在压实的粉末金属部件中形成非轴向特征制造技术

用于形成具有一个非轴向的凹切特征的压实的粉末金属零件的一种装置以及方法。一个凹切压模被定位于上与下压模之间并且包含了在一种圆形图案对齐的多个成形的冲头。这些成形的冲头各自包含一个工作边缘。这些工作边缘会聚而形成一个内圆周，它产生了该凹切特征。这些成形冲头的边缘彼此相对滑动以将该内圆周的大小从一个最大直径的位置改变到一个最小直径的位置。在压实过程中，这些成形冲头的转动将该内圆周改变到它的最小直径的位置，由此在该最终压实的零件中形成一个凹切。这些成形的冲头到它的最大直径的位置的回撤使得该零件能够不受阻碍地从工具组中移出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过压实粉末金属形成金属零件的领域。更具体地说，本专利技术涉及产生大致圆形的或偏心的多个凹切的一种新的装置及方法，这些凹切垂直于工具弹出移动的轴线。
技术介绍
粉末金属压实加工已经导致了制造具有不同形状与构型的工件的能力，而不必在这些工件中进一步加工某些特征或尺寸特性。粉末金属压实已经成为用于产生齿轮的一种普遍的手段，这些齿轮具有圆周的或者甚至螺旋状的多排的齿。当设计用于制造这种部件的压模或者在选择有待由这种方法制造的部件的类型时，必须考虑的一个必要的因素是在压实方法已经形成了零件之后，这些压模必须能够分离并且自由地弹出该零件。常规的粉末金属压实通常由装有工具组的一个成型压机构成。一个典型的工具组由一个单个的压模(该压模包含处于所希望的最终成品的形状的一个空腔)、帮助在成品的底部形成特征的一个或多个底部冲头、帮助在成品的顶部上形成特征的一个或多个顶部冲头，以及帮助形成一个或多个系列的内直径的一个芯棒。可采用这种典型的工具组的变体以获得成品形状的变体。由粉末材料压成一个零件的一个此类工具组的变体采用了一个上压模以及一个下压模。每个压模装有至少一个可移动的冲头，该冲头能够响应由一个成型压机在轴向方向上施加的压力而轴向移动。通过这种方法，该底压模与顶压模最初可定位为与接合在下压模中的一个下冲头接触，以便当这些压模处于闭合位置以及顶冲头被升起并且与顶压模分离开时，产生用于接受粉末材料的一个空腔。一个粉末送料板承载粉末越过顶压模的顶表面并且然后将粉末填充到由顶压模、底压模与底冲头产生的空腔中。该送料板被撤回并且顶冲头然后被引进顶压模之中以开始该压实过程。在传统上一直限制了粉末金属压实制造的更宽应用的一个问题在于该方法通常产生包括多个特征的工件，这些特征由压模的移动、冲头的移动以及最终成品的移出过程的组合所造型，其中此类移动仅在轴向方向上进行。-->具有所希望的非轴向特征(诸如凹切)的工件几乎是不可能产生的，除非在压实过程之后必须增加诸如机加工或研磨的辅助加工以去除材料来产生此类特征。此类具有非轴向特征的工件的实例是具有至少两排环圆周齿的圆形齿轮，该两排齿被一个环圆周的凹切分隔开。非常令人希望的是能够由一个单一的方法(如仅由粉末压实方法)来产生这样的零件，而不是必须在压实的零件上进行附加的机加工或研磨操作。已经进行了多种尝试以在粉末金属压实的零件中提供凹切。在美国专利号4,087,221中披露了一个此类方法，其中使用一个粉末金属压模来产生具有多个凹切部分的零件，这些凹切部分是通过使用可移动的插入件形成的。这个方法依然要求附加的操作步骤，因为这些插入件在压实方法完成之后必须手动地从最终零件中去除。在美国专利号4,255,103中披露了在这个概念的一个变体。在这个专利中，通过使用成形插入件在圆形的零件中形成了环形的凸缘。然而，一旦零件从压实压模中被移出，成形插入件也必须通过诸如沥取或机加工的附加处理来去除。在美国专利号5,378,416中示出一个新的方法以解决在工件(如具有双排齿的齿轮)中提供凹切的问题。其中所披露的是一个压模组，该压模组包括一个下压模、一个上压模以及横过该下压模的顶表面而横向移动的一个“凸轮压模”。当压实过程开始时，上压模冲头与下压模冲头彼此相向地轴向移动以压实空腔中的粉末金属，同时凸轮压模的两个相对的段彼此相向地横向移动以在两排齿之间形成一个环圆周的凹切。