FR2541605A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SPHERICAL HEAD TOURILLONS - Google Patents
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Abstract
A.PROCEDE POUR LA FABRICATION DE TOURILLONS A TETE SPHERIQUE; B.PROCEDE CARACTERISE EN CE QUE, AU MOINS DANS LA DERNIERE ETAPE DU PRESSAGE DE FLUAGE, ON UTILISE POUR LE FORMAGE DE LA SPHERE 6, UN BOITIER DE PRESSAGE 1 FERME ET ON AMENE ENSUITE LA SURFACE EXTERIEURE DE LA SPHERE 6 AINSI OBTENUE A SA DIMENSION IMPOSEE ET AU DEGRE DE POLISSAGE DESIRE PAR UNE OPERATION DE ROULAGE A GALETS. C.L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LA FABRICATION DE TOURILLONS A TETE SPHERIQUE.A.PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF SPHERICAL HEAD TRUNNELS; B. PROCESS CHARACTERIZED IN THAT, AT LEAST IN THE LAST STEP OF THE PRESSING OF CREEP, A CLOSED PRESSING BOX 1 IS USED FOR THE FORMING OF THE SPHERE 6 AND THEN THE EXTERNAL SURFACE OF THE SPHERE 6 SO OBTAINED IS USED TO ITS IMPOSED DIMENSION AND DEGREE OF POLISHING DESIRED BY A ROLLER ROLLING OPERATION. C. THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR MANUFACTURING SPHERICAL HEAD JOURNALS.
Description
1 i - "Procédé pour la fabrication de tourillons à tête sphérique "1 i - "Process for the manufacture of spherical trunnions"
L'invention concerne un procédé pour la fabrication de barres et tourillons à tête sphérique com- The invention relates to a method for the manufacture of rods and journals with a ball head
prenant une tige et une sphère disposée sur une extré- taking a rod and a sphere arranged on one end
mité de cette tige, en partant d'une ébauche essentielle- of this stem, starting from a basic sketch-
ment cylindrique à section transversale massive, sur la- cylindrical section with a massive cross-section, on the
quelle la tête sphérique est formée par pressage de flua- which the spherical head is formed by pressing of
ge, de préférence à plusieurs étapes, à l'aide d'un man- ge, preferably at several stages, using a
chon ou boitier de pressage et d'un poinçon de pressage chon or pressing box and pressing punch
de fluage du métal.creep of the metal.
Des tourillons ou axes à-tgte sphérique sont Trunnions or spherical axes are
utilisés, par exemple, pour des barres de direction de vé- used, for example, for
hicules automobiles Il est nécessaire, dans ce cas, que It is necessary, in this case, that
la tête sphérique conserve des dimensions extrêmement pré- the spherical head retains extremely
cises et présente, en conséquence, une surface extérieure and, as a result, has an outer surface
de rugosité très faible En partant d'une ébauche essen- very low roughness Starting from an essen-
tiellement cylindrique, à section transversale massive, on a procédé jusqu'à maintenant à un pré-formage de la sphère, par une opération de pressage de fluage à plusieurs étapes dans un manchon de passage ou boîtier ouvert Par ce pressage de fluage en bottier de pressage ouvert, une sphère brute a été obtenue qui présentait, dans sa zone médiane, une arête ou bavure saillante circulaire Dans une opération de travail suivante, cette nervure a été éliminée Dans une autre opération de travail, la sphère 2.- a été amenée, par usinage à enlèvement de copeaux, à sa In a substantially cylindrical, solid cross-sectional manner, the sphere has been pre-formed by a multistage creep pressing operation in a passage sleeve or an open housing. open pressing, a raw sphere was obtained which had, in its median area, a circular protruding edge or burr In a subsequent work operation, this rib was eliminated In another working operation, the sphere 2.- was brought , by machining with chip removal, at its
dimension imposée, et, finalement, dans une dernière opé- imposed dimension, and finally, in a final
ration de travail, la sarface extérieure a été polie au ration of work, the outer sarface was polished at
moyen de rouleaux lisses.medium of smooth rollers.
