EP0117213A1 - Outillage de formage à froid de pièces métalliques comportant des éléments axiaux opposés - Google Patents

Outillage de formage à froid de pièces métalliques comportant des éléments axiaux opposés Download PDF

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EP0117213A1
EP0117213A1 EP84420011A EP84420011A EP0117213A1 EP 0117213 A1 EP0117213 A1 EP 0117213A1 EP 84420011 A EP84420011 A EP 84420011A EP 84420011 A EP84420011 A EP 84420011A EP 0117213 A1 EP0117213 A1 EP 0117213A1
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EP
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die
fixed part
spinning
axial
forming
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Guy Bostbarge
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Ateliers Mecaniques et Industries Speciales SAS AMIS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/762—Coupling members for conveying mechanical motion, e.g. universal joints
    • B21K1/765—Outer elements of coupling members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/03—Making uncoated products by both direct and backward extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/74—Making machine elements forked members or members with two or more limbs, e.g. U-bolts, anchors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/762—Coupling members for conveying mechanical motion, e.g. universal joints

Definitions

  • Tools are known for the manufacture of metal parts by extrusion provided with lateral extensions such as the braces of universal joints. Such a device has been described in document FR A 2 226 228.
  • the present invention aims to allow the production of a tool for manufacturing by extrusion, preferably cold, of metal parts with opposite directions of spinning in the axis of the forging or parallel to it.
  • the die ensuring the spinning of an axial extension of the part which is opposite to another axial spinning, for example tubular, is placed in the movable part of the tool, said die being hooped dynamically during the movement.
  • This element can consist of a hoop of the fixed die (s).
  • the tools illustrated in fig. l firstly comprises a fixed part assigned to the general reference 1 and a tubular movable die 2.
  • the fixed part 1 is clamped on a table not shown. It comprises a base 3 supporting a punch 4 of generally cylindrical shape and the bottom of which has a frustoconical bearing 4a. This range is engaged in a bore of complementary shape 5a of a sole 5 placed above the base 3 so that the sole in question and the punch 4 are locked relative to each other.
  • Around the punch 4 is arranged an annular ring 6 resting on the 'sole 5.
  • the sole 5 and the base 3 are held externally by a centering ring 7 which also extends around part of a die 8.
  • a centering ring 7 which also extends around part of a die 8.
  • the periphery 8b of the matrix 8 is provided slightly tapered upwards.
  • This matrix is hooped in a hoop 9 with additional bore, clamped by any appropriate means with respect to the press table to ensure an energetic clamping of all the components of part 1 of the tooling.
  • the hoop being perfectly centered relative to the sole 5, perfect centering of the annular ring 6 is carried out relative to the punch 4.
  • the punch 4 and the annular ring 6 limit a spinning section intended for the construction of the axial skirt of a part, as will be explained better below.
  • the punch is provided with a head 4b whose end face is conical, while its periphery has a diameter slightly larger than that of the body of the punch.
  • the annular ring 6 has a flange interior 6a of diameter smaller than that of said ring.
  • the movable die 2 is in the form of a tube whose lower annular face 2a is frustoconical, the connection of this face and the internal bore 2b of the die comprising a bead 2c of diameter smaller than that of the bore 2b.
  • the action of the die 2 on the piece 10 generates two simultaneous actions: first the formation of a skirt 11 in the annular space between the ring 6 and the punch 4 (fig. 2) and then the production of a cylindrical shaft end 12 located opposite the skirt 11 and which forms inside the bore 2b of the die 2.
  • the outside diameter of the movable die 2 is at play almost equal to that of the bore 8a of the die 8, so that the introduction of the movable die 2 into said bore 8a causes its hooping dynamic from the moment the die comes into contact with the piece of land 10.
  • the punch 4 could have a complex shape allowing, for example, the production of a part 14 of the kind produced as indicated above, but the skirt 11 of which would be replaced by multiple axially oriented branches, for example for the production of the tripod fork of a universal joint.
  • FIG. 3 Illustrated in fig. 3 a tool capable of allowing the production of such a fork 14. It can be seen that the annular ring 6 has been eliminated, the bore 8a of the matrix 8 externally limiting the spinning of the branches 14a of the fork 14 including the axial rod 14b is spun inside the die 2. We observe the complex shape of the punch 4 which allows the branches and openings which separate them to be obtained.
  • the dynamic hooping system of the die 2 for the spinning of the rod 14b makes it possible to statically hoop the punch 4 with multiple dies intended for the spinning of the branches 14a.
  • the static hooping of the punch 4 makes it possible to ensure (despite its weakening form) optimum resistance to the force by making it possible to manufacture the part 14, which is not achievable by a conventional spinning process.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Metal Extraction Processes (AREA)
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Abstract

