FR2502034A1 - METHOD FOR FIXING TOGETHER A PLURALITY OF PARTS USING A RIVET - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR RASSEMBLER ENSEMBLE UNE PLURALITE DE PIECES PAR RIVETAGE. SELON LE PROCEDE ON PREFORME LA TETE DE RIVET 15 ON DIMENSIONNE LA TIGE 25 DU RIVET JUSQU'A L'OBTENTION DES DIMENSIONS DES OUVERTURES RECEVANT CETTE TIGE 25 DANS LES PIECES 55, 60 ET ON REFORME LA GEOMETRIE DU RACCORDEMENT DE LA TETE 15 DU RIVET ET DE LA TIGE 25 POUR REDUIRE AU MINIMUM LE JEU DANS L'ASSEMBLAGE FINAL.THE PRESENT INVENTION CONCERNS A PROCESS FOR ASSEMBLING TOGETHER A PLURALITY OF PARTS BY RIVETING. ACCORDING TO THE PROCEDURE, THE RIVET HEAD 15 IS PREFORMED. THE RIVET ROD 25 IS SIZED UNTIL THE DIMENSIONS OF THE OPENINGS RECEIVING THIS ROD 25 IN THE PARTS 55, 60 IS REFORMED AND THE GEOMETRY OF THE CONNECTION OF THE RIVET HEAD 15 IS REFORMED AND ROD 25 TO MINIMIZE CLEARANCE IN THE FINAL ASSEMBLY.
Description
-La présente invention concerne un procédé pour fixer ensemble uneThe present invention relates to a method for fixing together a
pluralité de pièces au moyen d'un rivet, plurality of pieces by means of a rivet,
et plus précisément un tel procédé o le jeu dans les direc- and more precisely such a process where the game in the direc-
tions à la fois longitudinale et transversale par rapport both longitudinal and cross-sectional
à la tige du rivet est sensiblement éliminé. at the rivet rod is substantially eliminated.
Lors de la fabrication d'appareils de précision tels que des dispositifs de réglage du carburant des moteurs When manufacturing precision equipment such as engine fuel control devices
à turbine à gaz, des raccordements rivetés de pièces rela- gas turbine, riveted connections of parts relating to
tivement mobiles sont exigés. Dans les dispositifs de régla- actively mobile are required. In the arrangements for
ge du carburant des moteurs à turbine à gaz, de telles pièces comprennent des leviers, des tringles etc. qui pivotent en réponse à la demande de l'opérateur et aux conditions de fonctionnement du moteur, et la précision du flux de carburant amené au moteur par le dispositif de réglage dépend en grande partie de la précision du mouvement gas turbine engine fuel, such parts include levers, rods, etc. which pivot in response to operator demand and engine operating conditions, and the accuracy of fuel flow to the engine by the adjuster is largely dependent on the accuracy of the motion
de tels éléments pivotables.such pivotable elements.
