Brevet FR2182150A1 — publié le 19731207

La présente invention concerne d'une façon générale des appareils pour le façonnage par emboutissage ou compression radiale de pièces métalliques et plus particulièrement un appareil de façonnage par emboutissage qui est capable d'opérer par 5 compression radiale et en direction axiale» tout en ménageant un libre accès de la pièce à partir des extrémités opposées pour permettre d'effectuer dans la même position de travail des opérations avec un outillage auxiliaire. Des procédés et appareils pour le façonnage par emboutis-10 sage de pièces métalliques ont été divulgués et sont couverts par le brevet américain n° 3 461 710» divers procédés dans lesquels il est prévu de placer des ébauches de forme annulaire dans l'appareil à l'une de ses extrémités» tandis que l'autre extrémité de l'appareil reçoit des outils pour le façonnage de 15 l'ébauche afin d'exécuter des opérations auxiliaires au même poste de travail. Ce type d'appareil a été trouvé particulièrement pratique pour la fabrication de pièces métalliques telles que des roues d'automobiles qui sont couramment fabriquées par soudure les unes aux autres de plusieurs pièces élémentaires 20 obtenues par emboutissage à la presse» la mise aux dimensions finales ainsi que des opérations d'usinage telles que le perçage des trous de montage dans les roues s'effectuant à l'intérieur même de la tête d'emboutissage. Un appareil destiné à être utilisé avec l'équipement de 25 façonnage par compression mentionné ci-dessus» et encore plus particulièrement adapté à une utilisation pour la fabrication automatisée de pièces telles que les roues d'automobiles,a été divulgué par le brevet américain n° 3 564 389. L'utilisation de l'un comme de l'autre appareil de façonnage par emboutissage 30 suivant les brevets précités pour la fabrication de roues d'automobiles fournit une roue dans les limites de tolérances admises dans le sens radial pour le diamètre et l'excentricité. Cependant» une autre difficulté qui a été rencontrée dans la fabrication de pièces telles que des roues d'automobiles est 35 que le moyeu central ou voile de la roue destiné à être fixé à un support de roue porté par le véhicule» tel qu'un tambour de frein» ne respecte pas toujours les tolérances exigées en ce qui concerne sa perpendîmi arité sur la jante qui reçoit le pneumatique. Les tolérances acceptables pour un tel défaut de 40 perpendicularité ou pour une distorsion axiale sont relativement 73 15191 2 2182150 étroites et il en est résulté jusqu'à présent un nombre important de roues rebutées. En conséquence» un but général de la présente invention est de fournir un appareil pour le façonnage de pièces métalliques ^ par compression radiale qui soit d'utilisation très souple et soit également capable d'effectuer sur de telles pièces métalliques des opérations de formage en direction axiale. Dans ces conditions» un des buts de l'invention est de prévoir un appareil de façonnage par emboutissage du type précédemment indiqué 10 et de disposition générale verticale qui permette l'introduction d'une ébauche par une extrémité de l'appareil tandis qu'un outillage auxiliaire peut être avancé à partir de l'extrémité opposée. Un aubre but est de prévoir un appareil tel que décrit ci-15 dessus dans lequel l'opération effectuée avec un outil de façonnage axial comporte une action par frottement sur la pièce qui pendant le façonnage fait disparaître les imperfections de la surface de la pièce en contact avec ledit outil. Un des buts plus particuliers de l'invention est de pré-20 voir un appareil à emboutir par compression radiale perfectionné comportant des organes permettant de déformer» dans le sens axial des parties déterminées de la pièce» lesdits organes de déformation comportant un dispositif pour détecter l'entrée en contact avec la pièce et pour déformer ensuite la partie en contact d'une quantité fixée à l'avance en direction axiale. x Dans ce but l'invention a pour objet un appareil pour effectuer des opérations de formage radial et axial sur des pièces métalliques» caractérisé par la combinaison des éléments suivants : une tête d'emboutissage comportant plusieurs mâchoires pouvant se contracter dans le sens radial qui constituent une matrice de formage par compression et sont disposées en anneau autour d'une position de travail ; un dispositif moteur pour contracter lesdites mâchoires 35 autour d'une ébauche en