Brevet FR2563129A1 — publié le 19851025

L'invention se rapporte à un procédé et à un dis- positif pour former des pièces par matriçage ou estampage dans lesquels le volume de matière prédéterminé, par exem- ple, une ébauche en acier, correspond au moins approximati- vement au volume de la pièce à fabriquer et la longueur de la région active ou de formage des éléments de la matrice qui coopèrent entre eux correspond au moins approximative- ment à la longueur de la pièce, et dans lesquels l'ébauche est de préférence estampée soit simultanément de tous côtés, ou simultanément dans des parties opposées en diagonale, et de préférence par paires de parties opposées qui se succè- dent sur son périmètre. Dans les machines à matricer ou machines à former à marteaux rapides qui sont déjà connues, par exemple, se- lon les brevets des E.U.A. 3246502 et 3945237, dans lesquel- les l'ébauche introduite dans les éléments de matrice de la machine avec une longueur prédéterminée est déformée de tel- le manière qu'au moment o ell!e quitte les éléments de la ma- trice, la pièce soit terminée d'estampage ou de matriçage, les régions de formage des éléments de matrice sont d'une configuration et d'une disposition telles que, considérées dans la direction de leur axe longitudinal, elles corres- pondent à la forme de la pièce à fabriquer, et que leurs parties successives se succèdent sur la longueur dans le mê- me ordre que les zones à former sur la pièce. L'ébauche est amenée à la matrice par un premier côté de celle-ci et la pièce estampée finie peut être retirée de ce côté, ou enco- re, on peut la faire passer entièrement à travers la matrice selon son axe longitudinal. Dans ce mode de travail de la machine à matricer, on observe un inconvénient consistant en ce que, pour pou- voir tenir et manipuler la pièce d'une façon suffisante, cette pièce doit nécessairement comprendre des régions de matière excédentaire, afin de pouvoir être saisie par une pince ou un autre outil approprié. L'extrémité de la pièce qui est saisie par la pince ne peut pas être estampée. Le but de l'invention est de créer un procédé et un dispositif pour le formage de pièces par matriçage dans lequel on puisse travailler pratiquement sans perte en ce qui concerne la matière et que, sous l'aspect qualitatif, on puisse obtenir une homogéneité élevee et uniformément répartie sur la longueur de la pièce. Dans le cas du forma- ge du genre cité au debut, l'invention est caractérisee par le fait que l'ébauche est estampée dans la matrice sur une partie prédéterminee de sa longueur et que, ensuite, la partie de l'ébauche qui est restée non estampée est estampée dans l'autre côté de la même matrice et en ce que l'acheminement de l'ebauche à l'opération de formage suivante est exécute au moyen de la partie déjà estampée de cette ébauche. L'es, tampage de la partie de l'ébauche restée non estampée est avantageusement exécuté pendant l'estampage de la première partie d'une ébauche nouvellement amenee. Dans ce type de manipulation, les deux régions d'une même pièce sont estampées successivement dans le temps, dans des passes de travail différentes et dans la même ma- trice. Ceci a pour conséquence qu'il n'est plus nécessaire de prévoir un excédent de matière sur l'ebauche pour permet- tre de saisir et de tenir cette ébauche. On peut exécuter l'estampage sans chute. Il n'est plus nécessaire de prévoir une extrémité non travaillée destinee à être saisie par la pince. On réalise ainsi une économie de matière et de tra- vail. Par ailleurs, on a l'avantage qu'après l'estampage, les pièces présentent une bonne homogéneité, uniformément repartie, et que les bavures peuvent être fiablement sup- primees. Dans le dispositif d'estampage dans lequel il est prévu au moins deux éléments de matrice formant une paire d'éléments conjugués, pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre et qui correspondent à la longueur totale de la pièce à fabriquer, la configuration est prévue de telle ma- nière que les éléments de matrice présentent sur leur axe longitudinal, des zones partielles de régions de formage qui, considérees par rapport à un plan transversal prédéterminé correspondent alternativement dans les limites de la lon- gueur totale pour celle qui est située en avant de ce plan