FR2550109A1

FR2550109A1 - Tool for forming cylindrical dished parts and equipment for operating such a tool on a press.

Info

Publication number: FR2550109A1
Application number: FR8312784A
Authority: FR
Inventors: Jean Troclet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1983-08-03
Publication date: 1985-02-08
Also published as: ES296888U; FR2550109B1; ES296888Y

Abstract

The invention relates to a tool for forming cylindrical blanks, especially for the production, on dished tube lengths, of external annular retention rings obtained by radial deformation between a punch and a concentric die. The object of the invention is to reduce the cost and to achieve an accuracy and a tolerance which are easily obtained. According to the invention, the punch consists of radiating blades forming an extendable tubular mandrel, the external face of which comprises a profile 13 complementary to that of the die 2, a spreader member 4 ensuring the radial expansion of the blades in the direction of the die in order to produce the final outline of the blank P by forming. Application in particular to transfer presses.

Description

"Outil de formage de pièces embouties cylindriques et équipe
ment pour la mise en oeuvre d'un tel outil sur une presse"."Tool for forming cylindrical stamped parts and team
ment for the implementation of such a tool on a press ".

L'invention se réfère à un outil pour le formage d'ébauches cylindriques, notamment pour la réalisation sur des tronçons de tubes emboutis de nervures ou joncs annulaires extérieurs obtenus par déformation radiale. Elle concerne également les presses, en particulier les presses tranferts équipées et adaptées pour recevoir et met:tre en oeuvre:cet'outil. The invention relates to a tool for forming cylindrical blanks, in particular for producing on sections of stamped tubes of external annular ribs or rods obtained by radial deformation. It also relates to presses, in particular transfer presses equipped and adapted to receive and use: this tool.

Dans certaines techniques, et en particulier dans celle de l'automobile, on a fréquemment recours au procédé de déformation radiale par expansion de pièces préalablement embouties. C'est le cas, notamment des carters ou capots de cardan destinés à masquer la zone de transition entre l'arbre de roue et l'arbre de transmission. Ces capots sont généralement constitués d'une ébauche métallique, se présentant sous la forme d'un tronçon de tube embouti sur lequel on doit réaliser des nervures ou joncs annulaires en saillie extérieure, ces bossages constituant les moyens de retenue du soufflet d'étanchéité, qui chevauche en partie ce capot et l'arbre de roue. In certain techniques, and in particular in that of the automobile, recourse is frequently had to the process of radial deformation by expansion of previously stamped parts. This is the case, in particular of cardan shafts or covers intended to mask the transition zone between the wheel shaft and the transmission shaft. These covers generally consist of a metal blank, in the form of a section of pressed tube on which annular ribs or rods projecting from the outside, these bosses constituting the means for retaining the sealing bellows, which partly overlaps this hood and the wheel shaft.

Jusqu'alors les nervures étaient obtenues soit par --môletage, soit par l'expansion radiale d'un poincon en caoutchouc soumis à une forte pression hydraulique et déformant l'ébauche dans une matrice, elle même retenue par une frette. Hitherto the ribs were obtained either by - knitting, or by the radial expansion of a rubber punch subjected to high hydraulic pressure and deforming the blank in a matrix, itself retained by a hoop.

On a également essayé d'obtenir la formation de ces nervures par décharge d'ondes de chocs ou encore par explosifs dans l'eau. Tous ces procédés sont onéreux et ne permettent pas, en particulier dans le cas du moletage, d'obtenir la précision et la tolérance technologiques recherchées.We have also tried to obtain the formation of these ribs by shock wave discharge or by explosives in water. All these processes are expensive and do not make it possible, in particular in the case of knurling, to obtain the desired technological precision and tolerance.

L'invention concerne donc un nouvel outil constitué de façon usuelle d'un poinçon et d'une matrice concentrique emprisonnant entre eux la pièce emboutie à conformer, cet outil étant caractérisé en ce que le poinçon est constitué de lames rayonnantes, formant un mandrin tubulaire, dont la face extérieure comporte un profil complémentaire de celui de la matrice, un organe écarteur mobile assurant l'expansion radiale des lames en direction de la matrice pour réaliser par repoussage du métal le contour définitif de la pièce emboutie. The invention therefore relates to a new tool usually consisting of a punch and a concentric matrix trapping between them the stamped part to be conformed, this tool being characterized in that the punch consists of radiating blades, forming a tubular mandrel , the outer face of which has a profile complementary to that of the die, a movable spacer member ensuring the radial expansion of the blades in the direction of the die in order to produce the final contour of the stamped part by pushing back the metal.

