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Procédé et dispositif pour la fabrication de pièces comportant des tiges à fentes étroites.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication de tiges à fentes étroites.
Le procédé conforme à la présente invention , est relatif en particulier à l'obtention de fentes étroites dans des tiges de pièces de préférence petites, telles que les rivets à trou borgne, ou les rivets expansibles, qui sont constitués principalement en métal, par exemple en métal léger, mais, le cas échéanc aussi, en matière synthétique ou plastique.
Il est connu d réaliser des fentes étroi- tes de ce genre, qui possèdent, par exemple, une largeur
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de 0,5 mm environ, au moyen de fraises à rainer appropriées en détachant des copeaux.
,'Etant donné qu'avec ces fraises à rainer, on ne peut toujours fraiser dans la tige que des fentes diamétrales, il n'est pas possible, par ce procédé connu, de séparer la tige d'une pièce en un nombre impair de pattes ou de languettes. Un autre inconvénient qui n'est pas négligeable s'attache à ce procédé comme à tous les procédés à détachement de copeaux, et de.la même façon, c'est-à-dire qu'il provoque une diminution de la résis- tance, car ici, lors du fraisage des fentes,. on coupe les lignes de la texture d'une tige qui a été, par exemple, préalablement forgée.
En outre, ce procédé, même dans la fabri- cation en grande série, est fort coûteux, car il faut des machines relativement compliquées, et le temps nécessaire est notable pour le fraisage des fentes.
La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients du mode d'obtention connu de ces fentes, et, suivant ce procédé, on propose de pratiquer des fentes étroites de ce genre sans détachement de copeaux.
Il règne un préjugé suivant lequel les fentes étroites de ce genre, qui possèdent des bords parallèles, ne peuvent être obtenues par déformation sans détachement de copeaux; Ce préjugé s'est révélé comme injustifié lorsqu'on s'est occupé de cette question d'une manière intense et inventive, car une obtention de ces fentes sans détachement de copeaux, est fort possible, conformément à la présente invention, de façon à produire une fente à flancs parallèles, ou une fente qui possède des bords qui convergent dans la direction de l'extrémité de la pièce.
Conformément à la présente invention, on doit procéder en outre de telle façon que la compression des pattes précitées soit poussée au moins suffisamment pour que le diamètre le plus grand de la région des pattes, ne
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soit en aucun cas supérieur au plus grand diamètre du reste de la tige.
Le procédé conforme à la présente invention résoud donc ce problème d'une manière concrète, par exemple par le fait que l'on déforme sans détachement de copeaux une ébauche de façon à produire d'abord dans la tige, par exemple par un forgeage, une ou plusieurs fentes qui s'élargissent dans la direction de l'extrémité' de la tige en engendrant des pattes écartées entre les fentes, et qu'ensuite on comprime les pattes de la tige qui ont été engendrées entre les fentes, dans la direction de l'axe longitudinal médian de la tige, au moins suffisam- ment pour que la région de la tige qui comporte les fentes n'ait pas un diamètre plus grand que la région de la tige qui n'a pas reçu de fentes.
Il est avantageux, pour la compression des pattes ainsi écartées, que les fentes possédant dans leur fond une faible largeur, le fond de la fente pouvant pré- senter un arrondi, afin d'éviter la formation de déchiru- res, en particulier dans les rivets expansibles, lors de leur mise en place.
Une caractéristique particulière du procédé conforme à la présente invention consiste en ce que la forme des fentes produites sans détachement de copeaux est choisie de telle façon qu'après la compression des pattes qui ont été engendrées entre les fentes, il demeure des fentes qui se rétrécissent vers l'extrémité de la tige.
On propose encore, suivant le procédé conforme à la présente invention, que le façonnage des pattes ou des languettes comprises entre les fentes, se fasse dans @ la matrice sans détachement de copeaux.
Une autre caractéristique du procédé confor- me à la présente invention consiste en ce que, spécialement dans la fabrication des rivets expansibles et des rivets
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à crou borgne, la tête est forgée a partir du bas, et la tige à partir du haut, si bien qu'après ouverture des parties de la matrice, la pièce tombe d'elle-même vers le bas, et que l'on peut donc se dispenser d'une éjection ou d'une extraction.
Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention est une matrice qui comporte une plaque possédant une ou plusieurs suré- lévations ayant,la forme des fentes en coin, une bouterolle de façonnage de la tête ayant la forme de cette tète, ainsi que deux ou plusieurs parties de matrice qui reproduisent la forme extérieure de la tige, et qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre, par exemple par un mouvement radial.
Afin que la pièce, par exemple le rivet à trou borgne après avoir été produite (façonnée) dans la matrice, tombe de cette matrice vers le bas, la forme creuse de la matrice qui donnera la pièce est telle que la forme de la tête est dirigée vers le bas, et qu'après soulèvement de la bouterolle de façonnage de la tête, et @ dégagement des parties de la matrice qui embrassent latéralement la tige, la pièce soit libérée de la matrice..
Pour la production des rivets à trou borgne en matrice, la bouterolle de façonnage de la tête peut posséder, en son milieu, un mandrin cylindrique ou tron- conique dirigé vers l'intérieur de la matrice. Ce mandrin peut être d'une seule pièce avec la bouterolle de façon- nage de la tête, ou constituer une pièce séparée, laquelle est disposée, dans la direction de son axe longitudinal, au centre de la bouterolle de façonnage, par exemple dans un alésage de guidage médian de cette bouterolle. On aura à prévoir également une limitation de la course du mouve- ment du mandrin.
A titre d'exemple, une forme de réalisation de la présente invention-qui est l'une des nombreuses formes
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de réalisation concevables pratiquement - est représentée sur le dessin annexé,
Sur ce dessin :
La figure 1 est une représentation schémati- que du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention, à savoir une coupe verticale à travers la matrice.
Les figures 2,3 et 4 montrent plusieurs formes d'exécution de la surélévation ou des suréléva- tions de la plaque supérieure, qui servent à produire. les fentes, et cela en vue en plan.
La figure 3 est une élévation d'un rivet expansible dont les pattes ont été un peu écartées par for- geage à l'aide de la matrice, entre les poussoirs de compres- sion ouverts.
La figure 6 montre un rivet expansible dans une position qui succède à la seconde passe de travail, c'est-à-dire lorsque les poussoirs de compression sont fermés.
La figure 7 est une vue en plan de l'extré- mité de la tige d'un rivet expansible, entre les poussoirs de compression fermés.
La figure 8 est une coupe verticale à travers la matrice, avec utilisation d'une bouterolle de façonnage de la tête ayant un mandrin tronconique..
Les figures 9 et 10 montrent un rivet à trou borgne muni d'une cheville, avec un évidement coni- que ou cylindrique pour la tête, entre les poussoirs de compression fermés.
La figure 11 est une vue en plan d'un rivet à trou borgne qui a été forgé en matrice.
La figure 12 est une coupe verticale à tra- vers la matrice ayant un mandrin mobile.
Les deux demi-matrices 1 et 2, dans les- quelles la tige est façonnée, peuvent se déplacer en
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va-et-vient; dans les directions des flèches doubles de la figure 1 et elles sont montées avec guidage dans des poussoirs coulissants de fortes dimensions, non représentés. ' Les parties de matrice 1 et 2, qui sont montrées en posi- tion fermée, et qui embrassent latéralement la tige, se trouvent entre une plaque 3 présentant un bossage 4 desti- né à déterminer la fente, et la bouterolle de façonnage de la tête 5 disposée en-dessous et comportant un creux 13 qui correspond à là forme de tete des rivets qui sont, par exemple, à fabriquer. La chambre creuse 14 a la forme de la tige avec les pattes ou languettes 7 légèrement écartées.
Toutes les pièces doivent avoir des dimensions assez fortes pour résister aux pressions de refoulement qui s'établis- sent dans la matrice lors de la déformation de l'ébauche.
Lorsque les parties de matrice 1 et 2 pren- nent fortement appui contre la plaque 3 et sont arrêtées en position fermée, on amène à la matrice un morceau approprié de matière ou une ébauche. Alors la ,bouterolle 5 de façon- nage de la tête se déplace dans la direction A indiquée et façonne de la sorte un rivet qui possède une tige à ,fentes divergentes qui s'élargissent vers l'extrémité de la tige, suivant la forme du bossage 4 de la plaque 3 ; ce rivet possède une tête qui correspond au creux de la bouterolle de façonnage 5. Des que ce façonnage est exécuté, la bouterolle de façonnage 5 se dégage vers le bas, éven- tuellement aussi sur le côté, et les deux parties de matrice 1 et 2 s'ouvrent latéralement.
