CN102427900B - 粉末金属模具填装 - Google Patents

Abstract

本公开的方法提供了一种采用通过一个或更多个上工具构件的顶部填装来制造粉末金属压坯的方法。所述顶部填装步骤允许在首先使所述上工具构件降低之后但在压制粉末金属之前利用粉末金属来填装预压制腔，所述预压制腔至少部分地由所述上工具构件中的至少一个限定。填装所述预压制腔的方式允许在所述粉末金属压坯中形成不能使用传统的下工具粉末传送运动获得的复杂的几何形状，并且使整个粉末金属压坯中的粉末填装与最终零件的比率的不可接受的变化最小或被避免。

Description

粉末金属模具填装

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月18日提交的名称为“粉末金属模具填装”的美国临时专利申请No.61/179,125和2009年7月15日提交的名称为“粉末金属模具填装”的美国临时专利申请No.61/225,799的权益。这两个申请的全部内容在此以参引的方式并入本文。

涉及联邦资助的研发声明

不适用。

技术领域

本发明涉及粉末金属部件及用于制造它们的工艺。具体地，本发明涉及一种使用粉末金属压制来制造具有复杂形状的零件的方法。

背景技术

粉末冶金术提供了形成金属零件的方法。通过粉末金属制造零件通常包括如下步骤：利用粉末金属粉末填装工具及模具组、使用该工具及模具组单轴向地压制金属粉末以形成粉末金属压坯、以及使该粉末金属压坯烧结以将粉末金属压坯的颗粒粘合到一起来形成最终的粉末金属零件。尽管最终的粉末金属零件通常并非完全致密，但是与使用其他金属加工技术制造的零件相比，粉末金属零件具有突出的尺寸精确度。

为了在粉末金属压坯中形成顶侧特征，在填装步骤与压制步骤之间，通过下工具构件的相对运动将来自模具的下部分的粉末金属向上传送。如果完成得当，则该粉末传送将粉末移动到模具腔内的适当位置处用于压制，而且同时在模具腔的沿压制方向的不同竖向柱体上将粉末填装与最终零件的比率保持在大约2∶1。如果粉末填装与最终零件的比率没有在零件的各个特征上全部被维持，则最终的零件可能具有不可接受的密度变化。

即使一些具有复杂形状的零件能够使用粉末冶金术来制造，但是某些几何形状不能够使用上述的技术制成为单个的零件。为了制造具有这些几何形状的粉末金属零件，零件的两个或更多个部分需要被单独地压制并且随后在压制之后接合到一起。但是，两个或更多个单独的压制步骤和接合步骤是耗时的、成本高的，并且可能需要相当数量的烧结后的二次操作。

因此，存在对形成具有复杂几何形状的粉末金属零件的方法的需求。

发明内容

公开了一种形成粉末金属压坯的方法。一工具组被采用，该工具组包括具有模具腔的模具、至少一个下工具构件和至少一个上工具构件。至少一个粉末进给斜道延伸穿过所述上工具构件中的一个。所述下工具构件插入所述模具腔内。在第一填装步骤中利用粉末金属来填装所述模具腔。随后降低所述上工具构件以限定出预压制腔。所述预压制腔包括在所述第一填装步骤期间填装有粉末金属的填装部分和尚未填装粉末金属的未填装部分。在第二填装步骤中经由延伸穿过所述至少一个上工具构件进入所述预压制腔内的所述至少一个粉末进给斜道利用粉末金属来填装所述预压制腔的所述未填装部分。沿着压制轴线压制粉末金属以形成粉末金属压坯。随后从模具腔取出所述粉末金属压坯。

所述第二填装步骤可以包括使用进给板组件使粉末金属从料斗系统往返于所述上工具构件中。所述进给板组件包括滑板，所述滑板具有形成在其中的至少一个计量体积的粉末腔。所述滑板能够在第一位置与第二位置之间移动。在所述第一位置，所述粉末腔位于所述料斗系统的下方以接收体积等于所述粉末腔的粉末金属填料。在所述第二位置，所述粉末腔被置为与所述上工具构件中的所述粉末进给斜道连通以允许粉末金属填料能够被进给到所述预压制腔。

