Brevet FR2012005A1 — publié le 19700313

La présente invention concerne un pro édé et un outillage pour la fabrication de pièces en forme de douille par matriçage en cuvette en au moins deux étapes, la chambre intérieure de la douille étant élargie au cours de la seconde étape et des éventuelles étapes: suivantes au-moyen d'un poinçon de forme tubulaire. le pressage a froid de fices en forme de douille, par matriçage en cuvette est une opération en elle-même bien connue. Les limitations de cette technique résident dans la résistance mécanique de-l'outil et dans le fait 'qu'il n? est pas possible de conduire le poinçon avec suffisamment de précision pour garantir la rectitude et le centrage de la chambre intérieure de la douille. La limitation résultant de la résistance mécanique de ltoutil se traduit par une limitation du taux de réduction que l'on peut obtenir au cours d'une phase donnée. Il en résulte que, lorsqu'il s'agit dé travailler des matériaux à forte résistance mécanique, le travail doit être décomposé en plusieurs phases entre lesquelles sont intercalés des recuits d'adoucissement. Dans le cas des pièces en forme de douille, on procède normalement de la façon suivante . on commence par réaliser,par matriçage en cuvette, une douille à partir d'une ébauche massive et ensuite on reprend cette douille ou ce tube en plusieurs étapes de matriçage à froid. Le bourrelet externe qui subsiste, après matriçage, à l'extrémité ouverte de la douille, est indésirable et il doit être supprimé avant chaque nouvelle étape. Cette opération est souvent difficile et c'est pourquoi il serait avantageux de procéder systématiquement par matriçage en cuvette en plusieurs étapes. La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces en forme de douille par matriçage à froid, plus précisément par matriçage en cuvette, en plusieurs étapes, qui permet de partir directement d'une ébauche massive, Cette ébauche est transformée, dans une première passe de matriçage, en une douille munie d'un fond. .lu cours d'une ou de plusieurs passes suivantes, la chambre interne de la douille est élargie et l'épaisseur de la paroi est réduite. La douille est placée dans une matrice qui épouse la forme externe delta douille.Un mandrin central est ensuite introduit dans la douille en contact avec le fond de celle-ci et enfin on pousse dans la douille un poinçon tubulaire qui entoure le mandrin et qui peut se mouvoir axialement par rapport à ce denier, grâce à quoi ce poinçon repousse latéralement la matière- qui s'écoule alors entre la paroi de la matrice et le mandrin. Après cette phase, on obtient une douille dont le diamètre intérieur est plus important que celui due la douille de départ, alors que l'épaisseur de sa paroi est plus faible. Pendant toute la durée du presse, le mandrin central est maintenu appliqué sur le fond de la douille par une force correctement mesuree. L'invention concerne également un autil our la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Cet outil comprend une partie inférieure-constituée8-par une matrice dont d-a section correspond à la forme souhaitée pourla-douille,-et une partiesupérieure avec un poinçon tubulaire- qui exerce--une pression sur la douille engagée dans la matrice, grâce à quoi la matière est repoussée latéralement pour s'écouler entre ledit poinçon et ladite matrice.A l'intérieur du poinçon tubulaire se trouve un mandrin qui peut c-oulisser par rapport audit poinçon et qui dépasse par rapport audit poinçon, au début de la course de pressage,~d'une longueur telle que ledit mandrin touche le- fond de la douille avant que le poinçon atteigne l'extrémité supérieure -de la douille. Le plateau de poussée-qui agit sur la face arrière du poinçon comprend une partie cylindrique qui est engagée dans ce poinçon tubulaire et qui obture l'extrémite-arriere dudit poinçon, en coopération avec des organes d'étanchéité appropri'és. le mandrin central se présente comme un piston.Le plateau de poussée du poinçon comprend au moins un canal qui déboucle dans la chambre délimitée par le plateau de poussée, l'intérieur du poinçon et le mandrin. Ce canal pernet de faire pénétrer du fluide hydrau- lique dans cette chambre, afin de faire sortir le mandrin préalablement à une opération de pressage-et il permet aussi d'évacuer ce fluide hydraulique lorsque-le mandrin pénètre à nouveau à l'intérieur du poinçon pendant la phase de pressage. La chambre en question est