CN102341201A - 冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模具在冲压机中的用途，所述模具包含：一个或两个冲头(2或3)和由圆形区段(23)构成的冲模(5)，所述圆形区段可彼此分离但都连接到共用的主要部分(21)上；围绕并固持所述区段的环状体(25)，所述环状体由锥形表面相对于所述区段来调节，且所述区段的高度由于具备突出表面的齿冠(15)的旋转而变化。当完成压缩时，剥离之前区段有稍微分离，由此可能释放经压缩零件中的应力，并且避免损坏零件的许多风险。通过由硬质材料制成的插入物(46)使所述区段有抗性，所述插入物通常可移去，并能够加工成为待成形的零件的精确轮廓。

Description

冲压模具

技术领域

本发明涉及冲压模具。

背景技术

通过粉末压实以得到紧密预成型件，继之以烧结来制造机械部件可涉及使用单轴压缩机器，所述单轴压缩机器包含在外壳中的冲模和冲头，在所述冲模的外壳中倾倒粉末，所述冲头在外壳中啮合，以压缩粉末，或替代地，一对冲头通过外壳的两个相对端在两个相反方向上啮合。这些冲压机以相对较快的节奏操作。存在许多应用：其可涉及金属或陶瓷机械零件，例如，齿轮、磁铁、燃料芯块等。

然而，这类方法确实具有缺点。最显著的一个缺点出现在通过经由轴向推力运动从外壳逐渐移去经压缩的零件而剥离所述经压缩的零件之后。压缩已在零件中产生径向应力，当零件从外壳出来时释放所述径向应力。由于破裂或断裂而损坏零件的风险在外壳的孔口处的仍受压的部分与突然释放的部分之间很常见。另一注意到的缺点在于，已被剥离的零件常具有径向尺寸的显著变化。实际上，压缩是不均匀的，而相反，压缩在接近于一个或更多个冲头处更大，且因此零件的密度在那些位置更大。当完成烧结时，零件的移去不太重要，因为密度较大，使得当已使用单个冲头时，完工的零件倾向于呈现稍微圆锥形的形状，或者当已使用两个冲头时，完工的零件倾向于呈现双圆锥形且在中间弯曲的形状(呈线轴形状)。大小或形状缺陷可能导致丢弃大量零件。

已使用各种方法来改良零件的质量。这些方法包括在粉末中使用润滑或粘合添加剂或选择冲头的特定压缩顺序；但是添加剂对烧结有害，这是因为所述添加剂是挥发性的且可能造成污染，并且后面的方法极大地放慢生产节奏。然而，这两组方法确实或多或少地解决了其他缺陷，例如，压缩后材料的不充分粘聚。

其他方法包括为冲模的外壳的孔口提供倒角半径或圆角半径，以防止零件在受力状态与松弛状态之间的剥离期间经受急变(abrupt transition)，但是这个方法仅对为各种零件所特有的非常确定的孔口轮廓有效，使得其难以实施。

其他方法还包括将由橡胶或其他柔性材料制成的软管添加到冲模中，以促进剥离，且此后牺牲所述软管，但是这种方法成本也很高。

最后，另一类型方法(例如，在文件US-B-7 128 547中描述的方法)包括将冲模划分区段，在执行压缩期间组装所述区段，然后分离所述区段，以便同时释放整个零件的剩余压缩应力。这类方法的实施方式通常不包含在冲模区段一经松弛就将其固持的构件，这使得冲模区段不适于自动操作。其他方法包括用于控制区段的运动从而可以自动操作方法的机构，但是所述方法较为复杂，需要为区段使用致动器，且所述方法并没有真正保证在倾倒粉末时区段确实被附接，这种区段附接是进行良好制造所必需的。

发明内容

本发明旨在避免这些缺点，且允许以快节奏进行零件的自动及可靠压缩，同时减少在剥离期间损坏经冲压零件的风险以及后续形状和大小缺陷，所述后续形状和大小缺陷通常可归因于为便于剥离已被移去的冲模区段不良返回到初始位置。