Selon, une caractéristique avantageuse de l'invention, les lames ont en section une forme de secteur rayonnant et présentent une face interne inclinée, constituant une rampe d'expansion radiale pour l'organe écarteur, qui est constitué d'un cône à facettes, le nombre de facettes étant égal aux nombre de lames. According to an advantageous characteristic of the invention, the blades have a cross-section of a radiating sector and have an inclined internal face, constituting a ramp of radial expansion for the spacer member, which consists of a faceted cone, the number of facets being equal to the number of blades.

Selon, une autre caractéristique de l'invention, la face externe des lames comporte des cannelures transversales étagées, dont la forme et le positionnement correspondent à ceux de gorges annulaires ménagées dans la face interne de la matrice. According to another characteristic of the invention, the external face of the blades comprises stepped transverse grooves, the shape and positioning of which correspond to those of annular grooves formed in the internal face of the matrix.

L'invention s'étend également à l'intégration de cet outil de formage dans une presse-transfert, et protège par conséquent l'équipement pour la mise en oeuvre de cet outil, cet équipement étant caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un ensemble-de positionnement et de déformation de l'ébauche formé d'une semelle inférieure portant une bague repère, montée coulissante sur des colonnes de guidage et sur des chandelles de retenue à ressorts, d'autre part, un cône écarteur fixe là sécurité hydraulique),et enfin un équipage mobile constitué d'une semelle supérieure reliée au plateau de la presse tranfert et portant la matrice entourée d'une ceinture conique (mohile en translation axiale par rapport à ladite matrice) d'une butée de contact avec la matrice et d'un éjecteur monté élastique sur des ressorts. The invention also extends to the integration of this forming tool in a transfer press, and consequently protects the equipment for the implementation of this tool, this equipment being characterized in that it comprises on the one hand, a positioning and deformation assembly of the blank formed by a lower flange carrying a reference ring, slidably mounted on guide columns and on spring retaining stands, on the other hand, a fixed spacer cone there hydraulic safety), and finally a mobile assembly consisting of an upper sole connected to the plate of the transfer press and carrying the matrix surrounded by a conical belt (mohile in axial translation relative to said matrix) of a contact stop with the die and an elastic ejector mounted on springs.

D'autres caractéristiques ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation de l'ensemble de l'équipement, pour la mise en oeuvre de l'outil de formage,pris à deux stades différents du cycle de fonctionnement, - la figure 2, est une vue de dessus montrant la section des lames du poinçon. Other characteristics will emerge from the description below and the appended drawings in which FIG. 1 is an elevation view of the whole of the equipment, for the implementation of the forming tool, taken at two stages. different from the operating cycle, - Figure 2 is a top view showing the section of the punch blades.

L'invention se réfère à un outil de formage pour conformer des ébauches métalliques cylindriques par exemple pour réaliser sur des tronçons de tubes emboutis des joncs annulaires extérieurs obtenus par déformation radiale entre un poinçon et une matrice concentrique. Bien que le préambule se réfère à des capots de cardan utilisés dans la technique automobile, il est évident que l'outil-selon l'invention peut etre utilisé pour la conformation de toutes pièces tubulaires, quelles qu'en soit sa destination ou ses. applications. The invention relates to a forming tool for shaping cylindrical metallic blanks, for example for producing, on sections of stamped tubes, external annular rods obtained by radial deformation between a punch and a concentric matrix. Although the preamble refers to gimbal covers used in automotive technology, it is obvious that the tool according to the invention can be used for the shaping of all tubular parts, whatever its destination or its. applications.

Comme visible sur la figure 1, l'outil de formage est essentiellement constitué d'un poinçon ou mandrin 1 et d'une matrice 2, qui,en position de travail, sont concentriques l'un à l'autre pour emprisonner entre eux et par conséquent conformer la pièce emboutie P, qui,en l'espèce,est constituée d'un tronçon de tube sur lequel on doit réaliser par déformation radiale des nervures annulaires 3, comme visibles sur la figure 1. As can be seen in FIG. 1, the forming tool essentially consists of a punch or mandrel 1 and a die 2, which, in the working position, are concentric with one another to trap them and consequently conform the stamped part P, which, in this case, consists of a section of tube on which it is necessary to produce by radial deformation of the annular ribs 3, as visible in FIG. 1.

