專(zhuān)利名稱(chēng)：沖壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沖壓模具。
背景技術(shù)：
通過(guò)粉末壓實(shí)以得到緊密預(yù)成型件，繼之以燒結(jié)來(lái)制造機(jī)械部件可涉及使用單軸壓縮機(jī)器，所述單軸壓縮機(jī)器包含在外殼中的沖模和沖頭，在所述沖模的外殼中傾倒粉末， 所述沖頭在外殼中嚙合，以壓縮粉末，或替代地，一對(duì)沖頭通過(guò)外殼的兩個(gè)相對(duì)端在兩個(gè)相反方向上嚙合。這些沖壓機(jī)以相對(duì)較快的節(jié)奏操作。存在許多應(yīng)用其可涉及金屬或陶瓷機(jī)械零件，例如，齒輪、磁鐵、燃料芯塊等。然而，這類(lèi)方法確實(shí)具有缺點(diǎn)。最顯著的一個(gè)缺點(diǎn)出現(xiàn)在通過(guò)經(jīng)由軸向推力運(yùn)動(dòng)從外殼逐漸移去經(jīng)壓縮的零件而剝離所述經(jīng)壓縮的零件之后。壓縮已在零件中產(chǎn)生徑向應(yīng)力，當(dāng)零件從外殼出來(lái)時(shí)釋放所述徑向應(yīng)力。由于破裂或斷裂而損壞零件的風(fēng)險(xiǎn)在外殼的孔口處的仍受壓的部分與突然釋放的部分之間很常見(jiàn)。另一注意到的缺點(diǎn)在于，已被剝離的零件常具有徑向尺寸的顯著變化。實(shí)際上，壓縮是不均勻的，而相反，壓縮在接近于一個(gè)或更多個(gè)沖頭處更大，且因此零件的密度在那些位置更大。當(dāng)完成燒結(jié)時(shí)，零件的移去不太重要，因?yàn)槊芏容^大，使得當(dāng)已使用單個(gè)沖頭時(shí)，完工的零件傾向于呈現(xiàn)稍微圓錐形的形狀，或者當(dāng)已使用兩個(gè)沖頭時(shí)，完工的零件傾向于呈現(xiàn)雙圓錐形且在中間彎曲的形狀(呈線(xiàn)軸形狀)。大小或形狀缺陷可能導(dǎo)致丟棄大量零件。已使用各種方法來(lái)改良零件的質(zhì)量。這些方法包括在粉末中使用潤(rùn)滑或粘合添加劑或選擇沖頭的特定壓縮順序；但是添加劑對(duì)燒結(jié)有害，這是因?yàn)樗鎏砑觿┦菗]發(fā)性的且可能造成污染，并且后面的方法極大地放慢生產(chǎn)節(jié)奏。然而，這兩組方法確實(shí)或多或少地解決了其他缺陷，例如，壓縮后材料的不充分粘聚。其他方法包括為沖模的外殼的孔口提供倒角半徑或圓角半徑，以防止零件在受力狀態(tài)與松弛狀態(tài)之間的剝離期間經(jīng)受急變(abrupt transition)，但是這個(gè)方法僅對(duì)為各種零件所特有的非常確定的孔口輪廓有效，使得其難以實(shí)施。其他方法還包括將由橡膠或其他柔性材料制成的軟管添加到?jīng)_模中，以促進(jìn)剝離，且此后犧牲所述軟管，但是這種方法成本也很高。最后，另一類(lèi)型方法(例如，在文件US-B-7 128 547中描述的方法)包括將沖模劃分區(qū)段，在執(zhí)行壓縮期間組裝所述區(qū)段，然后分離所述區(qū)段，以便同時(shí)釋放整個(gè)零件的剩余壓縮應(yīng)力。這類(lèi)方法的實(shí)施方式通常不包含在沖模區(qū)段一經(jīng)松弛就將其固持的構(gòu)件，這使得沖模區(qū)段不適于自動(dòng)操作。其他方法包括用于控制區(qū)段的運(yùn)動(dòng)從而可以自動(dòng)操作方法的機(jī)構(gòu)，但是所述方法較為復(fù)雜，需要為區(qū)段使用致動(dòng)器，且所述方法并沒(méi)有真正保證在傾倒粉末時(shí)區(qū)段確實(shí)被附接，這種區(qū)段附接是進(jìn)行良好制造所必需的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在避免這些缺點(diǎn)，且允許以快節(jié)奏進(jìn)行零件的自動(dòng)及可靠壓縮，同時(shí)減少在剝離期間損壞經(jīng)沖壓零件的風(fēng)險(xiǎn)以及后續(xù)形狀和大小缺陷，所述后續(xù)形狀和大小缺陷通常可歸因于為便于剝離已被移去的沖模區(qū)段不良返回到初始位置。