transversal, à la forme de la zone de la pièce située en arrière du plan transversal et, pour celle qui est située en arrière du plan transversal, à la forme de la zone de la pièce située en avant du plan transversal. Ceci signifie que les régions de formage des élé- ments de la matrice sont de configuration telle que, rela- tivement au sens du passage de la matière, par exemple, dans la zone avant de leur longueur, elles présentent la forme de la zone arrière de la pièce et que, dans la zone arrière de leur longueur, elles présentent la forme de la zone avant de la pièce. L'ebauche déjà forgée de préférence dans une zone partielle est saisie au niveau de sa partie estampée pour être introduite dans la même matrice, de l'au- tre côté de cette matrice et introduite de cette façon dans la matrice, après quoi la pièce estampée finie peut être évacuée. On peut fabriquer des pièces de n'importe quelle forme de section, indépendamment de la fréquence et de l'am- plitude avec lesquelles les zones possédant des sections différentes diffèrent les unes des autres par -la forme de leur périmètre - qui peut être rond ou polygonal avec un nombre d'arêtes variables, aussi bien que symétrique ou asy- métrique par rapport à l'axe médian longitudinal - et/ou par leurs dimensions. La pièce peut présenter un grand nom- bre de variations de section sur sa longueur. La subdivision en zones ou longueurs partielles des régions de formage de la matrice et de la pièce est choisie en fonction de la configuration d'ensemble de la pièce et constitue une question de technologie des procédés industriels. Le plan transversal qu'on choisit pour la sub- division des régions de formage dans la direction de la longueur ne se trouve en position centrale que dans certains cas et il est au contraire décalé par rapport au milieu de la longueur dans la plupart des cas. Pour satisfaire les exigences de la technique d'estampage, on disposera le plan transversal dans la partie du diamètre maximum de la pièce ou dans la partie du diamètre minimum de la matrice. Selon une autre caractéristique de l'invention, il peut être prévu à chaque extrémité de la matrice, un chariot de guidage des pièces qui peut coulisser dans la direction de la longueur de cette matrice. Le chariot desti- né à recevoir l'ébauche non travaillée possède avantageuse- ment une butée axiale arrêtant cette ébauche au fond de l'alésage de logement de l'ébauche. Le chariot destiné à recevoir l'ébauche partiellement estampée est avantageuse- ment équipé d'une butée située à l'entrée de l'alésage de logement de l'ébauche. Un autre chariot de transport muni d'un dispositif preneur peut être disposé parallèlement aux chariots, à une certaine distance de la machine à forger. Ce chariot doit être monté pour se déplacer en translation d'un côté à l'autre côté de la matrice, et il peut être d'une construction permettant de le déplacer dans la direction transversale. On prévoit avantageusement un bras porteur qui porte le dispositif preneur et que l'on peut déplacer transversalement à la direction de la translation du chariot de transport. De cette façon, le transport de la pièce par- tiellement estampée d'une extrémité à l'autre de la matrice peut être exécuté d'une façon simple et fiable, les mouve- ments étant exécutes avantageusement à des instants coor- donnés. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre. Aux dessins annexes donnés uniquement à titre d'exem- ple, - la Fig. 1 représente une machine à estamper à marteaux rapides par une vue de dessus schématique; - la Fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la Fig. 1; - la Fig. 3 représente schématiquement et à échel- le agrandie les élé ments de matrice qui coopèrent entre eux par paires; la Fig. 4 est une coupe transversale schématique des matrices, ou éléments de matrice, prise selon la ligne IV-IV de la Fig. 3; - la Fig. 5 représente schématiquement un mode opératoire du procédé selon l'invention utilisé pour l'é- bauche à forger considéree; - les Fig. 6 et 7 représentent deux exemples de configuration d'une pièce qu'il s'agit d'estamper selon l'invention. La machine à estamper à marteaux rapides 1 des Fig.l et 2 comprend un bâti vertical 2 à l'intérieur duquel quatre moteurs d'entrainement 3, par exemple des moteurs électriques, sont