Cette figure 1 se réfère à deux étapes opposées du cycle de la machine, la partie de droite, correspondant à l'étape avant formage, la partie de gauche à celle de l'après formage. Le poinçon 1 est constitué de lames rayonnantes 11 (figure2), ces lames ayant en section la forme de secteur et étant rayonnantes pour définir un mandrin tubulaire,extensible sous l'action d'un organe écarteur 4, constitué d'un tronc de cône à facettes 41' dont le nombre est égal à celui des lames rayonnantes. Le mandrin tubulaire extensible formé par les lames 11 présente une paroi interne périphérique inclinée 12 dont l'angle, plus exactement la connexité,correspond à celle du cône écarteur 41. En fait, c'est chaque lame qui présente ce plan incliné 12, la continuité circulaire des lames définissant la forme tubulaire du mandrin. This figure 1 refers to two opposite stages of the machine cycle, the right part, corresponding to the step before forming, the left part to that of after forming. The punch 1 consists of radiating blades 11 (FIG. 2), these blades having in section the shape of a sector and being radiating to define a tubular mandrel, expandable under the action of a spacer 4, consisting of a truncated cone faceted 41 'whose number is equal to that of the radiating blades. The extensible tubular mandrel formed by the blades 11 has an inclined peripheral internal wall 12 whose angle, more precisely the connection, corresponds to that of the spacer cone 41. In fact, it is each blade which has this inclined plane 12, the circular continuity of the blades defining the tubular shape of the mandrel.

La face extérieure des lames, qui là encore va constituer la paroi périphérique extérieur du mandrin. tubulaire, comporte des cannelures étagées 13, dont la position et le nombre correspondent aux nervures annulaires 3,que l'on souhaite réaliser sur la pièce P. The outer face of the blades, which again will constitute the outer peripheral wall of the mandrel. tubular, comprises stepped grooves 13, the position and number of which correspond to the annular ribs 3, which it is desired to produce on the part P.

La matrice 2 se présente, quant à elle, sous la forme d'une couronne réalisée en deux demies coquilles ou en un nombre plus élevé de secteurs, cette matrice présentant la particularité de comporter sur sa face interne des gorges annulaires 21,dont le nombre et la position correspondent à ceux des cannelures 13 du poinçon 1. La paroi périphérique externe -# 22 de cette matrice est de type connique pour coopérer avec une ceinture de retenue 5 de type également tronconique. The matrix 2 is, in turn, in the form of a crown produced in two half shells or in a higher number of sectors, this matrix having the particularity of comprising on its internal face annular grooves 21, the number of which and the position correspond to those of the grooves 13 of the punch 1. The external peripheral wall - # 22 of this matrix is of the connique type to cooperate with a retaining belt 5 of the also frustoconical type.

La conformation de la pièce P par un tel outil de formage s'effectue simplement par pénétration du cône écarteur 4 dans le mandrin tubulaire 1 constitué par les lames rayonnantes, ce mandrin de type extensible se déformant radialement, ce qui entraîne la déformation du métal de la pièce P par pénétration des cannelures 13 dans les gorges annulaires 21 de la matrice. Bien entendu, il faut pour que cet outil puisse être mis en oeuvre que la matrice,qui est en plusieurs parties, soit maintenue radialement et que le cône écarteur se déplace par rapport au poinçon 1 ou vice versa. The shaping of the part P by such a forming tool is carried out simply by penetration of the spacer cone 4 into the tubular mandrel 1 constituted by the radiating blades, this mandrel of the extendable type deforming radially, which results in the deformation of the metal of the part P by penetration of the grooves 13 in the annular grooves 21 of the matrix. Of course, it is necessary for this tool to be able to be used that the matrix, which is in several parts, is held radially and that the spacer cone moves relative to the punch 1 or vice versa.

Dans cet esprit, l'outil de formage selon l'invention peut être utilisé soit sur un appareil de mise en oeuvre qui lui est propre, soit sur une presse-transfert, et c'est ce dernier cas qui est décrit ci-après. In this spirit, the forming tool according to the invention can be used either on an implementation device which is specific to it, or on a transfer press, and it is the latter case which is described below.

L'équipement permettant d'exploiter l'outil de formage dans le cas d'une presse-transfert est constitué essentiellement d'un ensemble de positionnement et de déformation de l'ébauche p, qui est ici formé d'une semelle inférieure. 6 portant une bague repère 7, comportant un a#mbrèvement 8 dans lequel vient se positionner la pièce emboutie P. Cette semelle 6 est montée coulissante sur des colonnes de guidage 9 et des chandelles de retenue 10 à ressorts 11. Le cône écarteur 41 est quant à lui solidaire d'une réhausse 12, portée par un socle 13 à sécurité hydraulique 14, celle-ci étant constituée par une réser ve d'huile susceptible de s'évacuer par des ajutages en cas d'incidents de fonctionnement. The equipment making it possible to use the forming tool in the case of a transfer press consists essentially of a set for positioning and deformation of the blank p, which is here formed of a lower flange. 6 carrying a reference ring 7, comprising a briefly # 8 in which the stamped part is positioned P. This sole 6 is slidably mounted on guide columns 9 and retaining candles 10 with springs 11. The spacer cone 41 is meanwhile secured to an extension 12, carried by a base 13 with hydraulic safety 14, the latter being constituted by an oil reservoir capable of being evacuated by nozzles in the event of operating incidents.