一般形式下，本發(fā)明涉及一種包含至少一個(gè)移動(dòng)沖頭的沖壓模具，所述模具包含 沖頭穿入的沖模，所述沖模由區(qū)段構(gòu)成；圍繞所述沖模的齒軌，所述沖模經(jīng)由圓錐形表面滑動(dòng)地支承于所述齒軌上；用于使所述齒軌相對(duì)于所述沖模在所述沖頭的運(yùn)動(dòng)方向上移動(dòng)的構(gòu)件，所述模具的特征在于，所述沖模包含單組零件，所述區(qū)段緊固地附接到所述單組零件上，且所述區(qū)段在其內(nèi)表面處包含插入物。沖模于緊固地附接到單組部件上的區(qū)段中的構(gòu)造可以利用沖模材料的彈性，以使得一旦區(qū)段已經(jīng)受沖壓，所述區(qū)段便在零件的內(nèi)壓力下得以移去，接著在剝離零件之后幫助重新閉合沖模，所述單組部件可以是實(shí)體，于是構(gòu)成零件形成于其中的沖模的外殼的底部，或者所述單組部件可呈能夠允許下沖頭通過(guò)的空心圓筒形狀。區(qū)段的分離保持在低水平處，僅與足以緩和零件的內(nèi)部壓力的膨脹相當(dāng)，這極大地減少經(jīng)沖壓以構(gòu)成零件的材料的偶然插入的風(fēng)險(xiǎn)，且尤其是粉末的偶然插入的風(fēng)險(xiǎn)，所述材料的偶然插入將危害沖模的重新閉合及后續(xù)制造的質(zhì)量。沖模在單個(gè)零件中的構(gòu)造(其中僅區(qū)段的分隔狹槽延伸單個(gè)零件的部分高度)提供簡(jiǎn)單且堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。然而，必須消除這個(gè)結(jié)構(gòu)的某些缺點(diǎn)。最重要的是硬度缺陷，所述硬度缺陷在彈性足以允許沖模連續(xù)打開(kāi)和重新閉合的材料的情況下通常無(wú)法避免。因此，區(qū)段在其內(nèi)表面上具備插入物，所述插入物由比沖模本身硬的材料制成，且因此完全經(jīng)得起所形成零件的壓力和摩擦力。如果插入物可從沖模的區(qū)段移去，那么其還具有能夠使模具適應(yīng)不同零件的優(yōu)點(diǎn)，而不必拆下或更換整個(gè)沖模。因此，一個(gè)認(rèn)可的結(jié)構(gòu)包含由鈦制成的沖模的主要部分和碳化鋼插入物。插入物也使其自身可以通過(guò)加工來(lái)修改形狀或大小，尤其是如果其內(nèi)表面被加工成具有沿其高度根據(jù)由沖壓機(jī)制造的零件的形狀和大小缺陷可變的錐形傾度這個(gè)加工則在根據(jù)測(cè)量大小或形狀偏差來(lái)制造系列期間幫助改良零件，而不存在對(duì)沖模的任何損壞效應(yīng)，這是因?yàn)樗黾庸⒆阋愿鼡Q插入物。根據(jù)另一設(shè)計(jì)，沖模(更明確地說(shuō)，是其插入物)包含從孔口底切的外殼，經(jīng)由所述孔口將移動(dòng)沖頭引入其中；或從相對(duì)孔口雙重底切的外殼，在模具包含兩個(gè)移動(dòng)沖頭的情況下，通過(guò)所述相對(duì)孔口將移動(dòng)沖頭分別插入其中，沖模在兩側(cè)都被挖空，且支架包括用于沖頭中的一個(gè)通過(guò)的凹陷部。在改良的模具中，用于使齒軌相對(duì)于沖模移動(dòng)的構(gòu)件包含在一個(gè)突出面上的齒冠，通過(guò)所述齒冠將齒軌放置在滾軸上；用于將齒軌壓向齒冠的構(gòu)件；以及用于齒冠和沖模的支架；且根據(jù)額外改良，支架包含容納齒冠的圓形空腔，齒冠包含從空腔凸出的裝齒， 且由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小齒輪安裝在支架上并與裝齒嚙合。由于齒冠的形狀的規(guī)則性、滾軸分布在圓周上以及組件的彈性，這個(gè)控制構(gòu)件使得可以將均勻分布且測(cè)量的力施加于齒軌和沖模上。


現(xiàn)將參照諸圖來(lái)描述本發(fā)明，其中圖1是沖壓模具的全視圖；圖2是模具的總剖視4