vue de son façonnage par compression ; un outillage disposé concentriquement a l'intérieur desdites mâchoires de matrice de la tête d'emboutissage et susceptible de se déplacer en direction axiale ; et un dispositif moteur pour faire avancer ledit outillage pour l'amener au contact d'une partie de ladite ébauche et» 40 73 15191 3 2182150 après son entrée en contact avec l'ébauche maintenue en position de travail par les mâchoires de la matrice d'emboutissage par compression en position contractée» le faire avancer ensuite d'une course axiale déterminée» en sorte que ladite partie de 5 ladite ébauche en contact avec ledit outillage se trouve déformée d'une quantité égale à ladite course axiale. On comprendra mieux 1'invention à partir de la description détaillée ci-après d'un de ses modes de réalisation pris uniquement à titre d'exemple explicatif et sans aucun caractère limi-10 tatif» qui en fera ressortir encore d'autres buts et avantages» et qui en sera faite par référence aux dessins annexés» dans lesquels : La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une machine à emboutir construite suivant les principes de l'invention et 15 comportant deux têtes séparées ; la fig. 2 est une coupe partielle à plus grande échelle d'une tête d'emboutissage par un plan perpendiculaire à l'axe central de la machine de la fig. 1 ; et la fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la 20 fig. 2 montrant les matrices d'emboutissage par compression radiale en position ouverte et le dispositif de formage axial en position rétractée» et sur laquelle les matrices de la tête d'emboutissage et l'organe de formage axial sont représentés en trait mixte dans leurs positions inactives. 25 En se référant aux dessins on y voit sur la fig. 1 un exem ple d'appareil de formage par compression ou d'emboutissage désigné par le repère d'ensemble 10 et appliquant les principes de l'invention. La machine représentée utilise une paire de têtes d'emboutissage par compression 12 montées» de façon à pou-30 voir tourner» sur des tourillons 14 portés par un bâti 16. Le bâti 16 comporte des montants 17 et des traverses 18 et il est fixé rigidement sur une fondation ou sur le sol 20. Pour des détails sur l'agencement de la suspension verticale des têtes 12 disposées pour tourner autour d'un axe hori-35 zontal» on se reportera au susdit brevet américain n° 3 564 389. Bien que n'étant pas ainsi limité dans son application» cet agencement convient particulièrement pour l'utilisation en liaison avec le façonnage par compression de roues d'automobiles formées de plusieurs pièces élémentaires fabriquées à la presse. 40 73 15191 4 2182150 On remarquera cependant que la tête peut être montée de façon indépendante dans un bâti ainsi qu'il est expliquédans le susdit brevet américain n° 3 461 710. D'une façon générale» la tête d'emboutissage 12 comporte un 5 corps cylindrique ouvert à ses deux extrémités à l'intérieur duquel plusieurs segments de mâchoires de matrice 22 sont disposés dans un plan horizontal» espacés les uns des autres sur une circonférence. Les segments 22 peuvent être contractés radialement par le mouvement d'un anneau de pression 24 qui vient en contact 10 avec chacun desdits segments de matrice 22 en les attaquant à la manière d'une came pour les pousser vers l'intérieur» En fin de course vers l'intérieur» les segments 22 délimitent une matrice de formage dont la circonférence est pratiquement continue. Les organes moteurs pour commander l'ouverture et la contraction 15 des matrices sont constitués par des vérins hydrauliques 26 disposés suivant une circonférence autour du corps de la tête 12 et ils servent à exercer un effort pour déplacer l'anneau de pression 24 dans le sens axial ce qui provoque la contraction de la matrice. 