在所述进给板组件与所述上工具构件之间可能还设有支承块。所述进给板组件可以设置在所述支承块的顶侧上而所述上工具构件可以附接到所述支承块的底侧。所述支承块可以包括至少一个粉末进给斜道，所述至少一个粉末进给斜道在所述滑板处于所述第二位置中时使所述滑板的所述粉末腔与所述上工具构件的所述粉末进给斜道连通。

所述滑板可以包括槽，其他上工具构件在所述滑板的所述第一位置和所述第二位置中时均延伸穿过所述槽。所述滑板可以具有多个粉末腔，所述多个粉末腔不与延伸穿过所述滑板中的所述槽的所述上工具构件共轴。

所述上工具构件中的所述粉末进给斜道可以相对于压制轴线成角度地延伸穿过所述上工具构件。

所述工具组可以包括上内部冲头、围绕所述上内部冲头的至少一部分的上中部冲头、以及围绕所述上中部冲头的至少一部分的上外部冲头。使所述上工具构件降低以限定出所述预压制腔的步骤可以包括使所述上外部冲头降低。使所述上工具构件降低以限定出所述预压制腔的步骤还包括使所述上内部冲头降低以在所述模具腔上形成圆筒形腔或类似物。在所述第二填装步骤期间，所述上中部冲头可以处于缩回位置中以将所述上外部冲头的所述粉末进给斜道置于与所述预压制腔连通。在压制粉末金属的步骤期间，所述上中部冲头可以被降低以使所述上中部冲头的表面滑动越过所述上外部冲头中的所述粉末进给斜道的开口而使所述粉末进给斜道从与所述预压制腔的连通中移开。

通过所述方法形成的所述粉末金属压坯具有与所述粉末金属压坯的压制轴线垂直截取的至少两个不同的横截面。所述两个横截面中的每一个均可以具有未包括在另一横截面中的第一填装粉末区域。所述两个横截面中的每一个均还可以具有包括在另一横截面中的第二填装粉末区域。这种零件几何形状可以在所述第二填装步骤期间使用顶部填装而非通过传统的所述下工具构件的粉末传送运动来实现。粉末填装与最终粉末金属压坯的比率可以在模具腔的所有不同的竖向柱体中均为大约2∶1。

所述第一填装步骤可以通过将给料刮板(feed shoe)置于所述模具腔之上来执行。

所述第二填装步骤可以通过重力来执行。

使所述上工具构件降低以限定出所述预压制腔的步骤可以包括使所述上工具构件的下表面移动为与来自所述第一填装步骤的粉末金属的粉末金属填装表面平齐。

所述方法还可以包括烧结所述粉末金属压坯以形成烧结的粉末金属零件的步骤。因此，还公开了通过所述方法制成的烧结的粉末金属零件。

同样，公开了通过所述方法制成的粉末金属压坯。如上述，所述粉末金属压坯可以具有与所述粉末金属压坯的压制轴线垂直截取的至少两个不同的横截面。所述不同的横截面中的每一个均具有包括在所述不同的横截面中的另一个中的第一填装粉末区域和未包括在所述不同的横截面中的另一个中的第二填装粉末区域。

因此，所公开的方法提供了一种利用通过一个或更多个上工具构件的顶部填装步骤来制造粉末金属压坯的方法。所述顶部填装步骤允许以在不使用复杂的下工具构件的情况下不能使用传统的下工具粉末传送运动填装的方式而利用粉末金属来填装至少部分由所述上工具构件形成的预压制腔。另外，填装所述预压制腔的所述方式避免了粉末填装与最终零件的比率在整个粉末金属压坯上的不可接受的变化。

从详细的描述和附图中，本发明的这些和其他优点将变得明显。下面仅仅是对本发明的一些优选实施例的描述。为了评估本发明的整个保护范围，权利要求应当被视作为不应意在使这些优选实施例为权利要求的保护范围内的仅有的实施例。

附图说明

图1是扇形齿轮的顶部立体图，其示出了齿轮的毂侧；

图2是是图1的扇形齿轮的底部立体图，其示出了轴向朝向的齿轮齿；

图3是图1的扇形齿轮的俯视图；

图4是沿图3的线4-4剖切的扇形齿轮的横截面侧视图；

图5是流程图，其概要描绘了用于制造诸如扇形齿轮之类的复杂零件的一组步骤；

图6-图10是处于压制机中的工具及模具组的横截面图，其中，上工具构件和下工具构件分别处于在第一填装之前的第一填装位置中、在第一填装之后的第一填装位置中、在上工具构件已被降低之后但在第二填装之前的第二填装位置中、在第二填装之后的第二填装位置中、以及在压制位置中；

