Procédé de fabrication de pièces allongées, comprenant une tête polygonale et machine pour la mise en aeuvre de ce procédé On connaît déjà des machines qui fabriquent des boulons à partir d'ébauches cylindriques. Au cours d'un premier temps, ces machines forment une tête intermé diaire dont la largeur entre méplats est égale ou supé rieure au diamère inital de l'ébauche et, au cours d'un second temps, cette tête intermédiaire est transformée en une tête définitive de même volume, mais dont la largeur entre méplats est plus grande, alors que la hau teur dans le sens axial est plus faible.
Cependant, il n'était pas possible jusqu'à maintenant de construire une machine à deux coups permettant de réaliser ces étapes lorsque les boulons devaient avoir un volume de tête tel qu'ils correspondent aux dimensions normalisées, auquel cas le volume de la tête est supérieur à celui que l'on peut repousser à partir d'une longueur de tige supérieure au double de la valeur du diamètre de l'ébauche.
On connaît des machines à deux coups qui permet tent de fabriquer de petits boulons à tête ronde. La tête intermédiaire qui est formée au premier coup par ces machines est approximativement identique à la tête défi nitive. Elle est formée d'un segment de tige qui à partir de la matrice de retenue s'étend sur une longueur double du diamètre. L'outil de finition comprend une matrice qui coulisse longitudinalement contre l'action d'un res sort en venant en contact avec le poinçon et une tige mobile dans cette matrice qui est guidée dans un canal conique avec un certain jeu latéral, de sorte que la tige peut tourner un peu sur le côté pendant la formation d'une fente sur la tête. Une machine de ce type ne peut pas non plus être utilisée pour la production de boulons ayant les caractéristiques rappelées ci-dessus.
Les autres méthodes connues, qui permettent de fabriquer des boulons à tête polygonale en deux coups ou en un seul ne permettent pas non plus de produire des têtes polygonales qui correspondent, en ce qui con cerne leurs dimensions relatives aux normes imposées. En particulier, on ne pouvait pas jusqu'à maintenant emboutir des longueurs d'ébauche supérieures, car il se formait une bavure et l'ébauche se cintrait de façon incontrôlée, de sorte qu'il n'était pas possible de fabri quer des boulons de haute qualité par ce moyen.
Lorsqu'on emboutit u premier coup de poinçon une longueur libre de l'ébauche suffisante pour donner tout le volume de la tête, la tige s'écrase ou se plie au lieu d'être emboutie. Si on essaie de soutenir la tige au moyen d'une matrice rigide de forme polygonale agencée de façon à former une tête intermédiaire, la matière s'infil tre entre la face frontale du poinçon mobile et la matrice et il se forme une bavure autour de la base de la tête.
L'invention vise donc à résoudre ce problème et con siste à fournir un procédé par étampage à froid en deux coups permettant de fabriquer des boulons de section polygonale dont le volume de la tête soit plus grand que celui d'une longueur d'ébauche égale à deux fois le dia mètre, sans flambement des parties à emboutir ni dis torsion, ces boulons présentant des angles parfaitement remplis et cela sans nécessiter des pressions d'embou tissage particulièrement élevées qui tendraient à réduire la durée de service des boulons et. par conséquent, ren draient le procédé peu économique.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication, par étampage à froid. de pièces allongées comprenant une tête polygonale et une tige cylindrique, à partir de barres rondes, en deux temps de frappe, procédé dans lequel, au cours du premier temps. on applique une pres sion axiale sur l'extrémité de la barre en limitant le gon flement latéral par une première enceinte polygonale afin de transformer ladite extrémité en une tête intermédiaire de forme polygonale dont les dimensions sont inférieures dans le sens latéral aux dimensions latérales de la tête terminée, et supérieures dans le sens axial, et, au cours du second temps.
on applique une pression axiale sur l'extrémité de la tête intermédiaire en limitant son éta lement latéral dans une seconde enceinte polygonale, ainsi qu'une machine pour la mise en oeuvre du procédé.
Le procédé est caractérisé en ce que, les deux opé rations de frappe sont effectuées alors que la barre est maintenue dans une même matrice de retenue, en ce que, durant la première frappe, la première enceinte de limi tation latérale est déplacée puis retenue dans une posi tion axiale déterminée par rapport à la barre étampée de façon à retenir la barre par frottement et empêcher pendant au moins la dernière partie du premier temps d'étampage tout déplacement axial de cette barre, en ce que, durant le second temps de frappe,
la seconde enceinte est déplacée par rapport à la barre en direction axiale et en ce que la barre est maintenue dans l'orien tation voulue pour que les arêtes longitudinales de la tête intermédiaire se trouvent dans l'alignement des arê tes de la seconde enceinte.
La machine selon l'invention est caractérisée par des premiers moyens de commande capables d'amener le premier élément par-dessus ladite extrémité saillante, et de le maintenir dans une position fixe par rapport à la matrice de retenue, par des seconds moyens de com mande capables de déplacer le second élément en direc tion de la matrice de retenue et par rapport au premier élément de façon à agir sur ladite extrémité saillante alors que le premier élément se trouve dans ladite posi tion fixe, l'autre desdits outils présentant un logement dont les faces latérales et frontales sont fixes les unes par rapport aux autres durant tout le second mouvement d'étampage sur ladite extrémité saillante.
Un avantage particulier obtenu grâce au procédé défini ci-dessus est le fait que la friction du métal de la tête intermédiaire sur les parois de la matrice de l'outil de dégrossisage empêche la formation d'une bavure le long de la face de l'outil d'emboutissage.
En outre, lors de la fabrication de têtes polygonales en deux temps sur des barres rondes ou des fils ordinai res, il était nécessaire jusqu'à maintenant de repousser la barre dans un logement de section circulaire ayant la longueur axiale désirée et un diamètre légèrement supé rieur au diamètre entre les angles de la tête terminée que l'on désirait obtenir et ensuite de couper le bord de la tête avec un poinçon de découpage polygonal, ceci entraînait une perte de matière et rendait plus difficile l'opération de refoulement, puisqu'il fallait repousser un volume de matière égal au volume de la tête, plus le volume de matériel perdu.
Le procédé permet d'étamper la barre sur la lon gueur nécessaire pour donner le volume de matière cor respondant à la tête terminée, et cela à chacun des deux temps successifs, la première fois à une forme semblable à celle de la tête terminée, mais de longueur axiale supé rieure et de section plus petite et la seconde fois aux dimensions désirées, sans perte ni bavure.
Grâce au fait qu'on étampe toute la longueur sail lante de la barre au cours du premier temps, et cela seu lement dans la direction dans laquelle elle doit se dépla cer pour arriver à la forme finale et qu'au cours du second temps de même, on étampe tout le volume en le faisant fluer à nouveau, mais seulement dans la même direction que lors du premier temps, on peut obtenir une tête polygonale terminée et pleine sans pli ou fluage ren trant, sans opération ultérieure, sans perte. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe transversale de la première forme d'exécution, montrant la position des pièces pendant le premier mouvement d'avance de la coulisse ; la fig. 2 est une vue semblable montrant la position des pièces plus tard au cours du premier mouvement, la fig. 3 est une vue semblable, montrant la position des pièces à la fin de ce premier mouvement, la fig. 4 est une vue semblable montrant la position des pièces, lorsque le chariot se retire après son premier mouvement d'avance ;
la fig. 5 est une vue similaire montrant la position des pièces pendant la seconde course du chariot, au moment où le poinçon de finissage arrive en contact avec l'ébauche ; la fig. 6 est une vue semblable montrant la position des pièces à la fin du second mouvement du chariot; la fig. 7 est une vue semblable montrant la position des pièces, lorsque le poinçon est retiré à la suite de son second mouvement ;
la fig. 8 est une coupe transversale partielle d'une seconde forme d'exécution, dans laquelle le chariot du poinçon se déplace vers l'avant au cours de son premier mouvement, la fig. 9 est une vue semblable montrant la position des pièces à la fin du premier mouvement du chariot de la fig. 8 ; la fig. 10 est une vue semblable montrant la position des pièces pendant le second mouvement du chariot; la fig. 11 montre la position des pièces à la fin du second mouvement, et la fig. 12 est une vue en coupe axiale d'une ébauche emboutie à froid selon l'invention.
