Brevet FR2473917A1 — publié le 19810724

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication, par filage, d'une pièce présentant une partie en creux dans sa surface périphérique. Le filage est avantageusement utilisé dans la fabrication de pièces en grande série car il offre de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer l'obtention de pièces ayant une excellente finition, l'économie de matière puisqu'il n'y a pas de perte et la fabrication en une seule opération de pièces ayant une section droite quelconque. Ce dernier avantage est particulièrement intéressant dans le cas de pièces de très petites dimensions obtenues par microfilage, étant donné qu'il n'est pas possible d'obtenir une section droite polygonale par décolletage. On ne peut en effet fraiser des pièces de petites dimensions en cuivre. Bien que le procédé de filage présente beaucoup d'avantages, on n'a pu cependant l'employer jusqu'à présent pour la fabrication de pièces présentant des parties en creux dans leur surface périphérique, par exemple des gorges transversales. Il est en effet nécessaire, pour que l'on puisse éjecter une pièce filée, que sa section droite varie toujours dans le même sens, pour lui permettre de sortir de la filière en étant poussée par un éjec- teur. Une autre limitation à l'extension de l'emploi du procédé de filage est due au fait que dans le cas de pièces de petites dimensions obtenues par micro- filage, il n'est pas possible de procéder à l'éjection classique en filage avant qui consiste à pousser sur la tige de la pièce au moyen d'un éjecteur. En effet, la pièce étant de dimensions réduites, il en va de même pour l'éjecteur et un tel éjecteur flamberait sous l'effort à effectuer. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et un dispositif permettant, par des moyens très simples, d'obtenir par filage des pièces de petites dimensions présentant des parties en creux. A cet effet ce procédé de fabrication, par filage, d'une pièce présentant une partie en creux dans sa surface latérale, cette pièce compor- tant d'un côté une tête et du côté opposé une queue, procédé dans lequel on engage un poinçon dans une ébauche tubulaire et on pousse l'ébauche par le poinçon dans une filière d'une matrice fixe, est caractérisé en ce qu'on engage le poinçon et l'ébauche à tramrsune matrice mobile placée devant la matrice fixe puis, après l'opération de filage proprement dite, on tire, au moyen de la matrice mobile formant pince, sur la tête de la pièce filée de 24139 1 7 manière à dégager, partiellement ou totalement, sa queue de la filière, puis on ouvre la matrice mobile de manière à libérer la pièce et à permettre son éjection. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, comportant une matrice fixe contenant une filière, un poinçon porté par un support mobile, des moyens pour déplacer axialement le piston pour l'engager dans la filière et le dégager de celle-ci, et des moyens pour éjecter la pièce filée, caractérisé en ce qu'il comporte, en avant de la matrice fixe, une matrice mobile coaxiale en deux parties for- mant pince, des moyens pour ouvrir et fermer ladite matrice mobile formant pince et des moyens pour déplacer la matrice mobile en translation parallè- lement à l'axe du poinçon et de la filière. Le procédé et le dispositif suivant l'invention offrent l'avantage qu'ils permettent de réaliser par microfilage ou filage des pièces présentant par exemple des collerettes, pièces qu'il était impossible d'obtenir précédem- ment en raison des difficultés d'éjection de telles pièces. On peut ainsi fabri- quer aisément, à grande cadence,des pièces de petites dimensions ayant une section droite quelconque et présentant une partie en creux formant une gorge. Par ailleurs les pièces obtenues présentent une excellente qualité de surface et n'exigent pas une opération de finition additionnelle. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une presse de filage mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention. La figure 2 est une vue en perspective éclatée des deux bras de la pince formant la matrice mobile. La figure 3 est une vue en perspective de la matrice mobile fermée et du mandrin de serrage assurant sa fermeture. La figure 4 est une vue en coupe horizontale partielle faite suivant la ligne IV-IV de la figure 1, la matrice mobile étant fermée. La figure 5 est un schéma, à plus grande échelle, illustrant l'entraînement de la pièce filée par la matrice mobile, avant l'ouverture de cette dernière. La figure 6 est une vue en coupe horizontale semblable à celle de la figure 4, dans le cas o la matrice mobile est ouverte. Sur la figure 1 est représenté un porte-outil 1 d'une presse de filage. Ce porte-outil 1 comprend, à sa partie inférieure, une matrice fixe 2 à l'intérieur de laquelle est montée une filière 3 d'axe horizontal. La matrice 2 contenant la filière 3 fait saillie par rapport au fond d'un évi- dement 4 qui s'étend verticalement et qui est ménagé dans la face frontale droite du porte-outil 1. En regard de la filière 3 peut se déplacer horizonta- lement un support 5 d'un poinçon 6 solidaire d'un porte-poinçon 7 monté fixe à l'intérieur du support 5. Sur le poinçon 6 est monté coulissant un éjecteur 8 dont le mouvement de coulissement axial peut être provoqué par un grain de poussée 9 agissant sur une colonne de poussée Il disposée entre le grain de poussée 9 et l'éjecteur 8. L'opération de filage qui doit être réalisée au moyen de la presse illustrée sur la figure 1, s'effectue sur une ébauche tubulaire E qui est amenée devant le poinçon 6,dans l'axe de celui-ci, par un dispositif de transfert 12. La presse de filage comprend, outre la matrice fixe 2, une matrice mobile désignée dans son ensemble par 13, laquelle est repré- sentée en détail sur les figures 2 et 3. Cette matrice mobile 13 est consti- tuée de deux m6choires 14 et 15 de section droite sensiblement semi-circu- laire. Ces deux mâchoires 14 et 15 viennent s'appliquer l'une contre l'autre, lorsque la matrice 13 est fermée, la jonction étant réalisée suivant un plan diamétral. Les mâchoires 14 et 15 portent respectivement, à l'intérieur, des flasques transversaux respectifs 16 et 17 de forme semi-circulaire, présen- tant en leurs centres des découpes 16a et 17a également semi-circulaires, les deux découpes 16a, 17a forment un trou circulaire, lorsque la mâchoire mobile 13 est fermée, trou à travers lequel est engagée l'ébauche tubulaire E lors de l'opération de filage. Les flasques transversaux 16, 17 peuvent former une seule pièce avec le corps des mâchoires 14 et 15 ou constituer des pièces indé- pendantes rapportées sur ceux-ci, ce qui permet de les changer aisément en cas d'usure. Les flasques semi-circulaires 16, 17 définissent dans les mâchoires 14 et 15, lorsque la matrice mobile 13 est fermée, un logement dans lequel est engagée la matrice fixe 2 comme on peut le voir sur la figure 1. Suivant l'invention les mâchoires 14 et 15 sont montées mobiles l'une par rapport à l'autre, de manière que la matrice mobile 13 puisse s'ouvrir ou se fermer. Suivant une forme d'exécution non limitative représentée sur les figures 2 et 3, les mâchoires 14 et 15 sont prévues respectivement aux extrémités de deux bras 18 et 19 qui sont montés articulés l'un sur l'autre, autour d'un axe 21 (figure 1) traversant des trous en regard 22 et 23 percés respectivement dans les bras 18 et 19. Dans les parties extrêmes des amnches 18a et 19aqui soit siïu6es à l'opposé des mâchoires 14 et 15 sont formées deux encoches semi-circulaires 24 et 25 qui sont appliquées l'une sur l'autre, lorsque la mâchoire mobile 13 est fermée, définissant ainsi un trou à tra- vers lequel est engagée l'extrémité d'un axe horizontal 20 (figure 1). Les deux bras 18 et 19 sont montés à la manière d'une paire de ciseaux. Autrement dit la branche 18a du bras 18 qui s'étend à l'opposé de la mâchoire 14 se trouve située, sur les figures 2 et 3, sous la branche correspondante 19a du bras s'étendant à l'opposé de la mâchoire 15, alors que la mâchoire 14 est elle au-dessus de la mâchoire 15. Ces deux branches 18a et 19a sont percées de trous borgnes respectifs 26 et 27 débouchant dans les faces par lesquelles les branches 18a et 19a prennent appui l'une sur l'autre, et un ressort de compression 28 est logé dans ces trous borgnes 26 et 27. Ce ressort 28 tend par conséquent à écarter l'une de l'autre les branches 18a, 19a,et de la m8me façon les mâchoires 14 et 15. L'ensemble des deux bras 18 et 19,constituant une sorte de pince, est monté mobile en translation horizontale sur le porte-outil 1. En position de repos, dans laquelle la matrice mobile 13 est fermée, cet ensemble 18, 19 est escamoté à l'intérieur de l'évidement 4 prévu dans la face verticale droite du porte-outil 1, comme il est représenté sur la figure 1. Les deux axes 20 et 21 sont montés à coulissement horizontal dans des paliers respectifs 29 et 31 et ils sont sollicités vers la gauche sur la figure 1 par des ressorts 32 et 33. Ces axes 20 et 21 sont ainsi main- tenus appliqués en permanence contre des grains de poussée respectifs 34 et 35 qui sont actionnés par des cames faisant partie du mécanisme de commande générale de la machine. La pince constituée par les deux bras 18 et 19 peut 8tre fermée par l'action d'un mandrin de serrage 36 qui est fixé dans le porte- outil 1 au moyen de vis 37. Ce mandrin de serrage 36 qui s'étend hori- zontalement, comporte une t8te 36a qui fait saillie dans l'évidement 4. 