图11是附接到支承块的进给板组件的立体图；

图12是未附接进给板组件或上外部冲头的支承块的顶部立体图；

图13是上外部冲头的顶部立体图。

具体实施方式

首先参照图1-图4，其示出了一件式扇形齿轮100。使用根据下述工艺200的粉末金属工艺将扇形齿轮100制造为单件式粉末金属压坯。但是，现在对扇形齿轮100的结构进行说明以为工艺200的步骤提供背景。

扇形齿轮100是通过沿与轴线A-A和B-B平行的压制轴线压缩形成的粉末金属零件。扇形齿轮100包括具有顶表面104和底表面106的馅饼状本体部分102，该顶表面104和底表面106彼此大致平行且均垂直于轴线A-A。本体部分102从位于轴线A-A处的中心毂108延伸到位于扇形齿轮100的外周缘处的弧形壁110。

中心毂108大致为圆筒形并且从本体部分102的底表面106向下延伸。中心毂108具有轴向下表面112、径向朝外表面114、以及从顶表面104延伸到轴向下表面112的轴向延伸通孔116。轴向延伸通孔116具有形成在其内的径向朝内花键118。

弧形壁110从本体部分102的底表面106向下延伸。弧形壁110包括径向朝内表面120和径向朝外表面122。在弧形壁110的径向朝内表面120与径向朝外表面122之间的朝下表面上形成有多个齿轮齿124。在示出的形式中，尽管限定齿轮齿124的顶端的平面不垂直于轴线A-A，但是齿轮齿124沿相对于轴线A-A大致径向的方向延伸。

顶侧毂126形成在本体部分102的顶表面104上、并且沿与轴线A-A平行但与轴线A-A间隔开的轴线B-B延伸。顶侧毂126大致呈具有径向朝外表面128、径向朝内表面130、以及轴向上表面132的圆筒形。径向朝内表面130在顶侧毂126中限定有圆筒形腔134。腔134的下表面136基本平行于本体部分102的顶表面104。

如在图1和图4中最佳示出的，顶表面104还包括紧接弧形壁110的台阶部138。台阶部138从顶表面104的其余部分偏移。由于顶侧毂126跨在台阶部138和顶部表面104的其余部分上，因此具有不同厚度的竖向柱体材料设置在顶侧毂126和弧形壁110的区域中。

应当理解，具有这种几何形状的零件不能通过传统的粉末金属压制工艺形成为单件式粉末金属压坯。通常，通过利用下工具构件的粉末传送运动在模具腔内传送粉末金属来进行形成诸如毂126之类的顶部特征的尝试。当粉末被传送时，沿着零件的竖向柱体的粉末填装与最终零件的比率必须为大约2∶1，以在压制工艺之后提供较均匀密度的零件。

但是，对穿过毂126的水平横截面和穿过具有齿轮齿124的弧形壁110的水平横截面的比较将会发现，在毂126中存在不会在具有齿轮齿124的弧形壁110中发现的粉末金属区域、而在具有齿轮齿124的弧形壁110中存在不会在毂126中发现的粉末金属区域。因此，传统的工具及模具组不能够执行如下粉末传送运动：该粉末传送运动在具有这种最终几何形状的部件上提供可接受的粉末填装与最终零件的比率。可替代地，为了制造这种类型的零件，不同的部分通常单独地压制并且之后进行接合。

现在参照图5，其概要绘出了工艺200，该工艺200允许形成单件式粉末金属压坯并且最终形成烧结的粉末金属零件用于具有与扇形齿轮100相似的几何形状的部件。另外将参照示出了填装和压制步骤的特定步骤的图6-图10对工艺200的步骤进行说明。

为了形成粉末金属压坯，工具及模具组必须被设置和安装在压制机中。如图6-图10中所示，工具及模具组包括具有模具衬垫302的模具300，该模具衬垫302限定了模具腔304的一部分。模具衬垫302通常由硬的工具材料制成并且形成为具有与零件的外周缘的外形相似的形状。下工具构件包括用于形成通孔116的下芯杆306、围绕下芯杆306的用于形成轴向下表面112的下外部冲头308、以及形成齿轮齿124的下工具构件310。下工具构件向上插入模具腔304内以在模具腔304中提供基底部并且在模具衬垫302不能够在压制期间形成侧壁的位置处提供侧壁(例如，下芯杆306的径向朝外表面形成通孔116的花键118)。还设有多个上工具构件，包括定尺寸为装配到模具腔304的上部的周缘中的上外部冲头312、至少部分地被上外部冲头312环绕的上中部冲头314、以及至少部分地被上中部冲头314环绕的上内部冲头316。