La machine à deux coups représentée aux fig. 1 à 7 comprend une matrice de support 20 pourvue d'une ouverture centrale cylindrique 21. Lorsqu'on désire fabriquer un boulon avec une collerette sur la face infé rieure de la tête comme dans la forme décrite, un loge ment 22 coaxial à l'ouverture 21 est formé dans la face frontale 23 de la matrice. Un extracteur 24 se meut en mouvement alternatif dans la matrice 20, à son extré mité arrière. Pendant l'opération de frappe sur une ébauche, cette tige 24 reste stationnaire dans la matrice, de façon à former une butée fixe qui vient en contact avec l'extrémité arrière de la pièce à forger.
L'ébauche 25 est constituée par un segment de lon gueur déterminée d'une tige ronde qui a été coupée dans une barre de façon usuelle au moyen d'un mécanisme (non représenté) qui fait partie de la machine décrite. Cete ébauche est ensuite mise en place devant le loge ment de la matrice par un mécanisme de transfert.
La machine décrite comprend (fi-. 1) un chariot mobile 26 alternativement vers la matrice 20 et dans la direction opposée. Un porte-outils 27 est monté coulis sant sur le chariot 26. Ce porte-outils porte un outil de dégrossisage et un outil de finissage au moyen desquels le premier et le second coup sont frappés sur l'ébauche. Le porte-outils est mobile de façon à pouvoir amener alternativement chaque outil devant le logement 21. On peut utiliser pour réaliser ce déplacement n'importe quel mécanisme, mais il est préférable d'utiliser celui qui a été décrit dans le brevet américain N1932396.
L'outil de dégrossissage 28 comprend un organe 29 en forme de manchon qui présente à son extrémité avant une bride transversale 30, de forme cylindrique, élargie. L'organe 29 coulisse dans un organe tubulaire 31 monté sur le porte-outils 27. Un guide 32 s'appuie sur l'extré mité arrière de l'organe 31 derrière l'extrémité arrière du manchon 29. Le guide 32 est fixe par rapport au porte- outils 27. A son extrémité arrière le manchon 29 de l'outil de dégrossissage présente un logement 33. Un ressort à boudin 34 est logé dans ce logement. Il est armé entre le manchon 29 et le guide 32, sollicitant l'ouril 28 vers l'avant par rapport au porte-outils 27. A son extrémité avant, le manchon 29 porte une matrice 35.
Celle-ci présente une cavité longitudinale 36 de sec tion hexagonale. A son extrémité avant, elle présente une saillie cylindrique 37 qui s'étend en avant de la face fron tale de la bride 30 et qui est dimensionnée de façon à coulisser librement dans le logement 22 de la matrice 20.
Une plaque de soutien 38 est engagée entre l'extré mité arrière du poinçon et un épaulement transversal interne 39 que présente le manchon 29.
L'outil de dégrossissage comprend également un poinçon 40 de section hexagonale et qui coulisse libre ment dans le logement hexagonal 36 de la matrice 35. Environ au milieu de sa longueur, le poinçon 40 présente une partie agrandie 41 qui bute contre un épaulement 42 de l'extrémité avant du guide 32. Derrière cette partie agrandie 41, le poinçon se prolonge par une tige 43 de diamètre réduit qui coulisse dans le guide 32. Un levier d'extracteur 44 qui pivote sur une partie 27a du porte- outils 27 est placé de façon à buter sur l'extrémité arrière de la tige 43, lorsque l'outil de dégrossissage 28 est dans l'alignement du logement 21.
Le manchon 29 de l'outil de dégrossissage présente une fente longitudinale 45. Une tige d'arrêt 46 portée par le porte-outils 27 est engagée dans cette fente. La Lon gueur de cette fente 45 parallèlement au mouvement du chariot est sensiblement supérieure à la longueur corres pondante de la portion de la tige 46 qui est engagée dans la fente, de sorte que l'outil 28 peut coulisser axialement par rapport au porte-outils 27 et au chariot 26 sur une distance déterminée par la dimension de la fente et de la tige. Normalement (fi-. 1), le ressort 34 subit une compression supplémentaire pendant le parcours du porte-outils 27 et du chariot 26 par rapport à l'outil 28.
L'extracteur 44 reste stationnaire sur le porte-outils 27 durant tout le premier temps de l'opération du chariot. Pendant ce premier temps (fig. 3), le poinçon 40 étampe l'extrémité extérieure de l'ébauche 25 et la comprime à froid sous forme du segment hexagonal 25a qui remplit exactement la cavité hexagonale 36 de la matrice 35. Pendant cette opération, comme l'ébauche est prise d'une barre ronde, le métal est étampé tout d'abord sous forme d'une masse ronde en contact avec les faces pla nes de la cavité centrale 36 qui supportent l'ébauche et l'empêchent de flamber. Ensuite le métal de la barre rem plit les angles du logement. Le résultat est que la cavité est remplie de façon très complète à la fin de l'opération.
Un facteur critique au cours du premier mouvement qui vient d'être décrit est le fait que la largeur du loge ment 36, mesurée entre les faces planes, ne doit pas être supérieure à 1,5 fois le diamètre primitif de l'ébauche 25. De préférence, ce rapport sera de 1,25, ces indica tions étant valables quand le volume de la tête est tel que la longueur de barre à étamper est supérieure à 2,5 fois le diamètre. Si ce rapport critique n'est pas dépassé, l'ébauche est empêchée de flamber parce qu'elle est supportée par les faces planes du logement. C'est pour quoi il ne se forme pas de pli rentrant dans la partie étampée de l'ébauche et celle-ci remplit correctement les angles de la matrice.
Ainsi, au cours du premier temps ou temps de dégrossissage, l'ébauche est étampée à la forme d'un segment de tête ayant l'allure générale poly gonale de la tête terminée, mais de dimensions plus peti tes en section et supérieures en longueur. Cet étampage inital de l'ébauche d'une forme circulaire à une forme élargie. polygonale, permet l'étampage final qui s'effec tue au cours du second temps.
A la fin du premier temps, le chariot 26 se retire de la matrice 20. Pendant le début de ce mouvement de recul du chariot 26 et du support 27 qui se déplace avec lui, l'extrémité avant de l'outil 28 reste en contact avec la face 23 de la matrice 20, du fait de l'action du ressort 34. Cependant, lorsque le support 27 s'est retiré sur une distance déterminée par la fente 45, la tige d'arrêt 46 accouple à nouveau l'outil de dégrossissage 28 et le support 27, de sorte que l'outil 28 s'écarte de la matrice 20.
Au moment où le chariot débute son mouvement de recul à partir du point mort antérieur, le levier d'extrac teur 44 pivote par rapport au porte-outils 27, de façon que sa partie destinée à venir en contact avec le poinçon se déplace à la même vitesse que le chariot 26. Ainsi, le poinçon 40 reste sensiblement stationnaire, contre l'extrémité du segment 25a jusqu'à ce que l'outil 28 ait été entraîné vers l'arrière et arraché du segment 25a (fig. 4). Ce mouvement d'extraction du poinçon 40 est nécessaire pour dégager l'ébauche de la matrice de poinçon 35, du fait que la partie hexagonale 25a remplit le logement de la matrice 35 d'une façon très exacte.
On peut utiliser n'importe quel mécanisme pour actionner le levier 44, mais de préférence un mécanisme tel que décrit dans le brevet américain No 2271257.
A la fig. 4, on voit que le poinçon reste appuyé con tre la matrice 20 pendant le recul du chariot, après son premier mouvement.
Avant le second mouvement, le porte-outils 27 est déplacé sur 1;, chariot 26, de façon à écarter l'outil de dégrossisage 28 et à amener dans l'alignement du loge ment 21 un poinçon de finissage 50 qui viendra en con tact avec l'ébauche au cours du second temps, dans la position montrée à la fig. 5. En même temps, le porte- outils 27 déplace un levier d'extraction 44' qui pivote sur une pièce 27b faisant partie du porte-outils 27, et vient dans la position de la fig. 5.
L'outil 50 comprend un manchon 51 présentant une bride 52 à son extrémité antérieure. Le manchon 51 est ajusté dans une douille cylindrique 49 portée par le porte-outils 27.