reliée, d'une part avec- une source de fluide hydraulique sous pression, cela par l'intermédiaire du canal et d'une soupape d'arrêt et, d'autre part, avec un réservoir de réception du fluide hydraulique, cela par-l'intermédiaire du canal et d'une soupape d'échappement, à limitation-de pression. On peut imaginer d'avoir en parallèle une soupape d'arrêt et une soupape de limitation de pression entre un accumulateur de pression et la chambre ménagée à l'intérieur du poinçon. Avec ce procédé de fabrication de pièces en forme de douille par matriçage en cuvette à froid en plusieurs phases, on peut choisir les taux de réduction obtenus pendant les diverses phases, de telle sorte que l'on puisse mieux tenir compte des contraintes imposées à l'outillage. Dans ces conditions, il est possible d'appliquer cette méthode d'usinage à des maté- riaux plus durs et d'obtenir une réduction globale plus importante que précédemment, grâce à quoi, on obtient un élargissement du champ d'appli-cation du procédé de matriçage en cuvette à froid. Néanmoins, avec le procédé selon l'invention, il subsiste une légère tendance au flambage pour le poinçon et ainsi un certain danger de variation de direction, ce qui se traduit par des trous obliques et assymétriques dans les pièces. En vue d'améliorer le centrage, il est possible, soit à l'occasion de la première phase de matriçage, soit lors de la reprise par usinage qui lui fait suite, de réaliser une empreinte de guidage dans le fond de la pièce afin d'obtenir le centrage exact du mandrin lors de la phase suivante. Cela permet d'obtenir un assez bon centrage du poinçQn, ce qui est d'un intérêt appréciable lorsque l'on cherche à réaliser des douilles à paroi mince. Dans le procédé selon l'invention, il suffit uniquement d'un nouveau poinçon pour chaque phase de travail, alors que dans les procédés antérieurement connus, il fallait pour chaque nouvelle phase un outil entièrement nouveau (plus exactement un åeu complet de fourrures pour l'outil de base). le procédé selon l'invention est donc également favorable au point de vue du coût de l'outillage. Avec le procédé selon l'invention, on obtient un diamètre plus petit de l'ébauche de départ, par comparaison avec la méthode mixte connue, consistant à effectuer un matri çage en cuvette plus un matriçage en tube, et il en résulte que dtune façon générale, on obtient une réduction du prix des ébauches, cela par une réduction du poste de tronçonnage représentant une fraction importante du coût total dans la préparation des ébauches. En outre, on évite le saignage de matières en excédent. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée en se référant à la figure unique du dessin ci-annexé, qui montre à titre purement illustratif et non limitatif un exemple possible de réalisation de l'invention. Dans la figure, on a en 7 un poinçon tubulaire de refoulement, en 2 et 3 des plateaux de poussée qui transmetent la force de pressage d'un porte-outil mobile 4, lequel est par exemple actionné par le piston d'une presse hydraulique. le poinçon I et les plateaux de poussée 2 et 3 sont fixés sur le porte-outil 4 par des disques 5 et 6 et des boulons 7. A l'intérieur du poinçon tubulaire 1 se trouve un mandrin 8 qui se présente sous la forme d un piston et qui peut être déplacé vers le bas, danse poinçon, lorsque du fluide hydraulique sous pression est introduit par le canal 10 dans la chambre 9.Le mouvement du mandrin est limité par un boulon de traction 11, dont la tête 12 vient au contact avec un épaulement 13 ménagé à cette fin dans la partie du plateau de poussée 2 qui est engagée à l'intérieur du poinçon 1. La chambre 9 est en communication, par le canal 10 et par une soupape d'arrêt et une soupape de limitation de pression, avec un accumulateur de pression qui n' est pas autrement précisé ici. la partie inférieure de l'outil est fixée sur une table de presse 20, et elle comprend une fourrure 21(matrice) au moins une couronne concentrique 22, des plateaux de poussée 23 et 24 pour transmettre les efforts de poussée à la table 20, un dispositif de maintien 25 et des boulons 26 pour immobiliser l'outil sur la table de presse 20, un éjecteur 27 qui est relié par une tige 28 à un piston de manoeuvre 29, lequel piston coopère par des joints 31 avec l'alésage d'une fourrure 30, et enfin un organe d'extraction 32 qui est fixé par des boulons 33 sur la table de presse 20. On peut voir à l'intérieur de l'outil