Brevet FR2550109A1 — publié le 19850208

"Outil de formage de pièces embouties cylindriques et équipe ment pour la mise en oeuvre d'un tel outil sur une presse". 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 REVENDICATIONS 1 ) Outil pour le formage d'ébauches cylindriques, notamment pour la réalisation sur,des tronçons de tubes emboutis,de joncs annulaires extérieurs obtenus par déformation radiale entre un poinçon et une matrice concentrique, appareil caractésisé len ce que le poinçon (1) est constitué de lames rayonnantes (111, formant un mandrin tubulaire extensible, dont la face extérieure comporte un profil (13) complémentaire de celui de la matrice (2), un organe écarteur (4) assurant l'expansion radiale des lames en direction de la matrice, pour réaliser par formage le contour définitif de l'ébauche (P). 20) Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames (11) ont en section la forme de secteurs rayonnant et présentent une face interne (12) inclinée constituant une rampe d'expansion radiale pour l'organe écarteur (4), qui est constitué d'un cône à facette (41). 30) Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe écarteur (4) comporte autant de facettes (91) qu'il y a de lames rayonnantes (11). 40) Outil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 3 caractérisé en ce que la face externe des lames (11) comporte des cannelures transversales étagées (13), dont la forme et le positionnement correspondent à ceux de gorges annulaires (21) ménagées dans la face interne de la matrice (2). 50) Outil selon l'une quelconque des revendica-tions de 1 à 4 caractérisé en ce que la matrice (2) est formée d'au moins deux demi coquilles, dont les faces extérieures (22) sont coniques, ladite matrice présentant sur sa face interne, dirigée en direction des lames, les gorges annulaires (21} 60) Equipement pour la mise en oeuvre de l'outil selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5 dans le cadre d'une presse-transfert, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un ensemble de positionnement. et de déformation: de l'ébau- che formé d'une semelle inférieure (6) portant une bague repère ( 7) et montée coulissante sur des colonnes de guidage (9) et des chandelles de retenue (10) à ressorts (11), d'autre part d'un cône écarteur (4) fixe, à sécurité hydraulique, et enfin d'un équipage mobile constitué d'une semelle supérieure (15) reliée au plateau de la presse-transfert et portant la matrice (2) entourée d'une ceinture conique (5) (montée mobile entre translation axiale par rapport à ladite matrice), d'une butée (16) de contact avec la matrice et d'un éjecteur (17) monté élastiquement sur des ressorts (18). 70) Equipement selon la revendication 6 caractérisé en ce que la bague de repère (7) de la semelle inférieure (6) comporte un embrèvement (8) de positionnement de l'ébauche (P), cete dernière s'effaçant avec ladite semelle, lors de la descente de l'équipage mobile. 80) Equipement selon la revendication 6 caractérisé en ce que la fermeture de la matrice (2) sur 1--' ébauche (P) est réalisée par un mouvement relatif de celle-ci par rapport à la ceinture. 90) Equipement selon l'une quelconque des revehdications de 6 à 8 caractérisé en ce que le mandrin tubulaire extensible,formé par les lames-rayonnantes,est mobile par rapport au cône écarteur qui est fixe.