L'équipement comprend par ailleurs un ensemble mobile constitué d'une semelle supérieure 15, reliée au plateau de la presse transfert (non représentée), cette semelle portant la matrice 2 entourée par la ceinture conique 5, ainsi qu'une butée de contact 16 et un éjecteur 17 monté effaçable par le jeu de ressorts 18. The equipment also comprises a mobile assembly consisting of an upper sole 15, connected to the plate of the transfer press (not shown), this sole bearing the matrix 2 surrounded by the conical belt 5, as well as a contact stop 16 and an ejector 17 mounted erasable by the set of springs 18.

Le fonctionnement de cet équipement est relativement simple. En partant de la position des pièces, tel qu'illustré sur la moitié droite de la figure 1, on observe que la semelle inférieure 6 est en position haute, et que de même le poinçon 1 est également à son niveau le plus haut, l'ébauche P étant positionnée dans l'embrèvement 8 de la bague repère 7. The operation of this equipment is relatively simple. Starting from the position of the parts, as illustrated on the right half of FIG. 1, we observe that the lower sole 6 is in the high position, and that likewise the punch 1 is also at its highest level, l blank P being positioned in the recess 8 of the reference ring 7.

Dans cet état, les ressorts 11 des chandelles de retenue 10 sont détendus, de même que le ressort 19 entourant la réhausse 12 et le ressort 20 associés 9 la bague repère 7. Enfin toujours à ce stade, l'équipage mobile formé en particulier de la semelle supérieure 15 est en position relevée, la matrice 2 venant pratiquement affleurer la face frontale de la ceinture conique 5 en dehors de la bague de retenue 21.In this state, the springs 11 of the retaining candles 10 are relaxed, as is the spring 19 surrounding the riser 12 and the associated spring 9 the reference ring 7. Finally still at this stage, the mobile assembly formed in particular of the upper sole 15 is in the raised position, the matrix 2 coming practically flush with the front face of the conical belt 5 outside the retaining ring 21.

Lorsque-l'on fait descendre l'équipage mobile, on observe que la matrice 2 vient en contact par sa face frontale sur la face horizontale supérieure de la bague répère 7 tout en venant envelopper la pièce P. Dès que ce contact a eu lieu, la ceinture conique 5 qui enveloppe la matrice, s'escamote, c'est-à-dire s'efface légèrement, dans la direction opposée all mnu'#errtent de descente, de sorte que la matrice 2 entre positivement en contact avec la butée 16 supportée par une plaque de choc 22. L'effacement de la ceinture conique 5 s'explique par le fait que les ressorts 20 de la bague repère 7 ont une force trois fois supérieure aux ressorts 23 de la ceinture conique 5. L'éjecteur 17 s'est également rétracté pour venir en appui sur la plaque de choc 22 et a comprimé le ressort 18. When the moving assembly is lowered, it is observed that the matrix 2 comes into contact by its front face on the upper horizontal face of the ring marks 7 while coming to wrap the part P. As soon as this contact has taken place , the conical belt 5 which envelops the matrix, retracts, that is to say, fades slightly, in the opposite direction all mnu '# errtent of descent, so that the matrix 2 comes into positive contact with the stop 16 supported by a shock plate 22. The erasure of the conical belt 5 is explained by the fact that the springs 20 of the reference ring 7 have a force three times greater than the springs 23 of the conical belt 5. The ejector 17 has also retracted to bear on shock plate 22 and has compressed spring 18.

C'est à ce moment que commence réellement l'expansion de la pièce P. En effet, la partie supérieure continuant à descendre pousse la pièce à façonner, qui avec elle entraîne le poinçon 1 vers le bas. On observe en effet si l'on examine les deux moitiés de la figure 1, que le poinçon s'est déplacé vers le bas, ce qui bien entendu à engendrer l'extension radiale des lames, et par suite la formation des joncs annulaires sur la pièce P. Au cours de ce déplacement, l'ensemble semelle inférieure 6 - bague repère 7 se sont effacées en glissant le long des colonnes 9 et des chandelles 10, et en comprimant les ressorts 20 et 11, ces derniers ayant une force trois fois superieure aux ressorts 23 de la ceinture conique. Par contre, le cône écarteur n'a pas bougé et c'est le poinçon qui s'est déplacé par rapport à celui-ci en comprimant le ressort 19. It is at this moment that the expansion of the part P really begins. Indeed, the upper part continuing to descend pushes the part to be shaped, which with it drives the punch 1 downwards. We observe indeed if we examine the two halves of Figure 1, that the punch has moved down, which of course cause the radial extension of the blades, and consequently the formation of annular rods on part P. During this movement, the lower sole assembly 6 - reference ring 7 are erased by sliding along the columns 9 and the candles 10, and compressing the springs 20 and 11, the latter having a force three times greater than the springs 23 of the conical belt. On the other hand, the spacer cone has not moved and it is the punch which has moved relative to this one by compressing the spring 19.

