CN1104985C - 粉末成形设备 - Google Patents

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Abstract

下冲头的外冲头件的外螺旋齿与浮动模的内螺旋齿啮合，浮动模可转动并被浮动支撑。上冲头向填充在由浮动模的内圆周表面和下冲头的上表面构成的模腔中的金属粉末材料下降。上下冲头将金属粉末材料成形为螺旋齿轮坯料，同时，上冲头的外冲头件的外螺旋齿与浮动模的内螺旋齿啮合。压杆从支撑上冲头的上平板向下延伸，在粉末成形工艺后期，相对于下冲头，强制降低浮动模。

Description

粉末成形设备
本发明涉及一种将金属粉末成形为诸如螺旋齿轮坯料的齿轮坯料的设备。
生产用于汽车的齿轮，如烧结齿轮已是公知的。附图的图1显示了一已知的用于生产在汽车中使用的压制螺旋齿轮坯料的粉末成形设备51。
如图1所示，粉末成形设备51包括一固定安装在基座52上的下水平板53，一纵向可滑动地安装在纵向导向柱54的中部的水平浮动板55，和一纵向可滑动地与纵向导向柱54的上端连接的上水平板56，所述纵向导向柱54安装在基座52上并由一浮动机构(未显示)支撑。纵向下冲头57安装在基座52和下平板53上。浮动模58可转动地安装在浮动板55上。纵向上冲头59安装在水平冲头夹持板56a上，该夹持板整体安装在上平析6上。
下冲头件57在其外圆周上具有外螺旋齿p，浮动模8在其内圆周上具有内螺旋齿s。内螺旋齿s与外螺旋齿p啮合。
上冲头59包括一固定到冲头夹持板56a上的纵向内冲头件59b和一环绕内冲头件59b(可绕其自身的轴转动)设置的纵向外冲头件59a。外冲头件59a在其外圆周上具有外螺旋齿q，该齿能够与浮动模58的内螺旋齿s啮合。
粉末成形设备51运行如下：首先，上冲头59在一升高位置。当粉末材料填入由浮动模58的内圆周表面和下冲头57的上表面构成的模腔中后，上冲头59下降，使外冲头件59a的外螺旋齿q与浮动模58的内螺旋齿s啮合。由于上冲头59的连续的向下运动，上冲头59和下冲头57将粉末材料成形为压实的螺旋齿轮坯料W。随着上冲头59的下降，外冲头件59a和浮动模58绕它们自身的轴转动，使它们的螺旋齿q、s互不干涉。
然而，粉末成形设备51具有如下所述的缺点。如附图2所示，压制的螺旋齿轮坯料W在垂直方向具有不同的密度。具体地说，压制的螺旋齿轮坯料W下部的密度小于其上部的密度。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于生产压制的螺旋齿轮坯料的粉末成形设备，该坯料在粉末材料成形为压制的螺旋齿轮坯料的方向没有密度差。
按照本发明，提供一粉末成形设备，包括一具有外螺旋齿的上冲头，一具有外螺旋齿的下冲头，和一环绕下冲头浮动支撑的浮动模，该浮动模具有与下冲头的外螺旋齿啮合的内螺旋齿。浮动模和上、下冲头中的至少一个可绕它们自身的轴转动，浮动模和下冲头相连构成在其中填充粉末材料的模腔。在粉末成形工艺过程中，上冲头和下冲头相向移动，以将模腔中的粉末材料成形为螺旋齿轮坯料，同时，上冲头的外螺旋齿与浮动模的内螺旋齿啮合。粉末成形设备具有一浮动模下降机构，该机构用于在粉末成形工艺的后期强制地使浮动模相对于下冲头下降一预定的冲程。
如果浮动模没有被强制下降，那么压制的螺旋齿轮坯料将会被浮动模的内螺旋齿挡住。因此，下冲头施加的向上的反作用力不充分，使螺旋齿轮坯料下部的密度小于螺旋齿轮坯料上部的密度。为了提高下冲头的反作用力，浮动模被强制下降。
当浮动模被强制下降时，即使螺旋齿轮坯料被浮动模的内螺旋齿挡住，螺旋齿轮坯料也会从内螺旋齿释放，并使其下表面可靠地压在下冲头的上表面上。因此下冲头能够施加足够的向上的反作用力，该力作用在上冲头和下冲头之间的被压制的螺旋齿轮坯料上。
浮动模下降机构可包括一压杆，当上冲头下降了一预定的冲程时，该压杆开始降低浮动模。
下冲头可安装在下平板上，上冲头可安装在上平板上，上平板可向下平板纵向滑动。浮动板可浮动地设置在上平板和下平板之间，浮动模安装在浮动板上。压杆可安装在上平板上并向下地向浮动板延伸。
通过下面结合附图的介绍，本发明的上述和其它目的、特征和优点会变得更清楚。为便于说明示例，附图显示了本发明的最佳实施例。
图1是传统粉末成形设备的部分剖视侧视图；
图2是说明由图1所示的传统的粉末成形设备生产的压制螺旋齿轮坯料的密度分布图；
图3是本发明的粉末成形设备的部分剖视侧视图，该图显示了在粉末材料成形前各部件的位置；
图4是图3所示的粉末成形设备的部分剖视侧视图，该图显示了当粉末材料成形为压制螺旋齿轮坯料时各部件的位置；
图5是说明由图3和4所示的粉末成形设备生产的压制螺旋齿轮坯料的密度分布图；以及
图6是显示浮动模向下位移量与压制螺旋齿轮坯料的密度差之间的关系的实验数据的坐标图。
当本发明的原理具体体现为将金属粉末材料成形为螺旋齿轮坯料的粉末成形设备时该原理尤其有用，所述坯料要被烧结成螺旋齿轮。
如图3所示，本发明的粉末成形设备1包括一固定安装在基座2上的下水平板3，一安装在基座2上的纵向导向柱4，一纵向可滑动地安装在纵向导向柱4的中部的水平浮动板5，和一纵向可滑动地与纵向导向柱4的上端连接的上水平板6。