Typiquement, les rivets disponibles dans le commerce utilisés pour de tels raccordements comprennent une première tête élargie comportant une surface interne plane et une tige généralement droite s'étendant perpendiculairement par rapport à la surface interne, la jonction entre la première tête et la tige comprenant un arrondi. Le raccordement est réalisé par l'insertion de la tige du rivet au travers d'ouvertures alignées dans les pièces et par la déformation de l'extrémité de la tige pour former une seconde tête élargie, les pièces étant piégées entre les deux têtes du rivet. La qualité du raccordement riveté, (l'absence de jeu dans celui-ci) est une fonction de la Typically, the commercially available rivets used for such connections comprise a first enlarged first head having a flat inner surface and a generally straight shank extending perpendicular to the inner surface, the junction between the first head and the shank comprising a round. The connection is made by inserting the rivet rod through aligned openings in the pieces and by deforming the end of the rod to form a second enlarged head, the pieces being trapped between the two rivet heads. . The quality of the riveted connection, (the absence of play in it) is a function of the
précision avec laquelle les ouvertures des pièces s'ajus- the precision with which the openings of the
tent avec la tige qu'elles recoivent et la précision avec laquelleles têtes du rivet butent contre les surfaces with the rod they receive and the precision with which the rivet heads abut the surfaces
externes des pièces. Il a été déterminé que la non-unifor- external parts. It has been determined that non-uniform
mité des diamètres des tiges des rivets disponibles dans le commerce, ainsi que ue la forme de la tête, et de la géométrie' f'arrondi à la jonction tête -tige, ainsi que the diameters of the commercially available rivet rods, as well as the shape of the head, and the geometry rounded at the head junction, and
l'excentricité tête-tige, rendent l'obtention de raccorde- the eccentricity head-rod, make the obtaining of
ments pivotables, uniformes, sans jeu indésirable, difficile pour ne pas dire impossible avec les techniques pivotable, uniform, without unwanted play, difficult to say impossible with techniques
de rivetages connues.known riveting.
-2- Un autre problème associé aux raccordements rivetés au moyen des techniques connues est que, lorsqu'on chauffe le raccordement là o des matières adhésives utilisées dans l'appareil sont cuites, ou lorsque le raccordement est utilisé dans un environnement chaud, une relaxation et un allongement permanent du rivet peuvent en résulter Another problem associated with riveted connections using known techniques is that, when the connection is heated where the adhesive materials used in the apparatus are fired, or when the connection is used in a warm environment, a relaxation and a permanent elongation of the rivet may result
contribuant davantage à créer un jeu dans le raccordement. contributing more to creating a game in the connection.
Il est un but de la présente invention de mettre en oeuvre un procédé pour assembler une pluralité de pièces par rivetage o on réduit le jeu dans l'assemblage riveté de telle façon que le fonctionnement de l'assemblage sous des conditions thermiques variables ne résulte pas en un It is an object of the present invention to implement a method for assembling a plurality of parts by riveting or reducing the clearance in the riveted assembly so that the operation of the assembly under varying thermal conditions does not result. in one
jeu exagéré dans le raccordement.exaggerated play in the connection.
Selon la présente invention, la tête fabriquée du rivet est d'abord remise en forme de telle façon que la surface interne de celle-ci prenne une forme concave et la surface en section transversale de l'arrondi est réduite pour favoriser l'ajustement entre la tête et la pièce adjacente_. La tige de rivet est alors insérée au travers d'ouvertures alignées dans les pièces et les pièces sont pressées contre la tête fabriquée, applatissant ainsi la According to the present invention, the manufactured rivet head is first shaped so that the inner surface thereof is concave and the cross-sectional area of the rounded portion is reduced to facilitate adjustment between the head and the adjacent room. The rivet rod is then inserted through aligned openings in the parts and the parts are pressed against the manufactured head, thereby flattening the
surface interne de la tête contre la pièce adjacente. inner surface of the head against the adjacent piece.
Alors que les pièces sont maintenues pressées contre la première tête, une seconde tête élargie est formée à While the pieces are held pressed against the first head, a second enlarged head is formed to
l'extrémité libre de la tige dans un contre-alésage réali- the free end of the rod in a counter-bore
sé dans une des ouvertures de sorte que la longueur requise du rivet est réduite au minimum pour diminuer la dilatation du rivet sous des conditions de températures in one of the openings so that the required length of the rivet is minimized to decrease the expansion of the rivet under temperature conditions
élevées.high.
Pour que l'invention puisse être mieux comprise, référence est faite aux figures suivantes o: La figure 1 est une vue, partiellement en coupe, de la première étape du procédé selon l'invention au cours de laquelle la surface interne de la tête fabriquée du rivet est remise en forme pour avoir une forme permettant So that the invention can be better understood, reference is made to the following figures: Figure 1 is a view, partially in section, of the first step of the method according to the invention during which the inner surface of the manufactured head of the rivet is shaped to have a shape allowing
un raccordement riveté avec un minimum de jeu. a riveted connection with a minimum of play.