Pendant l'ouverture de l'outil, dès que la bague repère-7 n'est plus en contact avec les ressorts 20, les ressorts 23 se libèrent. La semelle inférieure 6 ainsi que sa bague repère 7 remontent sous l'action des ressorts li et 20, de même que le poinçon sous l'effet du ressort 19. Au cours de cette --Sgmontde, les lames du poinçon 1 se rétractent sous l'action de ressorts 24, logés dans des gorges et ceinturant l'ensemble du mandrin tubulaire extensible. La matrice 2 , qui par un déplacement relatif par rapport à la ceinture conique 5, s'est dilatée libère alors la pièce conformée P, qui peut ainsi être extraite. During the opening of the tool, as soon as the reference ring-7 is no longer in contact with the springs 20, the springs 23 are released. The lower sole 6 as well as its reference ring 7 go up under the action of the springs li and 20, as well as the punch under the effect of the spring 19. During this --Sgmontde, the blades of the punch 1 retract under the action of springs 24, housed in grooves and surrounding the entire expandable tubular mandrel. The matrix 2, which by a relative displacement relative to the conical belt 5, has expanded then releases the shaped part P, which can thus be extracted.

Bien entendu, l'équipement tel qu'il a été décrit ci-dessus est spécifique aux presses-tranferts, mais il est évident qu'il pourrait être beaucoup plus simple dans le cas où l'outil de formage selon l'invention serait exploité sur une petite presse inddpendaroe Of course, the equipment as described above is specific to transfer presses, but it is obvious that it could be much simpler in the case where the forming tool according to the invention is used on a small inddpendaroe press

Claims

CLAIMS 1) Tool for forming cylindrical blanks, in particular for making on, sections of stamped tubes, external annular rods obtained by radial deformation between a punch and a concentric matrix, device characterized in that the punch (1) consists of radiating blades (111, forming an expandable tubular mandrel, the outer face of which has a profile (13) complementary to that of the matrix (2), a spacer member (4) ensuring the radial expansion of the blades towards the matrix, to form the final outline of the blank (P) by forming.

20) Tool according to claim 1, characterized in that the blades (11) have in section the shape of radiating sectors and have an internal face (12) inclined constituting a ramp of radial expansion for the spacer member (4), which consists of a faceted cone (41).

30) Tool according to claim 2, characterized in that the spacer member (4) has as many facets (91) as there are radiating blades (11).

40) Tool according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the outer face of the blades (11) comprises stepped transverse grooves (13), whose shape and positioning correspond to those of annular grooves (21) formed in the internal face of the matrix (2).

50) Tool according to any one of claims 1 to 4 characterized in that the matrix (2) is formed of at least two half shells, whose outer faces (22) are conical, said matrix having on its internal face, directed towards the blades, the annular grooves (21}

60) Equipment for implementing the tool according to any one of claims from 1 to 5 in the context of a transfer press, characterized in that it comprises on the one hand a positioning assembly. and deformation: of the blank formed by a lower flange (6) carrying a reference ring (7) and slidably mounted on guide columns (9) and retaining candles (10) with springs (11) , on the other hand of a spreader cone (4) fixed, with hydraulic safety, and finally of a movable equipment made up of an upper sole (15) connected to the plate of the transfer press and carrying the matrix (2) surrounded by a conical belt (5) (movable mounted between axial translation relative to said matrix), a stop (16) for contact with the matrix and an ejector (17) resiliently mounted on springs (18) .

70) Equipment according to claim 6 characterized in that the reference ring (7) of the lower sole (6) comprises a recess (8) for positioning the blank (P), the latter disappearing with said sole, during the descent of the moving part.

80) Equipment according to claim 6 characterized in that the closure of the matrix (2) on 1-- 'blank (P) is achieved by a relative movement thereof relative to the belt.

90) Equipment according to any one of revehdications from 6 to 8 characterized in that the expandable tubular mandrel, formed by the radiating blades, is movable relative to the spacer cone which is fixed.