上工具构件构造为使得粉末金属能够通过上工具构件中的至少一个进给。现在参照图11-图13，其示出了上外部冲头312和进给板组件320附接于其上的支承块318。支承块318安装到上压机组件的一部分上，以使支承块318、上外部冲头312以及进给板组件320不管其他上部工具构件的位置为何均一起移动。

进给板组件320将粉末金属填料从轴向偏置的料斗系统322往返于粉末进给斜道324和326，该粉末进给斜道324和326分别延伸穿过支承块318和上外部冲头312。进给板组件320包括滑板328，该滑板328具有导槽330和延伸穿过滑板328的三个粉末腔332。滑板328的线性路径通过将滑板328可滑动地连接到支承块318上的轨道系统来引导。轨道系统包括与滑板328的横向侧相接合的前导向部334和后导向部336以及与导槽330的壁相接合的中间导向部338。

进给板组件320包括致动机构，该致动机构使滑板328的三个粉末腔332在料斗系统322与粉末进给斜道324和326之间来回移动。在所示的形式中，致动机构包括一组汽缸340(图11中示出为缩回)，该组汽缸340能够延伸和缩回以使经由一对联动装置344连接到滑板328上的连接杆342移动。当然，其他致动机构能够用于移动滑板328。如将在下面更详细描述的，通过压机循环对粉末金属从料斗系统322往返于粉末进给斜道324和326的特定时刻进行计时。

轨道系统和致动机构允许滑板328能够在第一位置(未示出)与第二位置(在图11中示出)之间移动。在第一位置，粉末腔332位于料斗系统322的下方以接收粉末金属填料。在第二位置，粉末腔332在支承块318之上滑动，以使粉末腔332的底部与支承块318中的粉末进给斜道324的上部开口对准、并且布置为分别与支承块318的粉末进给斜道324和上外部冲头312的粉末进给斜道326连通。当粉末腔332处于除了支承块318中的粉末进给斜道324的上方以外的任何位置中时，位于由支承板345(其还具有与粉末进给斜道324对准的孔)提供的粉末腔332下方的下表面防止粉末金属填料从粉末腔332的底部落下。

现在参照图12，其示出了支承块318的细节。支承块318为大致圆筒状、具有多个螺栓孔346用于将支承块318安装到上部压机组件上。多个孔和/或斜道延伸穿过支承块318。通孔348轴向地延伸穿过支承块318以容纳上中部冲头314和上内部冲头316穿过支承块318的通路。另外，三个粉末进给斜道324或通道围绕通孔348设置。如能够在图8至图10中最佳见到的，当粉末供应斜道324向下延伸时，三个粉末供应斜道324轴向向内延伸。

现在参照图13，其示出了上外部冲头312的细节。上外部冲头312具有轴向延伸穿过其中的开口350。当上外部冲头312安装到支承块318上时，开口350具有三个粉末进给斜道326，这三个粉末进给斜道326与三个粉末进给斜道324的位于支承块318的底面上的出口端相对准。这些粉末进给斜道将粉末金属向下且轴向向内地引导。另外，当上中部冲头314延伸穿过上外部冲头312时，三个壁352将进给斜道326彼此隔开并且引导上中部冲头314(该上中部冲头314具有与由三个壁352提供的开口350的内径互补的滑动配合)。

结合上工具构件的其余部分参看进给板组件320、支承块318以及上外部冲头312，应当观察到，滑板328和粉末进给斜道324和326的具体设计是形成为通过其他部件来容纳上中部冲头314和上内部冲头316的延伸部。滑板312中的槽330、支承块318中的通孔348以及上外部冲头312的开口350在压机循环期间容纳上中部冲头314和上内部冲头316穿过其中的通路和轴向运动。