Un guide 53 est ajusté dans l'extrémité arrière de la douille 49. A son extrémité avant, le guide 53 présente une partie saillante 54 de diamètre réduit. Une plaque annulaire 55 rigide est engagée entre l'extrémité avant du guide 53 et un épaulement 56 faisant face vers l'arrière et que présente le poinçon de finissage 50. Ce dernier se déplace donc comme un bloc rigide avec le chariot 26 et le support 27.
A son extrémité avant, il porte une matrice de poin çon 57 présentant un logement 58 de forme hexagonale. Les dimensions de ce logement déterminent celles du six-pans que présentera la tête du boulon. Un extracteur 59 présente à son extrémité avant une tête agrandie, conique qui coulisse sans jeu dans le logement 58. Cette tête 60 présente des prolongements 61 espacés les uns des autres, en saillie vers l'avant et un bord incurvé vers l'arrière s'étend entre chaque paire de prolongements 61 adjacents afin de former l'arête arrondie qui joint les angles de la tête du boulon.
Une plaque arrière 62 hexagonale est engagée dans la matrice 57 directement derrière la tête 60 de la tige d'extraction 59. Cette plaque présente un trou axial 63 dans lequel coulisse la tige 59. Elle présente aussi une surface conique 64 dirigée vers l'avant et qui forme le complément de l'extrémité arrière conique de la tête 60 de l'extracteur.
Immédiatement devant son épaulement interne 56 dirigé vers l'arrière, le manchon 51 du poinçon 50 pré sente un segment saillant 71 dirigé radialement vers l'intérieur et pourvu d'une série de trous allongés 65 et d'un trou axial 66 dans lequel coulisse la tige de l'extrac teur 59. Une plaque annulaire 67 engagée entre l'extré mité avant de la portion 71 et l'extrémité arrière de la matrice 57, et la tige de l'extracteur 59, la traverse également.
A l'extrémité arrière de l'extracteur 59, une tige 68 est ajustée coulissante dans une forure axiale 69 prati quée dans la plaque de guidage 53. La longueur de la tige 68 est égale à la longueur axiale de la plaque 53. L'extrémité arrière de cette tige est appuyée par un levier d'extraction 44' qui pivote sur le porte-outils 27. L'extrémité avant de la tige 68 bute sur l'extrémité arrière d'un manchon 72 qui coulisse dans la plaque annulaire 55. De la fig. 5, il résulte que la longueur du manchon 72 dans le sens axial est sensiblement plus fai ble que la longueur axiale de la plaque 55 de sorte que le manchon 72 peut coulisser axialement sur une dis tance déterminée dans la plaque 55.
Ceci se produit lors que la tige 68 se déplace vers l'avant sous l'action du levier 44', comme décrit plus loin.
La fig. 5 montre la position des pièces pendant la première partie du mouvement du chariot 26 au cours du second temps de l'opération. Le poinçon de finissage 50 et le support 27 se déplacent conjointement avec le chariot.
Lorsque la tête 60 de l'extracteur 59 bute sur la face extrême extérieure du segmen hexagonal 25a, elle pro voque le refoulement de ce segment hexagonal et l'amène à la forme indiquée en 25c (fig. 6). Cette action s'effectue dans le logement 58 de la matrice de poinçon et dans le logement complémentaire cylindrique 22 de la matrice 20. II se forme ainsi un collier cylindrique 25b sur l'ébauche, juste en avant de la tête hexagonale ter minée 25c.
Un facteur critique qui détermine la réussite de l'opé ration de cette forme d'exécution de l'invention est le fait que la longueur axiale du segment hexagonal 25a qui doit être étampé dans le second temps ne doit pas être supérieure à 2,25 fois la distance entre faces planes de la tête à six-pans 25c. Cela empêche le flambage de la barre lors de l'étampage à la forme définitive, celle-ci étant sensiblement plus courte axialement et de section plus grande.
Pendant l'étampage du métal, au cours du second temps de l'opération, la face extrême conique 64 de la plaque arrière 62 qui est ajustée exactement dans la matrice 57. supporte la tête 60 de l'extracteur 59, et cela en particulier à l'endroit des saillies 61 qui forment les chanfreins de la tête polygonale du boulon. La tête 60 est donc logée entièrement dans une enceinte étanche et il ne se forme aucune bavure. Au cours des deux mouvements décrits, l'ébauche est empêchée de flamber et l'étampage s'effectue comme prévu. Il ne se produit aucun pli rentrant dans la tête étampée.
De même, le métal étampé flue dans la même direction au cours des deux temps et le fluage qui se produit dans le second temps n'est qu'un prolongement de celui qui se produit dans le premier. Le résultat fina'. est que la tête est entièrement terminée en deux coups et présente une résistance accrue.
A la fin du second coup, le chariot 26 se retire d( nouveau en transportant avec lui le support 27 et le poinçon 50. A ce moment, le levier 44' est mis en action vers l'avant et pousse la tige 68 en avant. Cette dernière bute sur le manchon 72 et sur la tige 59 et dépace ces pièces vers l'avant jusqu'à ce que le manchon 72 but,, sur la portion interne saillante en direction radiale 71 du manchon 51. Ceci limite le mouvement de l'extrac teur 59 vers l'avant par rapport au poinçon de finissage 50. Pendant le déplacement de l'extracteur 59, sa tête 6U pousse la tête 25c de l'ébauche hors du logement 58 et maintient l'ébauche appuyée dans le logement 21 de la matrice fixe 20.
Après que le chariot 26 a été retiré sur une dista,_t,#.; suffisante, l'extracteur 24 de la matrice fixe 20 est actionné vers l'avant et expulse l'ébauche terminée du logement 21.
Ensuite, et avant le temps suivant, un nouveau seg ment est coupé dans la barre et vient se placer devant le logement de la matrice 20, de sorte que lorsque le mouvement d'avance suivant du chariot d'étampage se produit, cette nouvelle ébauche est étampée comme on le voit aux fig. 1 à 4.
La pièce fabriquée par la machine et par le procédé qui viennent d'être décrits est une vis dont la tige 25 peut être filetée jusqu'à la tête.
Cette forme d'exécution est particulièrement utile lorsque la section de la tête finie est relativement grande par rapport au diamètre initial de la barre.
Ainsi, par exemple, en partant d'une barre de 7 mm de diamètre, on peut obtenir une ébauche de tête 25a qui, après le premier coup, mesure environ 7,5 mm entre les faces parallèles et une tête finie<B>25e</B> dont la distance entre faces planes est de 12,5 mm, sa hauteur dans le sens axial étant de 5 mm.
Lorsqu'on désire fabriquer un boulon dont la partie de la tige qui jouxte la tête présene un diamètre égal au diamètre extérieur du filetage que présente le reste de la tige, il est possible de simplifier l'appareil et d'augmenter le taux d'étampage au cours du premier temps, car on peut utiliser des barres de plus grand diamètre, de sorte qu'il suffit d'un segment de longueur réduite pour don ner le volume de matière nécessaire pour former la tête. Ceci est illustré dans la seconde forme d'exécution selon les fig. 8 à 11. La matrice fixe 80 est montée sur le bâti de la presse. Cette matrice présente une forure axiale cylindrique 81 dans laquelle coulisse un extracteur 82.
A son extrémité antérieure, la forure 81 débouche dans un logement tronconique de faible hauteur 83 d'ouver ture dirigée vers l'avant. Ce logement constitue un cône d'extrusion. A son extrémié avant, il débouche dans une portion cylindrique 85 de diamètre supérieur à la por tion 81. Un logement d'entrée cylindrique 86 est prati qué dans la face frontale 84 de la matrice fixe si on désire former une collerette de blocage sous la tête de l'ébauche. Avant que le premier mouvement d'avance s'effectue on place devant le logement 86, 85, 83, 81 un segment de barre ronde, comme dans la première forme d'exécution.
Le chariot 87 porte un support 88 qui se déplace latéralement et porte lui-même un outil de dégrossissage 89 représenté dans la ligne de la matrice aux fig. 8 et 9. L'outil de dégrossissage comprend un manchon 90 qui coulisse dans un coussinet cylindrique 91 porté par le support 88. A son extrémité avant, le manchon présente une bride transversale 92.