2 0 Des ébauches telles que celles d'une roue d'automobile 28 sont montées dans les mâchoires ouvertes de la tête d'emboutissage 12» après quoi l'opération d'emboutissage s'effectue. Le transfert et le chargement automatique des roues d'automobiles dans l'appareil pour un travail en série peuvent se réaliser au 25 moyen de mécanismes désignés globalement par le repère 21» ainsi qu'il est décrit dans le sudit brevet américain n° 3 564 389. Dans le mode de réalisation décrit à titre d'exemple» un outillage auxiliaire 30 logé à l'intérieur de la tête d'emboutissage 12 effectue une opération d'usinage sur l'ébauche de roue 30 28 tandis que celle-ci est fixée à l'intérieur des mâchoires de la matrice 22, Dans le présent exemple» cet outillage comporte un alésoir 32 entraîné par une broche (fig» 3) pour l'usinage de finition de l'alésage central du moyeu de la roue. Il est désirable que cette opération soit effectuée tandis que la roue est 35 encore maintenue dans la matrice de formage afin que cet alésage ait bienle nême axe que la roue terminée. Cortme on le voit en se reportant aux fig. 2 et 3 considérées conjointement» les éléments constitutifs de la tête d'emboutissage sont disposés concentriquement autour de l'ouverture 40 centrale ou position de travail» si bien que la tête 12 a une 73 15191 5 2182150 extrémité ouverte pour recevoir par un anneau d'entrée 34 (fig.3) des ébauches telles que la roue 28. La tête est formée par un corps cylindrique 36 dont l'extrémité arrière est fixée par soudure ou moyens analogues à un anneau d'appui ou de réaction 38. 5 Des nervures de renforcement 40 sont soudées au corps 36» de façon à être régulièrement espacées sur sa périphérie» pour donner de la rigidité à l'ensemble et pour supporter l'anneau d'entrée 34 qui lui est fixé d'une façon appropriée par des boulons ou moyens analogues (non représentés). 10 Autour de l'extrémité d'entrée du corps 36 sont disposées» espacées sur la circonférence» plusieurs ouvertures radiales 42 disposées en forme d'une bande circulaire divisée en segments. Les ouvertures 42 qui ont un profil rectangulaire sont munies de surfaces de portée convenables. A l'intérieur de chaque ouverture 15 42» il y a un segment de matrice 22 qui coulisse sur la surface de portée de l'ouverture. Les segments de matrice ont une face intérieure sur laquelle est monté un élément 46 de matrice de formage dirigé radialement vers l'intérieur du corps 36. A son extrémité opposée» le segment de matrice 22 présente une face 20 de pression supérieure 48 constituant un plan incliné faisant un angle aigu avec l'axe central de la machine. Le corps 36 et l'anneau d'entrée 34 sont entourés d'un anneau de pression composite 50 qui est supporté et guidé à ses deux extrémités de façon à coulisser» parallèlement à l'axe» 25 sur le corps de la machine. L'anneau de presion composite est constitué de plusieurs anneaux» à savoir un anneau principal 52» un anneau antérieur 54» un anneau de montage 56 pour l'organe moteur» et un anneau de guidage arrière 58» tous réunis en un ensemble unique par des moyens de fixation appropriés» boulons 30 et soudures. Pour faire déplacer les segments de matrice radialement vers l'intérieur pendant la course active des moteurs hydrauliques 26 et pour obtenir le mouvement d'avance parallèle à l'axe de l'anneau de pression composite 50» plusieurs blocs en forme 35 de coins 60 sont espacés sur la surface interne de l'anneau principal 52» fixés par des vis en des positions qui correspondent aux ouvertures 42 dans le corps 36. Ainsi qu'on le voit en se reportant a la fig. 3» chaque bloc en forme de coin 60 a une face intérieure en forme de rampe 62 constituant un plan 40 incliné parallèle à celui de la face de pression correspondante 73 15191 s 2182150 48 du segment de matrice 22 qui lui est adjacent. Les vérins de commande 26 sont alimentés en liquide hydraulique sous pression par des passages 63 à partir d'une source de pression (non représentée) • 5 Afin de garantir qu'en glissant le long des blocs en forme deooins 60 les segments de matrice 22 seront forcés de se déplacer suivant des lignes radiales» chacun des segments de matrice 22 est fixé à son bloc en coin respectif avec possibilité de glissement relatif par un assemblage ou une clavette désigné 1° d'une manière générale sous le repère 64 (fig. 2). Pour plus de détails sur la tête d'emboutissage et sur la manière dont les segments de matrice sont commandés» on peut se reporter au susdit brevet américain n° 3 461 710. Conformément à l'une des caractéristiques de la présente 15 invention» la tête de formage contient un outillage auxiliaire logé au centre et désigné par le repère d'ensemble 66» qui peut être introduit par l'arrière de la tête de formage. L'outillage auxiliaire est constitué de corps cylindriques composites» intérieur 68 et extérieur 70» mobiles l'un par rapport à l'autre. 