CN1805812A - 在粉末金属元件上形成洞或槽的方法和设备 - Google Patents
在粉末金属元件上形成洞或槽的方法和设备 Download PDFInfo
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Abstract
在压紧的过程中，通过使在冲压器的一侧面和基本上靠近地面对该冲压器的该侧面的该模具的另一个侧面之间的界面处不形成有粉末金属，来形成一个或多个延伸通过粉末金属元件的一个壁的开口，以在该界面处不产生粉末金属。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2003年6月10日提交的美国临时申请60/477264的优先权。
有关联邦资助的研究或开发的声明
没有
技术领域
本发明涉及粉末金属(PM)元件，尤其涉及延伸通过粉末金属元件的孔和槽的形成。
背景技术
图1a-c示出了具有形成在与冲压方向相垂直的方向上的孔的已有技术粉末金属元件的例子。通常(但不总是)，冲压方向为垂直方向。因此，在垂直冲压时，图1a-c中的孔的轴将水平延伸。此处所用的“垂直”和“水平”并不是用来限制方向，而仅仅是表达这两个方向是互相垂直的，或者说“水平”是与冲压的方向相垂直，而不论冲压方向是否与重力的方向对准。
图1a中的元件10、图1b中的元件15和图1c中的元件20代表金属元件的许多可能结构中的三种，其中，最终的元件要求规定必须有穿过该部件的水平的孔或槽。在已有的生产粉末金属元件的方法中，要有水平孔或槽就需要额外的工艺来形成孔或槽。在粉末金属元件上设置水平孔或槽的已有的通用方法要增加额外的生产工艺(即公知的二次生产工艺)来形成孔或槽。这些额外的生产工艺包括钻孔、凸模穿孔或用铣刀切割、热变形切割、等离子切割或其它形成孔或槽的金属切割工艺。
在粉末金属元件上形成孔或槽的先前已有工艺有一些缺点。这包括额外的生产步骤所需的额外的固定设备和预算、完成增加的生产步骤的额外的时间、在二次工艺形成过程中遗漏一个或多个孔的风险增加、在二次工艺中所需的额外的处理和储存、由二次工艺所产生的废料、以及由二次工艺所引出的额外的劳动力和维护成本。
生产孔或槽所需的额外工艺的成本通常会制约形成部件的粉末金属工艺的成本。由于需要这些特征，人们甚至不会使用这类部件。不幸的是，这会造成失去许多由粉末金属工艺制造的元件的优点，比如可以制造紧公差的复杂形状。
发明内容
在本发明中，沿冲压方向压紧粉末金属元件，且冲模和其它加工工具件的组合在冲压循环过程中以一种方式互相作用，从而在压紧的元件中形成孔或槽，该孔或槽沿垂直于冲压方向的方向穿过元件的壁。通过在冲压动作过程中形成水平孔或槽，就不需要其它形成孔或槽的生产工艺了。
在压紧的过程中，通过使在基本上靠近的加工工具件的侧面之间的界面处不形成有粉末金属，来形成这样的开口，以使该界面中没有粉末金属。
通过以下的详细描述，本发明以上和其它的目的和优点将变得清楚。在该描述中，将结合生成本发明优选实施例的附图。
附图说明
图1a是已有工艺金属元件的立体图，它具有垂直于冲压方向穿过元件端壁的槽；
图1b是已有工艺金属元件的仰视立体图，它具有沿垂直于冲压方向穿过元件的壁的诸孔；
图1c是类似于图2中的不同的粉末金属元件的视图，它具有垂直于冲压方向穿过元件的壁的诸孔；
图2a是对图1a的元件结合本发明重新进行设计的立体图；
图2b是对图1b的元件结合本发明重新进行设计的仰视立体图；
图2c是对图1c的元件结合本发明重新进行设计的俯视立体图；
图2d是对图1c的元件结合本发明重新进行设计的俯视立体图；
图3a-d是形成图2a的粉末金属元件的加工工具的立体图；以及
图4是与图2a类似的视图，示出了元件的哪一部分由加工工具的哪一部分形成。
具体实施方式
根据本发明，水平孔或槽在冲压循环中形成。如图2b到2d所示，应用新的工艺来生产具有轴向穿过外围壁32延伸的诸孔51的复杂元件30和35。该工艺在图3a-d中示出，该工艺是用来制造图2a和4所示的单一元件，在元件25的各个端壁44和46中的各个孔28和29处形成一个与槽26和27会合的水平槽42。
如图3a-d所示，可根据本发明使用粉末压紧加工模具来制造单个元件25，该模具包括冲模101、上加工工具件221和231、以及下加工工具件351、361和371。上、下加工工具件也可称为冲压器。当安装在粉末金属压紧压床中时，用机械、液压或其它动力方式移动冲模101和加工工具件221、351、361和371。
起始位置在图3a中示出。在这个位置，冲模101与下加工工具件351、361和371对准，且下加工工具件351、361和371都使它们的上表面互相齐平。
图3b所示的第二步将加工工具件351、361和371相互之间相对(如果需要的话也与冲模101相对)移动，从而形成空腔381，该空腔形成元件25的下部和外部表面。这可通过向下移动冲压器351、361和371和/或向上移动冲模101来实现。元件25的上部和外部表面由冲压器221和231形成，冲压器221和231也可互相轴向滑动。
接下来，在图3c中，第三步是用粉末金属将形成的空腔381填满。
第四步(图3d)是将加工工具件221和231带进冲模101、空腔381中，开始从顶侧压紧粉末，同时，加工工具件351、361和371将相对于冲模101移动，从底侧压紧粉末，或者从不同的方面来说，冲压器互相靠近，由冲模101将在它们之间、包含在空腔381中的粉末压紧。
第五步是继续使冲压器互相靠近移动，直到加工工具件231通过加工工具件361为止。在该工艺中，在四个不同的区域中将粉末压紧。如图4所示，这些区域如下：加工工具件221和加工工具件361之间的区域392、加工工具件231和加工工具件351之间的区域394、加工工具件231和加工工具件361之间的区域396、加工工具件221和加工工具件371之间的区域398。