圖3是模具的側(cè)視圖；圖4是調(diào)整沖模的閉合帶高度的凸輪的展開(kāi)視圖；圖5是沖模和外殼沿直徑剖面的近視圖；圖6是沖模的俯視圖；以及圖7是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出沖壓機(jī)，所述沖壓機(jī)包含控制系統(tǒng)1、上沖頭2、下沖頭3和模具4，模具4 為包含沖模5的本發(fā)明所特有。上沖頭2和下沖頭3包含桿6和桿7，桿6和桿7朝向彼此而定向。沖模5包含外殼8，外殼8與桿6和桿7對(duì)準(zhǔn)，桿6和桿7可以穿入相對(duì)的孔口 9與孔口 10之間的外殼8中。下活塞3和下活塞3的桿7包含在那里滑動(dòng)的針狀物37，并且上活塞2的桿6包含在針狀物37對(duì)面的外殼11，針狀物37可以穿入外殼11中。這個(gè)布置使得可以壓縮具有環(huán)形形狀的空心零件。本發(fā)明不限于這種情況，且還涉及不具備針狀物的沖壓機(jī)，可能具有單個(gè)沖頭；外殼于是將具備單個(gè)孔口，且將在另一側(cè)包含底部?？刂葡到y(tǒng)1支配沖頭2和沖頭3以及桿6的運(yùn)動(dòng)。我們現(xiàn)在將使用圖2來(lái)描述模具4。模具4包含呈板形式的支架12，圓形壁13在所述板上上升?？涨?4由壁13界定并收納齒冠15。齒冠15在空腔14的軌道16上滑動(dòng)， 且齒冠15可以圍繞壁13的內(nèi)面滑動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。齒冠15在其上部件處的壁13上方上升，其中齒冠15包含向外凸出的裝齒17。支架12承載用于可旋轉(zhuǎn)地保持小齒輪19的軸承18(圖 3)，并且支架12也承載用于驅(qū)動(dòng)小齒輪19的發(fā)動(dòng)機(jī)20。沖模5包含放置在支架12上的呈空心圓筒形狀的單組下部件21和作為上述部件的頂部的上部件22 (與下部件組成單個(gè)零件)，上部件22由附接的圓形區(qū)段23構(gòu)成，例如， 三個(gè)，附接的圓形區(qū)段23由狹槽分離但是能夠接觸到彼此(圖幻。外殼8安裝到這個(gè)上部件22中。將下部件21和支架12挖空，以得到通向下沖頭3的通道。齒軌M圍繞沖模5的上部件。齒軌M包含圍繞區(qū)段23的環(huán)狀體25，以保持區(qū)段23的粘聚，且齒軌M包含板26。板沈支承桿27 (類(lèi)似且相對(duì)的兩個(gè)桿，在圖3中僅圖示一個(gè)桿)，桿27指向下并嚙合于緊固到支架12上的套管觀(guān)中。安裝于套管觀(guān)中的彈簧 29向下?tīng)恳龡U27。并且環(huán)狀體25具備三個(gè)徑向定向軸30，所述三個(gè)徑向定向軸中的每一個(gè)承載軸承31。圖4圖示加重量于齒冠15的上面32上的軸承31，齒冠15包含分別與軸承31同相的三個(gè)傾斜凸輪33。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪19輪流驅(qū)動(dòng)齒冠15，并且凸輪33在軸承31下方移動(dòng)，軸承31的高度隨環(huán)狀體15的高度而變化；然而，區(qū)段23的外表面和環(huán)狀體25的內(nèi)表面傾斜并形成圓錐形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34，圓錐形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34圖示于圖6中(出于清晰性目的，極大地夸大了圓錐形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34的傾度)。此外，界定外殼8的區(qū)段23的內(nèi)表面也不再是圓筒形而是從孔口 9和孔口 10被底切，S卩，外殼8從孔口 9和孔口 10稍微增寬為圓錐形部分35和圓錐形部分36 (相對(duì)于中心)，不同于這類(lèi)技術(shù)中的常見(jiàn)布置，其中底切布置是常見(jiàn)的，以利于零件的剝離。機(jī)器操作如下。墊板(未圖示)傾倒粉末，以被壓緊到外殼8中，下活塞3覆蓋底部。