24739 1? Cette tête 36a est découpée de manière à former une ouverture diamétrale 38 sensiblement en U. Plus particulièrement cette ouverture, dont la largeur va en diminuant de son entrée vers son fond, est délimitée par deux plats parallèles et symétriques 38a lesquels sont ensuite raccordés, par des rampes 38b inclinées vers l'intérieur, à deux autres plats 38c dont la distance mutuelle est inférieure à celle entre les deux plats 38a, les deux plats 38c étant à leur tour raccordés au fond de l'ouver- ture par deux rampes 38d inclinées vers l'intérieur et de même pente que les rampes 38b. La coupe axiale de la tête 38a du mandrin de serrage 36 est clairement représentée sur les figures 4 et 6. En position de fermeture de la pince formée par les bras 18 et 19 (figures 1 et 4) les deux branches 18a,19a des bras 18 et 19 sont engagées au fond de l'ouverture 38. On voit nettement sur la figure 4 que dans cette position les faces supérieure de la branche supérieure 19a et inférieure de la branche inférieure 18a sont respectivement en appui sur les deux plats 38c dont l'intervalle correspond à la somme des épaisseurs des deux branches 18a et 19a. Ces deux branches présentent, du ceté tourné vers le fond de l'ouverture 38, des chanfreins respectifs 18b, 19b dont la pente correspond à celle des rampes 38b et 38d. En position de fermeture les chanfreins 18b, 19b sont donc en appui contre les rampes 38d.La pince formée par les bras 18, 19 est engagée dans l'ouverture 38 du mandrin de serrage 36 sous l'action d'un poussoir 39 mû par le mécanisme de commande générale de la machine. On décrira maintenant le fonctionnement de la pres- se de filage qui vient d'être décrite, au cours d'un cycle complet de filage d'une pièce. Au départ du cycle d'opération la matrice mobile formée par les deux mâchoires 14, 15 et les deux flasques transversaux 16, 17 est fermée et elle coiffe la matrice fixe 2 contenant la filière 3, comme il est représenté sur la figure 1. L'axe de la filière 3 se trouve en regard de l'axe du trou 16a, 17a de la matrice mobile, cet axe étant lui-même aligné avec celui de l'ébauche tubulaire E amenée en position par le dispositif de transfert 12 et du poinçon 6. La première étape du procédé, qui constitue l'uération de filage proprement dite, consiste à déplacer le bloc avec l'écrou 5, vers sur la figure 1. Lors de ce mouvement le poinçon 6 s'engage dans l'alé- sage de l'ébauche E et pousse cette dernière vers la gauche à travers le 24739 1 7 trou 16a, 17a de la matrice mobile puis dans la filière 3. Cette filière 3 présente une ouverture d'entrée d'un diamètre supérieur à celui du trou 16a, 17a, comme on peut mieux le voir sur la figure 5. L'engagement du poinçon à l'intérieur de l'ébauche tubulaire E provoque le fluage de la matière de cette ébauche qui épouse alors le profil de la filière 3, comme il apparaft sur la figure 5. On obtient alors une pièce filée 41 qui comporte une queue 41a engagée dans la filière 3, une tête 41b située du côté extérieur des flasques 16, 17, une collerette 41c formée par fluage dans la filière et située du côté intérieur des flasques 16, 17 et une gorge 41d délimitée entre la tête 41b et la collerette 41c, cette gorge épousant le contour du trou central 16a, 17a. L'opération suivant consiste en un mouvement de translation vers la droite de la pince mobile formée des deux bras 18 et 19, ainsi que du support 5 du poinçon 6 et du poussoir 39. A cet effet les cames du mécanisme de commande générale de la machine agissent sur les grains de poussée 34,35, pour les faire coulisser vers la droite sur la figure 1, ce qui entraîne une translation simultanée dans ce même sens des axes 20 et 21 à l'encontre des ressorts de rappel 32 et 33 qui sont comprimés dans leurs logements. Dans la première partie de ce mouvement la pince formée par les bras 18 et 19 reste fermée. Oh. voit en effet sur la figure 4 que les deux branches 18a et 19a sont maintenues appliquées l'une contre l'autre par les plats 38c du mandrin de serrage 36. Lorsque les branches 1-8a, 19a arrivent au début des rampes inclinées 38b, elles