La figure 2 est une vue en coupe montrant la tête du-rivet remise en forme au cours de l'étape montrée dans FIG. 2 is a sectional view showing the head of the riveted rivet during the step shown in FIG.
la figure 1.Figure 1.
-3- La figure 3 est une vue partiellement en coupe de la troisième étape du procédé selon l'invention o des pièces sont pressées contre la tête fabriquée du rivet pour la diminution du jeu entre les pièces et une conforma- tion précise de la géométrie de la tête avec la pièce FIG. 3 is a partially sectional view of the third step of the method according to the invention where parts are pressed against the manufactured head of the rivet for the reduction of the clearance between the parts and a precise conformation of the geometry. head with the coin
adjacente à celle-ci.adjacent to it.
La figure 4 représente l'étape finale du procédé Figure 4 shows the final stage of the process
selon l'invention o une seconde tête est formée à l'extré- according to the invention, a second head is formed at the end.
mité libre de la tige du rivet.free mite of the rivet rod.
Dans la figure 1, un rivet typique, disponible dans le commerce est montré en 10,comprenant une première tête ou tête fabriquée 15 comportant une surface interne In Figure 1, a typical, commercially available rivet is shown at 10, including a first manufactured head or head having an inner surface
généralement plane et une tige 25 s'étendant perpendicu- generally flat and a rod 25 extending perpendicularly
lairement à partir de celle-ci, la jonction entre la tête et la tige étant définie par un arrondi 30. On peut voir que si un tel rivet était inséré dans une ouverture d'une the junction between the head and the stem being defined by a rounding 30. It can be seen that if such a rivet was inserted into an opening of a
pièce ayant une surface externe plate, l'arrondi 30 écar- piece having a flat outer surface, the rounding 30
tera la surface interne 20 de la tête de la surface externe de la pièce ce qui résulterait en un jeu parallèle à l'axe longitudinal du rivet. Sans changer la géométrie du rivet, le seul moyen pour fixer avec précision la surface interne sur une pièce adjacente serait de réaliser The inner surface 20 of the head of the outer surface of the part will be tilted, which would result in a clearance parallel to the longitudinal axis of the rivet. Without changing the geometry of the rivet, the only way to accurately fix the inner surface on an adjacent piece would be to achieve
une ouverture de pièce pour recevoir la tige, suffisam- a part opening to receive the rod, sufficient
ment large en section transversale pour tenir compte de width in cross-section to take account of the
l'arrondi. Cependant, ceci résulterait en un jeu trans- rounding. However, this would result in a trans-
versal excessif dans le raccordement résultant, ce qui est excessive versal in the resulting connection, which is
également indésirable.-also undesirable.-
Selon la présente invention, la tête fabriquée According to the present invention, the manufactured head
15 est préformée pour réduire la surface en section trans- 15 is preformed to reduce the cross-sectional area
versale de l'arrondi et pour modifier la surface interne plane en une surface concave de la manière représentée dans la figure 1. Dans la figure 1, le rivet est inséré dans un alésage 35 créé dans une matrice 40 comprenant une surface 45 de formaqe convexe (conique) et est compriim entre la matrice 40 et un élément de support o fixe 47 comprenant un creux 50 généralement conique. La forme conique du creux 50 garantit que la force de préformage est répartie uniformément autour de la tête du rivet pour obtenir le préformage uniforme autour de la périphérie de -4- 2. In FIG. 1, the rivet is inserted into a bore 35 created in a die 40 comprising a surface 45 of convex form. (conical) and is comprised between the die 40 and a fixed support member 47 including a generally conical recess 50. The conical shape of the recess 50 ensures that the preforming force is uniformly distributed around the rivet head to achieve uniform preforming around the periphery of the rivet.
la tète.the head.
