged portion 41 which is disposed so as to abut against the front end 42 of reduced section of the punch guide 32. In this way rear of this widened part 41, the punch comprises a cylindrical shank 43, of reduced diameter and which slides in the punch guide 32.
A stop lever 44, which is hinged to a portion 27a of the tool holder 27, is disposed so as to come into contact with the rear end of this shank 43, as shown in Figure 1, when the forming tool of cone 28 is aligned with die cavity 21.
The sleeve 29 of the cone forming tool is provided with a longitudinal slot 45 in its periphery. A stop 46 carried by the tool holder 27 is engaged in this slot. The length of the slot 45 in a direction parallel to the direction of movement of the slider 26 is much greater than the corresponding length of the part of the stopper 46 which is engaged in this slot, so that the cutting tool cone forming 28 can slide axially with respect to tool holder 27 and with respect to slide 26 by a determined distance
<Desc / Clms Page number 10>
by the dimensions of the slot 45 and of the stop 46.
Normally, as shown in Figure 1, the spring 34 pushes the cone forming tool 28 forward relative to the tool holder 27.
Figure 1 shows the position of the elements during the first travel of the slide 26.
The inner end of the blank 25 is tightly engaged in the part receiving die 20 while its outer end is freely engaged in the cavity 36 of the forming die. The right outer end of the blank is biased by the front end of the punch 40 so that the blank is forced into the die cavity 21 in response to the advancing movement of the slider 26 during its first stroke.
FIG. 2 shows the position of the parts at a later instant during the first advancement stroke of the slide, when the cone forming tool contacts the front face 23 of the die 20. At this instant the tip 37 provided at the front end of forming die 35 is tightly engaged with recess 22 of die 20. Inner or left end of blank 25 contacts pin 24 of die 20 while its opposite end contacts the leading end of punch 40.
As the slider 26 and the tool holder 27 continue to advance, the punch 40 enters the hexagonal cavity 36 of the forming die 35. At this point, the forming tool of
<Desc / Clms Page number 11>
, cone and the die 35 carried by it are held in a fixed position because they are in contact with the fixed die 20. However, the tool holder 27 and the slide 26 can continue to advance a distance. determined by the length of the notch 45.
The spring 34 is further compressed during this movement of the tool holder 27 and the slider 26 relative to the taper forming tool 28. The stop lever 44 remains fixed on the tool holder 27 on the. whole of the first advance stroke of the slide 26. During the first advance stroke of the slide 26 (FIG. 3), the punch 40 pushes back the outer right-hand end of the blank 25 and gives the latter, by operating cold, the shape of a segment of hexagonal cross section 25a which tightly fills the hexagonal cavity 36 of the forming die 35. In this operation, since the blank 25 is formed by a round bar, the metal of the bar first makes tangential contact with the flat sides of the forming cavity 36 which supports the bar so as to prevent its deformation.
Then the metal of the bar fills the corners of the forming cavity. As a result, the forming cavity is filled quite completely at the end of the upsetting operation.
It has been found that an oritic parameter of the operation which takes place during this last stroke, is that the width between flats of the forming cavity 36 of the die 35 must not be greater than 1.5 times, and of preferably only 1.25 times the diameter of the initial blank when the head volume is such
<Desc / Clms Page number 12>
that we have to push back a length of bar greater than 2.5 times the diameter, If this critical dimension is not exceeded, the blank is then prevented from deforming because it is supported by the flats of the forming cavity. As a result, no angled folds formed in the upset portion of the blank and the blank properly fills the corners of the forming cavity.
Consequently, in the first operation of the delivery head, the blank is upset so as to take the form of a segment having the general polygonal profile of the final head but a smaller cross section and a greater axial length. This initial repression of the blank making it possible to give it, from the initial circular cross section. the shape of an enlarged segment having the desired polygonal shape allows the execution of the final upsetting operation which takes place during the second stroke of the upsetting machine.
At the end of the first stroke, the slider 26 is moved back away from the die 20. During the initial phase of the retraction movement of the slider 26 and the tool holder 27, the front end of the cone forming tool 28 remains in contact with the front face 23 of the die 20 under the effect of the thrust of the spring 34. However, when the tool holder 27 has retreated by a distance determined by the notch 45, the stop pin 46 Again couples the cone forming tool 28 with the tool holder 26 so that, as the slide continues to move back, the cone forming tool 28 is also moved away from the die 20.