commencent à s'écarter l'une de l'autre, en glissant sur ces rampes, sous l'action du ressort de compression 28 provo- quant l'ouverture de la pince. Ce mouvement combiné d'ouverture de la pince et de translation se poursuit jusqu'à ce que les branches 18a, 19a viennent au contact des plats 38a qui sont les plus écartées. Ces plats 38a maintiennent alors la pince en position ouverte. Au cours de ce mouvement, de l'autre coté de l'axe d'articulation 21, se déroulent des mouvements simi- laires. Autrement dit, dans la première partie de la course (glissement des branches 18a, 19a sur les plats 38c) les deux flasques 16, 17 restent appli- qués l'un contre l'autre, autrement dit la matrice mobile 13 demeure fermée. Cette matrice mobile entraîne alors vers la droite la pièce filée 41, comme il est indiqué sur la figure 5, les flasques 16 et 17 de la matrice mobile exerçant leur effort sur la tête épanouie de cette pièce. Ce mouvement per- m et de dégager partiellement ou totalement la queue filée 41a de la filière 3. 7. 24739 1 7 Ensuite, lors de l'ouverture de la pince formée par les bras 18 et 19 (glissement des branches 18a, l9a sur les rampes 38b jusqu'aux plats 38a), les deux flasques 16, 17 s'écartent l'un de l'autre (comme il est indiqué par les flèches sur la figure 5) si bien que la pièce filée E1 est libérée et reste sur le poinçon 6. Ensuite, le poinçon 6 continue à être entraîné vers la droite par son support 5 jusqu'à ce que la pièce filée 41 soit totalement dégagée de la filière 3. Il suffit alors de faire coulisser vers la gauche l'éjecteur 8 sur le poinçon 6 pour provoquer l'éjection de la pièce filée. Pendant cette opération d'éjection, le mécanisme de commande générale de la machine ramène les divers éléments mobiles dans leurs posi- tions de départ. Les pinces sont ramenées par les ressorts de rappel. Le poussoir 39 au départ du cycle vient serrer les pinces. Bien que dans l'exemple de réalisation qui a été décrit précédemment, la matrice mobile constituée par les deux mâchoires 14 et 15 soit formée aux extrémités de deux bras 18, 19 pivotant autour d'un axe, on pourrait égale- ment, sans sortir du cadre de l'invention, réaliser une matrice à deux ma- choires mobiles en translation, ces mâchoires étant solidaires de coulis- seaux mobiles dans des glissières appropriées de manière à appliquer les deux mâchoires l'une contre l'autre, lorsque la matrice est fermée, ou, au contraire, à les écarter l'une de l'autre pour libérer la pièce filée. Les mâchoires peuvent faire partie d'un ensemble indépendant pouvant être monté sur différents types de machines. Le principe intéresse aussi bien le mouvement de pince, genre ciseaux, qu'un principe de travail en perpendicularité, c'est-à-dire un fonctionnement de petite presse. Le trou qui est délimité au centre de la matrice mobile 13 par les encoches 16a et 17a des flasques transversaux respectifs 16, 17 peut être circulaire, comme dans l'exemple décrit précédemment, ou bien à section droite polygonale ou de toute autre forme, suivant la forme que l'on désire obtenir pour la gorge 41d de la pièce filée 41. La forme de cette gorge est en effet déterminée par celle du contour du trou 16a, 17a, à travers le- quel est engagée l'ébauche E portée par le poinçon 6. Comme il ressort de la description précédente, le principe du dispo- sitif selon l'invention est d'avoir un système de matrice ouvrante qui est fermée pendant le travail et qui sert à déchausser les pièces avec emprein- tes extérieures et, après éjection totale ou partielle, à les libérer sur le poinçon. Ce procédé est valable pour toutes les matières extrudées. Il n'est pas limitatif quant au nombre d'emplois de ce système sur la mime machine. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication, par filage, d'une pièce présentant une partie en creux dans sa surface latérale, cette pièce comportant d'un coté une tête et du côté opposé une queue, procédé dans lequel on engage un poinçon dans une ébauche tubulaire et on pousse l'ébauche par le poinçon dans une filière d'une matrice fixe, caractérisé en ce qu'on engage le poinçon et l'ébauche à travers une matrice mobile placée devant la matrice fixe puis, après l'opération de filage proprement dite, on tire, au moyen de la matrice mobile formant pince, sur la tête de la pièce filée de manière à dégager, partiellement ou totalement, sa queue de la filière, puis onouvre la matrice mobile de manière à libérer la pièce et à permettre son éjection. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comportant une matrice fixe contenant une filière, un poinçon porté par un support mobile, des moyens pour déplacer axialement le piston pour l'enga- ger dans la filière et le dégager de celle-ci, et des moyens pour éjecter la pièce filée, caractérisé en ce qu'il comporte, en avant de la matrice fixe, une matrice mobile coaxiale (13) en deux parties formant pince, des moyens (36) pour ouvrir et fermer ladite matrice mobile formant pince et des moyens (20, 21, 34, 35) pour déplacer la matrice mobile en translation parallèlement à l'axe du poinçon (6) et de la filière (3). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la matrice mobile (13) est constituée de deux mrachoires (14, 15) appliquées l'une contre l'autre lorsque la matrice mobile (13) est fermée, ces mâchoires (14, 15) étant prévues respectivement aux extrémités de deux bras (18, 19) montés articulés l'un sur l'autre autour d'un premier axe (21) traversant des trous en regard (22, 23) percés dans les bras (18, 19) , la matrice mobile (13) constituant ainsi une pince. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (28) sollicitant les deux bras (18, 19) constituant la matrice mo- bile (13),dans le sens de l'ouverture, c'est-àdire à écarter es mâchoires (14, 15). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort (18) est un ressort de compression logé dans des trous borgnes (26, 27) ménagés dans des branches (18a, 19a) des bras respectifs 18, 19 qui sont situées à l'opposé des mrchoires (1 4, 15) par rapport à l'axe d1rticalatim (21). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les parties extrêmes des branches (18a, 19a) opposées aux mâchoires (14, 15) présentent respectivement des encoches semi-circulaires (24, 25) ou de toute autre forme, appliquées l'une sur l'autre lorsque la matrice mobile (13) est fermée et définissant ainsi un trou à travers lequel est engagée l'extrémité d'un second axe (20) parallèle au premier axe (21) d'articu- lation des bras (18, 19). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les premier et second axes (21, 20), parallèles l'un à l'autre, sont montés à coulisse- ment dans des paliers respectifs (31, 29) et sont sollicités par des ressorts (33, 32) vers des grains de poussée respectifs (35, 34) actionnés par des cames. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin de serrage fixe (36) comportant une tête (36a) découpée de manière à former une ouverture diamétrale (38) sensiblement en U et dans laquelle sont engagées les deux branches (18a, 19a), opposées aux mgchoires (14, ), des bras (18, 19), la largeur de l'ouverture (38) étant plus faible près de son fond que près de son entrée si bien que la mgchoire mobile (13) est fermée lorsque les deux branches (18a, 19a) sont dans le fond de l'ouver- ture et au contraire ouvertes lorsque ces deux branches sont proches de l'entrée de l'ouverture. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouverture (38) de la tête (36a) du mandrin de serrage (36) est délimitée, à son entrée, par deux plats parallèles et symétriques (38a) qui se raccordent, par des inclinées rampes (38b)/ersl'intérieur, à deux autres plats (38c) dont la distance est inférieure à celle entre les deux plats (38a), les deux plats (38c) étant à leur tour raccordés au fond de l'ouverture par deux rampes (38d) inclinées vers l'intérieur et de même pente que les rampes (38b), les deux branches (18a, 19a) des bras (18, 19) présentant, du côté tourné vers le fond de l'ouverture (38), des chanfreins respectifs (18b, 19b) dont la pente corres- pond à celle des rampes (38b, 38d), la distance entre les deux seconds plats (18c) étant égale à la somme des épaisseurs des deux branches (18a, 19a) si bien que la mâchoire mobile (13) est fermée lorsque les deux bran- ches (18a, 19a) sont situées entre les deux seconds plats (18c). 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la pince formée par les bras (18, 19) est poussée dans l'ouverture (38) du mandrin de serrage (36) sous l'action d'un poussoir (39) mobile en translation. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les mâchoires (14, 15) comportent des flasques transversaux respectifs (16, 17) présentant, sur leurs bords venant en contact, des découpes (16a, 17a) formant, lorsque lamîchoire mobile (13) est fermée, un trou à travers lequel est engagée l'ébauche tubulaire E portée par le poinçon 6. 12. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux parties constituant la matrice mobile (13) forment deux mâchoires mobiles en translation.