Un guide 92 est appuyé à l'extrémité arrière du cous sinet 91, derrière le manchon 90. Ce guide est fixe par rapport au porte-outils 88.
A son extrémité arrière, le manchon 90 de l'outil de dégrossissage présente un logement 94 dans lequel s'engage librement l'extrémité avant 95, de diamètre réduit, du guide 93. Un ressort 96, logé dans ce loge ment, est armé entre le manchon 90 et le guide 93. Il sollicite l'outil 89 vers l'avant par rapport au support 88.
A son extrémité antérieure, le manchon 90 porte une matrice de poinçon 97. Celle-ci est formée d'un loge ment allongé 98 de section hexagonale. Son extrémité avant est à fleur de la face avant du manchon 90. La matrice 97 est appuyée dans une creusure 99 formée dans le manchon 90. Entre sa creusure 99 et son loge ment 94 le manchon 90 présente une partie annulaire 100 faisant saillie radialement vers l'intérieur et entourant une ouverture axiale 101 qui fait communiquer le loge ment 99 avec la creusure 94.
L'outil de dégrossissage comprend également un poinçon 102 de section hexagonale, qui coulisse sans jeu dans le logement hexagonal 98 de la matrice 97. L'extré mité frontale (fig. 8), de forme hexagonale, du poinçon s'étend librement à travers l'ouverture 101 et dans le logement de la matrice 97. A son extrémité frontale, le poinçon peut présenter un logement de faible profondeur 103 dans un but qui sera expliqué plus loin.
Approximativement au milieu de sa longueur, le poinçon 102 présente une portion cylindrique 104 et der rière celle-ci une tige 105 de diamètre réduit. L'extrémité arrière de la portion 104 du poinçon se trouve juste devant l'extrémité frontale 95 du guide 93. La tige 105 coulisse sans jeu dans un trou axial 106 pratiqué dans le guide 93 de sorte que le poinçon est guidé par le guide 93. Un extracteur 107 pivote sur une partie 88a du porte-outils 88. Il bute sur l'extrémité arrière de la tige 105 (fig. 8) losque l'outil de dégrossissage se trouve dans la ligne de la matrice.
Le manchon 90 de l'outil de dégrossissage présente une courte fente 108. Une goupille d'arrêt transversale 109 portée par le porte-outils 88 est engagée dans cette fente. Sa longueur détermine la distance sur laquelle le porte-outils 88 peut se déplacer par rapport à l'outil de dégrossissage 89 comme dans la première forme d'exécu tion. Normalement (fig. 8), le ressort 96 sollicite l'outil de dégrossissage 89 vers l'avant par rapport au porte- outils 88, de sorte que la goupille 109 bute sur l'arrière de la fente 108.
L'ébauche coupée d'une barre ronde présente au début un diamètre approximativement égal à celui de la partie cylindrique 85 du logement de la matrice fixe 80.
Avant le premier mouvement d'avance du chariot 87, cette pièce W se trouve devant le logement de la matrice 80. Lorsque le chariot 87 se déplace vers l'avant au cours du premier temps de l'opération, il déplace l'outil 89. La matrice de poinçon 97 se déplace et entoure l'extrémité droite extérieure de l'ébauche. Lorsque le poinçon 102 bute sur sa face extrême, il fait coulisser l'ébauche dans la matrice. L'extrémité intérieure 110 de l'ébauche est extrudée dans le cône 83 et pénètre dans la partie de diamètre réduit 81 de la matrice fixe. Cette action conti nue jusqu'à ce que l'extrémité de la pièce bute sur l'extracteur 82 de la matrice 80 qui est maintenant sta tionnaire.
La situation à ce moment est représentée par la fig. 8.
Comme le chariot 87 poursuit son mouvement d'avance, entraînant l'outil 89, la partie extrême 111 de l'ébauche W est étampée de façon à remplir le logement hexagonal 98 de la matrice 97, ainsi que le logement 86 à l'avant de la matrice 80. Lorsque la longueur de la partie libre 111 de l'ébauche approche de la limite supé rieure ou la dépasse il est préférable d'inclure le loge ment 103 dans l'extrémité avant du poinçon 102 afin que la partie<B>111</B> de la pièce soit supportée à ses deux extrémités.
Cette opération d'étampage qui s'effectue sur une ébauche de forme initiale cylindrique provoque un élar gissement de l'ébauche qui est circulaire jusqu'à ce qu'il touche les parois latérales de la matrice 98. Ensuite le métal remplit les angles et s'applique contre les parois.
Dans cette seconde forme d'exécution, le facteur critique est que la distance entre faces paralllèles de la cavité hexagonale 98 ne doit pas dépasser 1,5 fois le diamètre initial de l'ébauche. Comme dans la première forme d'exécution, l'ébauche est empêchée de flamber par le fait que le support qu'offrent les faces planes du logement de matrice permet de poursuivre l'étampage jusqu'à ce que les coins soient entièrement remplis.
Lorsque le volume nécessaire pour former la tête terminée peut être obtenu à partir d'une longueur de barre ne dépassant pas 2,5 fois le diamètre, et que le logement 98 présente une distance entre faces planes parallèles non supérieure à 1,5 fois le diamètre de barre, l'étampage du métal se produit sans pli et sans irrégu larité. Cependant. si les dimensions s'approchent ou excèdent légèrement ces limites, on peut obtenir un étampage sans défaut en utilisant le logement 103.
L'extrémité antérieure du manchon 90 de l'outil de dégrossissage bute sur la face avant 84 de la matrice fixe 80 avant que le chariot 87 ait terminé son premier mouvement d'avance et avant que la barre 111 se soit gonflée assez pour entrer en contact avec les faces pla nes de la cavité 98. C'est pourquoi, lors de la poursuite du mouvement d'avance, le ressort 96 continue à être comprimé (fi-. 9). Comme le poinçon 102 se déplace avec le chariot 87, il pénètre dans le logement 98 pour parfaire l'étampage de l'extrémité 111 de la pièce.
Cette course excédentaire du chariot 87 et du poinçon 102 par rapport au manchon 90 est rendue possible par la liaison que réalise la goupille 109 engagée dans la fente 108.
A la fin du premier temps, les pièces sont dans les positions visibles à la fig. 9. La pièce W a été étampée à froid et présente une portion cylindrique 110 de dia mètre réduit à son extrémité interne, une courte portion 112 de diamètre croissant adjacente à la portion 110, un segment 113 un peu plus long, cylindrique, adjacent à la partie 112, une collerette courte et large 114, appuyée contre le logement 86 à l'extrémité avant de la matrice fixe 80, un segment de tête hexagonale 115 engagé dans la matrice de poinçon, et un segment antérieur 116, sail lant, arrondi, situé à l'autre extrémité de la tête hexago- nale 115.
Ce segment 116 correspond exactement à la forme du logement 103 à l'extrémité avant du poinçon 102, tandis que la tête hexagonale 115 correspond au logement 98 et que la collerette 114 correspond au loge ment 86.
Le chariot est ensuite retiré. Le ressort 96 maintient le manchon 90 contre la face antérieure 84 de la matrice fixe 80 au début de ce mouvement. La longueur de la fente 108 détermine la distance de recul après laquelle le manchon 90 commence à s'écarter de la matrice 80. A ce moment, l'extracteur 107 est mis en action et force le poinçon 102 vers l'avant par rapport au manchon 90. Ce mouvement éjecte la tête hexagonale 115 de la matrice 97 et maintient le reste de l'ébauche appuyé contre le fond du logement de la matrice 80. Ensuite, le poinçon 102 se retire de la pièce avec le chariot 87 et le manchon 90.
Avant le début du second temps, le porte-outils 88 est déplacé latéralement et amène l'outil 89 hors d'ali gnement avec l'ébauche, tandis que l'outil de finition vient en place devant la matrice fixe 80. En même temps, le porte-outils 88 met en place un levier d'extraction 107' qui pivote sur une partie 88b du porte-outils comme on le voit à la<U>fi-.</U> 10.
Dans cette figure, on voit aussi que le porte-outils 88 porte l'outil de finition 121 qui comprend un manchon 122 pourvu d'une bride 123 à son extrémité avant. Le manchon 122 coulisse dans un coussinet cylindrique 124 porté par le porte-outils 120.