12 -
<Desc / Clms Page number 13>
When the slider 26 begins its backward movement from the forward neutral position, the stop lever 44 is rotated relative to the tool holder 27 so that the punch engaging portion of this lever moves approximately at the same speed as that at which the slide 26 and the tool holder 27 retreat, so that the punch 40 remains roughly stationary while being pressed against the end of the upset part 25a until the tool 28 has disengaged from the upset part 25a, as shown in Fig. 4. This compensating movement of the punch 40 is necessary to disengage the blank from the forming die 35 because the hexagonal part 25a of the blank sufficiently fills. tightly the cavity formed in the die 35.
Any suitable mechanism can be used to actuate lever 44.
FIG. 4 shows that the blank remains engaged in the die 20 during the withdrawal movement of the slide 26 following its first advance stroke.
Before the second advancement stroke of the slide, the tool holder 27 is moved on the slide 26 so as to move the tool 28 away from the position -alignment with the die 21 and to place in alignment with this die. a finishing tool 50 intended to operate on the blank during the next advancing stroke of the slide, in the position shown in FIG. 5. At the same time, the tool holder 27 moves a stop lever 44 'which is articulated on a part 27b of the tool holder 27, this lever 44 'being moved into
<Desc / Clms Page number 14>
the position shown in Figure 5.
Referring to Figure 5, the finishing tool 50 comprises a sleeve 51 provided with an enlarged flange 52 at its front end. The sleeve 51 is fitted tightly into a cylindrical sleeve 49 carried by the tool holder 27.
A punch guide 53 is tightly engaged with the rear end of the sleeve 49. At its forward end, the punch guide 53 has a tip 54 of reduced diameter. A rigid annular wedge 55 is engaged between the front part of the punch guide 53 and an interior shoulder 56, facing rearwardly and provided on the finishing punch 50. With this arrangement, the finishing punch 50 moves as a set. rigid at the same time as the slide 26 and the popte-tool 27.
At its front end, the finishing tool 50 carries a forming die 57 in which is formed a hexagonal cavity 58. The sizing of this cavity 58 determines the sizing of the final hexagonal head of the blank. A stopper pin 59 has at its forward end an enlarged conical head 60 which is tightly but slidably engaged in the forming cavity 58. This head 60 is provided with protrusions 61, directed forward and spaced apart. one from the other, these protrusions being distributed over its periphery and between an edge curved towards the rear so as to form rounded edges between the corners of the finished head of the blank.
A hexagonal counter-plate 62
<Desc / Clms Page number 15>
is engaged in the forming die 57, immediately behind the head 60 of the stop spindle 59. This back plate has a central axial bore 63 in which the tail of the stop spindle 59 slides. The back plate 62 also has a conical surface 64, directed towards the front and which has a profile complementary to that of the conical rear end of the head 60 of the spindle 59.
Immediately in front of its inner shoulder 56, directed towards the rear, the sleeve 51 of the finishing punch comprises a segment 71 projecting radially inwards and provided with several longitudinal holes 65 and with an axial hole 66 in which slides the tail of the stopper pin 59. An annular plate 67, in which the tail of the stopper pin 59 slides, is engaged between the front end of this radially inwardly projecting part 71 of the sleeve 51 and the rear end of the forming die 57 in which the backing plate 62 is placed.
At the rear end of the stopper pin 59, there is provided a larger diameter pin 68, which is tightly, but slidably engaged, in an axial bore 69 in the guide plate 53. The length of the spindle 68 is equal to the axial length of the guide plate 53. The rear end of this spindle 68 is biased by the lever 44 ', which is articulated on the tool holder 27, The front end of the spindle 68 is in contact with the rear face of a sleeve 72 which is slidably mounted in the annular plate 55. Figure 5 shows that the axial length of the
<Desc / Clms Page number 16>
sleeve 72 is much less than the axial length of plate 55 so that sleeve 72 can slide axially a predetermined distance inside plate 55.
This occurs when the pin 68 is advanced by the lever 44 ', as will be described in detail hereinafter.
Figure 5 shows the position of the parts during the first portion of the second travel stroke of the slider 26. The finish punch 50 and the tool holder 27 advance in unison with the slider 26 at this time.
When the enlarged face 60 of the stopper pin 59 comes into contact with the outer end face of the forced hexagonal part 25a of the blank 25, during the advancing movement of the slide 26, the hexagonal part 25a is further pushed back. up to the final hexagonal profile 25e shown in Figure 6.