上中部冲头314相对于上外部冲头312的运动通过使上中部冲头314的径向朝外表面滑动越过上外部冲头312中的开口356来允许粉末进给斜道326的开口356打开或闭合。如将在下面更详细描述的，当上中部冲头314充分缩回时，粉末腔332的位置以及与处于第二位置中的粉末腔332对准的粉末进给斜道324和326的位置设计为提供通过上部工具构件进入环形腔354内的较均匀的粉末金属分布。

压机和工具构件的其余部分将不会被详细地描述。但是，本领域的普通技术人员将理解，压机能够构造为使得工具构件中的每一个相对于模具300的冲程能够被独立地控制。另外，本领域的普通技术人员将理解，工具构件的其他组合能够替代地执行相似的功能。例如，上外部冲头312能够由两个单独的冲头代替，这两个冲头包括用于形成与顶部表面104的其余部分隔开的台阶部138的冲头。类似地，一个或更多个下工具构件可以用于形成齿轮齿124。

现在参照图6，填装和压制步骤开始于将下芯杆306、下外部冲头308和下工具构件310从下面插入模具腔304内以形成模具腔304的底部和另外的内部侧壁。尽管下工具构件提供了模具腔304的基部或基底部，但是下工具构件也相对于图10中所示的压制位置缩回。在粉末填装之前，所有上工具构件均最初处于在模具腔304上方的提升位置中。

随着上工具构件如图6所示地上升，根据第一填装步骤202，给料刮板(未示出)能够移动到模具腔304上方以利用粉末金属填装模具腔304。当给料刮板从模具腔304的上方缩回时，如图7所示，模具腔304中的粉末金属填装线与模具300的上表面平齐。

随后，根据步骤204，至少某些上工具构件朝向模具腔304下降。如图8中所示，上外部冲头312和上内部冲头316降低到使它们的下部轴向面与对应于模具300的上表面358的粉末金属填装线平齐(或略低)的位置。上外部冲头312和上内部冲头316可以与因第一填装步骤202而已经在模具腔304内的粉末金属相接触，但是在工艺中的该点没有显著地压制粉末金属。

观察到，上外部冲头312的用于形成台阶部138的轴向面略低于图8中的粉末金属填装线。取决于粉末金属的具体尺寸和压实性，在上外部冲头312的面的下面对粉末金属的该轻微压紧是可以接受的。但是，如果该轻微压紧是不可接受的，则可以通过用两件式上外部冲头替换单件式上外部冲头来修正该情形，两件式上外部冲头具有独立于形成台阶部138的另一部件移动的一个部件。

在某点处，或者在上工具构件降低之前或者在之后，上中部冲头314相对于上外部冲头312和上内部冲头316缩回。这在上外部冲头312与上内部冲头316之间限定了将用于形成顶侧毂126的环状圆筒形空间354。但是，应当注意，上中部冲头314缩回的时刻和程度需要与通过进给板组件320的粉末金属填料的输送适当地协调。当上中部冲头314在上外部冲头312中的开口350的粉末进给斜道326的上方缩回时，如果粉末存在于粉末进给斜道中，则该粉末将通过重力被传送到上外部冲头312与上内部冲头316之间的空间内。如果上工具构件尚未降低到如图8所示的位置，则粉末金属将被过早地进给而不会被捕获在环形圆筒形空间354中。

当上工具构件降低到如图8中所示的位置时，上工具构件、下工具构件和模具腔限定出预压制腔。预压制腔包括填装部分和未填装部分，其中填装部分包括先前在第一填装步骤202期间填满粉末金属的底部，未填装部分是由位于在来自第一填装步骤202的粉末金属填装线上方的上工具构件之间的空间354所限定的体积。

在该点处，在第二填装步骤206中将来自上工具构件的粉末金属传送到预压制腔的未填装部分。该传送通过经由滑板328的粉末腔332使粉末金属从料斗系统往返于支承块318中的粉末进给斜道324来执行。一旦粉末腔332与支承块318中的粉末进给斜道324对准，重力就导致粉末腔332中的粉末金属掉落穿过支承块318中的粉末进给斜道324、掉落穿过上外部冲头312中的粉末进给斜道326、并且掉入环形空间354内(假定上中部冲头314充分地缩回以使粉末金属斜道326与环形空间354连通)。被传送到预压制腔的未填装部分的粉末金属填料应当向预压制腔的未填装部分提供适当量的粉末金属以形成顶侧毂126。因为粉末腔332为计量的体积，所以总计量体积能够选取为等于形成顶侧毂126的粉末金属量的体积。尽管在图8的横截面中仅示出了一组粉末进给斜道324和326，但是如从图11-图13可理解的，实际上设有三个粉末进给斜道。取决于工具的具体设计，在上工具构件中可以设有一个或更多个粉末进给斜道。