第六步是将加工工具件221和231相对于、并远离下加工元件101、351、361和371向上移动。
最后一步是其它加工，冲模101及加工工具件351、361和371互相相对移回开始位置，且都互相间齐平，如图3a所示，该步骤将压紧的元件25脱出。
水平孔或槽的生成在第四步和第五步中进行，这两步是在加工工具件221的外表面223贴近加工工具件351的内表面353通过时进行的，两个表面足够近，从而基本上可将所有靠在表面353上的粉末金属材料挤出表面223和353之间的界面，并使两个冲压器相对的面之间的界面基本上没有粉末。这个基本上没有粉末、但在加工工具件351的上方和侧面以及在加工工具件221的下方有被压紧的粉末区域造成与槽26和27会合的槽42，在槽42及槽26和27的接合处没有材料，因而就形成了通过元件25的各个壁44和46的孔28和29。
注意到，冲压器361和371被制成两个独立的部分，因为区域398的厚度与区域392的厚度十分不同。将冲压器分成两个部分可使对区域398中的模具填充均匀，所填充的粉末金属材料要比区域392少。然而，在最终的元件25的压紧工艺最后，由于元件25底部是平的，会将冲压器371的顶部带到冲压器361的水平面上。
图2b-d中的元件30和35表示为结合本发明的其它元件。在那些元件中，对于每一个孔51，在压紧过程中各形成：一个槽53槽53在一个方向上开口(如图2b和2d所示向上)；以及一个连接槽55，槽55在与槽53的开口方向翻转180°的方向(如图2b和2d所示向下)上开口。每个孔51通过使冲模腔中形成槽53和55的两个冲压器之间的界面处基本没有粉末材料而形成。由于元件35具有法兰57，内槽55由形成法兰57中的孔59(图2c)的冲压器来形成。
已经十分详细地对本发明的优选实施例进行了说明。对于本领域技术人员来说，对所述优选实施例的许多修改和变型是显而易见的。例如，粉末金属元件可具有多个孔或槽，或者具有多种复杂程度，如还有与水平方向的孔相交的垂直方向上的孔。因此本发明不应限于所述的实施例。
Claims (13)
1、一种形成用于烧结的粉末金属压紧物的方法，包括以下步骤：
提供一模具，包括一冲模，该冲模具有用于接纳粉末金属、并在将粉末金属压紧为压紧物时容纳粉末金属的空腔，所述模具包括至少一个冲压器，该冲压器可沿轴向朝压紧方向移入所述冲模，并朝收回方向移出所述冲模；所述模具可打开，以允许将粉末金属填充进所述冲模中，并可在所述冲模中压紧先前填充进所述冲模的粉末金属时关闭；其中，当冲模关闭时，沿所述轴向延伸的所述冲压器的界面表面与所述模具的另一个界面表面滑动接触，该另一个界面表面在面对面的界面处沿所述轴向延伸，从而，使在所述面对面的界面处所述两个表面之间没有粉末金属，并在所述面对面界面处形成沿垂直于轴向的方向穿过所述压紧物的一个壁的开口；
将粉末金属填充进所述冲模中；
关闭所述模具，从而产生所述面对面界面；
对所述冲模中的所述粉末金属上施加压力；
从所述冲模收回所述冲压器；以及
将所述压紧物从所述冲模中脱出。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冲压器的一表面从所述冲压器的所述界面表面沿所述轴向的收回方向延伸并连续，从而形成与所述开口毗邻的所述压紧物的表面，并在所述压紧物形成以后，使所述冲压器从所述冲模处收回。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述开口的一侧，沿从所述开口开始的压紧的方向而不是收回的方向压紧粉末金属，且在所述开口的另一侧，沿从所述开口开始的收回的方向而不是压紧的方向压紧粉末金属。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，轴向与重力方向对准。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，开口为孔。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，孔基本沿与重力方向垂直的方向延伸。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，开口与槽连接。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，槽沿与重力方向垂直的方向延伸。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，另一个表面在另一个冲压器上。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，两个冲压器都可沿轴向运动。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，轴向与重力方向对准。
12、由权利要求1所述的方法所形成的粉末金属部件。
13、一种形成用于烧结的粉末金属压紧物的模具，包括：
一冲模，该冲模具有用于接纳粉末金属、并在将粉末金属压紧时容纳粉末金属的空腔；
至少一个冲压器，该冲压器可沿轴向移入和移出所述冲模的所述空腔；
其中，所述模具可打开，以允许将粉末金属填充进所述冲模的所述空腔中，并可在所述冲模中压紧先前填充进所述冲模的粉末金属时关闭；其中，当冲模关闭时，沿所述轴向延伸的所述冲压器的一表面与所述模具的另一个表面滑动接触，该另一个表面在面对面的界面处沿所述轴向延伸，在所述面对面的界面处所述两个表面之间基本上没有粉末金属，从而形成穿过所述压紧物的一个壁的开口，所述开口在所述面对面界面处沿垂直于轴向的方向延伸。
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