纵向下冲头7安装在基座2和下平板3上。浮动模8可转动地安装在浮动板5上。纵向上冲头9安装在冲头夹持板6a上，该夹持板整体安装在上平板6上。
压制机构(未显示)能够向下压上平板6。在冲头夹持板6a和下平板3之间设置一复位机构11，当压制机构施加给上冲头9的压力被去除时，该复位机构使上冲头9回到它的初始位置。
复位机构11包括一安装在冲头夹持板6a和水平导向板13上的纵向导向杆12，水平导向板13可滑动地与导向杆12连接。在导向板13的上表面和冲头夹持板6a的下表面之间绕导向杆12设置一弹簧14。导向板13固定在下平板3上。
当压制机构(未显示)向下压上平板6时，上冲头9下降，同时压紧弹簧14。当施加给上平板6的压力被去除时，通过贮存在弹簧14中的能量，上冲头9复位。
浮动板5由浮动机构(未显示)可浮动地支撑。浮动机构包括一例如与浮动板5配合的气泵系统。当超过某一载荷水平的负载施加到浮动板5上时，浮动板5向上或向下移动。
下冲头7包括一固定安装在基座2上的纵向管式内冲头件7b，一设置在管式内冲头件7b中的凸台冲头7c，和一固定安装在下平板3上并环绕内冲头件7b设置的纵向管式外冲头件7a。外冲头件7a在其外圆周上具有外螺旋齿p。
浮动模8可绕其自身的垂直轴相对于浮动板5转动，并在其内圆周上具有内螺旋齿s。
内螺旋齿s与外冲头件7a上的外螺旋齿p啮合，使得浮动模8上表面高于下冲头7的上表面，浮动模8的内圆周表面和下冲头7的上表面构成了模腔c。
上冲头9包括一固定到冲头夹持板6a上的纵向管式内冲头件9b，一设置在管式内冲头件9b中的凸台冲头9c，和一环绕内冲头件9b设置的纵向外冲头件9a，外冲头件绕其自身轴相对于冲头夹持板6a转动。外冲头件9a在其外圆周上具有外螺旋齿q，该齿能够与浮动模8的内螺旋齿s啮合。
导向板15安装在外冲头件9a的外圆周表面上，用于引导上冲头9的垂直运动。
按照本发明，粉末成形设备1具有浮动模下降机构16，用于在粉末成形设备1执行粉末成形工艺的后期，强制地使浮动模8相对于下冲头7下降。浮动模下降机构16包括安装在上平板6上的纵向压杆17。
具体地，纵向压杆17从上平板6的下表面向下延伸，并具有一下端，该端在粉末成形设备1执行粉末成形工艺前在浮动板5的上表面的上方并与其相隔一定的距离。在粉末成形工艺的后期，这期间上冲头9下降，纵向压杆17与浮动板5接触并强制地使浮动模5下降。
用于调整纵向压杆17长度的螺纹套18安装在纵向压杆17的中部。
下面将介绍粉末成形设备1的操作。
如图3所示，当上冲头9上升时，金属粉末材料Wo填满模腔c。
然后，未图示的压制机构使上平板6下降。外冲头件9a和浮动模8通过角定位机构(未显示)相互按角度定位，使得当上冲头9的下表面与浮动模8的上表面齐平时，外螺旋齿q与内螺旋齿s平滑地开始啮合。
当外螺旋齿q与内螺旋齿s开始啮合且上冲头9进一步下降时，外冲头件9a或浮动模8绕其自身的轴转动，使它们的螺旋齿q、s互不干涉。
上冲头9和下冲头7将模腔c中的金属粉末材料Wo压制成螺旋齿轮坯料W。在粉末成形工艺的后期，压杆17的下端接触到浮动板5的上表面，并强制地使浮动模8下降。
如果浮动模8没有被强制下降，那么压制的螺旋齿轮坯料W将会被浮动模8的内螺旋齿s挡住。因此，下冲头7施加的向上的反作用力会较小，使螺旋齿轮坯料W下部的密度小于螺旋齿轮坯料W上部的密度。为了提高下冲头7的反作用力，浮动模8被强制下降。
当浮动模8被强制下降时，即使螺旋齿轮坯料W被浮动模8的内螺旋齿s挡住，  该螺旋齿轮坯料W也会从内螺旋齿s释放，并使其下表面可靠地压在下冲头7的上表面上。如图4所示，压杆17向下压浮动板5，使浮动模8下降，随之，螺旋齿轮坯料W在上冲头9和下冲头7之间被充分压实。
如图5所示，通过增加下冲头7施加的反作用力，使压制的螺旋齿轮坯料W获得了均匀的垂直密度分布。
图6显示的实验数据表明了浮动模8向下位移量与压制的螺旋齿轮坯料W的密度差之间的关系。
在实验中，当压杆17没有强制浮动模8下降时，浮动模8下降2mm，压制的螺旋齿轮坯料W的上部和下部之间的密度差为0.05g/cm2。当压杆17强制浮动模8下降4mm时，压制的螺旋齿轮坯料W的上部和下部之间的密度差为0.03g/cm2，这落在可接受的范围中。当压杆17强制浮动模8下降6mm时，压制的螺旋齿轮坯料W的上部和下部之间的密度差为0.02g/cm2。
因此，当浮动模8被强制下降时，压制的螺旋齿轮坯料W的上部和下部之间的密度差减少，致使压制的螺旋齿轮坯料W基本上是均匀的。
在说明的实施例中，凸台冲头7c、9c用于将螺旋齿轮坯料W的中心压成凸台。
在上述实施例中，当外冲头件9a和浮动模8可绕它们自身的轴转动的同时，外冲头件7a和浮动模8也可制成绕它们自身的轴转动，或者外冲头件9a、外冲头件7a和浮动模8都可以制成绕它们自身的轴转动。
进一步说，根据要生产的齿轮坯料的形状，上冲头9或者下冲头7作为一个整体可制成绕它们自身的轴转动。
浮动模下降机构16可使用液压或气压机构或凸轮机构代替压杆17，强制降低浮动板5，从而降低浮动模8。
虽然显示并详述了本发明的一个优选实施例，但可以理解其中可做出的各种变化和改进不背离附属权利要求的范围。