Le brevet DE-21 07 459 décrit un procédé pour la fabrication de sphères creuses en acier servant d'éléments de noeuds dans des structures cloisonnées Dans DE-21 07 459 discloses a method for the manufacture of hollow steel spheres serving as nodes elements in partitioned structures in
ce cas, on procède en formant tout d'abord dans une matri- this case, we proceed by first forming a matrix
ce deux demi-coquilles ayant chacune un bord de forme si- this two half-shells each having a shape-like edge
nusoldale, après quoi ces demi-coquilles sont assemblées nusoldale, after which these half-shells are assembled
avec leurs bords convergents et sont soudées ensuite en- with their converging edges and are then welded
tre elles le long de leur joint de séparation circulaire. they are along their circular separation joint.
D'autre manière, les sphères creuses sont forgées en une seule pièce dans une matrice, auquel cas on part tout d'abord d'un cylindre creux comme ébauche, ce cylindre étant préalablement formé avec des extrémités coniques, In another way, the hollow spheres are forged in one piece in a matrix, in which case a hollow cylinder is first cast as a blank, this cylinder being previously formed with conical ends,
après quoi le semi-produit creux ainsi obtenu est trans- after which the hollow semi-product thus obtained is
formé dans une matrice en sa forme finale sphérique La formed in a matrix in its spherical final form
matrice se compose de deux moitiés, qui, dans l'état fi- matrix consists of two halves, which, in the final state,
nal de formage des pièces, forment une matrice fermée, qui forming parts, form a closed matrix, which
résulte de l'application des moitiés l'une sur l'autre. results from the application of the halves one on the other.
Il en résulte que, dans tous les cas, la forme d'une sphè- As a result, in all cases, the shape of a sphere
re creuse ne peut être qu'imparfaite. The hollow can only be imperfect.
Pour ces sphères creuses en acier connues, For these known steel hollow spheres,
qui servent d'éléments de noeuds pour structures cloison- which serve as node elements for partition structures.
nées, il s'agit de pièces de construction auxquelles au- these are building parts to which
cune exigence de précision n'est imposée pour leur dimen- a requirement of precision is not imposed for their size.
sions Elles ne sont comparables qu'approximativement à They are comparable only approximately to
des pièces mécaniques dites de précision, telles que cel- precision mechanical parts, such as
le représentée par un tourillon à tête sphérique utilisé the represented by a spherical ball pin used
comme barre de direction dans une automobile. as a steering bar in an automobile.
Pour un article de fabrication en série de For a mass-produced article of
haute qualité, les mesures mentionnées ci-dessus consti- high quality, the measures mentioned above constitute
tuent un procédé de formage très coûteux La présente in- kill a very expensive forming process.
vention a pour but de simplifier le procédé de formage 3.- The purpose of this invention is to simplify the forming process.
pour de tels tourillons à tête sphérique, tout en permet- for such spherical trunnions, while allowing
tant, avec ce procédé simplifié, la production d'un arti- with this simplified process, the production of an article
cle de haute qualité.high quality key.
Conformément à l'invention, ce but est at- In accordance with the invention, this object is
teint avec un procédé caractérisé en ce que, au moins dans la dernière étape de pressage de fluage pour le formage de la sphère, on utilise un bottier de pressage fermé, et, ensuite, la surface extérieure de la sphère ainsi obtenue est amenée à sa dimension imposée et est rendue lisse par "roulage à galets " Grâce au procédé revendiqué, la fabrication dyed with a process characterized in that, at least in the last creep pressing step for forming the sphere, a closed pressing box is used, and then the outer surface of the sphere thus obtained is fed to its imposed dimension and is made smooth by "roller rolling" Through the claimed process, the manufacture
est extraordinairement simplifiée et rendue moins coû- is extraordinarily simplified and made less costly
teuse En outre, par l'opération de travail, prévue à la suite, de la surface extérieure (par roulage à galets), on In addition, by the work operation, provided subsequently, of the outer surface (by rolling with rollers), one
obtient un produit de plus haute qualité que ceux réali- obtain a higher quality product than those achieved
sés jusqu'à ce jour Il est évident pour l'homme de l'art until today It is obvious to the man of art
que le procédé connu pour la fabrication de sphères creu- that the known process for producing hollow spheres
ses en acier comme éléments de noeuds de structures ajou- its steel elements as elements of structural knots
rées, ne constitue aucune antériorité pour les caracté- is not a prior art for the characteristics
ristiques de la présente invention. of the present invention.