This upsetting operation takes place completely inside the forming cavity 58 and the cylindrical recess 22 formed in the die 20. As a result of this action, a cylindrical collar 25b is formed on the blank immediately in front of the finished hex head 25c.
It has been found that a critical factor for the satisfactory operation of this embodiment of the invention is that the axial length of the hexagonal segment 29a, which has to be upset when the machine is pushed down, should not be greater than. to 2.25 times the flattened dimension of the finished hex head 25c. This prevents deformation of the bar.
<Desc / Clms Page number 17>
raw material when pressed to its final shape, which is significantly shorter in the axial direction and has a larger cross section.
During the second upsetting phase, the tapered front end face 64 of the counterplate 62, which fits tightly into the forming cavity 57, supports the enlarged head 60 of the stopper pin, particularly in the area projection 61 which forms the chamfer of the corners of the head of the blank. As a result, the head 60 of the ejector pin is tightly surrounded over its entire periphery and no burrs form.
In the two upsetting strokes, the blank has no tendency to deform and the upsetting action takes place as desired, completely suppressing the formation of an angled fold within the head thrown back. Also, in both strokes, the forced metal flows in the same direction, the creep which occurs in the second stroke being essentially an extension of the creep which occurred in the first stroke. The end result is that the head is completely finished in just two hits and has better resistance.
At the end of the second stroke, the slide 26 is brought back again, bringing with it the tool holder 27 and the finishing punch 50. At this moment, the stop lever 44 'is actuated during its travel. advance so as to push the spindle 68 forward. The spindle 68 comes into contact with the sleeve 72 and the spindle 59 and it pushes them towards
<Desc / Clms Page number 18>
forward until the sleeve 72 contacts the radially inwardly projecting central portion 71 of the sleeve 51. This limits the degree of displacement of the pin 59 relative to the finishing punch 50.
During this movement of the ejection pin 59, its head 60 pushes the finished hexagonal head 25c of the blank out of the forcing cavity 58 and keeps the blank engaged in the cavity 21 of the fixed die 20.
Once the slider 26 has moved back a sufficient distance, the pin 24 of the fixed die is actuated forward to force the completed blank out of the die cavity 21.
Thereafter, and before the next advancement stroke of the slider 26, another length of bar is sheared and is brought into position in front of the die cavity 21 so that, during the next advancement stroke of the slider, this next blank is upset in the manner shown in Figures 1 to 4.
The upset blank, which has been manufactured in the machine just described, can suitably form a cap screw, the shank of which can be threaded to the finished hexagonal head.
This particular embodiment is particularly suitable when the cross-sectional dimension of the finished head must be large enough compared to the initial diameter of the blank.
In one practical embodiment, the initial blank is a bar 6.5 mm in diameter and
<Desc / Clms Page number 19>
the forced hexagonal head segment 25a obtained after the first stroke has a width between flats, of about 8 mm, while the finished hexagonal head 25c (after the second stroke) has a width between flats of about 12 mm and a length axial about 5 mm.
When it is desired to manufacture a bolt having a shank portion adjacent to the head which has a diameter equal to the overall diameter of the thread to be made on the rest of the shank, it is possible to simplify the machine and to perform most of the upset on the first shot, as a larger diameter bar and shorter blank length can be used to achieve the volume needed for the finished head. This is evidenced in the second embodiment of the invention, shown in Figures 8 to 11. The fixed die mounted in the frame of the machine is referred to collectively as 80. This die has a cylindrical bore 81 in which slides an ejection pin 82.
At its front end, the bore 81 opens into a frustoconical hole of short length 83, the diameter of which increases towards the front of the fixed die so as to form an extrusion groove. At its front end, the frustoconical hole 83 opens into a cylindrical hole 85 with a diameter greater than the hole 81. A cylindrical recess 86 is formed in the front end face 84 of the fixed die when it is desired to form a bearing face. washers on the underside of the head.
Before the first run of the slide
<Desc / Clms Page number 20>
the machine of the. FIG. 8, a blank constituted by a cylindrical bar is arranged in front of the cavity 86, 85, 83, 81 formed in the fixed die 80, in the same way as in the first embodiment.
Slider 87 carries a movable tool holder 88 which in turn carries a cone forming tool generally designated by numeral 89 and shown in a position aligned with the die in Figures 8 and 9. The cone forming tool Cone forming comprises a sleeve 90 which is slidably engaged in a cylindrical sleeve 91 carried by the tool holder 88. At the forward end, the sleeve 90 has an enlarged transverse flange 92.
