FR2681267A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING AN AXIS WITH PROFILED AXIAL PASSING ENDS, MACHINE FOR IMPLEMENTING THE PROCESS AND AXIS THUS OBTAINED. - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'un axe dont le passage axial de révolution présente à ses extrémités un élargissement à profil particulier. La machine pour la mise en œuvre de ce procédé comporte une matrice 8 montée coulissante dans un support fixe 17 et propre à recevoir et à maintenir par coincement une ébauche d'axe 1; un contre-poinçon 7b à épaulement profilé 13b, engagé par sa pointe dans une extrémité dudit alésage 23; un poinçon mobile 7a à épaulement profilé 13a, propre à s'engager par sa pointe dans l'autre extrémité dudit alésage 23; et des moyens de pression propres à exercer une force sur ledit poinçon mobile 7a de sorte que les extrémités du passage axial 3 de ladite ébauche d'axe 1 soient comprimées et déformées par estampage entre lesdits épaulements profilés 13a, 13b des poinçons.A method of manufacturing an axis whose axial passage of revolution has at its ends an enlargement with a particular profile. The machine for implementing this method comprises a die 8 mounted to slide in a fixed support 17 and able to receive and hold a blank of axis 1 by wedging; a counter-punch 7b with a profiled shoulder 13b, engaged by its point in one end of said bore 23; a movable punch 7a with a profiled shoulder 13a, suitable for engaging by its point in the other end of said bore 23; and pressure means suitable for exerting a force on said movable punch 7a so that the ends of the axial passage 3 of said axle blank 1 are compressed and deformed by stamping between said profiled shoulders 13a, 13b of the punches.
Description
Procédé de fabrication d'un axe à extrémités de passage axial profilées,Method for manufacturing an axis with profiled axial passage ends,
machine pour la mise en oeuvre dumachine for the implementation of
procédé et axe ainsi obtenu.process and axis thus obtained.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un axe à extrémités de passage axial profilées, une machine pour la mise en oeuvre du procédé, ainsi que les axes ainsi obtenus On comprend qu'il s'agit d'axes dont le passage axial de révolution présente à ses extrémités un élargissement à profil particulier, ces axes étant obtenus en partant d'une ébauche se présentant sous la forme d'un tube dont ledit The present invention relates to a method for manufacturing an axis with profiled axial passage ends, a machine for implementing the method, as well as the axes thus obtained. It is understood that these are axes whose axial passage of revolution has at its ends a widening with a particular profile, these axes being obtained starting from a blank in the form of a tube whose said
passage axial est cylindrique.axial passage is cylindrical.
De tels axes sont utilisés notamment pour assurer la liaison entre un pied de bielle et un piston de moteur à combustion interne, ces axes étant soumis à d'importants efforts de flexion et d'ovalisation qui, du fait de leur montage entre les bossages du piston, ne sont pas uniformément répartis Les zones entre les parties extrêmes du passage axial sont soumises aux efforts de flexion et d'ovalisation les plus importants et doivent être relativement épaisses Par suite, l'élargissement conique (ou de toute autre forme profilée) des extrémités du passage axial permet d'éviter qu'il y ait un excès de matière dans les zones les moins sollicitées, c'est-à-dire au niveau des Such axes are used in particular to ensure the connection between a connecting rod foot and an internal combustion engine piston, these axes being subjected to significant bending and ovalization forces which, due to their mounting between the bosses of the piston, are not uniformly distributed The zones between the extreme parts of the axial passage are subjected to the greatest bending and ovalization forces and must be relatively thick Consequently, the conical enlargement (or of any other profiled form) of the ends of the axial passage makes it possible to avoid an excess of material in the least stressed areas, that is to say at the level of the
bossages du piston.piston bosses.