montés sur des châssis de fixation 4. Les moteurs 3 agissent sur un renvoi d'angle commun 5 qui est composé des arbres 6, 7, 8, 9 et 10 ainsi que des couples coniques 11, 12, 13 et 14, les arbres étant accouplés aux arbres de sortie des moteurs électriques 3 par des organes de transmission 15, de sorte que les entraînements sont syn- chronises. Par l'intermédiaire des arbres 6 à 10, les entrai- nements agissent sur des excentriques 16 qui animent les marteaux 17. Ces marteaux 17 sont de leur côté en liaison par l'intermédiaire de coins coulissants 18 avec des porte- matrices 19 sur lesquels sont montés les éléments de matri- ces 20. Selon la position des excentriques 16, tous les élé- ments de la matrice peuvent être actionnés simultanément, ou encore, on peut actionner simultanément deux éléments opposés en diagonale puis les deux autres éléments opposés en diagonale, c'est-a-dire que ces éléments sont actionnés en alternance par paires d'éléments opposés en diagonale. Les coins coulissants 18 peuvent être actionnés par l'intermédiaire d'un support 22, par des vérins hydrau- liques 23, ce qui permet de commander d'une façon appropriée le rapprochement des porte-matrices avec:leurs matrices 20. Les coins coulissants 18 possedent avantageusement un seg- ment conique qui assure un autoblocage, par exemple, avec une pente de 10 . Les coins coulissants 18 ont avantageuse- ment une longueur qui correspond au moins à la longueur des éléments 20 de la matrice, additionnée d'un multiple de la profondeur maximum d'enfoncement dans la matrice. De cette façon, on peut obtenir un rapprochement fiable des éléments de la matrice. Les marteaux 17 sont montés conjointement avec les porte-matrices 19, dans lesquels ils coulissent, de manière à pouvoir prendre une position oblique correspon- dant à l'oscillation de l'excentrique à l'intérieur du bâti de la machine. les régions de formage des éléments 20 de la matrice possèdent avantageusement une dimension, mesurée dans la direction du périmètre, suffisamment grande pour empiéter légèrement sur les régions de formage des éléments adjacents de la matrice. Ainsi qu'on l'a représenté sur les Fig. 6 et 7, on peut fabriquer des pièces 27, 28, qui sont divisées en un grand nombre de zones de différentes sections. Il s'agit ici de sections les unes rectangulaires et les autres ron- des et de sections qui sont les unes symétriques et les au- tres asymétriques par rapport à l'axe longitudinal 29. Les éléments de matrice 20 représentés sur la Fig. 4 et qui coopèrent entre eux peuvent être considérés comme divisés en deux zones partielles de régions de for- mage différentes, dont la limite se trouve dans le plan transversal représenté par la ligne 30 en trait mixte. Dans l'exemple de la Fig.6, auquel correspondent les éléments de matrice de la Fig. 4, ce plan transversal correspond aux plans transversaux 30 situés aux deux extrémités de la pièce 27. Dans le cas des éléments de matrice 20 qui coopèrent conformément à la Fig. 4, on obtient, de part et d'autre du plan transversal 30, les zones partielles de régions de for- mage 33 et 34. Dans la pièce correspondante représentée sur la Fig. 6, on obtient de part et d'autre du plan transversal , les zones de pièces 33a et 34a. Les éléments de matrice coopérant entre eux présentent des gravures telles que, par rapport à un plan transversal 30 prédéterminé, à l'in- térieur de la région longitudinale totale, la zone partielle 33 de la matrice 20 située en avant du plan transversal 31 corresponde à la forme de la zone partielle 33a de la pièce située en arrière du plan transversal 31 et que la zone par- tielle 34 de la matrice située en arrière du plan transver- sal 30 corresponde à la forme de la zone partielle 34a de la pièce 37 située en avant du plan transversal 31. Les ré- gions de formage 33, 34, de la-matrice 20 sont décalées sur la longueur de l'axe longitudinal en sens inverse des zones partielles 33a, 34a de la pièce. La position du plan transversal est choisie en fonction de la configuration de la pièce à fabriquer. On se base avantageusement sur le dia- mètre maximum ou sur la section maximum de la pièce pour choisir la subdivision de la matrice, afin de pouvoir for- ger en exécutant une réductio'n de section dans la direction axiale. La Fig. 