De ce fait, le rivet qui a été forgé dans la matrice est libéré de son serrage et tombe vers le bas hors de la matrice ouverte.
Bien entendu, il y a possibilité de retour- ner la matrice représentée sur la figure 1, de telle façon que la bouterolle de façonnage de la tête se trouva en haut. Une construction de ce genre obligerait cependant à la dépense supplémentaire d'un éjecteur, qui expulse le rivet hors de la matrice ouverte.
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Les figures 2, 3 et 4 montrent en vue en plan diverses formes d'exécution du bossage 4. Les fentes 8 qui ont été formées par la surélévation 4 peuvent sépa- rer la tige en un nombre pair de pattes ou de languettes 7 (voir figures 2 et 3) ou en un nombre impair de pattes 7, comme le montre, par exemple, la figure 4.
Dans les figures 2 à 4 on a représenté schématiquement les parties 1 et 2 de la matrice, à sa- voir en position fermée sur les figures 2 et 3, et en position ouverte sur la figure 4.
La figure 5 montre la pièce terminée, ici un rivet expansible, avec sa tête 13a, la partie cylindri- que 6 de la tige, et la partie 7 de la tige qui s'élargit en cône, ainsi que la fente 8 d'abord divergente et qui. s'élargit vers l'extrémité de la tige. En outre, cette figure montre deux poussoirs de compression 9 et 10, en position ouverte. Les poussoirs de compression se déplacent dans les directions indiquées par les flèches, et déforment la partie de la tige munie de fentes grâce à une compression latérale, de telle façon que les pattes 7, suivant la figure 6, soient comprimées jusqu'à un diamètre qui n'est pas supérieur à celui de la partie 6 non fendue de la tige.
La figure 7 montre la disposition de la figure 6 en vue par le bas, et dans cette forme d'exécu- tion on a pris par exemple deux fentes en croix (voir aussi figure 3). Les deux tiroirs de compression 9 et 10 ont des surfaces incurvées ou bombées 11 et 12, dont les ra- yons de courbure correspondent sensiblement au diamètre de la partie non fendue de la tige. Ainsi qu'il est représenté sur la figure 6, les deux poussoirs de compres- sion 9 et 10 ont pour rôle de presser vers l'intérieur des pattes 7 qui étaient d'abord écartéeo, de telle façon que la région fendue de la tige n'ait pas un diamètre plus grand que la région 6 non fendue de cette tige, les @
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fentes 8 se ferment suffisamment pour qu'il demeure des fentes ayant la forme 8' de la figure 6.
La fente défi- nitive 8' peut aussi, le cas échéant, avoir des -bords parallèles.
Grâce aux deux passes de travail qui ont été précédemment décrites, c'est-à-dire le façonnage en matrice d'une tige, avec des fentes larges à leur extré- mité 8, et, ensuite, compression des pattes 7 qui se trouvent entre les fentes au moyen de poussoirs de com- pression appropriés 9,10, on a produit, grâce à une dé- formation sans détachement de copeaux la fente étroite nécessaire pour des pièces déterminées, par exemple dans le cas de rivets expansibles.
Une variante du dispositif conforme à la présente invention est représentée sur la figure 8. La bouterolle de façonnage de tête 5 présente un mandrin 16, par exemple en forme tronconique, qui a pour fonction de forger, au centre de la tête 13a de la pièce, un creux qui se termine, par exemple, juste au-dessus du fond 15 de la fente, ou qui perce ce fond.
Le cas d'utilisation type pour l'emploi d'un mandrin de ce genre, est constitué par la fabrication en matrice, de rivets à trou borgne.
Il est possible, dans ce cas, de donner au creux 16a, 17a, dans la tête du rivet, une forme conique 16a ou cylindrique 17a ; à cet effet, le mandrin 16, 17, a une forme conique 16 ou une forme cylindrique 17. Les chevilles de pose et les chevilles d'écartement 18, 18a (figures 9 et 10) qui sont connues dans les rivets à trou borgne, servent, lors du montage de ces rivets, à écarter leurs pattes 7 suffisamment pour assurer ainsi la fixation du rivet.
Les figures 9 et 10 montrent des rivets à trou borgne avec disposition conique 16a et cylindrique 17a
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de l'alésage dans la tête de rivet. Les chevilles de pose 18, 18a peuvent - comme le montre une comparaison des figures 9 et 10 - posséder une extrémité pointue pour percer le fond 15 du trou, ou une extrémité plus arrondie.