这种设计的问题在于因为两个凸轮压模段沿一个单一的轴线彼此相向地移动，所以压实的粉末金属零件的密度在邻近每个半球形的凸轮的中心的零件部分与邻近两个凸轮压模之间的接触点的零件部分之间产生了差异。密度差异造成了零件上的应力的不均匀分布，这可以导致其过早破裂以及较短的寿命周期。此外，当在零件压实之后两个凸轮离开压模空腔撤回时，这些凸轮的不同部分抵靠在最终零件上进行不同的移动。每个凸轮的中心径向地滑动离开最终的零件，而每个凸轮的末端在大致切线方向上滑动离开。这些不同的滑动运动在每个压模部分与之接触的工件上产生了不同的应力，直至完全与零件脱离接合。这个差异可产生形成应力破裂的不可预知的模式的可能性。此外，如果横向移动的凸轮压模不能完全相遇，则产生了一个空隙，该空隙导致形成一个“薄片”或看似多余的材料(它必须由诸如机加工这样的手段来去除)。
技术实现思路
-->本专利技术是用于压实具有一个非轴向的凹切特征的粉末金属零件的一种装置以及方法。一个常规的粉末金属成型压机以及一个工具组包括一个上压模、一个下压模以及在每个压模之中的轴向可移动的多个冲头。该上压模与该下压模的对接形成了具有所希望的工件形状的一个空腔。本专利技术包括一个凹切压模，该凹切压模定位于该上压模的底表面与该下压模的顶表面之间。该凹切压模包含在一个圆形图案中对齐的多个成形的冲头。这些成形的冲头的尖端会聚形成一个内圆周。这些成形的冲头彼此相对地移动，以将该内圆周的大小从一个最大直径的位置改变到一个最小直径的位置，以形成该非轴向的特征。在运行中，适量的粉末金属被装进在该上压模、下压模、下冲头以及多个凹切冲头之间产生的空腔中。该上冲头与下冲头在来自成型压机的压力下是可彼此相向地轴向移动的。在压力施加之前或者逐步地在施加全部压力的过程中，一个驱动机构使这些成形的冲头转动，迫使该内圆周在该压模空腔之中从它的最大直径的位置移动到它的最小直径的位置。该内圆周的最小直径小于一个或两个压模的壁的直径，这样在该压实零件中垂直于冲头移动以及零件弹出移动的轴线形成了一个非轴向的凹切。一旦该压实过程完成，则该驱动机构以相反方向转动这些成形的冲头，以此将该内圆周从它的最小直径的位置增加到它的最大直径的位置。因为该内圆周的最大直径大于该空腔壁的直径，所以这些成形的冲头不妨碍该弹出移动以及因而发生的压实零件从工具组的空腔中移出。本专利技术提供了用于制造具有一个非轴向的凹切或多个非轴向形成的特征的压实粉末金属零件的一种装置及方法。遍及该凹切的整个圆周的压实粉末金属的均匀密度提供了最终零件的结构完整性以及功能的持久性。附图说明图1A示出了具有上芯棒与下芯棒的双冲头粉末金属压实工具组在用粉末金属填充之后的截面图。图1B示出了具有单个下芯棒的双冲头粉末金属压实工具组在用粉末金属填充之后的截面图。图1C示出了用粉末金属填充之后的具有单个下芯棒的双上冲头与双下冲头粉末金属压实工具组。图1D示出了用粉末金属填充之后的具有单个下芯棒的单上冲头与双下冲头粉末金属压实工具组。图2示出了本专利技术的凹切压模的一个俯视平面视图。图3示出了凹切压模的多个三角形板的构型的一个等距视图。-->图4A示出了缩回到它的内圆周的最大直径的这些三角形板。图4B示出了转动至它的内圆周的最小直径的位置的这些三角形板。图5示出了带有用于多个槽缝的可能的位置与角度的单个三角形板。图6示出了在它的第一侧边缘与它的第二侧边缘上均具有互锁的运转限制装置的单个三角形板。图7示出了凹切压模的转动装置的一个变体的分解的等距视图。图8A示出了具有两排齿的一个链轮的等距视图。图8B是经过图8A所示的链轮的线B-B的截面。具体实施方式图1A与图1B中所示的工具组是一个常规的粉末金属成型压机的截面视图并且提供了用于显示本专利技术的结构与运行的背景。粉末金属成型压机10包括一个上压模14以及一个下压模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，用于通过使用一个工具组将粉末金属压实成具有一个非轴向特征的一个粉末金属零件，该工具组具有一个上压模以及一个下压模，该上压模带有至少一个轴向可移动的上冲头，该下压模带有至少一个轴向可移动的下冲头，该装置包括：　ａ）一个凹切压模，该 凹切压模定位于该上压模的一个底表面与该下压模的一个顶表面之间；　ｂ）该凹切压模包含多个处于一个圆周图案的成形的冲头；　ｃ）每个成形的冲头具有一个外边缘、一个第一侧边缘、一个第二侧边缘以及一个尖端；　其中，至少一个成形的冲头的外边缘运行 性地与一个驱动机构相接合，该驱动机构迫使这些成形的冲头彼此相对环圆周地移动以形成一个内圆周。