一旦第二填装步骤206如图9所示地完成，则粉末填装与最终零件的比率就应当在粉末的每个竖向柱体中均为大约2∶1。当然，由于一些粉末材料具有不同的可压缩性或不同的目标压制表观密度，因此精确的比率可能不同。

在第二填装步骤206之后，粉末金属适当地分布在由工具构件及模具形成的预压制腔内。现在使上中部冲头314降低以密封粉末进给斜道326的开口356，从而完全封闭预压制腔。在该点处，根据压制步骤208，上工具构件和下工具构件可以在预压制腔内迫压粉末金属。图10中示出了处于压制步骤208的终点处的最终的工具布置。在压制期间，上外部冲头312和上内部冲头316向下移动到模具衬垫302内以形成本体部分102、上中部冲头314向下移动以形成顶侧毂126、下外部冲头308向上延伸以形成中心毂、并且下工具构件310向上移动以形成齿轮齿124。这形成了具有扇形齿轮100的几何形状的一件式粉末金属压坯。

在形成粉末金属压坯之后，粉末金属压坯在取出步骤210中从工具及模具中取出。在取出期间，上工具构件和下工具构件以协调的顺序缩回以使粉末金属压坯与上和下工具及模具的表面分离。通常，上外部冲头312和上内部冲头316将首先缩回，而上中部冲头314将顶侧毂126的上部轴向表面132保持在位以防止顶侧毂126因作用在径向朝向壁上的向上力而破裂。一旦上工具构件从粉末金属压坯移除，下工具就升高到将底侧特征从模具腔304的壁取出的取出位置。当然，取出顺序可以基于零件的几何形状以及用于形成粉末金属压坯的模具及工具构件而改变。

最后，根据步骤212，粉末金属压坯可以通过本领域中众所周知的方法进行烧结。在烧结期间，粉末金属压坯在受控的大气中被加热到低于熔点的温度以导致粉末金属颗粒扩散，从而导致颗粒凝结在一起并且形成强的固体烧结零件。在烧结期间，零件尺寸可能因孔隙度的减少而收缩，但零件保持其整体形状。为了解决该收缩，粉末金属压坯通常设计为略大于最终的烧结零件。

另外，烧结零件可以经受任意数目的修整或二次工艺。烧结零件能够被去毛刺、机加工、热处理、碳化、精压、煅炼、或者经受本领域普通技术人员已知的多种其他烧结后操作中的任一种。

尽管已经公开了一种生成扇形齿轮的方法，其中该扇形齿轮具有在顶部上的毂以及在底部上的中心毂和轴向定向的齿轮齿，但是所公开的方法能够应用于具有不对称的顶部和底部特征的任何零件，其中下工具构件不能够执行为实现充分的粉末填装与最终零件的比率所必需的粉末传送运动。

还应当注意，不同的隔板可以结合到工具设计和压机设置中。在必要的程度上，这些隔板或其他支承块也可以形成为包括孔或粉末进给斜道以允许通过上工具构件传送粉末。

还应当理解，粉末进给斜道不必延伸到最低的上工具构件。例如，将斜道置于与预压制腔连通中的粉末进给斜道开口能够形成在支承块318中，尽管在所示的工具中，这将需要在顶部填装步骤期间将上中部冲头314提升越过该开口。将会理解地，本领域的技术人员将会意识到能够对工具组进行这种和其他种的变型以实现相同的顶部填装能力。

应当理解，对优选实施例的不同的其他变型和修改能够在本发明的精神和范围内进行。因此，本发明不应当局限于所描述的实施例。为了确定本发明的全部保护范围，应当参照下面的权利要求书。

Claims (17)

