專利名稱：鍛壓/沖壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于沖壓或鍛壓粉末金屬零件、尤其是圓筒形零件的方法。
背景技術(shù)：
金屬粉末加工涉及將壓實過程中的粉末金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂薪o定密度的燒結(jié)產(chǎn)品。 壓實過程利用壓機(jī)，壓機(jī)的各種運(yùn)動能將粉末分布到模具的各個部分內(nèi)，此時金屬 在全部的零件中被壓實得具有相當(dāng)均勻密度的分布。這些運(yùn)動的關(guān)鍵是在零件內(nèi)分 配合適量的材料。目前該沖壓過程在不復(fù)雜的壓機(jī)中進(jìn)行，沖壓過程需要再次驗定 燒結(jié)尺寸，在某些情形中還要壓實零件。為了改變材料在這些沖壓過程中的流動， 需要有復(fù)雜的工具，在大多數(shù)情況下該工具是專用的部件。
近年來，由于引入了 CNC (計算機(jī)數(shù)控)液壓壓機(jī)，金屬成形有了很大改進(jìn)。 這些壓機(jī)有很大的調(diào)節(jié)范圍來提高成形零件的精度并且使復(fù)雜幾何形的范圍更大。 制造商不再囿于大多數(shù)機(jī)械壓機(jī)的局限。美國專利No. 5,435,216、 4,721,028和 4,116,122介紹了 CNC壓機(jī)的實例。然而，用于沖壓(coining)和鍛壓的二代壓機(jī) 的步伐未能跟上已經(jīng)適用于粉末金屬加工的老一代壓機(jī)。于是需要有CNC鍛壓/ 沖壓的壓機(jī)就變得很重要。
因此，還需要有改進(jìn)的沖壓和鍛壓粉末金屬零件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種方法，其中，使用CNC鍛壓/沖壓壓機(jī)來集成所有的加工步驟。 零件可進(jìn)行冷加工來提高整體密度，同時拋光內(nèi)或外輪廓。在如此的壓機(jī)中，可同 時獲得來自下壓頭和上壓頭的加壓。另一特征是能夠變化加壓速率。同樣的零件上， 小的細(xì)節(jié)部分與大的細(xì)節(jié)部分相比需要較慢的速率來達(dá)到所要求的密度?，F(xiàn)在該兩 種細(xì)節(jié)部分可通過編程使兩部分的最后密度同時達(dá)到均勻的密度。還有在鍛壓中， 如果在零件截面的中心某一區(qū)域變得完全密實，則由于鍛壓過程的自上向下方向， 該中心密實區(qū)域以下和零件的下部將沒有材料移動。均衡壓機(jī)的速率可減小這種局
限性。
新方法的特征之一是對粉末金屬加工均衡壓機(jī)運(yùn)動的要求。幾乎在加壓操作的 所有情形中，材料都需要進(jìn)行重新分布。以后的操作，即鍛壓/沖壓，需要與壓實 操作中所需相同的運(yùn)動。不同之處在于，需要使用工具部分來輔助諸如彈出芯那樣 的工具的其它部分。為確保工具不損壞，閉路系統(tǒng)的定時很重要。
如上所述，目前用于鍛壓和沖壓的方法包括相當(dāng)簡單、不復(fù)雜的機(jī)器來生產(chǎn)粉 末金屬零件。本發(fā)明是具有編程特征的壓機(jī)，其允許壓機(jī)實施各種運(yùn)動來鍛壓和/ 或沖壓復(fù)雜的粉末金屬零件。有了先進(jìn)功能的壓機(jī)使制造商具備組合目前在單個機(jī) 器內(nèi)進(jìn)行的多種工藝過程的能力，例如，拋光過程。壓機(jī)還允許使用者進(jìn)行編程來 改變突緣部分的加壓速率，以在冷或熱加工該零件時保持均勻的材料流動。對于加 工帶有螺旋特征的產(chǎn)品，先進(jìn)的功能還可降低添加編程的轉(zhuǎn)動運(yùn)動所需的工具的復(fù) 雜性。
在熱鍛壓過程中，本發(fā)明允許使用者編程各種運(yùn)動來縮短工具構(gòu)件與熱零件接 觸的時間以延長芯棒工具的壽命。工具構(gòu)件也可組合起來使用以幫助具有大彈出力 的成形件的彈出，例如，大的芯棒。這可降低目前用來固定如此工具構(gòu)件的螺栓上 的應(yīng)力，進(jìn)一步延長工具壽命。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)之一是卸去工具結(jié)構(gòu)中的復(fù)雜性，并作為特征將它們添加到機(jī)器 中。將工具復(fù)雜性添加到壓機(jī)中具有三個顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)通過調(diào)整程序就可改變 工具操作，而不需昂貴的工具修改，(2)對于給定的工具組，可以多種方式修正材 料流動，以及(3)由于不需成本高的專用適配器，所以，工具總成本較低。當(dāng)開 發(fā)出新產(chǎn)品時，這些因素減少開發(fā)時間和相關(guān)成本。
因此，本發(fā)明提供一種用于沖壓或鍛壓具有帶有內(nèi)直徑的壁的零件的方法。在 一種形式中，該零件是粉末金屬零件。該方法使用一種壓機(jī)，其包括第一棒、包圍 第一棒的第一壓頭、具有模具腔的模具板、與第一棒相對的第二棒，以及包圍第二 棒的第二壓頭，其中，第一棒和第二棒的尺寸適于配裝在零件的內(nèi)直徑內(nèi)。在該方 法中，將零件定位在模具腔內(nèi)，使第一棒和第二棒之一作為芯棒位于零件的內(nèi)直徑 內(nèi)，將第一壓頭和第二壓頭中的至少一個壓頭移向第一壓頭和第二壓頭中的另一 個，以使第一壓頭和第二壓頭都接觸而沖壓或鍛壓零件壁。用第一棒和第二棒中的 另一個推動用作芯棒的第一棒和第二棒之一個，然后，用作芯棒的第一棒和第二棒 之一就從零件的內(nèi)直徑內(nèi)彈出。
在本方法的某一種型式中，第一棒是下棒，而第二棒是上棒；第一壓頭是下壓