7 représente une autre forme de réalisation 28 de la pièce. Dans le schéma de travail de la Fig. 5, les élé- ments de matrice 20 destinés à la formation d'une pièce 39 présentent une forme relativement simple. Le plan transver- sal fictif 30 donne dans le forgeage des zones partielles 33 et 34 des régions de formage qui correspondent sur la pièce 39 aux régions 33a et 34a séparées par le plan trans- versal 31. A chaque extrémité frontale de la matrice 20, est prévu un chariot de guidage 45 ou 46 destiné à transporter la matière à travailler et qui peut se déplacer en transla- tion parallèle à la longueur de cet élément de matrice. Les chariots se déplacent en va-et-vient le long des glissières 47 et 48 sous l'action d'un entraînement 44, par exemple à vis, et comme ceci est indiquée par des doubles flèches. Le chariot 45 est destiné à recevoir une ébauche 49 qui peut être engagée, à travers une pince annulaire 50, dans un alé- sage correspondant 51, et jusqu'à une butée 52. Ensuite, le mouvement du chariot 45 est commandé de telle manière que la zone 33a de la pièce soit estampée par la zone partielle 33 des éléments de matrice 20. L'amenée de l'ébauche 49 peut s'effectuer au moyen du dispositif 54. Sur un socle 55, pi- vote un bras 56 muni d'un dispositif preneur 57. Dans la position tournée, l'ébauche 49 est saisie, après quoi le bras 56 pivote de 90 comme indiqué par la flèche 58 et le bras est avancé jusqu'au chariot 45, après quoi, sous l'effet de l'avance du chariot 45, l'ébauche 49 est emmanchée jusqu'à la butée 52 du chariot. Ensuite, il se produit un autre mou- vement d'avance du chariot 55, avec l'ébauche 49, pour l'es- tampage de la zone 33a de la pièce. Ensuite, la pièce par- tiellement forgée est retirée par le chariot 45. Pour transférer la pièce partiellement estampée à l'autre côté des éléments de matrice 20, on utilise un autre chariot de transport 60, sur lequel un bras porteur 61 muni d'un dispositif preneur 62 peut se déplacer trans- versalement à la glissière 63 du chariot 60. La partie non travaillée de l'ébauche est saisie au moyen du bras porteur 61, muni de son dispositif preneur 62, après quoi le cha- riot 45 recule, de sorte que l'ébauche est libérée. Ensuite, le chariot transporteur 60 est transféré sur sa glissière 63, et avec le bras porteur 61 en position rétractée, à l'autre côté de la machine à estamper 1 et, plus précisément, jusqu'à une position dans laquelle la pièce partiellement travaillée vient se placer devant le mandrin de serrage 64 après le mouvement d'avance du bras porteur 61. Le chariot 46 est alors avancé de sorte que la pièce est emmanchée jusqu'à la butée 53 prévue dans le mandrin 64. Ensuite, le chariot de guidage 46 est avancé sur la matrice 20 sous l'ac- tion de l'entrainement, après quoi la dernière phase d'es- tampage de la pièce est exécutée par la machine à estamper dans la zone 34a de la pièce au moyen de la zone 34 de la matrice. Un autre dispositif 66, dont le bras 67 muni du dispositif preneur 68 peut être avancé jusque devant le cha- riot reculé qui porte la pièce terminée, saisit la pièce, dans sa région de diamètre maximum, au moyen du dispositif preneur 68. Le chariot 46 est alors reculé plus loin, après quoi le dispositif preneur 68 s'ouvre et la pièce peut être extraite, soit manuellement, soit au moyen d'un mécanisme automatique. L'estampage de la partie restée non estampée de l'ébauche est avantageusement exécuté pendant l'estampa- ge de la première partie d'une ébauche nouvellement intro- duite sur l'arbre côté de la même matrice 20. La machine à estamper est avantageusement une machine à marteaux rapides. Dans le déroulement de l'opéra- tion d'estampage, les coins coulissants 18 sont avancés progressivement parallèlement à la longueur des éléments de matrice pour accompagner la variation de forme ou de volume qui se produit, de manière que la distance des éléments op- posés de matrice à l'axe médian longitudinal décroisse de la façon désirée. Au cours d'une opération d'estampage, la course travaillante proprement dite reste inchangée. La mo- dification des positions de course qui est déterminée par les coins permet de réaliser des contre-dépouilles sur la pièce. Les ébauches sont portées à la température d'estampa- ge nécessaire avant l'introduction dans la machine, par exem- ple par chauffage par induction. 