L'outillage suivant l'invention comprend une filière fixe (4-6) réalisée sous la forme d'un poinçon (4) entouré d'une bague annulaire (6) pour la réalisation d'une jupe (11) d'un organe comportant en outre en bout d'arbre (12) axial opposé à cette jupe. Ce bout d'arbre est réalisé par une filière tubulaire (2) solidaire de la partie mobile de l'outillage. Cette filière (2) s'engage sans jeu dans l'alésage (8a) d'une matrice (8) frettée de manière que ladite filière se frette dynamiquement pendant le travail de filage dans ledit alésage.
Extrusion à froid des métaux.

Description

  • On connaît des outillages destinés à la fabrication de pièces métalliques par extrusion pourvues de prolongements latéraux tels que les croisillons de joints de cardan. On a décrit un tel dispositif dans le document FR A 2 226 228.
  • On connaît aussi des outillages susceptibles de permettre l'obtention d'un prolongement axial réalisé par filage simple ou multiple dans l'axe de forgeage. Dans ce cas, la filière permettant le filage central est placée dans la partie fixe de l'outillage et son frettage destiné à assurer sa résistance face aux efforts de formage est effectué statiquement par une ou plusieurs frettes.
  • La présente invention vise à permettre la réalisation d'un outillage de fabrication par extrusion, préférablement à froid, de pièces métalliques avec des directions opposées de filage dans l'axe du forgeage ou parallèle à celui-ci.
  • A cet effet, la filière assurant le filage d'un prolongement axial de la pièce qui se trouve opposé à un autre filage axial, par exemple tubulaire, est placé dans la partie mobile de l'outillage, ladite filière étant frettée dynamiquement pendant le mouvement de descente du coulisseau de la presse, à l'intérieur d'un élément de la partie fixe de l'outillage. Cet élément peut consister en une frette de la ou des filières fixes.
  • Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
    • Fig. l est une vue en coupe d'un outillage suivant l'invention à sa position ouverte.
    • Fig. 2 illustre la manière dont une pièce à filages opposés peut être réalisée avec l'outillage illustré en fig. 1. Dans cette figure, ce dernier est représenté fermé, c'est-à-dire à la fin du forgeage.
    • Fig. 3 est une vue semblable à celle de fig. 2 mais montrant une variante.
  • L'outillage illustré en fig. l comprend tout d'abord une partie fixe affectée de la référence générale 1 et une filière mobile tubulaire 2. La partie fixe 1 est bridée sur une table non représentée. Elle comprend une embase 3 supportant un poinçon 4 de forme générale cylindrique et dont le bas comporte une portée tronconique 4a. Cette portée est engagée dans un alésage de forme complémentaire 5a d'une semelle 5 placée au-dessus de l'embase 3 de manière que la semelle en question et le poinçon 4 soient verrouillés l'un par rapport à l'autre. Autour du poinçon 4 est disposée une bague annulaire 6 reposant sur la 'semelle 5.
  • La semelle 5 et l'embase 3 sont maintenues extérieurement par une couronne de centrage 7 qui s'étend également autour d'une partie d'une matrice 8. Dans l'alésage étagé 8a de cette dernière est engagée la bague annulaire 6. Le pourtour 8b de la matrice 8 est prévu légèrement conique vers le haut. Cette matrice est frettée dans une frette 9 à alésage complémentaire, bridée par tous moyens appropriés par rapport à la table de la presse pour assurer un serrage énergique de tous les composants de la partie 1 de l'outillage. La frette étant centrée parfaitement par rapport à la semelle 5, on réalise un centrage parfait de la bague annulaire 6 par rapport au poinçon 4.
  • En fait, le poinçon 4 et la bague annulaire 6 limitent une section de filage destinée à la construction de la jupe axiale d'une pièce, comme on l'expliquera mieux plus loin. A cet effet, le poinçon est pourvu d'une tête 4b dont la face extrême est conique, tandis que sa périphérie présente un diamètre légèrement plus grand que celui du corps du poinçon. De même, la bague annulaire 6 comporte une collerette intérieure 6a de diamètre inférieur à celui général de ladite bague. On observe enfin que la face extrême 6b de la bague 6 tournée vers le haut est évasée pour faciliter l'écoulement du métal lors du filage.
