CN107428105B - 在使用连接技术下的形状优化的pm工具构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粉末压制机的冲模单元，其中，所述冲模单元至少两件式地组合而成，在此包括头部段作为第一部件和联接到所述头部段处的、加宽的区域作为第二部件，其中，所述加宽的区域扩开直到冲模保持件的直径上，所述冲模保持件能够直接联接在所述加宽的区域的对置于所述头部段的端部处。此外提出粉末压制机的滑动到彼此中的冲模单元、粉末压制机本身和用于运行粉末压制机的方法。
Description
技术领域
本发明涉及粉末压制机的冲模单元和粉末压制机的滑动到彼此中的冲模单元。同样提出了粉末压制机以及用于运行粉末压制机的方法、尤其在使用必须例如还进行烧结或以其它方式进行加热的金属的粉末的情况下。
背景技术
由申请人的DE102014003726描述了通过例如激光烧结的增加的方法来构建粉末压制机的工具元件。由此得知的冲模从第一端部、头部段以如下方式扩开直到第二端部、底部区域，使得第二端部相应于冲模保持件的直径并且在第二端部的内部中能够容纳另外的冲模或冲模头部段和形状优化的加长部的组合。
如在DE102014003726中描述的那样的冲模制成一件式。然而在此使用的增加的制造方法在其公差保持性（Toleranzhaltigkeit）方面是相对差的。也就是说对头部段的精密性的高的要求在没有再加工的情况下不可行。这也适用于底部段，其首先在支承面中要求小的平面性和垂直性以及在张紧区域中要求紧密的（enge）平行性。同样在此需要切削再加工。
冲模单元的一件式的设计会具有如下缺点，即头部段的必要的硬加工（Hartbearbeitung）是困难的，因为例如线切割的过程由于处于其之下的形状优化的区域的结构被阻碍。同样在底部区域中加工是困难的。
发明内容
由此本发明的任务是排除提及的缺点。
所述任务利用带有权利要求1的特征的冲模单元和利用带有权利要求9的特征的粉末压制机的滑动到彼此中的冲模单元、带有权利要求15的特征的粉末压制机、带有权利要求16的特征的方法和带有权利要求18的特征的粉末压制机的装设（Einrichten）来解决。另外的有利的设计方案和改进方案由从属权利要求得知。独立权利要求为描述本发明的主题的构思。由此来自独立权利要求的特征中的一个或多个能够通过来自本公开的一个或多个特征来代替或补充但或还进行删除。
提出一种粉末压制机的冲模单元，其中，所述冲模单元至少两件式地组合而成，在此包括头部段作为第一部件和联接到所述头部段处的、加宽的区域作为第二部件，其中，所述加宽的区域扩开直到冲模保持件的直径上，所述冲模保持件能够直接联接在所述加宽的区域的对置于所述头部段的端部处。
一种改进方案设置成，所述头部段和所述加宽的区域由带有不同的公差的不同的材料制成。另一改进方案设置成，所述头部段和所述加宽的区域由带有不同的公差的相同的材料制成。
优选的是如下冲模单元，在其中头部段和加宽的区域借助于不同的方法制成。此外优选的是，至少加宽的区域借助于增加的方法制成；而头部段优选地进行车削。尤其头部段能够通过切削方法、通过浇注方法和/或通过硬加工制成。可行的硬加工能够是压制或还是表面轧制。
使用不同的部件也允许原料挑选较自由。由此头部段和/或底部段能够由如下材料制成，这借助于增加的制造方法至少目前还不能够进行加工。优选地，头部段和/或底部段分别由钢原料制成。钢能够是相同或不同的。在增加的方法中在工具钢方面在使用碳时还存在的问题能够是在此出现的高的应力，所述应力在激光烧结时引起。由此例如设置成，头部段由带有高的防磨损和高的韧性的钢传统地制成。例如头部段借助于连接技术置放在加宽的区域上。对此能够使用如下连接类型如粘结或还有材料配合的方法、烧结钎焊（Sinterlöten）、焊接、注入和/或烧入（Einsintern）。同样能够通过使用形状配合或形状/力配合、例如通过压配合建立连接。可脱开的连接尤其设计成不被破坏的。这种解决方案能够例如包括形状/力配合连接如卡口连接或类似连接。