A punch guide 93 is pressed on the rear end of the sleeve 91, behind the posterior end of the sleeve 90. This punch guide is fixed relative to the tool holder C8 at all times. at its rear end, the sleeve 90 of the cone forming tool is provided with a recess 94 in which freely engages the reduced diameter front end 95 of the punch guide 93. A coil spring 96 is engaged in it. this erosion and is compressed between the sleeve 90 and the punch guide 93, by pushing forward the cone forming tool 89 relative to the tool holder 88.
At its front end, the sleeve 90 carries a forming die 97. The forming die has a longitudinal cavity 98 which has a hexagonal cross section. The front end of the forming die 97 is flush with the front end face of the
<Desc / Clms Page number 21>
sleeve 90. The forming die 97 is closely fitted into a complementary recess 99 made in the sleeve 90. Between its recess 99 provided at its front end and its opening 94 provided at its rear end, the sleeve 90 has an annular part 100, projecting radially inwardly and which surrounds an axial opening 101 connecting the cavity 99 with the recess 94.
The cone forming tool also includes a punch 102 which has a hexagonal cross section and which is arranged to slide tightly within the hexagonal cavity 98 of the forming die 97.
As shown in Figure 8, the hexagonal leading end of the punch freely engages opening 101 and the cavity in forming die 97. At its leading end, the punch may have a shallow recess. 103, the role of which will be explained later.
Approximately in the middle of its length, the punch 102 has a cylindrical portion 104 and, behind it, a cylindrical shank 105 of reduced diameter. The trailing end of the punch portion 104 is placed just ahead of the reduced diameter front end 95 of the punch guide 93. The reduced diameter shank 105 of the punch is tightly but slidably fitted into a hole. axial 106 formed in the punch guide 93, so that the punch is guided by the guide 93. An ejection lever 107, which is articulated on a part 88a of the tool holder 88, is arranged in such a way as to urge the rear end of the
<Desc / Clms Page number 22>
punch shank 105, as shown in Figure 8, when the cone forming tool is aligned with the die.
The sleeve 90 of the cone forming tool has on its periphery a notch 108 of short length and oriented longitudinally. A stop pin 109, oriented transversely and carried by the tool holder 88, is engaged in this notch. The axial length of the notch determines the distance that the tool holder 88 can move relative to the cone forming tool 89, as in the first embodiment of the invention. Normally, as shown in Figure 8, the spring 96 urges the cone forming tool 83 forward relative to the tool holder 88 so that the stopper pin 109 biases the rear end of the notch 108 in the slot. tool 89.
In this embodiment of the invention, the blank which has been cut into a bar initially has a diameter approximately equal to that of the cylindrical hole section 85 formed in the fine die 80.
After the first advance stroke of the slide 87, this part W is placed in front of the cavity made in the die 80.
When the slide 87 advances during its first stroke, it drives the tool 89 with it.
The motor 97 moves forward, surrounding with play the outer or right end of the blank W.
When the punch 102 carried by the slide 87 comes into contact with the outer end face of the blank W,
<Desc / Clms Page number 23>
it begins to slide the blank into the cavity made in the die 80. The inner end of the blank W is threaded into the extrusion groove 83 of the fixed die cavity and it enters the cylindrical part of diameter reduced 81 of this fixed die cavity. This action continues as the slide 87 continues to advance and until the front end of the part W contacts the stop pin 82 of the die 80. The positions of the elements at this time are indicated. in figure 8.
As the slider 87 continues to advance, dragging the cone forming tool 89 with it, the outer end portion 111 of the part W is forced out so as to fill the hexagonal cavity 98 of the forming die 97 and also filling the cylindrical recess 86 provided in the front end of the fixed die 80. When the unsupported length 111 of the blank approaches or slightly exceeds the critical limits corresponding to this embodiment, it is preferable to providing the recess 103 in the front end of the punch 102, so that the part 111 of the part which is being pushed back is supported at its two ends.
In this upsetting operation, since the blank W initially has the shape of a cylindrical bar, the metal is first forced up so as to come into tangential contact with the flat sides of the die cavity 98 and then it fills. the corners of this cavity as it is forced into it.