une douille 34 qui vient d'être terminée. L'opération de matriçage se déroule de la façon suivante : une douille qui a été produite de la façon habituelle par matriçage en cuvette à partir d'une ébauche massive, est placée dans la fourrure 21. Le mandrin 8 est repoussé, par le fluide hydraulique agissant dans la chambre 9, dans la position extrême qui est définie par le boulon de traction 11, et il sort ainsi du poinçon tubulaire 1. Lorsque la partie supérieure de l'outil est déplacée vers le bas, le mandrin central 8 pénètre dans la douille et vient en contact avec le fond de celle-ci avant que ledit poinçon 1 n'atteigne la surface annulaire supérieure de la douille.Lorsque le poinçon 1 est repoussé dans la douille, la matière qui est refoulée par le poinçon est forcée de s'écouler entre la fourrure et ledit poinçon, d'où il en résulte que l'on obtient àla fois une augmentation de la longueur de la douille et une augmentation de son diamètre intérieur. Grâce à la soupape de limitation de pression qui a été précédemment citée, le fluide hydraulique qui est contenu dans la chambre 9 commence à s 'écouler au travers de cette soupape lorsqu'une certaine pression est atteinte, grâce à quoi le mandrin rentre spontanément dans le poinçon. Lors du retour du poinçon, le fluide hydraulique repousse à nouveau le mandrin vers l'extérieur, et la douille dont la compression est terminée est-extraite et éjectée de la façon habituelle. il va de soi que les dispositions décrites ci-dessus ne sauraient être interprétées dans le sens d'une limitation de l'invention et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de 11 invention défini par les revendications qui suivent. R E V E N D I C A 2 I O N S 1.- Procédé de matriçage de-pièces en forme de douilles caractérisé en ce qu'une ébauche massive est façonnée par matriçage en cuvette de manière à obtenir une douille munie d'un fond, ce après quoi la douille est placée dans une matrice s' aJus- tant suer la section extérieure de ladite douille, et-un mandrin est engagé dans cette douille, -puis un poinçon tubulalre, qui entoure le mandrin et qui peut se déplacer axialement par rapport à celui-ci > est repoussé contre la douille, grâce à quoi la matière qui est repoussée par le poinçon s'écoule ou flue entre la paroi interne de la-matrice et la paroi externe dudit poinçon, ce qui a pour effet d'augmenter le diamètre interne de la-douil- le. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin est maintenu appliqué sur le fond de la douille avec une pression essentiellement constante, cette pression étant engendrée par un fluide hydraulique qui agit dans le poinçon. 3.- Outil pour le matriçage de pièces en forme de douilles par le procédé selon la revendication 1, comprenant d'une part une matrice dont la forme intérieure s'adapte à la forme extérieure de la douille, et d'autre part un poinçon qui exerce sur la douille une pression telle que la matière de la douille s'écoule ou flue entre la paroi de la matrice et le poinçon, caractérisé en ce que le poinçon est tubulaire et.en ce qu un mandrin, qui est disposé à l'intérieur dudit poinçon tubulaire et qui peut coulisser axialement par rapport audit poinçon, dépasse hors du poinçon, au début du mouvement de pressage, d'une longueur telle que ledit mandrin touche le fond de la douille avant que le poinçon n'atteigne l'extrémité frontale de ladite douille. 4.- Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un plateau de poussée, qui est placé à l'extrémité intérieure du poinçon, obture de façon étanche l'ouverture de l'alésage interne dudit poinçon et comprend au moins un canal qui débouche dans une chambre délimitée par le plateau de poussée, la cavité interne du poinçon et le mandrin faisant office de piston. 5.- Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite chambre est reliée d'une part à une source de fluide hydraulique sous pression, par l'intermédiaire du canal et d'une soupape d'arrêt, et d'autre part, à un réservoir collecteur destiné à recueillir le fluide hydraulique qui s'écoule le hors de cette chambre, par l'intermédiaire du canal et d'une soupape de limitation de pression. 6.- Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un boulon de traction, qui est assuJetti au mandrin, limite le déplacement dudit mandrin vers l'extérieur, cela par le fait que ledit boulon de traction vient en contact avec une butée qui est solidaire avec le plateau de poussée.