Pour fabriquer de tels axes, on connaît déjà le procédé d'usinage avec des outils coupants, par suite de To manufacture such axes, the machining process with cutting tools is already known, as a result of
quoi les traces de ces outils subsistent sur les extré- what traces of these tools remain on the
mités élargies du passage axial ainsi élaborées, ces traces constituant des zones d'amorce de ruptures par suite de la fatigue de la pièce Il s'agit là par enlarged mites of the axial passage thus produced, these traces constituting zones of initiation of ruptures as a result of the fatigue of the part.
conséquent d'un inconvénient majeur de ce procédé. Consequently of a major drawback of this process.
Le but de l'invention est d'y remédier, et à cet effet un procédé du type général défini au début sera caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à maintenir ledit axe dans une matrice coulissante, à engager l'une des extrémités dudit passage axial de l'axe sur un contrepoinçon, à engager un poinçon mobile dans l'autre extrémité dudit passage axial, et à exercer sur ce poinçon mobile, l'axe étant alors en appui sur le The object of the invention is to remedy this, and for this purpose a process of the general type defined at the start will be characterized in that it consists essentially in maintaining said axis in a sliding die, in engaging one of the ends of said axial passage of the axis on a counter punch, to engage a movable punch in the other end of said axial passage, and to exert on this movable punch, the axis then being in abutment on the
contre-poinçon, un effort propre à conférer par estampa- counter-punch, an effort to be conferred by stamping
ge, aux deux extrémités dudit passage axial, la déforma- ge, at both ends of said axial passage, the deformation
tion profilée voulue.desired profile.
Grâce à la matrice coulissante, on conçoit que l'axe ou ébauche d'axe ne sera pas rigidement maintenu par elle autrement que latéralement, et qu'il ne sera axialement bloqué que par le contre-poinçon Les efforts que les deux poinçons exerceront sur les extrémités respectives de l'axe seront donc exactement égaux, ce qui permettra d'obtenir précisément, par cet estampage, la déformation intérieure profilée souhaitée, sans privilégier une extrémité de l'axe par rapport à l'autre. En outre, on voit que l'opération s'effectue en une seule fois sur les deux extrémités, ce qui n'est pas le cas du procédé par usinage, puisque l'on ne peut usiner une extrémité de l'axe qu'en le maintenant par l'autre extrémité, alors que selon l'invention il n'est maintenu que latéralement, par la matrice coulissante, laquelle laisse donc accessibles les deux extrémités de l'axe. Aucun usinage subséquent, et aucune reprise de Thanks to the sliding die, it can be understood that the axis or axis blank will not be rigidly held by it other than laterally, and that it will only be axially blocked by the counter-punch The forces that the two punches will exert on the respective ends of the axis will therefore be exactly equal, which will make it possible to obtain precisely, by this stamping, the desired profiled internal deformation, without favoring one end of the axis with respect to the other. Furthermore, it can be seen that the operation is carried out at one time on both ends, which is not the case with the machining process, since one end of the axis can only be machined maintaining it by the other end, while according to the invention it is only held laterally, by the sliding die, which therefore leaves the two ends of the axis accessible. No subsequent machining, and no resumption of
la pièce ne sont nécessaires.the room is only needed.
Il en résulte aussi une diminution du coût de fabrication et une amélioration des caractéristiques mécaniques de l'axe obtenu, dans la mesure o le fibrage de la pièce reste continu, d'une extrémité à l'autre, ce This also results in a reduction in the manufacturing cost and an improvement in the mechanical characteristics of the axis obtained, insofar as the drawing of the part remains continuous, from one end to the other, this
qui n'est pas le cas lorsque l'on procède par usinage. which is not the case when one proceeds by machining.
Il est à noter que si l'ébauche initiale était une pièce pleine, la première opération pourrait avantageusement It should be noted that if the initial blank was a solid part, the first operation could advantageously
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consister à réaliser un tube par forgeage. consist in making a tube by forging.