In this second embodiment of
<Desc / Clms Page number 24>
invention, it has been found that a critical factor to consider when performing the first stroke of the double-acting upsetting machine is that the width between flats of the hexagonal cavity 98 of the forming die should not be greater than 1.5 times the diameter of the initial blank W. As in the first embodiment described, the blank is prevented from deforming because it is supported by the flats of the forming cavity, so that the The upsetting action can continue until the corners of the forming cavity are filled.
When the volume necessary to form the final head can be obtained from an unsupported bar length which is not more than 2.5 times the diameter dt when the cavity 98 has a width between flats which is not not greater than 1.5 times the diameter of the initial ring, the metal is displaced satisfactorily without giving rise to material bending.
However, when the dimensions approach or slightly exceed these limits, proper material discharge can still be achieved using recess 103.
The front end of the sleeve 90 of the cone forming tool contacts the front end face 84 of the fixed die 80 before the slider 87 has completed its first travel stroke and before the blank 111 comes in contact with the front end face 84 of the fixed die 80. is sufficiently swollen to touch the flats of the cavity 98. Then, as the slide 87 continues its forward movement towards its end of travel, the spring 96 is compressed
<Desc / Clms Page number 25>
more and more, as shown in Fig. 9. Also, since the punch 102 is moving in unison with the slider 87 at this time, the punch advances into the die cavity 98 so as to complete the discharge of the die. outer end 111 of room W.
This movement of the slide 87 and of the punch 102 relative to the sleeve 90 is made possible by the lost motion connection which is formed by the stop pin 109 and by the notch 108 formed in the sleeve 90.
At the end of the first advance stroke of the slide 87, the elements are in the position shown in Figure 9. This figure shows that the part W was cold formed in order to obtain a segment 110 of reduced diameter and of oirular cross section at its inner end, a short section 112 of gradually increasing diameter located just in front of the end 110, a cylindrical segment 113 a little longer and connected to the front end of the segment 112, a short collar 114 , of enlarged cylindrical shape and engaged in the recess 86 formed at the front end of the fixed die, and a hexagonal head segment 115, of enlarged shape, in the forming cavity 98, and finally a rounded segment ' 116,
protruding forward and located on the outer end face of the hexagonal head segment 115. This protruding segment 116 closely conforms to the shape of the recess 103 provided at the forward end of the punch 102, while the segment of hexagonal head 115 closely follows the profile of the forming cavity 98 and that the cylindrical collar 114 closely conforms to the profile of the recess 86 formed in
<Desc / Clms Page number 26>
the front end of the fixed die 80.
As the slider 87 is moved back after its first travel stroke, the spring 96 holds the sleeve 90 of the cone forming tool pressed against the front end face 84 of the fixed die 80 during the initial portion of the die. recoil movement of the slide. After some lost movement of the slider 87 backwards relative to the sheath
90, this lost movement being determined by the length of the notch 108, the sleeve 90 begins to move back relative to the fixed die 80. At this instant, the ejection lever 107 is actuated forwards so as to push back the punch 102 forward with respect to the sleeve
90.
This advancing movement of the punch 102 ejects the hexagonal head portion 115 from the die 97 and keeps the remainder of the part engaged in the cavity of the fixed die 80. Then, the punch 102 moves away from the part, at the same time. time that the coulinseau 87 and the sleeve 90.
Before the second advance stroke of the slider 87, the tool holder 88 is moved so as to cause the tool 89 to move away from the alignment position with respect to the blank and to move the finishing tool in. the roughing working position during the following travel of the slide. At the same time, the tool holder 88 places an ejection lever 107 ', which is hinged to a part 88b of the tool holder, in the position shown in Figure 1.0.
Referring to figure 10, the tool holder
88 carries the finishing punch, designated as a whole by the reference numeral 121. The finishing punch
<Desc / Clms Page number 27>
comprises a sleeve 122 having an enlarged flange 123 at its front end. The sleeve 122 is fitted tightly into a cylindrical sleeve 124 carried by the tool holder 120.
At its front end, the sleeve 122 is provided with a cavity 125 in which a die 126 is fitted. The front end of the die defines a hexagonal cavity 127 whose dimensioning corresponds to that of the final head of the blank. A fixed hexagonal punch 128 is engaged in the die and has a front face 129 the curvature of which is complementary to the curvature desired for the end of the finished roughing head. In its corners, the punch has protrusions 129, directed forward and which exactly fill the corners of the die cavity in order to prevent the formation of burrs on the workpiece and also to produce the chamfered corners provided on the die. outer end of the finished head.