La figure 11 est une vue en plan d'un rivet à trou borgne avec la dépression 16a, 17a dans la tête {)
13a du rivet, et une tige de rivet en quatre parties, les pattes ou les languettes 7 sont écartées vers l'extérieur.
La figure 12 montre un agencement du dispo- sitif conforme à la présente invention, analogue à la figure 8, mais avec un mandrin cylindrique 17 qui n'est pas d'une seule pièce avec la bouterolle de façonnage de tête 5 ; un mandrin de ce genre présente, par exemple, à son autre extrémité, une tige élargie 16b, 17b. Une disposition de ce genre, qui convient naturellement aussi à l'emploi des mandrins coniques, permet, après le for- geage du rivet dans la matrice, d'abord, en prenant appui contre la bouterolle 5 de façonnage de tête, une extrac- tion du mandrin 17 hors de la matrice et hors de la pièce, puis l'ouverture de la matrice, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus.
Les rivets expansibles fabriqués suivant un procédé de ce genre, ainsi que les rivets à trou borgne présentent, par rapport aux rivets dans lesquels des fentes sont pratiquées avec détachement de copeaux, l'avantage essentiel de posséder une texture serrée continue, et, de la sorte, lors du montage de ces rivets, ils se fissurent moins facilement au fond de la fente, que les formes d'exécution connues jusqu'ici de ces rivets.
En outre, dans le cas d'un très grand nombre de pièces, la fabrication de ces rivets est analogue et notablement plus économique.
La fabrication, en particulier, de rivets à trou borgne ou de rivets expansibles suivant le procédé conforme à la présente invention est devenue notablement
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plus simple que les fabrications connues. Suivant le procédé conforme à la présente invention, dans la première passe de travail, on ne façonne pas seulement en matrice, comme il est connu, une ébauche à tige cylindrique, mais une ébauche de rivet qui présente déjà des fentes dans la région inférieure de la tige, la région de la tige qui comporte les fentes étant suffisamment large pour la pose de ces rivets.
Dans la seconde passe de travail, on fraise, suivant le procédé connu de fabrication, des fentes dia- mètrales dans la tige cylindrique de l'ébauche de rivets.
Le procédé conforme à la présente invention exige seule- ment, dans sa seconde passe de travail, une remise en for- me ou une compression des pattes qui ont été écartées vers l'extérieur dans la région fendue de la tige, au moyen de poussoirs de compression appropriés. Ce cintrage des pattes en-dedans est beaucoup plus économique que le frai- sage des fentes. Le rendement par minute est notablement plus grand que jusqu'ici.
Précisément dans les articles fabriqués en grande série, par exemple dans la fabrication des rivets expansibles ou des rivets à trou borgne, un procédé à peine plus rapide de travail a de fortes conséquences pour abaisser les frais, si bien que de tels rivets, avec des tiges fendues suivant le procédé conforme à la présente invention, peuvent être fabriqués d'une manière beaucoup plus économique.
On ne doit pas négliger une certaine écono- mie de matériaux, laquelle se manifeste au profit du procédé conforme à la présente invention par rapport au mode de fabrication connu de ces rivets. On évite encore d'avoir à éliminer les copeaux de fraisage ou encore l'adduction d'agents de refroidissement ou de liquides d'alésage qui est nécessaire lorsque le fraisage est quelque peu rapide.
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Dans.le cas de la fabrication des rivets à trou borgne suivant la variante indiquée du procédé con- forme à la présente invention (figures 8 et 12, pièces 16 et 17), on peut supprimer entièrement une passe de travail par rapport au procédé de fabrication connu jusqu'ici, à savoir le forage du trou borgne 16a, 17a à travers la tête du rivet.
On demeure cependant dans le cadre de la présente invention, lorsque, pour produire le trou borgne 16a, 17a, on revient au procédé usuel jusqu'ici, qui consiste à forer ce trou borgne avec détachement de copeaux.
Toutes les particularités et tous les dé- tails que peut emprunter le spécialiste à la description ou au dessin doivent être considérés comme ayant une im- portance inventive, aussi bien isolément qu'en combinai- son partielle ou totale. Cei est vrai en particulier même pour les rapports de dimensions, les valeurs d'angle etc... représentés sur le dessin.