當(dāng)已移去墊板時(shí)，降下上活塞2，并且粉末的壓緊隨后發(fā)生，也能夠調(diào)動(dòng)下沖頭3。如果提供針狀物37，那么也調(diào)動(dòng)針狀物37。當(dāng)壓緊完成時(shí)，抬起上沖頭2，并且發(fā)動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)使環(huán)狀體25移動(dòng)并下降，這允許通過(guò)將表面滑動(dòng)到圓錐形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34來(lái)分離由于其壓在靜止部件21上而留在同一高度處的區(qū)段23并打開(kāi)沖模5，直到釋放壓縮在外殼8中的零件的徑向壓縮應(yīng)力為止。打開(kāi)由出現(xiàn)在區(qū)段23的底座處(在區(qū)段23與其所緊固的下部件 21的連接處)的彈性應(yīng)力限制在幾度內(nèi)。沖模5可由鈦制造，以具有所要的彈性。撓度因下部件21的細(xì)度而足夠。這個(gè)模具使其自身可以很好地自動(dòng)操作，這是由于固持于環(huán)狀體25中的區(qū)段23 保持由環(huán)狀體25和下部件21支撐和引導(dǎo)，而無(wú)法以另一方式落下或分散。準(zhǔn)確地定位區(qū)段23。裝置簡(jiǎn)單且因此是可靠的，由于裝置依賴(lài)于單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)并且不使用脆弱的傳動(dòng)裝置， 因此甚至更簡(jiǎn)單且可靠。圓錐形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34實(shí)際上具有若干度的傾度，并且外殼8的圓錐形部分35和圓錐形部分36的傾度也很小，且只是抵消了零件的差動(dòng)移去，以便根據(jù)壓縮和密度不規(guī)則性來(lái)燒結(jié)。常見(jiàn)若干百分比或千分比。傾度不必在外殼8的高度上都一致更確切地說(shuō)，傾度必須由設(shè)計(jì)師根據(jù)第一系列的壓縮和燒結(jié)試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)決定，所述第一系列的壓縮和燒結(jié)試驗(yàn)將憑經(jīng)驗(yàn)指示零件的形狀和大小缺陷，因此指示在各個(gè)高度處對(duì)外殼8的半徑進(jìn)行的補(bǔ)償。此后，設(shè)計(jì)師繼續(xù)進(jìn)行區(qū)段23的內(nèi)表面的矯正加工。圖7示出稍有不同的實(shí)施方式，其中區(qū)段23由其他區(qū)段40替換，區(qū)段40在此具有內(nèi)表面42的單個(gè)錐形，使得外殼41向底部擴(kuò)展。沖模的下部件43在此是實(shí)體，因此是單個(gè)零件，且沖模的下部件43形成用于外殼41的連續(xù)底部44，區(qū)段40附接于連續(xù)底部44 上。這個(gè)布置非常適合沒(méi)有下沖頭的機(jī)器，其中上沖頭因此獨(dú)自處理壓縮。另外，區(qū)段23和區(qū)段40具備緊扣于其內(nèi)表面上的可移去插入物46，所述內(nèi)表面因此經(jīng)受矯正輪廓加工并且可以更換，而不必在必須制造不同零件時(shí)改變沖模5本身。插入物46可由碳化鋼制成，以具有大的硬度并且經(jīng)得起在沖壓零件時(shí)產(chǎn)生的摩擦力和壓力，鈦沖模21或43經(jīng)受不起這些摩擦力和壓力。插入物46也裝備先前實(shí)施方式。裝置的其余部分不變。
權(quán)利要求
1.一種包含至少一個(gè)移動(dòng)沖頭0、3)的沖壓模具G)，所述模具包含所述沖頭所穿入的沖模(5)，所述沖模由區(qū)段構(gòu)成；圍繞所述沖模的齒軌(M)，所述沖模經(jīng)由圓錐形表面(34)滑動(dòng)地支承于所述齒軌上；用于使所述齒軌相對(duì)于所述沖模在所述沖頭的運(yùn)動(dòng)方向上移動(dòng)的構(gòu)件，所述模具的特征在于，所述沖模( 包含單組零件01、43)，所述區(qū)段 (23,40)緊固地附接到所述單組零件(21、4；3)上且所述區(qū)段包含位于其內(nèi)表面上的插入物(46)。