一般形式下，本发明涉及一种包含至少一个移动冲头的冲压模具，所述模具包含：冲头穿入的冲模，所述冲模由区段构成；围绕所述冲模的齿轨，所述冲模经由圆锥形表面滑动地支承于所述齿轨上；用于使所述齿轨相对于所述冲模在所述冲头的运动方向上移动的构件，所述模具的特征在于，所述冲模包含单组零件，所述区段紧固地附接到所述单组零件上，且所述区段在其内表面处包含插入物。冲模于紧固地附接到单组部件上的区段中的构造可以利用冲模材料的弹性，以使得一旦区段已经受冲压，所述区段便在零件的内压力下得以移去，接着在剥离零件之后帮助重新闭合冲模，所述单组部件可以是实体，于是构成零件形成于其中的冲模的外壳的底部，或者所述单组部件可呈能够允许下冲头通过的空心圆筒形状。区段的分离保持在低水平处，仅与足以缓和零件的内部压力的膨胀相当，这极大地减少经冲压以构成零件的材料的偶然插入的风险，且尤其是粉末的偶然插入的风险，所述材料的偶然插入将危害冲模的重新闭合及后续制造的质量。冲模在单个零件中的构造(其中仅区段的分隔狭槽延伸单个零件的部分高度)提供简单且坚固的结构。

然而，必须消除这个结构的某些缺点。最重要的是硬度缺陷，所述硬度缺陷在弹性足以允许冲模连续打开和重新闭合的材料的情况下通常无法避免。因此，区段在其内表面上具备插入物，所述插入物由比冲模本身硬的材料制成，且因此完全经得起所形成零件的压力和摩擦力。如果插入物可从冲模的区段移去，那么其还具有能够使模具适应不同零件的优点，而不必拆下或更换整个冲模。

因此，一个认可的结构包含由钛制成的冲模的主要部分和碳化钢插入物。

插入物也使其自身可以通过加工来修改形状或大小，尤其是如果其内表面被加工成具有沿其高度根据由冲压机制造的零件的形状和大小缺陷可变的锥形倾度：这个加工则在根据测量大小或形状偏差来制造系列期间帮助改良零件，而不存在对冲模的任何损坏效应，这是因为所述加工将足以更换插入物。

根据另一设计，冲模(更明确地说，是其插入物)包含：从孔口底切的外壳，经由所述孔口将移动冲头引入其中；或从相对孔口双重底切的外壳，在模具包含两个移动冲头的情况下，通过所述相对孔口将移动冲头分别插入其中，冲模在两侧都被挖空，且支架包括用于冲头中的一个通过的凹陷部。

在改良的模具中，用于使齿轨相对于冲模移动的构件包含：在一个突出面上的齿冠，通过所述齿冠将齿轨放置在滚轴上；用于将齿轨压向齿冠的构件；以及用于齿冠和冲模的支架；且根据额外改良，支架包含容纳齿冠的圆形空腔，齿冠包含从空腔凸出的装齿，且由发动机驱动的小齿轮安装在支架上并与装齿啮合。由于齿冠的形状的规则性、滚轴分布在圆周上以及组件的弹性，这个控制构件使得可以将均匀分布且测量的力施加于齿轨和冲模上。