A son extrémité antérieure, le manchon 122 présente un logement 125 dans lequel est logée une matrice de poinçon 126. L'extrémité antérieure de cette matrice présente un logement hexagonal 127 qui correspond à la tête terminée de l'ébauche. Un poinçon hexagonal fixe 128 appuie dans la matrice de poinçon. II présente une face frontale 129 avec une courbure complémentaire de celle qu'on désire impartir à la face avant de la tête. A ses angles, le poinçon présente des éléments saillants 129a qui remplissent exactement les angles du logement de la matrice, de façon à éviter l'éclatement de la matière de l'ébauche et à former des chanfreins aux angles de la face supérieure de la tête.
Une plaque arrière rigide 130 appuie l'extrémité arrière de la matrice 126 et du poinçon 128. Le man chon 122 présente un épaulement 131 faisant saillie vers l'intérieur à l'extrémité arrière du logement 125 et contre lequel la plaque 130 est posée. Derrière cet épaulement le manchon 122 présente une forure 132 qui communi que avec un logement élargi<B>133.</B> Une plaque 134 est engagée dans l'extrémité arrière du coussinet 124 et appuie contre l'extrémité arrière du manchon 122. La plaque 134 présente un passage 134a qui permet le mou vement d'avance du levier d'extraction 107'.
Pendant le second mouvement d'avance du chariot 87, l'extrémité avant du poinçon 128, engagée dans la matrice 126, bute contre le bossage 116, tandis que l'extrémité avant de la matrice 126 entoure l'extrémité extérieure de la tête 115. Comme le chariot continue son mouvement d'avance, le bossage 116 se trouve aplati contre la tête à six-pans et celle-ci est également étam pée de façon à remplir entièrement le logement 127 de la matrice de poinçon. A la fin de ce second temps, l'ex trémité avant 123 du manchon 122 bute contre la face frontale 84 de la matrice fixe et la tête six-pâns de la pièce est comprimée entre ladite face 84, les faces laté rales du logement 127 et la face frontale incurvée 129 du piston 128.
Ensuite, le chariot se retire à nouveau, entraînant avec lui le poinçon 121. Celui-ci quitte l'ébauche W engagée dans la matrice fixe 80. L'extracteur 107' est alors actionné, mais il reste sans effet à ce moment. Son action n'est pas nécessaire pour maintenir l'ébauche logée dans la matrice 80. En effet, l'extracteur 82 de la matrice 80 est actionné vers l'avant pour expulser la pièce terminée.
Après cette opération, et avant que débute le mouve ment suivant du chariot 86, un autre segment de barre est coupé et amené en position devant le logement de la matrice fixe, de façon que le prochain mouvement d'avance du chariot provoque l'étampage de cette nou velle ébauche, comme on le voit aux fig. 8 et 9.
Cette seconde forme d'exécution convient particu lièrement bien lorsque la pièce terminée doit avoir une section dont les dimensions ne sont pas particulièrement grandes par rapport au diamètre initial de la barre. Dans ce cas, il est possible d'étamper l'ébauche presque à ses dimensions finales au cours du premier temps. C'est ce qui se passe avec la machine des fig. 8 à 11.
Dans une réalisation pratique de cette machine, l'ébauche est un segment pris dans une barre d'environ 7,8 mm de diamètre. La distance entre les faces planes après le premier coup est d'environ 11,6 mm et sur la tête terminée, la distance entre les faces planes est d'en viron 12,6 mm. La hauteur axiale de la tête est de 4,9 mm.
On voit que la seconde forme d'exécution décrite fonctionne selon les mêmes principes de base que la première. Dans les deux cas, la quantité de matière nécessaire pour constituer la tête est inférieure à ce qu'elle serait si l'ébauche était tout d'abord étampée à une forme circulaire puis sectionnée à la forme polygo nale désirée.
Ainsi, la machine décrite permet d'utiliser au cours du premier temps une longueur de barre non supportée qui est beaucoup plus courte, ce qui diminue le risque de flambage. La pièce terminée présente des qualités supé rieures. La tête est plus résistante, puisque l'étampage ne forme aucun pli rentrant comme dans la technique antérieure. La tête terminée présente des lignes de fluage continues qui dénote un étampage progressif ayant lieu les deux fois dans le même sens.
La fi-. 12 est une coupe axiale du boulon terminé, dans laquelle les lignes pointillées représentent les lignes de fluage telles qu'elles sont révélées par un traitement d'attaque après coupe du boulon selon son axe. Les lignes de fluage dans la tige et dans la partie filetée sont des droites parallèles à l'axe. Dans la partie étampée qui forme la tête elles sont incurvées dans la même direction générale que celles de l'étampage. Près de l'axe, la cour bure est peu accentuée et elle s'accentue vers l'extérieur progressivement et graduellement. Aucune ligne de fluage dans la tête ou dans la tige n'est disposée de façon à créer un risque d'affaiblissement.
Au lieu d'être hexagonale, la tête de boulon pourrait aussi être carrée ou d'une autre forme polygonale.
Method of manufacturing elongated parts, comprising a polygonal head and machine for implementing this method. Machines are already known which manufacture bolts from cylindrical blanks. During a first stage, these machines form an intermediate head whose width between flats is equal to or greater than the initial diameter of the blank and, during a second stage, this intermediate head is transformed into a head final of the same volume, but of which the width between flats is greater, while the height in the axial direction is lower.
However, until now it was not possible to build a two-stroke machine that would perform these steps when the bolts were to have a head volume such that they correspond to standard dimensions, in which case the head volume is greater than that which can be pushed back from a rod length greater than double the value of the diameter of the blank.
Two-shot machines are known which allow attempts to manufacture small round-headed bolts. The intermediate head which is formed on the first try by these machines is approximately identical to the definitive head. It is formed by a segment of rod which from the retaining die extends for a length double the diameter. The finishing tool comprises a die which slides longitudinally against the action of a res out coming into contact with the punch and a rod movable in this die which is guided in a conical channel with a certain lateral play, so that the rod may turn sideways a little while forming a slit on the head. A machine of this type can also not be used for the production of bolts having the characteristics mentioned above.
The other known methods, which make it possible to manufacture bolts with a box head in two strokes or in one, also do not make it possible to produce polygonal heads which correspond, with regard to their dimensions relative to the imposed standards. In particular, it was until now not possible to press longer roughing lengths, because a burr formed and the rough bent uncontrollably, so that it was not possible to manufacture bolts. high quality by this means.
When the first punch stroke is stamped a free length of the blank sufficient to give the entire volume of the head, the rod crushes or bends instead of being stamped. If we try to support the rod by means of a rigid die of polygonal shape arranged to form an intermediate head, the material infiltrates between the front face of the mobile punch and the die and a burr forms around it. the base of the head.
The invention therefore aims to solve this problem and consists in providing a process by cold stamping in two strokes making it possible to manufacture bolts of polygonal cross-section of which the volume of the head is greater than that of an equal blank length. at twice the diameter, without buckling of the parts to be stamped or distortion, these bolts having perfectly filled angles and this without requiring particularly high stamping pressures which would tend to reduce the service life of the bolts and. therefore, would make the process uneconomical.
The subject of the invention is a manufacturing process, by cold stamping. of elongated pieces comprising a polygonal head and a cylindrical shank, from round bars, in two striking stages, process in which, during the first stage. axial pressure is applied to the end of the bar while limiting the lateral inflation by a first polygonal enclosure in order to transform said end into an intermediate head of polygonal shape, the dimensions of which are smaller in the lateral direction than the lateral dimensions of the head finished, and superior in the axial direction, and, during the second step.
axial pressure is applied to the end of the intermediate head while limiting its lateral expansion in a second polygonal enclosure, as well as a machine for implementing the method.
The method is characterized in that, the two striking operations are carried out while the bar is held in the same retaining die, in that, during the first strike, the first lateral limitation enclosure is moved and then retained in a determined axial position with respect to the stamped bar so as to retain the bar by friction and prevent during at least the last part of the first stamping time any axial displacement of this bar, in that, during the second striking time ,
the second enclosure is moved with respect to the bar in an axial direction and in that the bar is held in the desired orientation so that the longitudinal ridges of the intermediate head lie in alignment with the edges of the second enclosure.