2S63129 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé pour former des pièces par estampage, dans lequel le volume de matière prédéterminé, par exemple, une ébauche (49) en acier, correspond au moins approximati- vement au volume de la pièce à fabriquer et o la longueur de la région active ou de formage des éléments de la matri- ce (20) qui coopèrent entre eux correspond au moins approxi- mativement à la longueur de la pièce, et dans lequel l'ébau- che (49) est estampée, soit simultanément de tous côtés, soit simultanément dans des parties opposées en diagonale et de préférence par paires de parties opposées qui se suc- cèdent sur son périmètre, caractérisé en ce que l'ébauche (49) est estampée dans la matrice (20) sur une partie dé- terminée de sa longueur et que, ensuite, la partie restée non estampée de l'ébauche est estampée dans l'autre côté de la même matrice et en ce que l'acheminement de l'ébauche à l'opération d'estampage suivante s'effectue au moyen de la partie déjà estampée de cette ébauche. 2 - Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que l'estampage de la partie restée non estampée de l'ébauche est exécuté pendant l'estampage de la première partie d'une ébauche nouvellement amenée. 3 - Dispositif pour le formage de pièces par es- tampage, dans lequel le volume de matière prédéterminé, par exemple, une ébauche en acier, correspond au moins approxi- mativement au volume de la pièce à fabriquer et o la lon- gueur de la région active ou de formage des éléments de la matrice (20) coopérant entre eux correspond au moins appro- ximativement à la longueur de la pièce, la machine à estam- per comprenant au moins deux éléments de matrice (20) for- mant une paire d'éléments conjugués pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre, et qui correspondent à la longueur totale de la pièce à fabriquer, caractérisé en ce que les éléments de matrice (20) présentent, sur leur axe longitu- dinal, des zones partielles de régions de formage (33, 34) qui, considérées par rapport à un plan transversal prédéter- il miné (30, 31), et dans les limites de la longueur totale de la matrice (20) et, respectivement, de la pièce (27, 39), correspondent alternativement, pour la zone partielle (33) de la matrice (20) située en avant de ce plan transversal, à la forme de la zone (33a) de la pièce située en arrière du plan transversal (31) et, pour la zone partielle de la matrice (34) située en arrière du plan transversal (30), à la forme de la zone (34a) de la pièce (27, 39) située en a- vant du plan transversal (31). 4- Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le plan transversal (31) est placé dans le segment de diamètre maximum ou de section maximum de la piè- ce (27, 39) et le plan transversal (30) est placé dans le segment de diamètre minimum ou de section minimum de la ma- trice (20). - Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'aux deux extrémités de la matri- ce (20), sont prévus des chariots de guidage (45, 46) des- tinés à guider la pièce et qui peuvent se déplacer en trans- lation selon la longueur de la matrice, et en ce que le cha- riot (45) destiné à recevoir l'ébauche (49) présente une butée axiale (52) destinée à arrêter cette ébauche au fond de l'alésage de logement (51) et que le chariot (46) desti- né à recevoir l'ébauche partiellement estampée présente une butée (53) située à l'entrée de son alésage de logement. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à , caractérisé en ce qu'un autre chariot de transport (60) muni d'un dispositif preneur (62) est disposé parallèle- ment aux chariots de guidage (45, 46), à une certaine dis- tance de la machine à estamper (1), ce chariot de transport étant monté pour coulisser d'un côté de la matrice (20) à l'autre côté de cette matrice, et le bras porteur (61) de ce chariot qui porte le dispositif preneur (62) étant pré- vu pour pouvoir se déplacer transversalement à la direction de la translation du chariot de transport (60). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 3.à 6, caractérisé en ce que les régions de formage des éléments de matrice (20) recouvrent légérement les régions de forma- ge des éléments de matrice voisins dans la direction du pé- rimètre.