附图说明

现将参照诸图来描述本发明，其中：

图1是冲压模具的全视图；

图2是模具的总剖视图；

图3是模具的侧视图；

图4是调整冲模的闭合带高度的凸轮的展开视图；

图5是冲模和外壳沿直径剖面的近视图；

图6是冲模的俯视图；以及

图7是本发明的另一实施方式的简图。

具体实施方式

图1示出冲压机，所述冲压机包含控制系统1、上冲头2、下冲头3和模具4，模具4为包含冲模5的本发明所特有。上冲头2和下冲头3包含杆6和杆7，杆6和杆7朝向彼此而定向。冲模5包含外壳8，外壳8与杆6和杆7对准，杆6和杆7可以穿入相对的孔口9与孔口10之间的外壳8中。下活塞3和下活塞3的杆7包含在那里滑动的针状物37，并且上活塞2的杆6包含在针状物37对面的外壳11，针状物37可以穿入外壳11中。这个布置使得可以压缩具有环形形状的空心零件。本发明不限于这种情况，且还涉及不具备针状物的冲压机，可能具有单个冲头；外壳于是将具备单个孔口，且将在另一侧包含底部。控制系统1支配冲头2和冲头3以及杆6的运动。

我们现在将使用图2来描述模具4。模具4包含呈板形式的支架12，圆形壁13在所述板上上升。空腔14由壁13界定并收纳齿冠15。齿冠15在空腔14的轨道16上滑动，且齿冠15可以围绕壁13的内面滑动地旋转。齿冠15在其上部件处的壁13上方上升，其中齿冠15包含向外凸出的装齿17。支架12承载用于可旋转地保持小齿轮19的轴承18(图3)，并且支架12也承载用于驱动小齿轮19的发动机20。

冲模5包含放置在支架12上的呈空心圆筒形状的单组下部件21和作为上述部件的顶部的上部件22(与下部件组成单个零件)，上部件22由附接的圆形区段23构成，例如，三个，附接的圆形区段23由狭槽分离但是能够接触到彼此(图5)。外壳8安装到这个上部件22中。将下部件21和支架12挖空，以得到通向下冲头3的通道。

齿轨24围绕冲模5的上部件。齿轨24包含围绕区段23的环状体25，以保持区段23的粘聚，且齿轨24包含板26。板26支承杆27(类似且相对的两个杆，在图3中仅图示一个杆)，杆27指向下并啮合于紧固到支架12上的套管28中。安装于套管28中的弹簧29向下牵引杆27。并且环状体25具备三个径向定向轴30，所述三个径向定向轴中的每一个承载轴承31。

图4图示加重量于齿冠15的上面32上的轴承31，齿冠15包含分别与轴承31同相的三个倾斜凸轮33。当发动机20运转时，小齿轮19轮流驱动齿冠15，并且凸轮33在轴承31下方移动，轴承31的高度随环状体15的高度而变化；然而，区段23的外表面和环状体25的内表面倾斜并形成圆锥形调节机构34，圆锥形调节机构34图示于图6中(出于清晰性目的，极大地夸大了圆锥形调节机构34的倾度)。此外，界定外壳8的区段23的内表面也不再是圆筒形而是从孔口9和孔口10被底切，即，外壳8从孔口9和孔口10稍微增宽为圆锥形部分35和圆锥形部分36(相对于中心)，不同于这类技术中的常见布置，其中底切布置是常见的，以利于零件的剥离。

机器操作如下。垫板(未图示)倾倒粉末，以被压紧到外壳8中，下活塞3覆盖底部。当已移去垫板时，降下上活塞2，并且粉末的压紧随后发生，也能够调动下冲头3。如果提供针状物37，那么也调动针状物37。当压紧完成时，抬起上冲头2，并且发动机20的旋转使环状体25移动并下降，这允许通过将表面滑动到圆锥形调节机构34来分离由于其压在静止部件21上而留在同一高度处的区段23并打开冲模5，直到释放压缩在外壳8中的零件的径向压缩应力为止。打开由出现在区段23的底座处(在区段23与其所紧固的下部件21的连接处)的弹性应力限制在几度内。冲模5可由钛制造，以具有所要的弹性。挠度因下部件21的细度而足够。

这个模具使其自身可以很好地自动操作，这是由于固持于环状体25中的区段23保持由环状体25和下部件21支撑和引导，而无法以另一方式落下或分散。准确地定位区段23。装置简单且因此是可靠的，由于装置依赖于单个发动机并且不使用脆弱的传动装置，因此甚至更简单且可靠。圆锥形调节机构34实际上具有若干度的倾度，并且外壳8的圆锥形部分35和圆锥形部分36的倾度也很小，且只是抵消了零件的差动移去，以便根据压缩和密度不规则性来烧结。常见若干百分比或千分比。