The machine according to the invention is characterized by first control means capable of bringing the first element over said projecting end, and of maintaining it in a fixed position relative to the retaining die, by second control means. control capable of moving the second element in the direction of the retaining die and with respect to the first element so as to act on said protruding end while the first element is in said fixed position, the other of said tools having a housing the side and front faces of which are fixed relative to each other during the entire second stamping movement on said projecting end.
A particular advantage obtained by the method defined above is the fact that the friction of the metal of the intermediate head on the walls of the die of the roughing tool prevents the formation of a burr along the face of the trimming tool. stamping tool.
In addition, when fabricating two-stroke polygonal heads on round bars or ordinary wires, it was heretofore necessary to push the bar back into a circular section housing having the desired axial length and a slightly larger diameter. to the diameter between the angles of the finished head that it was desired to obtain and then to cut the edge of the head with a polygonal cutting punch, this caused a loss of material and made the upsetting operation more difficult, since it was necessary to push back a volume of material equal to the volume of the head, plus the volume of material lost.
The process allows the bar to be stamped over the length necessary to give the volume of material corresponding to the finished head, and this at each of the two successive times, the first time in a shape similar to that of the finished head, but of greater axial length and smaller section and the second time to the desired dimensions, without loss or burr.
Thanks to the fact that the entire running length of the bar is stamped during the first stroke, and this only in the direction in which it must move to arrive at the final shape and that during the second stroke of Likewise, the whole volume is stamped by causing it to flow again, but only in the same direction as during the first stroke, it is possible to obtain a finished and full polygonal head without folds or creep returning, without subsequent operation, without loss. The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the machine according to the invention.
Fig. 1 is a cross-sectional view of the first embodiment, showing the position of the parts during the first advance movement of the slide; fig. 2 is a similar view showing the position of the parts later in the first movement, FIG. 3 is a similar view, showing the position of the parts at the end of this first movement, FIG. 4 is a similar view showing the position of the parts when the carriage withdraws after its first forward movement;
fig. 5 is a similar view showing the position of the parts during the second stroke of the carriage, when the finishing punch comes into contact with the blank; fig. 6 is a similar view showing the position of the parts at the end of the second movement of the carriage; fig. 7 is a similar view showing the position of the pieces, when the punch is withdrawn following its second movement;
fig. 8 is a partial cross section of a second embodiment, in which the punch carriage moves forward during its first movement, FIG. 9 is a similar view showing the position of the parts at the end of the first movement of the carriage of FIG. 8; fig. 10 is a similar view showing the position of the parts during the second movement of the carriage; fig. 11 shows the position of the parts at the end of the second movement, and FIG. 12 is an axial sectional view of a cold-drawn blank according to the invention.
The two-stroke machine shown in fig. 1-7 comprises a support die 20 provided with a central cylindrical opening 21. When it is desired to fabricate a bolt with a flange on the underside of the head as in the form described, a housing 22 coaxial with the opening 21 is formed in the front face 23 of the die. An extractor 24 moves in reciprocating motion in the die 20, at its rear end. During the striking operation on a blank, this rod 24 remains stationary in the die, so as to form a fixed stop which comes into contact with the rear end of the workpiece to be forged.
The blank 25 is formed by a segment of determined length of a round rod which has been cut from a bar in the usual way by means of a mechanism (not shown) which is part of the machine described. This blank is then placed in front of the housing of the die by a transfer mechanism.
The machine described comprises (Fig. 1) a carriage 26 movable alternately towards the die 20 and in the opposite direction. A tool holder 27 is slidably mounted on the carriage 26. This tool holder carries a roughing tool and a finishing tool by means of which the first and second strokes are struck on the blank. The tool holder is movable so as to be able to bring each tool alternately in front of the housing 21. Any mechanism can be used to effect this movement, but it is preferable to use the one which has been described in US patent N1932396.
The roughing tool 28 comprises a member 29 in the form of a sleeve which has at its front end a transverse flange 30, of cylindrical shape, enlarged. The member 29 slides in a tubular member 31 mounted on the tool holder 27. A guide 32 rests on the rear end of the member 31 behind the rear end of the sleeve 29. The guide 32 is fixed by relative to the tool holder 27. At its rear end, the sleeve 29 of the roughing tool has a housing 33. A coil spring 34 is housed in this housing. It is armed between the sleeve 29 and the guide 32, urging the eye 28 forwards relative to the tool holder 27. At its front end, the sleeve 29 carries a die 35.
This has a longitudinal cavity 36 of hexagonal section. At its front end, it has a cylindrical projection 37 which extends in front of the front face of the flange 30 and which is dimensioned so as to slide freely in the housing 22 of the die 20.
A support plate 38 is engaged between the rear end of the punch and an internal transverse shoulder 39 which the sleeve 29 presents.
The roughing tool also comprises a punch 40 of hexagonal section and which slides freely in the hexagonal housing 36 of the die 35. Approximately in the middle of its length, the punch 40 has an enlarged part 41 which abuts against a shoulder 42 of the front end of guide 32. Behind this enlarged part 41, the punch is extended by a rod 43 of reduced diameter which slides in the guide 32. An extractor lever 44 which pivots on a part 27a of the tool holder 27 is placed so as to abut the rear end of the rod 43, when the roughing tool 28 is in alignment with the housing 21.
The sleeve 29 of the roughing tool has a longitudinal slot 45. A stop rod 46 carried by the tool holder 27 is engaged in this slot. The length of this slot 45 parallel to the movement of the carriage is substantially greater than the corresponding length of the portion of the rod 46 which is engaged in the slot, so that the tool 28 can slide axially relative to the tool holder. 27 and the carriage 26 over a distance determined by the size of the slot and the rod. Normally (Fig. 1), the spring 34 undergoes additional compression during the travel of the tool holder 27 and the carriage 26 with respect to the tool 28.
The extractor 44 remains stationary on the tool holder 27 during the entire first stage of the operation of the carriage. During this first step (fig. 3), the punch 40 stamps the outer end of the blank 25 and cold compresses it in the form of the hexagonal segment 25a which exactly fills the hexagonal cavity 36 of the die 35. During this operation, as the blank is taken from a round bar, the metal is stamped first in the form of a round mass in contact with the flat faces of the central cavity 36 which support the blank and prevent it from flaming . Then the metal of the bar fills the corners of the housing. The result is that the cavity is filled very completely at the end of the operation.
A critical factor during the first movement which has just been described is the fact that the width of the housing 36, measured between the plane faces, must not be greater than 1.5 times the pitch diameter of the blank 25. Preferably, this ratio will be 1.25, these indications being valid when the volume of the head is such that the length of the bar to be stamped is greater than 2.5 times the diameter. If this critical ratio is not exceeded, the blank is prevented from buckling because it is supported by the flat faces of the housing. This is why a fold does not form which fits into the stamped part of the blank, and the latter correctly fills the corners of the die.
Thus, during the first step or roughing time, the blank is stamped in the form of a head segment having the general poly gonal appearance of the finished head, but of smaller dimensions in section and greater in length. . This initial stamping of the blank from a circular shape to an enlarged shape. polygonal, allows the final stamping which takes place during the second step.
At the end of the first step, the carriage 26 withdraws from the die 20. During the start of this backward movement of the carriage 26 and of the support 27 which moves with it, the front end of the tool 28 remains in contact. with the face 23 of the die 20, due to the action of the spring 34. However, when the support 27 has withdrawn a distance determined by the slot 45, the stop rod 46 again couples the tool roughing 28 and the support 27, so that the tool 28 moves away from the die 20.
At the moment when the carriage begins its backward movement from the front dead center, the extractor lever 44 pivots relative to the tool holder 27, so that its part intended to come into contact with the punch moves at the same time. same speed as the carriage 26. Thus, the punch 40 remains substantially stationary, against the end of the segment 25a until the tool 28 has been driven rearward and torn from the segment 25a (FIG. 4). This extraction movement of the punch 40 is necessary to disengage the blank from the punch die 35, because the hexagonal part 25a fills the housing of the die 35 very exactly.
Any mechanism can be used to actuate lever 44, but preferably a mechanism as described in U.S. Patent No. 2271257.
In fig. 4, it can be seen that the punch remains pressed against the die 20 during the retraction of the carriage, after its first movement.