20 Le corps extérieur 70 se compose d'un carter cylindrique 72 avec un jeu de blocs périphériques 74 en saillie vers l'extérieur, fixés entre ses extrémités et maintenus en position contre un anneau extérieur 76 qui est lui-même fixé au corps cylindrique 36 de la tête. Le corps extérieur 70 de l'outillage 25 présente à l'arrière un anneau de montage terminal 78 auquel une plaque terminale 80 est fixée par des vis 81 ou organes analogues. La plaque terminale porte un servo-moteur hydraulique 82 dont la tige de piston 84 va et vient en passant par une ouverture 86 prévue dans la plaque 80. 30 a l'extrémité antérieure du corps 72» il y a un anneau I» de fermeture 88 qui lui est. fixé et porte un manchon 90 se prolongeant vers, l'avant en direction de l'ouverture d'entrée de la tête d'emboutissage par compression. Dans le manchon 90 coulisse un manchon intérieur 92 por-35 tant une broche de commande d'outils 94 qui est montée à l'intérieur de ce dernier et tourne sur des roulements ou paliers analogues 96» 98. L'extrémité antérieure de la broche reçoit un outil de travail tel qu'un alésoir 32 pour effectuer une opération mécanique sur la pièce 28. La broche 94 est accouplée à 40 une source de puissance assurant sa rotation» telle qu'un moteur 73 15191 7 2182150 100» ce dernier étant monté sur un anneau terminal 101 qui» à son tour» est lié au manchon intérieur 92. L'extrémité postérieure du corps 68 comprend une plaque-couvercle 102 qui reçoit la tige de piston 84 dont une extrémité fi-5 letée est fixée à la plaque 102 à l'aide d'un écrou de fixation adéquat 104. L'agencement est tel que lorsque le servo-moteur 82 est actionné» tout l'ensemble 68 portant la broche rotative et l'outil 32 avance axialement vers la pièce 28 qui est maintenue entre les mâchoires 46 de la tête d'emboutissage. Pour ramener l'ensemble 68 en arrière lorsque le servomoteur 82 cesse d'être alimenté en énergie» il est prévu un entraînement de rappel élastique 110 qui comporte une tige filetée 108 assemblée à la plaque 102 et dépassant vers l'extérieur à travers la plaque 50. Un ressort 106 est enfilé sur la tige 108 et repose sur la plaque 80» son autre extrémité étant retenue par un ensemble de rondelle et écrou 113 monté à l'extrémité extérieure filetée de la tige 108. De la sorte» le mouvement vers l'avant de l'ensemble 68 comprime le ressort 106 et la suppression de la force motrice provoquant le mouvement vers l'avant permet au ressort de ramener l'ensemble 68 vers l'arrière de la tête • Conformément à l'invention» il est prévu qu'un outillage entraîné dans le sens axial et disposé concentriquement a l'intérieur de la tête d'emboutissage par compression se déplace longitudinalement pour venir au contact de l'ébauche et déformer cette dernière d'une quantité déterminée à l'avance tandis qu'elle est raaintenue entre les mâchoires d'emboutissage 46. A cet effet» il est prévu un piston annulaire 112 concentrique au manchon 90 et pouvant coulisser dans une chambre 114 délimi-tée entre un manchon extérieur 116 et le manchon 90. La partie arrière de plus fort diamètre du piston 112 est munie de gorges d'étanchéité qui reçoivent des segments ou éléments analogues afin d'assurer l'étanchéité entre ledit piston et les manchons 90 et 116. La partie antérieure du piston 112 reçoit une matrice 35 de déformation ou tête 118 qui lui est fixée par des vis 120. La tâte de déformation 118 a une ouverture centrale par laquelle peut passer l'alésoir 32. Le manchon 116 est muni d'une bride en saillie 122 sur la face antérieure de laquelle est fixé un collier annulaire 124. 40 Une gorge annulaire de forme correspondante est ménagée dans les 73 15191 2182150 matrices à mâchoires 46 de la tête d'emboutissage, si bien que» lorsque les mâchoires sont fermées» elles serrent radialement vers l'intérieur la bride 122, stabilisant ainsi l'ensemble de l'outillage auxiliaire en position centrée à l'intérieur de la tête d'emboutissage tandis que le collier 124 s'appuie avec possibilité de glissement sur la lèvre intérieure du bord extérieur de l'ébauche pour la presser contre les mâchoires 46. Cette dernière action sert à faire disparaître par pressage toute ondulation éventuelle de la lèvre du bord de la pièce» De plus» le déplacement axial de la tête de déformation 118, venant attaquer le voile ou flasque intérieur de l'ébauche de roue 28 pour la déformer afin d'assurer la perpendicularité, permet à la partie en contact de glisser légèrement par rapport à la surface 125 de l'anneau 118 pour éliminer toute ondulation que pourrait éventuellement présenter le voile intérieur de 1'ébanche 28. Pour faire avancer le