Claims (3)

1.粉末成形设备包括：
一具有外螺旋齿的上冲头；
一具有外螺旋齿的下冲头；
一环绕所述下冲头被浮动地支撑并具有与所述下冲头的外螺旋齿啮合的内螺旋齿的浮动模；
所述浮动模和所述上、下冲头中的至少一个可绕它们自身的轴转动，所述浮动模和所述下冲头相连构成在其中填充粉末材料的模腔；
用于相向移动所述上冲头和下冲头的装置，以在粉末成形过程中将所述模腔中的粉末材料成形为螺旋齿轮坯料，同时，上冲头的所述外螺旋齿与浮动模的所述内螺旋齿啮合；
一浮动模下降机构，所述机构用于在所述粉末成形工艺的后期强制地使所述浮动模相对于所述下冲头下降一预定的冲程。
2.按照权利要求1所述的粉末成形设备，其特征在于，所述浮动模下降机构包括一压杆，当所述上冲头下降了预定的冲程时，所述压杆开始降低所述浮动模。
3.按照权利要求2所述的粉末成形设备，还包括：
一下平板，所述下冲头安装在所述下平板上；
一上平板，所述上冲头安装在所述上平板上，所述上平板可向所述下平板纵向滑动；
一可浮动地设置在所述上平板和所述下平板之间的浮动板，所述浮动模安装在所述浮动板上；
所述压杆安装在所述上平板上并向所述浮动板向下延伸。
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