Before the second movement, the tool holder 27 is moved on 1 ;, carriage 26, so as to move aside the roughing tool 28 and to bring into alignment with the housing 21 a finishing punch 50 which will come into contact. with the blank during the second step, in the position shown in fig. 5. At the same time, the tool holder 27 moves an extraction lever 44 'which pivots on a part 27b forming part of the tool holder 27, and comes into the position of FIG. 5.
Tool 50 comprises a sleeve 51 having a flange 52 at its front end. The sleeve 51 is fitted in a cylindrical sleeve 49 carried by the tool holder 27.
A guide 53 is fitted in the rear end of the socket 49. At its front end, the guide 53 has a protrusion 54 of reduced diameter. A rigid annular plate 55 is engaged between the front end of the guide 53 and a shoulder 56 facing rearwardly and presented by the finishing punch 50. The latter therefore moves like a rigid block with the carriage 26 and the support. 27.
At its front end, it carries a punch die 57 having a housing 58 of hexagonal shape. The dimensions of this housing determine those of the hexagon that the head of the bolt will present. An extractor 59 has at its front end an enlarged, conical head which slides without play in the housing 58. This head 60 has extensions 61 spaced apart from each other, projecting towards the front and a curved edge towards the rear. 'extends between each pair of adjacent extensions 61 to form the rounded edge which joins the angles of the bolt head.
A hexagonal rear plate 62 is engaged in the die 57 directly behind the head 60 of the extraction rod 59. This plate has an axial hole 63 in which the rod 59 slides. It also has a conical surface 64 facing forward. and which forms the complement of the conical rear end of the head 60 of the extractor.
Immediately in front of its internal shoulder 56 directed towards the rear, the sleeve 51 of the punch 50 has a projecting segment 71 directed radially inwards and provided with a series of elongated holes 65 and an axial hole 66 in which slides the rod of the extractor 59. An annular plate 67 engaged between the front end of the portion 71 and the rear end of the die 57, and the rod of the extractor 59, also passes through it.
At the rear end of the extractor 59, a rod 68 is slidably fitted in an axial bore 69 made in the guide plate 53. The length of the rod 68 is equal to the axial length of the plate 53. The length of the rod 68 is equal to the axial length of the plate 53. L ' rear end of this rod is supported by an extraction lever 44 'which pivots on the tool holder 27. The front end of the rod 68 abuts on the rear end of a sleeve 72 which slides in the annular plate 55 From fig. 5, it follows that the length of the sleeve 72 in the axial direction is significantly shorter than the axial length of the plate 55 so that the sleeve 72 can slide axially over a determined distance in the plate 55.
This occurs as the rod 68 moves forward under the action of the lever 44 ', as described later.
Fig. 5 shows the position of the parts during the first part of the movement of the carriage 26 during the second stage of the operation. The finishing punch 50 and the support 27 move together with the carriage.
When the head 60 of the extractor 59 abuts on the outer end face of the hexagonal segment 25a, it causes the upsetting of this hexagonal segment and brings it to the shape indicated at 25c (FIG. 6). This action takes place in the housing 58 of the punch die and in the complementary cylindrical housing 22 of the die 20. A cylindrical collar 25b is thus formed on the blank, just in front of the finished hexagonal head 25c.
A critical factor which determines the success of the operation of this embodiment of the invention is the fact that the axial length of the hexagonal segment 25a which is to be stamped in the second step must not be greater than 2.25. times the distance between the flat faces of the hexagon head 25c. This prevents buckling of the bar during stamping to the final shape, the latter being substantially shorter axially and of larger section.
During the stamping of the metal, during the second step of the operation, the conical end face 64 of the rear plate 62 which is fitted exactly in the die 57, supports the head 60 of the extractor 59, and this in particular at the location of the projections 61 which form the chamfers of the polygonal head of the bolt. The head 60 is therefore housed entirely in a sealed enclosure and no burrs form. During the two movements described, the blank is prevented from buckling and the stamping takes place as planned. No folds occur to fit into the stamped head.
Likewise, the stamped metal flows in the same direction during the two stages and the flow which occurs in the second stage is only an extension of that which occurs in the first. The result will end '. is that the head is completely finished in two strokes and has increased resistance.
At the end of the second stroke, the carriage 26 withdraws d (again carrying with it the support 27 and the punch 50. At this moment, the lever 44 'is put into action forwards and pushes the rod 68 forward. The latter abuts on the sleeve 72 and on the rod 59 and moves these parts forward until the sleeve 72 abuts on the radially projecting internal portion 71 of the sleeve 51. This limits the movement of the sleeve. the extractor 59 forwards relative to the finishing punch 50. While the extractor 59 is moving, its head 6U pushes the head 25c of the blank out of the housing 58 and keeps the blank pressed into the housing 21 of the fixed matrix 20.
After the carriage 26 has been removed on a dista, _t, # .; sufficient, the extractor 24 of the fixed die 20 is actuated forwards and expels the finished blank from the housing 21.
Then, and before the next beat, a new segment is cut in the bar and comes to be placed in front of the housing of the die 20, so that when the following advance movement of the stamping carriage takes place, this new blank is stamped as seen in fig. 1 to 4.
The part produced by the machine and by the method which has just been described is a screw whose rod 25 can be threaded up to the head.
This embodiment is particularly useful when the section of the finished head is relatively large compared to the initial diameter of the bar.
Thus, for example, starting from a bar of 7 mm in diameter, one can obtain a head blank 25a which, after the first stroke, measures approximately 7.5 mm between the parallel faces and a finished head <B> 25e </B> whose distance between plane faces is 12.5 mm, its height in the axial direction being 5 mm.
When it is desired to manufacture a bolt in which the part of the rod which adjoins the head has a diameter equal to the external diameter of the thread which the rest of the rod presents, it is possible to simplify the apparatus and to increase the rate of stamping during the first step, since bars of larger diameter can be used, so that a segment of reduced length is sufficient to give the volume of material necessary to form the head. This is illustrated in the second embodiment according to FIGS. 8 to 11. The fixed die 80 is mounted on the press frame. This die has a cylindrical axial bore 81 in which an extractor 82 slides.
At its front end, the bore 81 opens into a low-height frustoconical housing 83 with an opening facing forward. This housing constitutes an extrusion cone. At its front end, it opens into a cylindrical portion 85 of greater diameter than the portion 81. A cylindrical inlet housing 86 is provided in the front face 84 of the fixed die if it is desired to form a locking collar under the head of the blank. Before the first advance movement takes place, a round bar segment is placed in front of the housing 86, 85, 83, 81, as in the first embodiment.
The carriage 87 carries a support 88 which moves laterally and itself carries a roughing tool 89 shown in the line of the die in FIGS. 8 and 9. The roughing tool comprises a sleeve 90 which slides in a cylindrical bush 91 carried by the support 88. At its front end, the sleeve has a transverse flange 92.
A guide 92 is supported on the rear end of the neck 91, behind the sleeve 90. This guide is fixed relative to the tool holder 88.
At its rear end, the sleeve 90 of the roughing tool has a housing 94 in which freely engages the front end 95, of reduced diameter, of the guide 93. A spring 96, housed in this housing, is loaded. between the sleeve 90 and the guide 93. It urges the tool 89 forward with respect to the support 88.
At its anterior end, the sleeve 90 carries a punch die 97. The latter is formed by an elongated housing 98 of hexagonal section. Its front end is flush with the front face of the sleeve 90. The die 97 is supported in a recess 99 formed in the sleeve 90. Between its recess 99 and its housing 94, the sleeve 90 has an annular portion 100 projecting radially towards inside and surrounding an axial opening 101 which communicates the housing 99 with the recess 94.
The roughing tool also includes a punch 102 of hexagonal section, which slides without play in the hexagonal housing 98 of the die 97. The front end (Fig. 8), of hexagonal shape, of the punch extends freely to through the opening 101 and in the housing of the die 97. At its front end, the punch may have a shallow housing 103 for a purpose which will be explained later.
Approximately in the middle of its length, the punch 102 has a cylindrical portion 104 and behind this a rod 105 of reduced diameter. The rear end of the portion 104 of the punch is located just in front of the front end 95 of the guide 93. The rod 105 slides without play in an axial hole 106 made in the guide 93 so that the punch is guided by the guide 93. An extractor 107 pivots on a part 88a of the tool holder 88. It abuts the rear end of the rod 105 (Fig. 8) when the roughing tool is in the line of the die.