L'invention est expliquée ci-après à l'aide The invention is explained hereinafter using
d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins an- of an exemplary embodiment with reference to the drawings
nexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une pièce ébauche cylindrique à section transversale pleine massive, in which: FIG. 1 is a perspective view of a cylindrical blank piece with solid solid cross-section,
la figure 2 est une vue en coupe longitu- FIG. 2 is a longitudinal sectional view
dinale du moule de formage par pressage de fluage dans la dernière étape du procédé appliqué jusqu'à ce jour, of the creep press forming mold in the last step of the process applied to date,
la figure 3 est une vue en coupe longitu- FIG. 3 is a longitudinal sectional view
dinale du moule de pressage conforme à l'invention, dinale of the pressing mold according to the invention,
la figure 4 est une représentation schéma- FIG. 4 is a diagrammatic representation
tique d'un dispositif de formage par galets de roulage, la figure 5 représente le tourillon à tête of a rolling roller forming device, Figure 5 shows the trunnion
sphérique fini.spherical finished.
4.-4.-
A partir d'une ébauche cylindrique à sec- From a cylindrical blank to dry
tion transversale pleine, telle que celle représentée en figure 1, il est formé, tout d'abord, à une extrémité, solid cross-section, as shown in FIG. 1, it is formed, at first, at one end,
une sphère, par un procédé de pressage-de fluage en plu- a sphere, by a pressing-creep process in particular
sieurs étapes, dont la dernière étape est représentée en coupe longitudinale en figure 2 Le bottier de pressage 1 utilisé ici, est constitué par deux parties 2 et 3 et il est utilisé à l'état ouvert, c'est-à-dire que, au cours de l'action du poinçon de pressage 4, les deux parties 2 et 3 du boîtier de presse 1 sont espacées l'une de l'autre, de telle manière que 2 sous l'action du poinçon, le matériau de la pièce ébauche puisse s'écouler dans la ifer steps, the last step is shown in longitudinal section in Figure 2 The pressing box 1 used here, consists of two parts 2 and 3 and is used in the open state, that is to say, during the action of the pressing punch 4, the two parts 2 and 3 of the press housing 1 are spaced from each other, so that 2 under the action of the punch, the material of the workpiece draft can flow into the
fente 5 subsistant entre les deux parties 2 et 3 du boi- slot 5 between the two parts 2 and 3 of the
tier Il se forme ainsi, sur la sphère à former 6, une bavure 7 en forme de nervure circulaire Le boîtier de pressage est, dans ce cas, dimensionné de telle sorte que la sphère 6 obtenue par le formage et qui possède une nervure médiane 7, soit surdimensionnée par rapport à Thus, on the sphere 6 to form a burr 7 shaped circular rib The pressing box is, in this case, dimensioned so that the sphere 6 obtained by forming and has a median rib 7 , being oversized compared to
sa dimension imposée Dans une opération de travail sui- imposed dimension In a work operation
vante, cette nervure 7 est éliminée et la sphère 6 est usinées par enlèvement de matière, jusqu'à sa dimension imposée La surface extérieure de la sphère est ensuite polie par roulage à galets et la tige 8 du tourillon est réalisée par usinage à enlèvement de matière du cylindre However, this rib 7 is eliminated and the sphere 6 is machined by removal of material, to its imposed size. The outer surface of the sphere is then polished by roller rolling and the pin 8 of the pin is made by machining with removal of material. cylinder material
ébauche.draft.
Conformément à la proposition de linven- In accordance with the proposal of
tion, il est utilisé un boitier de formage par fluage de matière 1 ' qui est fermé et se compose des deux parties tion, it is used a creep forming casing material 1 'which is closed and consists of two parts
2 ' et 3 ' Ce bo tier est alors dimensionné de telle maniè- 2 'and 3' This box is then dimensioned in such a way
re qu'il présente la dimension imposée de la sphère 6 ' à confectionner avec un excès de dimension correspondant à re that it presents the imposed dimension of the sphere 6 'to be made with an excess of dimension corresponding to
la réduction de diamètre causée par l'opération de rou- the diameter reduction caused by the rolling operation
lage à galets ultérieure La rugosité de surface extérieu- Later pebble age The external surface roughness
re de la sphère préalablement formée 6 ' correspond alors re of the previously formed sphere 6 'then corresponds
à une surépaisseur d'environ 6 à 12 microns. at an extra thickness of about 6 to 12 microns.