1.一种使用工具组形成粉末金属压坯的方法，所述工具组包括具有模具腔的模具、至少一个下工具构件和至少一个上工具构件，所述方法包括： 

将所述至少一个下工具构件插入所述模具腔内； 

在第一填装步骤中利用粉末金属填装所述模具腔； 

使所述至少一个上工具构件降低以限定出预压制腔，所述预压制腔包括在所述第一填装步骤期间填装有所述粉末金属的填装部分和尚未填装所述粉末金属的未填装部分； 

在第二填装步骤中经由至少一个粉末进给斜道利用粉末金属填装所述预压制腔的所述未填装部分，所述至少一个粉末进给斜道穿过所述至少一个上工具构件延伸到所述预压制腔内； 

降低所述至少一个上工具构件的上中部冲头以密封所述至少一个粉末进给斜道的开口，从而完全封闭所述预压制腔； 

沿着压制轴线压制所述粉末金属以形成粉末金属压坯；以及 

从所述模具腔取出所述粉末金属压坯。 

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二填装步骤包括使用进给板组件使所述粉末金属从料斗系统往返于所述至少一个上工具构件中的所述至少一个粉末进给斜道，其中所述进给板组件包括滑板，所述滑板具有形成在其中的至少一个计量体积的粉末腔，所述滑板能够在第一位置与第二位置之间移动，其中在所述第一位置，所述至少一个粉末腔位于所述料斗系统的下方以接收体积等于所述至少一个粉末腔的粉末金属填料，在所述第二位置，所述至少一个粉末腔被置为与所述至少一个上工具构件中的所述至少一个粉末进给斜道连通以允许将所述粉末金属填料进给到所述预压制腔中。 

3.如权利要求2所述的方法，还包括支承块，所述支承块具有设置在其顶侧上的所述进给板组件和附接到其底侧的所述上工具构件，其中，所述支承块包括至少一个粉末进给斜道，所述至少一个粉末进给斜道在所述滑板处于所述第二位置中时将所述滑板的所述至少一个粉末腔置于与所述上工具构件中的所述至少一个粉末进给斜道连通。 

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述滑板包括槽，所述至少一个上工具构件在所述滑板的所述第一位置和所述第二位置均延伸穿过所述槽。 

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述滑板包括多个粉末腔，并且所述多个粉末腔不与延伸穿过所述滑板中的所述槽的所述至少一个上工具构件共轴。 

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个上工具构件中的所述至少一个粉末进给斜道相对于压制轴线成角度地延伸穿过所述至少一个上工具构件。 

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述工具组包括上内部冲头、围绕所述上内部冲头的至少一部分的所述上中部冲头、以及围绕所述上中部冲头的至少一部分的上外部冲头。 

8.如权利要求7所述的方法，其中，使所述至少一个上工具构件降低以限定出所述预压制腔的步骤包括使所述上外部冲头降低。 

9.如权利要求8所述的方法，其中，使所述至少一个上工具构件降低以限定出所述预压制腔的步骤还包括使所述上内部冲头降低。 

10.如权利要求8所述的方法，其中，在所述第二填装步骤期间，所述上中部冲头处于缩回位置中以将所述上外部冲头的所述至少一个粉末进给斜道置于与所述预压制腔连通，并且在所述压制所述粉末金属的步骤期间，所述上中部冲头降低以使所述上中部冲头的表面滑动越过所述至少一个粉末进给斜道的开口而将所述粉末进给斜道从与所述预压制腔的连通中移开。 

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述粉末金属压坯具有与所述 粉末金属压坯的压制轴线垂直截取的至少两个不同的横截面，并且所述至少两个不同的横截面中的每一个均具有未包括在所述至少两个不同的横截面中的另一个中的第一填装粉末区域、以及包括在所述至少两个不同的横截面中的另一个中的第二填装粉末区域。 

12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述粉末金属压坯上的顶部填装通过所述第二填装步骤而非通过所述至少一个下工具构件的粉末传送运动实现。 

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一填装步骤通过将给料刮板置于所述模具腔的上方来执行，并且在所述模具腔中的粉末金属填装线与所述模具的上表面平齐。 

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二填装步骤通过重力来执行。 

15.如权利要求1所述的方法，其中，使所述至少一个上工具构件降低以限定出所述预压制腔的步骤包括将所述至少一个上工具构件的下表面移动为与来自所述第一填装步骤的所述粉末金属的粉末金属填装表面平齐。 

16.如权利要求1所述的方法，其中，粉末填装与最终粉末金属压坯的比率为大约2:1。 

17.如权利要求1所述的方法，还包括使所述粉末金属压坯烧结以形成烧结的粉末金属零件的步骤。