piston 112 afin d'effectuer la déformation nécessaire du voile intérieur de la pièce 28, on introduit» par le passage 126, du liquide sous pression dans le manchon 116 pour remplir la chambre 114 derrière le piston. Une soupape de décharge ou organe analogue (non représenté) du type bien connu des spécialistes est monté sur la conduite d'alimentation qui amène le liquide hydraulique au passage 126. Le réglage de la soupape de décharge est prévu de telle sorte que le contact avec le voile intérieur de l'ébauche soit détecté par l'élévation de pression et que la pression soit alors ramenée à la valeur préétablie; il en résulte une indication de la position de référence de l'outillage axial 118, une fois le contact établi. A ce moment» un volume fixé de liquide est fourni au moyen d'un système classique de pompe à déplacement de liquide et de Soupapes (non représenté)» afin de provoquer un déplacement axial de l'outillage de la quantité fixée à l'avance pour corriger la distorsion axiale ou la perpendicularité du voile intérieur de la pièce 28. Dans l'agencement typique pour la correction des défauts du voile de roues d'automobiles» le déplacement axial prévu est d'environ 1»5 à 3 mm et ce mouvement est suffisant pour provoquer sur le voile intérieur une déformation pema— neite sans retour élastique lorsque le piston 112 est rétracté par l'introduction sur sa face opposée de liquide hydraulique sous pression par l'orifice d'admission 128. 73 15191 2182150 REVENDICATIONS 1. Appareil pour effectuer des opérations de formage radial et axial sur des pièces métalliques» caractérisé par la combinaison des éléments suivants ï 5 une tête d'emboutissage comportant plusieurs mâchoires pou vant se contracter dans le sens radial qui constituent une matrice de formage par compression et sont disposées en anneau autour d'une position de travail ; un dispositif moteur pour contracter lesdites mâchoires 1° autour d'une ébauche en vue de son façonnage par compression } un outillage disposé concentriquement à l'intérieur desdites mâchoires de matrice de la tête d'emboutissage et susceptible de se déplacer en direction axiale ; et un dispositif moteur pour faire avancer ledit outillage 15 pour l'amener au contact d'une partie de ladite ébauche et» après son entrée en contact avec l'ébauche maintenue en position de travail par les mâchoires de la matrice d'emboutissage par compression en position contractée» le faire avancer ensuite d'une course axiale déterminée» en sorte que ladite partie de 20 ladite ébauche en contact avec ledit outillage se trouve déformée d'une quantité égale à ladite course axiale. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit organe moteur pour faire avancer axialement l'outillage est constitué par un piston annulaire à commande hydrau- 2^ lique. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit piston est contenu dans un cylindre délimité entre un manchon intérieur et un manchon extérieur» ledit manchon extérieur étant attaqué et immobilisé par les mâchoires de ma- 30 trice contractées de ladite tête d'emboutissage par compression. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un outillage intérieur disposé en position centrale comportant un porte-outils organisé pour recevoir un outil de coupe» ledit outillage auxiliaire étant disposé à l'in- 35 térieur dudit manchon et pouvant coulisser axialement par rapport à lui» et ledit outillage mobile axialement ayant une ouverture pour permettre à un outil porté par ledit porte-outils auxiliaire de passer par cette ouverture et d'effectuer une opération d'usinage sur ladite ébauche. 40 5. Appareil pour former radialement et axialement des 73 15191 2182150 pièces métalliques» caractérisé par la combinaison des éléments suivants : une tête d'emboutissage comportant plusieurs mâchoires pouvant se contracter dans le sens radial qui constituent une ma-5 trice de formage par compression et sont disposées en anneau autour d'une position de travail ; un dispositif moteur pour contracter lesdites mâchoires autour d'une ébauche en vue de son'façonnage par compression ; un outillage disposé concentriquement à l'intérieur desdites 10 mâchoires de matrice de la tête d'emboutissage et susceptible de se déplacer en direction axiale ; et un dispositif moteur pour faire avancer ledit outillage afin de déformer en direction axiale ladite pièce tandis qu'elle est maintenue dans lesdites mâchoires contractées. *