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-31 11/755,9931.一种装置，用于通过使用一个工具组将粉末金属压实成具有一个非轴向特征的一个粉末金属零件，该工具组具有一个上压模以及一个下压模，该上压模带有至少一个轴向可移动的上冲头，该下压模带有至少一个轴向可移动的下冲头，该装置包括：a)一个凹切压模，该凹切压模定位于该上压模的一个底表面与该下压模的一个顶表面之间；b)该凹切压模包含多个处于一个圆周图案的成形的冲头；c)每个成形的冲头具有一个外边缘、一个第一侧边缘、一个第二侧边缘以及一个尖端；其中，至少一个成形的冲头的外边缘运行性地与一个驱动机构相接合，该驱动机构迫使这些成形的冲头彼此相对环圆周地移动以形成一个内圆周。2.如权利要求1所述的装置，其中该凹切压模被定位于两个固定板之间，这些固定板被标识为一个底板与一个顶板。3.如权利要求2所述的装置，其中该凹切压模与这些固定板被定位于两个压实压模之间。4.如权利要求1所述的装置，其中该凹切压模被定位于两个压实压模之间。5.如权利要求1所述的装置，其中每个成形的冲头的第一侧边缘接近于该尖端的一部分限定了一个工作边缘；其中每个成形的冲头的第一侧边缘可滑动地接合与其相邻的成形的冲头的第二侧边缘。6.如权利要求1所述的装置，其中所有成形的冲头的工作边缘的组合形成该内圆周。7.如权利要求6所述的装置，其中该内圆周限定了一个设计的形状。8.如权利要求7所述的装置，其中每个成形的冲头的工作边缘是线性的，这样使得该凹切压模的多个成形的冲头形成了一种大致多边形的设计形状。9.如权利要求7所述的装置，其中每个成形的冲头的工作边缘是曲线的，这样使得该凹切压模的多个成形的冲头形成了一种大致圆形的设计形状。10.如权利要求1所述的装置，其中这些成形的冲头被分为至少两个部分，其中每个部分的成形的冲头具有不同的长度，以在该粉末金属零件中形成一个非对称的非轴向的特征。11.如权利要求10所述的装置，其中该非对称的非轴向的特征是一个凸轮的凸出部。12.如权利要求10所述的装置，其中该非对称的非轴向的特征包括多个向外凸出的接片。13.如权利要求1所述的装置，其中该驱动机构迫使这些成形的冲头转动并且从该内圆周的一个最大直径的位置朝向该内圆周的一个最小直径的位置滑动。14.如权利要求2所述的装置，其中每个成形的冲头具有至少一个直立的销钉，该销钉横穿过多个弯曲的槽缝之一，这些槽缝形成在该销钉与之接合的至少一个固定板中，以引导每个成形的冲头在该凹切压模的底板与顶板之间大致环圆周地转动。15.如权利要求14所述的装置，其中该多个槽缝被形成在该底板中。16.如权利要求14所述的装置，其中该多个槽缝被形成在该顶板中。17.如权利要求14所述的装置，其中接近于该凹切压模的外圆周定位的这些槽缝的曲率近似于一个圆的圆周的轨迹。18.如权利要求14所述的装置，这样使得接近于该凹切压模的内圆周定位的这些槽缝的曲率近似于一个螺旋的轨迹。19.如权利要求2所述的装置，其中该底板通过多个销钉被连接到该凹切压模的上顶板上。20.如权利要求19所述的装置，其中这些销钉各自滑动地接合在形成于每个成形的冲头中的至少一个槽缝之内，以引导每个成形的冲头在该凹切压模之内大致环圆周地移动。21.如权利要求1所述的装置，其中该驱动机构是一个蜗轮，该蜗轮运行性地与形成于至少一个成形的冲头的外边缘上的多个齿相啮合。22.如权利要求1所述的装置，其中该驱动机构是一个液压或气动致动的汽缸，该汽缸具有一个轴构件，该轴构件被连接到与该驱动机构运行性地接合的成形的冲头的外边缘上。23.如权利要求1所述的装置，进一步包括一个第二驱动机构，该第二驱动机构定位于离其他驱动机构近似180度的该...

【专利技术属性】
技术研发人员：ST卡普伦恩，MW克伦普，JD萨利科，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]