倾度不必在外壳8的高度上都一致：更确切地说，倾度必须由设计师根据第一系列的压缩和烧结试验的结果来决定，所述第一系列的压缩和烧结试验将凭经验指示零件的形状和大小缺陷，因此指示在各个高度处对外壳8的半径进行的补偿。此后，设计师继续进行区段23的内表面的矫正加工。

图7示出稍有不同的实施方式，其中区段23由其他区段40替换，区段40在此具有内表面42的单个锥形，使得外壳41向底部扩展。冲模的下部件43在此是实体，因此是单个零件，且冲模的下部件43形成用于外壳41的连续底部44，区段40附接于连续底部44上。这个布置非常适合没有下冲头的机器，其中上冲头因此独自处理压缩。

另外，区段23和区段40具备紧扣于其内表面上的可移去插入物46，所述内表面因此经受矫正轮廓加工并且可以更换，而不必在必须制造不同零件时改变冲模5本身。插入物46可由碳化钢制成，以具有大的硬度并且经得起在冲压零件时产生的摩擦力和压力，钛冲模21或43经受不起这些摩擦力和压力。插入物46也装备先前实施方式。装置的其余部分不变。

Claims (11)

1.一种包含至少一个移动冲头(2、3)的冲压模具(4)，所述模具包含：所述冲头所穿入的冲模(5)，所述冲模由区段(23)构成；围绕所述冲模的齿轨(24)，所述冲模经由圆锥形表面(34)滑动地支承于所述齿轨上；用于使所述齿轨相对于所述冲模在所述冲头的运动方向上移动的构件，所述模具的特征在于，所述冲模(5)包含单组零件(21、43)，所述区段(23、40)紧固地附接到所述单组零件(21、43)上且所述区段(23)包含位于其内表面上的插入物(46)。

2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述单组部件(21)是比所述区段薄的空心圆筒。

3.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述单组部件(43)是实体。

4.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述插入物由比所述冲模硬的材料制成。

5.如权利要求4所述的模具，其特征在于，所述插入物(46)由碳化钢制成，并且所述冲模(5)由钛制成。

6.如权利要求1至3中任一项所述的模具，其特征在于，所述冲模包含从孔口被底切的外壳，所述移动冲头穿过所述孔口而引入其中。

7.如权利要求6所述的模具，其特征在于，所述模具包含两个移动冲头，所述冲模在两侧都被挖空，并且所述支架包括用于所述冲头中的一个冲头通过的空腔，且所述模具的特征在于，所述冲模包含从相对孔口被双重底切的外壳，穿过所述相对孔口将所述移动冲头分别插入其中。

8.如前述权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，所述插入物可从所述区段移去，并且可以更换所述插入物。

9.如前述权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，用于使所述齿轨相对于所述冲模移动的构件包含：在一个突出面上的齿冠(15)，通过所述齿冠(15)将所述齿轨(24)放置在滚轴(31)上；用于将所述齿轨压向所述齿冠的构件(29)；和用于所述齿冠(15)与所述冲模(5)的支架；以及用于使所述齿冠(15)旋转的发动机(20)。

10.如权利要求9所述的模具，其特征在于，所述支架(12)包含容纳所述齿冠(15)的圆形空腔(14)，所述齿冠包含从所述空腔凸出的装齿(17)，并且由所述发动机(20)驱动的小齿轮(19)安装在所述支架(12)上并与所述装齿(17)啮合。

11.如权利要求1至10中任一项所述的模具，其特征在于，加工在所述插入物的内表面上具有倾度的所述插入物，所述倾度具有沿所述插入物的高度根据由所述冲压机制造的所述零件的形状和大小缺陷可变的锥度。

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