The sleeve 90 of the roughing tool has a short slot 108. A transverse stop pin 109 carried by the tool holder 88 is engaged in this slot. Its length determines the distance that the tool holder 88 can move relative to the roughing tool 89 as in the first embodiment. Normally (Fig. 8), the spring 96 biases the roughing tool 89 forward relative to the tool holder 88, so that the pin 109 abuts the rear of the slot 108.
The cut blank of a round bar initially has a diameter approximately equal to that of the cylindrical part 85 of the housing of the fixed die 80.
Before the first movement of advance of the carriage 87, this part W is located in front of the housing of the die 80. When the carriage 87 moves forward during the first stage of the operation, it moves the tool 89 The punch die 97 moves and surrounds the outer straight end of the blank. When the punch 102 abuts on its end face, it slides the blank in the die. The inner end 110 of the blank is extruded into the cone 83 and enters the reduced diameter portion 81 of the fixed die. This action continues until the end of the part abuts on the extractor 82 of the die 80 which is now stationary.
The situation at this time is shown in fig. 8.
As the carriage 87 continues its forward movement, driving the tool 89, the end part 111 of the blank W is stamped so as to fill the hexagonal housing 98 of the die 97, as well as the housing 86 at the front. die 80. When the length of the free part 111 of the blank approaches or exceeds the upper limit it is preferable to include the housing 103 in the front end of the punch 102 so that the part <B > 111 </B> of the part is supported at both ends.
This stamping operation which is carried out on a blank of initial cylindrical shape causes an enlargement of the blank which is circular until it touches the side walls of the die 98. Then the metal fills the angles and applies against the walls.
In this second embodiment, the critical factor is that the distance between parallel faces of the hexagonal cavity 98 must not exceed 1.5 times the initial diameter of the blank. As in the first embodiment, the blank is prevented from buckling by the fact that the support provided by the planar faces of the die housing allows the stamping to continue until the corners are completely filled.
When the volume necessary to form the finished head can be obtained from a bar length not exceeding 2.5 times the diameter, and the housing 98 has a distance between parallel plane faces not greater than 1.5 times the bar diameter, metal stamping occurs without bends and irregularities. However. if the dimensions approach or slightly exceed these limits, a flawless stamping can be achieved by using the housing 103.
The anterior end of the sleeve 90 of the roughing tool abuts the front face 84 of the fixed die 80 before the carriage 87 has completed its first advance movement and before the bar 111 has inflated enough to enter. contact with the flat faces of the cavity 98. This is why, during the continuation of the advance movement, the spring 96 continues to be compressed (Fig. 9). As the punch 102 moves with the carriage 87, it enters the housing 98 to complete the stamping of the end 111 of the part.
This excess travel of the carriage 87 and of the punch 102 relative to the sleeve 90 is made possible by the connection made by the pin 109 engaged in the slot 108.
At the end of the first beat, the pieces are in the positions visible in fig. 9. The part W has been cold-stamped and has a cylindrical portion 110 of reduced diameter at its internal end, a short portion 112 of increasing diameter adjacent to the portion 110, a segment 113 a little longer, cylindrical, adjacent to part 112, a short and wide flange 114, resting against housing 86 at the front end of the fixed die 80, a hexagonal head segment 115 engaged in the punch die, and an anterior segment 116, sail lant, rounded , located at the other end of the hexagon head 115.
This segment 116 corresponds exactly to the shape of the housing 103 at the front end of the punch 102, while the hexagonal head 115 corresponds to the housing 98 and the flange 114 corresponds to the housing 86.
The cart is then removed. The spring 96 maintains the sleeve 90 against the anterior face 84 of the fixed die 80 at the start of this movement. The length of the slot 108 determines the recoil distance after which the sleeve 90 begins to move away from the die 80. At this point, the extractor 107 is activated and forces the punch 102 forward with respect to the die. sleeve 90. This movement ejects the hexagonal head 115 from the die 97 and keeps the remainder of the blank pressed against the bottom of the die housing 80. Then, the punch 102 withdraws from the part with the carriage 87 and the sleeve 90.
Before the start of the second stroke, the tool holder 88 is moved sideways and brings the tool 89 out of alignment with the blank, while the finishing tool comes into place in front of the fixed die 80. At the same time , the tool holder 88 sets up an extraction lever 107 'which pivots on a part 88b of the tool holder as seen in <U> fi-. </U> 10.
In this figure, it can also be seen that the tool holder 88 carries the finishing tool 121 which comprises a sleeve 122 provided with a flange 123 at its front end. The sleeve 122 slides in a cylindrical bush 124 carried by the tool holder 120.
At its front end, the sleeve 122 has a housing 125 in which a punch die 126 is housed. The front end of this die has a hexagonal housing 127 which corresponds to the finished head of the blank. A fixed hexagonal punch 128 presses into the punch die. It has a front face 129 with a curvature complementary to that which one wishes to impart to the front face of the head. At its angles, the punch has projecting elements 129a which exactly fill the angles of the housing of the die, so as to avoid the bursting of the material of the blank and to form chamfers at the angles of the upper face of the head. .
A rigid rear plate 130 supports the rear end of the die 126 and the punch 128. The sleeve 122 has a shoulder 131 projecting inwardly at the rear end of the housing 125 and against which the plate 130 rests. Behind this shoulder the sleeve 122 has a bore 132 which communicates with an enlarged housing <B> 133. </B> A plate 134 is engaged in the rear end of the pad 124 and presses against the rear end of the sleeve 122. The plate 134 has a passage 134a which allows the advance movement of the extraction lever 107 '.
During the second advance movement of the carriage 87, the front end of the punch 128, engaged in the die 126, abuts against the boss 116, while the front end of the die 126 surrounds the outer end of the head 115 As the carriage continues to advance, the boss 116 is flattened against the hex head and the latter is also tinned so as to completely fill the housing 127 of the punch die. At the end of this second step, the front end 123 of the sleeve 122 abuts against the front face 84 of the fixed die and the six-leaf head of the part is compressed between said face 84, the lateral faces of the housing 127 and the curved front face 129 of the piston 128.
Then, the carriage withdraws again, bringing with it the punch 121. The latter leaves the blank W engaged in the fixed die 80. The extractor 107 'is then actuated, but it has no effect at this time. Its action is not necessary to keep the blank housed in the die 80. Indeed, the extractor 82 of the die 80 is actuated forwards to expel the finished part.
After this operation, and before the next movement of the carriage 86 begins, another bar segment is cut and brought into position in front of the housing of the fixed die, so that the next advance movement of the carriage causes the stamping. of this new outline, as seen in figs. 8 and 9.
This second embodiment is particularly suitable when the finished part must have a section whose dimensions are not particularly large compared to the initial diameter of the bar. In this case, it is possible to stamp the blank almost to its final dimensions during the first stroke. This is what happens with the machine of fig. 8 to 11.
In a practical embodiment of this machine, the blank is a segment taken from a bar of approximately 7.8 mm in diameter. The distance between the flat faces after the first shot is about 11.6 mm and on the finished head the distance between the flat faces is about 12.6 mm. The axial height of the head is 4.9 mm.
It can be seen that the second embodiment described operates according to the same basic principles as the first. In both cases, the amount of material required to make the head is less than it would be if the blank were first stamped to a circular shape and then sectioned to the desired polygonal shape.
Thus, the machine described makes it possible to use during the first step an unsupported bar length which is much shorter, which reduces the risk of buckling. The finished piece has superior qualities. The head is more resistant, since the stamping does not form any inward fold as in the prior art. The finished head has continuous creep lines which denote progressive stamping taking place both times in the same direction.
The fi-. 12 is an axial section of the finished bolt, in which the dotted lines represent the creep lines as revealed by an etching treatment after cutting the bolt along its axis. The creep lines in the rod and in the threaded part are straight lines parallel to the axis. In the stamped part which forms the head they are curved in the same general direction as those of the stamping. Near the axis, the curvature is not very accentuated and it increases towards the outside gradually and gradually. No creep line in the head or in the rod is so arranged as to create a risk of weakening.
Instead of being hexagonal, the bolt head could also be square or some other polygonal shape.