L'invention concerne également une machine pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, et les axes ainsi obtenus. Un mode de réalisation d'une telle machine va être décrit ci-dessous à titre d'exemple nullement limitatif avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente en coupe axiale un tronçon d'axe creux à épaisseur constante constituant une ébauche utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe axiale de l'axe creux à élargissements coniques internes fabriqué à partir de l'ébauche de la figure 1, par l'opération d'estampage conforme à l'invention; la figure 3 est une vue en coupe axiale de l'axe fini, monté entre un piston et un pied de bielle, obtenu par usinage externe de l'axe de la figure 2; les figures 4 à 7 sont des vues schématiques en coupe axiale d'une machine conforme à l'invention, montrant les différentes étapes du procédé qu'elle met en oeuvre; et la figure 8 montre un autre exemple de profil The invention also relates to a machine for implementing such a method, and the axes thus obtained. An embodiment of such a machine will be described below by way of nonlimiting example with reference to the figures of the appended drawing in which: FIG. 1 represents in axial section a section of hollow axis with constant thickness constituting blank usable for the implementation of the invention; Figure 2 is an axial sectional view of the hollow axis with internal conical enlargements made from the blank of Figure 1, by the stamping operation according to the invention; Figure 3 is an axial sectional view of the finished axis, mounted between a piston and a connecting rod foot, obtained by external machining of the axis of Figure 2; Figures 4 to 7 are schematic views in axial section of a machine according to the invention, showing the different stages of the process which it implements; and figure 8 shows another example of profile
pour un élargissement en bout d'un passage axial d'axe. for widening at the end of an axial axis passage.
Le tronçon d'ébauche d'axe 1 de la figure 1, par exemple en acier cémenté, est un cylindre creux de The rough section of axis 1 of FIG. 1, for example made of case-hardened steel, is a hollow cylinder of
révolution à épaisseur de paroi constante. revolution at constant wall thickness.
L'axe 2 que l'invention vise à obtenir est représenté à la figure 2; le passage axial 3 de l'ébauche 1 a été élargi à ses extrémités par estampage, en 2 a et 2 b, selon des surfaces coniques (sur la figure 8, il s'agit d'une surface arrondie 2 c) Le passage The axis 2 that the invention aims to obtain is shown in Figure 2; the axial passage 3 of the blank 1 has been widened at its ends by stamping, in 2 a and 2 b, according to conical surfaces (in FIG. 8, it is a rounded surface 2 c) The passage
axial ne subsiste tel quel que dans la partie centrale. axial remains as is only in the central part.
Après usinage de sa surface extérieure, l'axe 2 peut être monté de façon à assurer la liaison entre un pied de bielle 6 et les bossages 5 d'un piston 4, de façon connue On voit que l'on a une réduction d'épaisseur de l'axe 2 seulement dans les parties les moins travaillantes, au niveau des bossages 5 du piston, et une épaisseur normale au centre. L'axe qui vient d'être décrit peut être réalisé After machining its outer surface, the axis 2 can be mounted so as to ensure the connection between a connecting rod end 6 and the bosses 5 of a piston 4, in a known manner. It can be seen that there is a reduction in thickness of the axis 2 only in the least working parts, at the level of the bosses 5 of the piston, and a normal thickness in the center. The axis which has just been described can be realized
avec la machine des figures 4 à 7.with the machine of figures 4 to 7.