2.如權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述單組部件是比所述區(qū)段薄的空心圓筒。
3.如權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述單組部件G3)是實(shí)體。
4.如權(quán)利要求1所述的模具，其特征在于，所述插入物由比所述沖模硬的材料制成。
5.如權(quán)利要求4所述的模具，其特征在于，所述插入物06)由碳化鋼制成，并且所述沖模(5)由鈦制成。
6.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的模具，其特征在于，所述沖模包含從孔口被底切的外殼，所述移動(dòng)沖頭穿過(guò)所述孔口而引入其中。
7.如權(quán)利要求6所述的模具，其特征在于，所述模具包含兩個(gè)移動(dòng)沖頭，所述沖模在兩側(cè)都被挖空，并且所述支架包括用于所述沖頭中的一個(gè)沖頭通過(guò)的空腔，且所述模具的特征在于，所述沖模包含從相對(duì)孔口被雙重底切的外殼，穿過(guò)所述相對(duì)孔口將所述移動(dòng)沖頭分別插入其中。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模具，其特征在于，所述插入物可從所述區(qū)段移去， 并且可以更換所述插入物。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模具，其特征在于，用于使所述齒軌相對(duì)于所述沖模移動(dòng)的構(gòu)件包含在一個(gè)突出面上的齒冠(15)，通過(guò)所述齒冠(1 將所述齒軌04)放置在滾軸(31)上；用于將所述齒軌壓向所述齒冠的構(gòu)件09)；和用于所述齒冠(15)與所述沖模(5)的支架；以及用于使所述齒冠(1 旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)00)。
10.如權(quán)利要求9所述的模具，其特征在于，所述支架(12)包含容納所述齒冠(15)的圓形空腔(14)，所述齒冠包含從所述空腔凸出的裝齒(17)，并且由所述發(fā)動(dòng)機(jī)OO 驅(qū)動(dòng)的小齒輪(19)安裝在所述支架(12)上并與所述裝齒(17)嚙合。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的模具，其特征在于，加工在所述插入物的內(nèi)表面上具有傾度的所述插入物，所述傾度具有沿所述插入物的高度根據(jù)由所述沖壓機(jī)制造的所述零件的形狀和大小缺陷可變的錐度。
全文摘要
本發(fā)明涉及模具在沖壓機(jī)中的用途，所述模具包含一個(gè)或兩個(gè)沖頭(2或3)和由圓形區(qū)段(23)構(gòu)成的沖模(5)，所述圓形區(qū)段可彼此分離但都連接到共用的主要部分(21)上；圍繞并固持所述區(qū)段的環(huán)狀體(25)，所述環(huán)狀體由錐形表面相對(duì)于所述區(qū)段來(lái)調(diào)節(jié)，且所述區(qū)段的高度由于具備突出表面的齒冠(15)的旋轉(zhuǎn)而變化。當(dāng)完成壓縮時(shí)，剝離之前區(qū)段有稍微分離，由此可能釋放經(jīng)壓縮零件中的應(yīng)力，并且避免損壞零件的許多風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)由硬質(zhì)材料制成的插入物(46)使所述區(qū)段有抗性，所述插入物通?？梢迫?，并能夠加工成為待成形的零件的精確輪廓。
文檔編號(hào)B30B15/02GK102341201SQ201080010033
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者弗雷德里克·若里翁, 杰拉德·蒂列特, 讓·菲利普·培爾 申請(qǐng)人:原子能與替代能源署