此外有利的是，冲模单元如下构建，使得头部段短于加宽的区域。另外的设计方案设置成，加宽的区域具有如下材料，所述材料具有与头部段的材料不同的弹性模量、简称E模量。优选地，头部段的材料的E模量大于加宽的区域的材料的E模量。关于底部段能够例如设置成，底部段的材料的E模量与头部段的E模量相同或近似相同。另外的设计方案设置成，底部段的材料的E模量还能够大于头部段的E模量。优选地，加宽的区域的原料的E模量小于底部段的材料的E模量以及还有头部段的材料的E模量。
一种改进方案设置成，冲模单元包括底部段，所述底部段联接在加宽的区段处。尤其优选的是，头部段和/或底部段能脱开地或不能脱开地与加宽的区段连接。
根据本发明的另一构思（其能够单独或结合上述构思存在），提出粉末压制机的滑动到彼此中的冲模单元，具有多个优选地如上面和还要在下面进一步描述的冲模单元。冲模单元中的至少两个、优选地所有的冲模单元具有加宽的区域，所述加宽的区域圆锥形地、尤其锥形地或钟形地扩大。一种设计方案设置成，滑动到彼此中的冲模优选地设有头部段的长度与加宽的区段的长度的不同的比例。
滑动到彼此中的冲模单元的一种改进方案设置成，在共同的最终位置中相应的冲模单元的底部优选地在彼此不同的高度上终止。另一设计方案设置成，在共同的最终位置中多件式的冲模单元至少大约、优选地刚好在共同的高度和因而平面上终止。又能够同样设置成，冲模单元彼此相比具有近似相同的弹性。在此对于弹性平衡重要的是加宽的区域，所述加宽的区域处于头部与底部段之间。通过其结构上的设计并且在考虑原料的和由此获得的弹性传感器的E模量的情况下能够尤其在从压缩的状态中松弛（Entspannen）时影响刚性和由此影响弹性特性。
例如，另一设计方案针对滑动到彼此中的冲模单元设置成，冲模单元的底部在共同的最终位置中在相同的高度上沿着一平面终止。
此外优选的是，在滑动到彼此中的冲模单元中最外部的冲模单元比内部的冲模单元挠曲（einfedert）得少。尤其在粉末原料的压制之后在松弛时这例如通过相应的冲模单元的受控制的或经调节的运动允许松弛的均匀化。
根据本发明的另一构思（其能够独立以及与上面和下面的构思共同作用）提出粉末压制机，所述粉末压制机具有滑动到彼此中的冲模单元。然而所述冲模单元能够根据一种设计方案不仅为至少两件式、如上面和还在下面描述的那样。更确切地说能够根据另一设计方案设置成，设置有由一件式的和两件式的冲模单元构成的混合。两件式的冲模单元优选地如上面和下面描述的那样。一件式的冲模单元例如如其由在上面引用的DE102014003726得知的那样来设计，在本发明的公开的范围内与这相关地参阅所述DE102014003726。另一设计方案设置成，粉末压制机还使用由头部段和扩大的区域构成的仅仅一件式的冲模单元，其中，至少两个这种冲模单元具有如上面和还在下面描述的那样的扩展区域。
另一构思（其能够独立以及与上面和下面的构思共同作用）又是用于运行粉末压制机的方法，在所述粉末压制机中如上面或下面描述的那样的滑动到彼此中的冲模单元得到使用和进行移动，其中，使用以控制或调节的形式的监控，所述监控在经压制的工件卸载时在所述滑动到彼此中的冲模单元的不同的弹性变形（Federn）之间实行平衡。
在方法的范围内优选地进行平衡的电子的补偿。为此能够使用一个或多个应力和/或位移传感器，所述一个或多个应力和/或位移传感器与控制仪器连接。通过例如在各个的冲模单元之间由于经压制的结构部件的几何结构所引起的位移长度差方面的预先给定在冲模单元回退时能够进行卸载在所有的冲模单元上的均匀化。经压制的生坯的破裂能够由此得到防止。
同样根据本发明提出带有如上面或下面描述的那样的、成套的滑动到彼此中的冲模单元的粉末压制机的装设，其中，所述冲模单元首先一起插入并且之后共同装设。所述装设相对于迄今为止的装设是一种优势，因为在所述迄今为止的装设方面每个冲模必须单个地插入并且之后还单个地装设。通过由所提出的冲模单元的构建而实现的共同的装设，粉末压制机的停止时间显著缩短。
附图说明
另外的有利的设计方案和改进方案由下面的图得知。来自一个或多个图的一个或多个特征能够共同地得到另外的设计方案（同样还结合本发明的上面描述的特征）。尤其图仅仅考虑用于较好地说明本发明，而不是用于限制本发明。其中：