Sur ces figures, le contre-poinçon a été réfé- In these figures, the counter-punch has been referenced
rencé 7 b Il comporte à sa base une tête 12 b reposant normalement sur une table 14, laquelle comporte un alésage 15 dans lequel peut coulisser un éjecteur 16 Le poinçon mobile a été représenté en 7 a, dans l'axe du précédent Ces poinçons comportent chacun une pointe, respectivement l Ob et 10 a, et un épaulement profilé, en referenced 7 b It has at its base a head 12 b normally resting on a table 14, which has a bore 15 in which an ejector can slide 16 The movable punch has been shown at 7 a, in the axis of the preceding These punches comprise each a point, respectively l Ob and 10 a, and a profiled shoulder, in
l'occurrence conique (partie travaillante), respective- the conical occurrence (working part), respective-
ment 13 b et 13 a La machine comporte encore un support fixe 17 reposant sur une embase 18 fixée sur la table 14, et dans lequel support est montée une matrice coulissante 8 constituée de deux parties coaxiales 8 a et 8 b solidarisées par emmanchement conique Cette matrice repose sur des plots 19 rappelés élastiquement vers le haut par des ressorts hélicoïdaux 20 maintenus dans des ment 13 b and 13 a The machine also comprises a fixed support 17 resting on a base 18 fixed on the table 14, and in which support is mounted a sliding die 8 consisting of two coaxial parts 8 a and 8 b secured by conical fitting This matrix rests on studs 19 elastically biased upwards by helical springs 20 held in
logements cylindriques 21 de l'embase 18 Le coulisse- cylindrical housings 21 of the base 18 The slide-
ment de la matrice 8 vers le haut est limité par des ment of the matrix 8 upwards is limited by
épaulements 22.shoulders 22.
La partie centrale 8 b de la matrice est inter- changeable, de sorte que l'on peut bloquer dans son alé- The central part 8b of the matrix is interchangeable, so that one can block in its alé
sage central 23, axé dans la direction du coulissement, des ébauches 1 de différents diamètres (L'extrémité du30 contre-poinçon 7 b est engagée dans l'alésage 23). central sage 23, oriented in the direction of sliding, of the blanks 1 of different diameters (The end of the counter-punch 7b is engaged in the bore 23).
Quand l'ébauche d'axe 1 est en place dans la matrice coulissante 8, on fait descendre le poinçon mobile 7 a par un vérin hydraulique ou analogue pour que sa pointe i Qa s'engage en bout dans le passage axial 335 de l'ébauche 1, la pointe l Ob du contre-poinçon 7 b étant alors engagée dans l'autre extrémité de ce passage (voir When the axis blank 1 is in place in the sliding die 8, the movable punch 7 a is lowered by a hydraulic cylinder or the like so that its tip i Qa engages at the end in the axial passage 335 of the blank 1, the tip l Ob of the counter-punch 7 b then being engaged in the other end of this passage (see
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figures 4 et 5) La mise en pression du vérin provoque les déformations souhaitées 2 a et 2 b avec un équilibrage parfait des efforts exercés par les épaulements coniques 13 b et 13 a sur l'ébauche, puisque la matrice 8 peut coulisser légèrement vers le bas en comprimant les ressorts 20 (figure 6) En effet, la pression exercée par les épaulements coniques des poinçons sur l'ébauche 1 provoque le blocage de celle-ci dans l'alésage 23 de la matrice, et ce sont donc les forces de frottement qui Figures 4 and 5) The pressurization of the cylinder causes the desired deformations 2 a and 2 b with perfect balancing of the forces exerted by the conical shoulders 13 b and 13 a on the blank, since the die 8 can slide slightly towards the bottom by compressing the springs 20 (FIG. 6) Indeed, the pressure exerted by the conical shoulders of the punches on the blank 1 causes the latter to block in the bore 23 of the die, and these are therefore the forces of friction which
font descendre cette dernière.bring it down.
Après exécution des élargissements voulus 2 a et 2 b par cet estampage, le poinçon mobile est remonté, et l'actionnement de l'éjecteur 16 (figure 7) permet de faire remonter le contre-poinçon 7 b et d'éjecter l'axe 2, suite à quoi les mêmes opérations peuvent se répéter After execution of the desired enlargements 2 a and 2 b by this stamping, the movable punch is raised, and the actuation of the ejector 16 (FIG. 7) makes it possible to raise the counter-punch 7 b and to eject the axis 2, after which the same operations can be repeated
pour la pièce suivante.for the next room.
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