La compression de la tête du rivet entre la pièce fixe 47 et la matrice résulte en une forme de rivet montrée dans la figure 2. Dans la figure 2, on peut voir que la surface en section tranversale de l'arrondi est sensiblement réduite de telle façon, qu'en section transversale, la surface interne 20 et la surface externe définissent un angle généralement aigu. En outre, on peut voir que la surface interne, après préformage, n'est plus plane mais The compression of the rivet head between the fixed part 47 and the die results in a rivet shape shown in FIG. 2. In FIG. 2, it can be seen that the cross-sectional area of the rounding is substantially reduced by In this way, in cross-section, the inner surface 20 and the outer surface define a generally acute angle. In addition, it can be seen that the internal surface, after preforming, is no longer flat but
prend une forme concave (conique).takes a concave (conical) shape.
D'après la figure 3, une fois que la tête de rivet a été préformée selon le procédé décrit ci-dessus, on instre la tige du rivet dans les ouvertures alignées prévues pour recevoir cette tige, dans les pièces 55 et 60. L'ouverture dans la pièce 60 comporte un contre-alésage en 65 et une fraisure en 70, le contre-alésage permettant à la tige d'être sensiblement plus courte que l'épaisseur combinée des pièces. On a découvert que la dilatation longitudinale du rivet à cause des cycles thermiques subis par le raccordement et à cause de l'allongement élastique du rivet peut être sensiblement réduite en réduisant au minimum la According to FIG. 3, once the rivet head has been preformed according to the method described above, the rivet rod is inserted into the aligned openings intended to receive this rod, in the parts 55 and 60. opening in the part 60 comprises a counterbore at 65 and a countersink at 70, the counter-bore allowing the rod to be substantially shorter than the combined thickness of the parts. It has been found that the longitudinal expansion of the rivet due to thermal cycling at the connection and because of the elastic elongation of the rivet can be substantially reduced by minimizing the
longueur du rivet ainsi que cela est permis par le contre- length of the rivet as permitted by the counter
alésage 65. La fraisure 70 favorise le passage de la matiè- Boring 65. The countersink 70 facilitates the passage of
re de la tige ou son mouvement lorsque l'extrémité de la tige est déformée en une seconde tête. Pour éliminer les re of the rod or its movement when the end of the rod is deformed into a second head. To eliminate
espaces entre les pièces et entre la pièce 55 et la premiè- spaces between the rooms and between room 55 and the first
re tête 15, les pièces sont pressées contre la surface interne de la tête entre l'outil fixe 47 et un poinçon ou pilon creux 75. En plus de réduire de tels espaces, ce pressage applatit la surface interne concave 20, soumettant les parties radialement externe de la tête de rivet à une prétension de sorte que, lorsque l'extrémité de la tige 15, the parts are pressed against the inner surface of the head between the fixed tool 47 and a hollow punch or pylon 75. In addition to reducing such gaps, this pressing flattened the concave inner surface 20, subjecting the parts radially. outer of the rivet head at a pretension so that when the end of the rod
est déformée en une seconde tête, les pièces sont ferme- is distorted into a second head, the parts are closed
ment saisies par le rivet entre les têtes de celui-ci. caught by the rivet between the heads of the latter.
Alors que les pièces restent pressées contre la première tête 15 au moyen du pilon creux 75, l'extrémité de la tige 25 est formée en une seconde pièce élargie par compression du rivet le long de l'axe longitudinal de celui-ci entre l'outil fixe 47 et un poinçon solide 85, _5- While the pieces remain pressed against the first head 15 by means of the hollow pestle 75, the end of the rod 25 is formed in a second enlarged part by compression of the rivet along the longitudinal axis thereof between the fixed tool 47 and a solid punch 85, _5-
achevant ainsi le raccordement riveté. (Figure 4). thus completing the riveted connection. (Figure 4).
Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, les tolérances de fabrication des rivets disponibles dans le commerce sont telles que le diamètre de la tige et la géométrie de la tête fabriquée et de l'arrondi varient de façon significative ainsi que l'excentricité tête-tige. Pour adapter des tiges de diamètre variable, les ouvertures dans les pièces 55 et 60 pour recevoir la tige doivent être légèrement plus grandes que le diamètre maximum As described above, the manufacturing tolerances of commercially available rivets are such that the diameter of the rod and the geometry of the manufactured head and the rounding vary significantly as well as the head-to-stem eccentricity. To accommodate rods of varying diameter, the openings in the parts 55 and 60 for receiving the rod must be slightly larger than the maximum diameter
de la tige que l'on rencontrerait dans les rivets disponi- of the rod that would be found in the rivets available
bles dans le commerce ayant des caractéristiques données. commercially available with particular characteristics.
Donc, on peut voir dans la figure 3 que la tige et les ouvertures pour recevoir la tige définissent un jeu entr'elles qui, s'il est laissé tel quel, causerait un jeu substantiel dans l'assemblage fini. Si ce n'était le contre-alésage de la pièce 60 qui permet la réduction au minimum de la longueur du rivet, avec la formation d'une seconde tête par les techniques connues,on risquerait une déformation de la tige en créant un gauchissement dans les ouvertures pour recevoir la tige. Cependant, la compression d'une tige 25 de longueur minimum pour la formation d'une tête 80 empêche ce gauchissement décrit ci-dessus, associé à la formation de la tête dans les procédés connus dans la technique. Bien plus, la formation de la tête 80 résulte en un "dimensionnement " ou expansion (élargissement) de la section transversale de la tige pour l'ajuster avec précision aux dimensions des ouvertures pour recevoir la tige dans les pièces, réduisant encore davantage le Thus, it can be seen in FIG. 3 that the rod and the openings for receiving the rod define a game between them which, if left as it is, would cause a substantial play in the finished assembly. If it were not the counterbore of the part 60 which allows the reduction of the length of the rivet to a minimum, with the formation of a second head by the known techniques, there would be a risk of a deformation of the rod by creating a warping in the openings to receive the rod. However, compression of a rod of minimum length for head formation 80 prevents this warping described above associated with head formation in methods known in the art. Moreover, the formation of the head 80 results in a "sizing" or expansion (enlargement) of the cross-section of the rod to precisely adjust it to the dimensions of the openings for receiving the rod in the pieces, further reducing the
jeu dans l'assemblage.game in the assembly.
Par conséquent, on peut voir que le procédé de la présente invention élimine sensiblement tout jeu dans le raccordement riveté ainsi formé. Le dimensionnement ou élargissement de la partie tige garantit un ajustement Therefore, it can be seen that the method of the present invention substantially eliminates any play in the riveted connection thus formed. The sizing or widening of the stem part guarantees an adjustment
presque parfait entre la tige et les ouvertures des pièces. almost perfect between the rod and the openings of the pieces.
Le préformage de la tête du rivet réduit au minimum le jeu dû à l'arronc. i et ajuste la surface interne de la tête en vue d'une rétention ferme des pièces entre les têtes des rivets. Le maintient du pressage des pièces contre la première tête alors que la seconde tête est formée, réduit - 6au minimum le risque qu'il se produise un espace entre Preforming the rivet head minimizes backlash. i and adjusts the inner surface of the head for firm retention of parts between rivet heads. Maintaining the pressing of the pieces against the first head while the second head is formed minimizes the risk of a space between
les pièces elles-mêmes ou les pièces et la première tète. the parts themselves or the parts and the first head.
Le fraisage de la tête des rivets réduit au minimum la dilatation thermique du rivet et le jeu au raccordement The milling of the rivet heads minimizes the thermal expansion of the rivet and the clearance at the connection
qui peut en résulter.that can result.
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