  • La filière mobile 2 se présente sous la forme d'un tube dont la face annulaire inférieure 2a est tronconique, la liaison de cette face et de l'alésage intérieur 2b de la filière comportant un cordon 2c de diamètre inférieur à celui de l'alésage 2b.
  • Pour effectuer le filage, on part d'un lopin métallique 10 de forme générale cylindrique que l'on dispose contre la face 6b de la bague annulaire 6, puis la filière mobile 2 est introduite à l'intérieur de la matrice 8 sous une force élevée.
  • L'action de la filière 2 sur le lopin 10 engendre deux actions simultanées : premièrement la formation d'une jupe 11 dans l'espace annulaire compris entre la bague 6 et le poinçon 4 (fig. 2) et ensuite la réalisation d'un bout d'arbre cylindrique 12 situé à l'opposé de la jupe 11 et qui se forme à l'intérieur de l'alésage 2b de la filière 2.
  • Conformément à l'invention, le diamètre extérieur de la filière mobile 2 est au jeu près égal à celui de l'alésage 8a de la matrice 8, de telle manière que l'introduction de la filière mobile 2 dans ledit alésage 8a provoque son frettage dynamique à partir du moment où la filière entre en contact avec le lopin 10.
  • Ainsi, lors de l'attaque de la face tronconique 2a de la filière mobile 2 sur le pion 10, on est assuré que le filage s'effectuera sans rupture ni détérioration de la filière 2. On observera que le frettage dynamique en question est réalisé par la matrice 8 de la filière fixe, de telle sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de pièces supplémentaires pour la réalisation dudit frettage dynamique. Une fois la pièce terminée et la filière 2 ramenée à sa position initiale, la pièce ll-12 est extraite de la partie fixe de l'outillage au moyen d'éjecteurs 13. Ceux-ci, prévus au nombre de trois, traversent librement l'embase 3 et la semelle 5 pour venir agir sur l'arête terminale de la jupe 11.
  • Le poinçon 4 pourrait affecter une forme complexe permettant par exemple la réalisation d'une pièce 14 du genre de celle réalisée comme indiqué ci-dessus, mais dont la jupe 11 serait remplacée par des branches multiples orientées axialement, par exemple pour la réalisation de la fourche tripode d'un joint de cardan.
  • On a illustré en fig. 3 un outillage susceptible de permettre la réalisation d'une telle fourche 14. On observe que la bague annulaire 6 a été supprimée, l'alésage 8a de la matrice 8 limitant extérieurement le filage des branches 14a de la fourche 14 dont la tige axiale 14b est filée à l'intérieur de la filière 2. On observe la forme complexe du poinçon 4 qui permet l'obtention des branches et des ouvertures qui les séparent.
  • Dans ce cas, le système de frettage dynamique de la filière 2 pour le filage de la tige 14b permet de fretter statiquement le poinçon 4 à filières multiples destiné au filage des branches 14a.
  • Le frettage statique du poinçon 4 permet d'assurer (malgré sa forme fragilisante) une résistance optimale à l'effort en rendant possible la fabrication de la pièce 14, qui n'est pas réalisable par un procédé conventionnel de filage.

Claims (1)

  1. Outillage de formage à froid de pièces métalliques du genre comprenant une filière fixe (4-6) assurant le filage d'éléments axiaux ou longitudinaux et qui est frettée statiquement dans la partie fixe de l'outillage pour résister aux efforts de formage, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une filière tubulaire (2) solidaire de la partie mobile de l'outillage et destinée à réaliser par filage un second élément axial (12) opposé aux premiers (10), ladite filière (2) venant se frotter dynamiquement à l'intérieur d'un élément (8) de la partie fixe de l'outillage.
EP84420011A 1983-02-15 1984-01-27 Outillage de formage à froid de pièces métalliques comportant des éléments axiaux opposés Expired EP0117213B1 (fr)

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FR8302885A FR2540758B1 (fr) 1983-02-15 1983-02-15 Outillage de formage a froid de pieces metalliques comportant des elements axiaux opposes
FR8302885 1983-02-15

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EP0117213A1 true EP0117213A1 (fr) 1984-08-29
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