5.-5.-
Les deux parties 2 ' et 3 ' forment le bot- The two parts 2 'and 3' form the bot-
tier de pressage 1 t Dans une partie 21, est monté cou- In a part 21, is assembled cou-
lissant le poinçon de presse 4 ' Dans le cas du procédé conforme à l'invention, les deux pièces 2 ', 3 ' constituant le bottier de pressage 1 ' qui reçoivent la pièce ébauche smoothing the press punch 4 'In the case of the process according to the invention, the two parts 2', 3 'constituting the pressing box 1' which receive the blank part
éventuellement pré-formée présentant une section trans- possibly pre-formed having a trans-
versale massive, sont tout d'abord réunies en un moule de presse fermé Après cela, le poinçon de presse 4 ' est actionné pour agir directement sur le matériau de l'ébauche constituant la sphère 6 Pendant cette action du poinçon, firstly, the press punch 4 'is actuated to act directly on the material of the blank constituting the sphere 6 during this action of the punch,
les deux parties 2 ' et 3 ' du moule de pressage sont rac- the two parts 2 'and 3' of the pressing mold are connected with
cordées directement et sans joint l'une avec l'autre pour strung directly and seamlessly with each other for
former le bottier de pressage fermé. form the closed pressing box.
Ensuite, la sphère 6 ' est arrondie par rou- Then the sphere 6 'is rounded by
lage à galets jusqu'à ce que la rugosité de surface cor- peel until the surface roughness cor-
responde à une épaisseur inférieure à 3 microns Par cet- is less than 3 microns thick.
te opération de roulage, d'une part, la qualité de la surface extérieure de la sphère 6 ' est améliorée, et, the rolling operation, on the one hand, the quality of the outer surface of the sphere 6 'is improved, and,
d'autre parts la sphère est amenée à sa dimension préci- on the other hand the sphere is brought to its precise dimension.
se imposée La tige du tourillon est alors formée, de The trunnion rod is then formed,
la manière habituelle, par usinage à enlèvement de copeaux. the usual way, by machining with chip removal.
Cependant, il pourrait également être amené à sa forme However, it could also be brought to its shape
définitive par roulage à galets Le tourillon à tête sphé- definitive by roller rolling The spherical head
rique terminé est représenté en figure 5. completed is shown in Figure 5.
La figure 4 représente schématiquement un dispositif de roulage par galets Il comprend un arbre FIG. 4 schematically represents a roller rolling device. It comprises a shaft
porte-marteaux sur lequel sont montés à coulissement ra- hammer carrier on which are slidably mounted
dial, les glissières creuses de marteaux 12 et les têtes de marteaux 13 Des galets d'application de pression 14 sont montés à rotation libre dans une cage à galets 15 qui est elle-m 8 me entourée par une bague extérieure de taintien 16 Lors d'une rotation de l'arbre à marteaux 10, les glissières 12 ainsi que les t Utes de marteaux 13 sont The pressure rollers 14 are freely rotatably mounted in a roll cage 15 which is itself surrounded by an outer ring of brass 16. 'a rotation of the hammer shaft 10, the slides 12 and the t utes of hammers 13 are
poussées radialement vers l'extérieur par la force centri- pushed radially outwards by the centrifugal force
fuge les têtes de marteaux 13 circulent ainsi au-dessous 6,- fug the hammerheads 13 thus move below 6, -
des galets de pression individuels 140 Les marteaux re- The individual pressure rollers 140
çoivent chacun son impulsion de pression vers leintérieur each receive its pressure pulse inwards
qui se transmet comme force de conformation sur la glis- which is transmitted as a conformational force on the
sière 12 et ainsi sur la pièce à travailler, non représen- 12 and thus on the workpiece, not representative of
tée La bague extérieure 16 de maintien des galets de pression 14 est montée à rotation libre dans un carter de machine et elle est entrainée dans la rotation relative désirée par l'arbre à marteaux rotatif 10, à la manière d'un mécanisme différentiel Sur leur parcours, entre une paire de galets de pression et la suivante, les têtes The outer ring 16 for holding the pressure rollers 14 is freely rotatably mounted in a machine housing and is driven in the relative rotation desired by the rotary hammer shaft 10, in the manner of a differential mechanism. course, between a pair of pressure rollers and the next, the heads
de marteaux et la course d'ouverture qui en résulte don- of hammers and the opening race that results
nent à la pièce à travailler la possibilité à la fois give the piece to work the possibility at the same time
de tourner ou de se déplacer latéralement De tels dis- to turn or to move laterally
positifs sont connus en soi Cependant, leur emploi pour le formage de sphères n'est pas évident car, jusqu'à ce jour, le procédé de roulage a été appliqué exclusivement au traitement de pièces cylindriques ou coniques, L'opération de formage décrite ci-dessus de la pièce peut être exécutée à la température ambiante However, their use for forming spheres is not obvious because, to date, the rolling method has been applied exclusively to the treatment of cylindrical or conical parts, the forming operation described herein. Above the room can be executed at room temperature
(pressage de fluage à froid) ou également à une tempéra- (cold creep pressing) or also at a temperature
ture de travail accrue par rapport à la pièce (pressage à chaud) La préférence est donnée cependant au pressage Increased workload relative to the workpiece (hot pressing) However, preference is given to pressing
à froid, car, non seulement, il est moins coûteux (en re- cold, because not only is it less expensive (in
nonçant à l'opération d'échauffement), mais il permet de not at the warm-up operation), but it allows
plus hautes précisions de fabrication. highest manufacturing accuracies.