图1：以由三个下冲模单元构成的、在此仅仅在下冲模区域中带有形状优化的区域的工具结构的半剖面示出装配图；在上冲模区域中能够例如使用如下上冲模，所述上冲模没有如提出的那样的加宽的区域；
图2：示出分别以不同的设计的工具结构的所有的三个下冲模单元的概要，
图3和图4：示出带有形状配合的连接的头部段和带有螺纹连接的底部段，
图5：示出带有形状配合的连接和形状优化的区域的头部段，所述区域通过直接的激光烧结与传统制造的底部段连接，
图6：示出形状优化的区域，其通过直接的激光烧结与传统制造的头部段连接，
图7：示出形状优化的区域，其通过例如钎焊与传统制造的头部段连接，
图8和图9：示出形状优化的区域，其通过夹持段与传统制造的头部段、在此三个元件连接，
图10和图11：示出形状优化的区域，其通过夹持段旋紧地与传统制造的头部段、在此三个元件连接，
图12和图13：示出带有螺纹连接的底部段，
图14：示出滑动到彼此中的冲模单元的视图，以及
图15：示出已知的现有技术在粉末压制机方面的视图。
具体实施方式
图1以由三个下冲模单元UE1、UE2、UE2构成的、在此仅仅在下冲模区域中带有形状优化的区域的工具结构的半剖面示出装配图。通过在此以插接或夹持连接的形式的连接技术将形状优化的、几乎锥形的区域与标准工具构件连接成下冲模单元。此外下冲模在到冲模保持件的连结部中分别在此具有不同的高度水平。这种分级的结构尤其具有以下目的，即能够通过高度分级较简单地实现移动路径。这允许在冲模单元中放弃在其他情况下可能必要的、竖直的区域。此外在相应的冲模单元中此外获得较好的力流（Kraftfluss）。
图2示出工具结构的所有的三个下冲模单元的概要。下冲模单元UE1、UE2和UE3的所有的弹性优选地是相同的，但尤其至少近似相同。在其他情况下由不同的工具长度产生的差别通过形状优化的区域来平衡。在此下冲模单元的弹性E1、E2、E3根据技术上的必要性彼此相协调、也就是说相同或近似相同。这同样在上冲模单元的情况下是可行的。
图3和图4示出带有形状配合的连接2的头部段1和带有螺纹连接6的底部段3。所示出的冲模单元由此由冲模头部段、形状优化的工具加长部和旋紧的冲模底部段构成。冲模头部段关于材料选择是独立的并且能够例如借助于增加的方法制成。优选的是切削方法和/或硬加工。借助于形状配合的插接连接作为连接手段将优选地通过增加的方法制成的、形状优化的加长部区域与冲模头部段连接成冲模单元。形状优化的工具加长部区域优选地设有与其它冲模单元的经计算的弹性平衡，其中，例如冲模单元处于不同的工具平面上。
图5示出带有形状配合的连接2和形状优化的区域的头部段1，所述区域通过直接的激光烧结与传统制造的底部段3连接，同样在此能够将冲模头部段例如借助于增加的方法、切削的、原型成形的、尤其浇注的和/或硬加工的方法如压制或轧制来制成。为此同样存在有独立的材料选择。在形状优化的加长区域与底部之间的连接在此在底部上通过直接的激光烧结来建立。冲模底部本身能够同样由最不同的材料制成、同样例如也借助于增加的方法制成。
图6示出形状优化的区域，其通过直接的激光烧结与传统制造的头部段1连接。在这种设计方案中，形状优化的区域与底部段3通过增加的制造方法制成一件式。冲模头部段反之与其分离地制成为单个部件。在头部段与形状优化的区域之间的连接在此在头部段上借助于直接的激光烧结进行。
图7示出形状优化的区域，其例如通过钎焊与传统制造的头部段1连接。同样在此将形状优化的区域与底部段3设置为增加地制造的单元。
图8和图9示出形状优化的区域，其通过夹持段4与传统制造的、在此以三个元件的形式的头部段1连接。冲模单元由一个或多个冲模头部段、以底部段3的形式的连接元件和形状优化的工具加长部构成。形状优化的工具加长部区域负责在冲模单元之间的弹性平衡。此外在下面在形状优化的工具加长部处安置了冲模保持件5。所述冲模保持件能够拧紧或还借助于卡口连接来连接。
图10和图11示出形状优化的区域，其穿过夹持段与传统制造的头部段、在此三个元件旋紧。
图12和图13示出带有螺纹连接6的底部段3。借助于所述螺纹连接将冲模底部段拧紧。
图14示出滑动到彼此中的冲模单元的视图。在所示出的视图中，下冲模是自支撑的。这仅仅是一个可行的设计方案。支撑也能够以其它方式进行。