A back plate 130 is in contact with the rear ends of the forming die 126 and of the punch 128. The sleeve 122 has a shoulder 131, projecting inwardly, at the rear end of the cavity 125, shoulder against. which rests against the plate 130. Behind this shoulder, the sleeve 122 has a bore 132 which opens into a recess 133 of larger diameter. A plate 134 is engaged in the rear end of the sleeve 124, in contact with the rear end of the sleeve 122. The plate 134 is provided with an opening 134a which allows the forward movement of the ejection lever. 107 '.
<Desc / Clms Page number 28>
During the second advancement stroke of the slider 87, the front end of the punch 128 placed in the die 126 comes into contact with the protrusion 116 located at the outer end of the hexagonal head 115 and the front end of the die. die 126 surrounds the outer end of this hexagonal head.
As the slider continues to advance, the protrusion 116 is flattened in the form of a hexagonal segment and the hexagonal segment itself is pushed back so as to fill the die cavity 127. At the end of it the second advancement stroke of the slide, the front end 123 of the sleeve 122 is in contact with the front face 84 of the fixed die and the hexagonal head of the part is constricted between the front face 84 of the fixed die 80, The sidewalls of die cavity 127 is the rounded front end face 129 of punch 128 engaged in the die cavity.
Then, the slide 87 is brought back again, bringing with it the finishing punch 121, which moves away from the blank W engaged in the fixed die 80. The ejection lever 107 'is operated at. this time but it is ineffective. Its action is not necessary to keep the blank engaged in the fixed die 80. Then, the ejection pin 82 of the fixed die 80 is actuated forwards so as to eject the finished blank W out of the die. die cavity.
Then, and before the next advance stroke of the slider 86, another length of bar is sheared and is brought into position in front of the fixed die cavity so that, on stroke
<Desc / Clms Page number 29>
next advancement of the slide, this next blank is pushed back in the manner shown in Figures 8 and 9.
This second embodiment of the invention is particularly suitable when the finished hexagonal head must have a hexagonal profile which is not particularly large compared to the initial diameter of the bar. Under these circumstances, it is possible to upset the blank on the first stroke of the machine almost to its final sizing, as in the arrangement shown in Figures 8 to 11.
According to an embodiment of the second form of the invention, the initial blank consists of a length of bar of 10 mm in diameter, the width between flats of the upset segment 115 of the head after the first stroke of the head. machine is of the order of 12 mm and the finished hexagonal head has a width between flats of the order of 12.5 mm and an axial length of the order of 5 mm.
Obviously, the second embodiment operates essentially the same as the first embodiment, the blank being. upset during the first stroke of the machine, from the circular cross section to the desired polygonal shape for the finished head, while, during the second stroke, the blank undergoes a complementary upsetting to the final shape, the metal flowing in the same direction as the first stroke, so as to complete the cold forming of the head.
<Desc / Clms Page number 30>
In both embodiments, the amount of blank material required to form the final head is less than if the blank were upset to have an enlarged circular cross section and then machined to the desired polygonal profile.
For this reason, the method of the invention makes it possible to shorten the unsupported length of the blank during the first stroke of the machine, which reduces the tendency to deformation of this portion of the blank during its upsetting.
The finished blank exhibits superior qualities, the box head being sufficiently robust due to the absence of nip-angle folds such as those produced by conventional processes.3 The finished blank head has metal creep lines which are characteristic of the progressive repression of the blank twice in the same direction.
FIG. 12 is an axial section of the finished delivery bolt blank according to the invention. The dotted lines drawn in the blank show the creep lines of the metal, these creep lines being shown by pickling of the blank after cutting into two halves along its axis. As shown in the figure, the creep lines in the tail portion of this blank are rectilinear and are oriented in the longitudinal direction of the blank.
In the head portion of the blank, the creep lines are curved in the same general direction as the discharge direction of the head. Next to . the axis of the blank, the creep lines are slightly
<Desc / Clms Page number 31>
curved. The creep lines exhibited a progressively increasing curvature towards the radially outer edge of the head. In the blank, and in particular in the head, there are no creep lines which would tend to significantly weaken the blank.
It is obvious that the invention is not limited to the embodiments described and shown above and from which other forms and other embodiments can be provided without thereby departing from the scope of invention.
For example, the finished head may have a square shape or any other polygonal shape other than the hexagonal shape.
CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.