Le tourillon proprement dit 8 ' peut Otre réalisé par un usinage à enlèvement de copeaux Mais il The trunnion itself 8 'can be achieved by a machining chip removal But he
est également possible d'amener le tourillon à sa forme dé- It is also possible to bring the trunnion to its de-
finitive par roulage à galets.final by rolling with rollers.
Grâce à l'invention, il est possible de con- Thanks to the invention, it is possible to
fectionner des tourillons à tête sphérique du genre men- to make ball-type trunnions of the type men-
tionné, d'une manière considérablement plus économique que jusqu'à ce jour et cependant d'obtenir un produit de haute qualité. 7.- in a considerably cheaper way than today and yet to obtain a high quality product. 7.-
R E V E ND I C A T I O N SR E V E ND I C A T IO N S
1. Procédé pour la fabrication de touril- 1. Process for the manufacture of tur-
lons à t 9 te sphérique comprenant une tige et une sphère sur l'extrémité de celle-ci, procédé par lequel la sphère est réalisée par formage par pressage de fluage de ma- tière, de préférence en plusieurs étapes, à l'aide d'un bottier de pressage et d'un poinçon de pression, procédé caractérisé en ce que, au moins dans la dernière étape du pressage de fluage, on utilise pour le formage de la sphère ( 6 '), un bottier de pressage ( 1 ') fermé et on amène Spherical taper comprising a rod and a sphere on the end thereof, wherein the sphere is formed by material creep pressing, preferably in a plurality of steps, with the aid of a pressing box and a pressure punch, characterized in that, at least in the last creep pressing step, a press box (1 ') is used for forming the sphere (6'). ) closed and we bring
ensuite la surface extérieure de la sphère ( 6 ') ainsi Ob- then the outer surface of the sphere (6 ') thus Ob-
tenue à sa dimension imposée et au degré de polissage désiré par une opération de roulage à galetso held to its imposed size and the degree of polishing desired by a rolling operation galetso
2. Procédé suivant la revendication 1, ca- 2. Process according to claim 1,
ractérisé en ce que le bottier de pressage ( 11) utilisé characterized in that the pressing casing (11) used
dans la dernière étape du pressage de fluage pour le for- in the last stage of creep pressing for the
mage de la sphère présente une dimension intérieure cor- mage of the sphere has an inner dimension cor-
respondant à la dimension imposée de la sphère. corresponding to the imposed dimension of the sphere.
3. Procédé suivant l'une quelconque des 3. Process according to any one of
revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans l'une Claim 1 or 2, characterized in that in one
des deux parties ( 2 ', 3 ') qui forment le bottier de pres- of the two parts (2 ', 3') which form the casing of pres-
sage ( 1 ') est monté coulissant un poinçon de pressage ( 4 ') qui agit directement sur la matériau constitutif de la sphère. 4 Procédé suivant l'une quelconque des wise (1 ') is slidably mounted a pressing punch (4') which acts directly on the material constituting the sphere. 4 Process according to any one of
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, au moins dans Claims 1 to 3, characterized in that, at least in
la dernière étape de l'opération de pressage de fluage, les deux parties ( 2, 3 ') formant le bottier de pressage ( 1 ') sont assemblées entre elles, sans joint ouvert, en the last step of the creep pressing operation, the two parts (2, 3 ') forming the pressing casing (1') are assembled together, without an open seal,
un moule fermé et ensuite le poinçon ( 4 ') est actionné. a closed mold and then the punch (4 ') is actuated.
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