图15示出已知的现有技术在粉末压制机方面的示意性的视图。如相较于图14但还有图1可看出的那样，这种已知的解决方案建造得较高并且在装设时没有如现在所提出的解决方案那样实现这种彼此靠近移动。
Claims (20)
1.滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于：其中，所述冲模单元至少两件式地组合而成，在此包括头部段作为第一部件和直接地联接到所述头部段处的、加宽的区域作为第二部件，其中，所述加宽的区域扩开直到冲模保持件的直径上，所述冲模保持件能够直接联接在所述加宽的区域的对置于所述头部段的端部处，具有多个冲模单元，其中所述冲模单元中的至少两个具有加宽的区域，所述加宽的区域圆锥形地扩大，所述冲模单元彼此相比具有相同的弹性，由不同的工具长度产生的差别通过形状优化的区域来平衡。
2.根据权利要求1所述的冲模单元，其特征在于，所述头部段和所述加宽的区域由带有不同的公差的不同的材料制成。
3.根据权利要求1所述的冲模单元，其特征在于，所述头部段和所述加宽的区域由带有不同的公差的相同的材料制成。
4.根据权利要求1、2或3所述的冲模单元，其特征在于，所述头部段和所述加宽的区域借助于不同的方法制成。
5.根据权利要求4所述的冲模单元，其特征在于，所述加宽的区域借助于增加的方法制成，而所述头部段借助于切削的、浇注的和/或硬加工的方法制成。
6.根据权利要求1或2所述的冲模单元，其特征在于，所述头部段短于加宽的区段。
7.根据权利要求1或2所述的冲模单元，其特征在于，所述冲模单元具有底部段，所述底部段联接在所述加宽的区域处。
8.根据权利要求7所述的冲模单元，其特征在于，所述头部段和/或所述底部段能脱开地或不能脱开地与所述加宽的区域连接。
9.根据权利要求1所述的滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于，所述滑动到彼此中的冲模单元分别设有所述头部段的长度与所述加宽的区域的长度的不同的比例。
10.根据权利要求1所述的滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于，在共同的最终位置中相应的冲模单元的底部在彼此不同的高度上终止。
11.根据权利要求1或9所述的滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于，所述冲模单元的底部在共同的最终位置中在相同的高度上沿着一平面终止。
12.根据权利要求1或2所述的滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于，最外部的冲模单元比内部的冲模单元挠曲得少。
13.根据权利要求1所述的滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于，所有的冲模单元具有加宽的区域。
14.根据权利要求1所述的滑动到彼此中的冲模单元，其特征在于，所述加宽的区域锥形地或钟形地扩大。
15.根据权利要求5所述的冲模单元，其特征在于，所述头部段借助于车削和/或压制制成。
16.根据权利要求中7所述的冲模单元，其特征在于，所述底部段借助于卡口连接联接在所述加宽的区域处。
17.粉末压制机，具有根据权利要求1或9至16中任一项所述的滑动到彼此中的冲模单元。
18.用于运行粉末压制机的方法，在所述粉末压制机中根据前述权利要求1或9至16中任一项所述的滑动到彼此中的冲模单元进行移动，其中，使用以控制或调节的形式的监控，所述监控在经压制的工件卸载时在所述滑动到彼此中的冲模单元的不同的弹性变形之间实行平衡。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，进行所述平衡的电子的补偿。
20.带有根据权利要求中1-16任一项所述的成套的滑动到彼此中的冲模单元的粉末压制机的装设，其特征在于，所述冲模单元首先一起插入并且之后共同进行装设。
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