頭，而第二壓頭是上壓頭。第一壓頭和第二壓頭的尺寸適于配裝在模具腔內(nèi)，第一 壓頭和第二壓頭朝向彼此移動，以使第一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件 壁。
在本方法的另一種型式中，第一棒是下棒，而第二棒是上棒；第一壓頭是靜止
的下壓頭，而第二壓頭是上壓頭。第一壓頭和第二壓頭的尺寸適于配裝在模具腔內(nèi)， 第二壓頭朝向第一壓頭移動，以使第一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件 壁。
在本方法的還有另一種型式中，零件具有在零件一端上向外延伸的突緣。在該
型式的方法中，第一棒是下棒，而第二棒是上棒；第一壓頭是靜止的下壓頭，而第 二壓頭是上壓頭，該上壓頭具有基本上等于突緣外直徑的外直徑。第一壓頭和第二 壓頭的尺寸適于配裝在模具腔內(nèi)，第二壓頭朝向第一壓頭移動，以使第一壓頭和第 二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件壁。
在本方法的還有另一種型式中，零件是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪。在該型式的方 法中，第一棒是芯棒，第一棒是可轉(zhuǎn)動的，第一棒具有帶螺旋形肋的外表面，肋的 尺寸可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)。在該型式的方法中，使第一棒在齒輪內(nèi)擺動，然 后從齒輪中彈出第一棒，以便轉(zhuǎn)動地拋光齒輪的斜齒。
在本方法的還有另一種型式中，零件是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪。在該型式的方 法中，第一棒是芯棒，第一棒是可轉(zhuǎn)動的，第一棒具有帶螺旋形肋的外表面，肋的 尺寸可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)。第二棒是可轉(zhuǎn)動的上棒，第二棒具有帶螺旋形肋 的外表面，肋的尺寸可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)。在該型式的方法中，使第一棒在 齒輪內(nèi)擺動，然后用第二棒從齒輪中彈出第一棒，以便轉(zhuǎn)動地拋光齒輪的斜齒。
在本方法的還有另一種型式中，第一壓頭和第二壓頭的尺寸適于配裝在模具腔 內(nèi)，該方法還包括在第一壓頭和第二壓頭沖壓或鍛壓零件壁以幫助材料運(yùn)動并提供 零件外表面的拋光時擺動第一壓頭和第二壓頭。較佳地，該擺動是高頻的。
在本方法的還有另一種型式中，零件是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪，第一棒是芯棒， 第一棒是可轉(zhuǎn)動的上棒，第一棒具有帶螺旋形肋的外表面，肋的尺寸可滑動地與齒 輪的斜齒互補(bǔ)。在該型式的方法中，朝向第二壓頭移動第一棒、第一壓頭和模具板， 以使第一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件壁。齒輪可包括第二內(nèi)表面，該 第二內(nèi)表面具有的直徑小于帶有齒輪斜齒的內(nèi)表面的直徑，因此，第二棒的尺寸適
于可滑動地配裝在齒輪的第二內(nèi)表面內(nèi)，以便轉(zhuǎn)動地拋光齒輪的第二內(nèi)表面。
在本方法的還有另一種型式中，零件是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪，第二棒是芯棒，
第二棒是可轉(zhuǎn)動的下棒，第二棒具有帶螺旋形肋的外表面，肋的尺寸可滑動地與齒 輪的斜齒互補(bǔ)。該型式的方法包括如下步驟朝向第二壓頭移動第一棒、第一壓頭 和模具板，以使第一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件壁。
在本方法的還有另一種型式中，該方法提供零件在模具腔內(nèi)的定位。在該型式 的方法中，第一棒是上棒，第二棒是下棒，第一壓頭是上壓頭，而第二壓頭是下壓 頭。該型式的方法包括如下步驟使第一棒的下端延伸超過第一壓頭的下端，將第 一棒的下端定位在零件內(nèi)直徑內(nèi)，借助于第一棒使零件定位在模具腔內(nèi)，將作為芯 棒的第二棒定位在零件內(nèi)直徑內(nèi)，并朝向第二壓頭移動第一壓頭和模具板，以使第 一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件壁。零件可以是具有斜齒內(nèi)表面的齒 輪，第二棒可以是可轉(zhuǎn)動的下棒，第二棒具有帶螺旋形肋的外表面，肋的尺寸可滑 動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)以便轉(zhuǎn)動地拋光斜齒。還有，第一棒可具有一外直徑，其小 于第二棒的外直徑以避免第一棒與斜齒的接觸。
在本方法的還有另一種型式中，第一棒是上棒，而第二棒是下棒；第二棒具有 的外直徑大于第一棒的外直徑，第一壓頭是上壓頭，而第二壓頭是下壓頭。該型式 的方法包括如下步驟將作為芯棒的第二棒定位在零件內(nèi)直徑內(nèi)，朝向第二壓頭移 動第一棒、第一壓頭和模具板，以使第一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件 壁。零件可以是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪，因此，第二棒可以是具有帶螺旋形肋的外 表面的可轉(zhuǎn)動的棒，所述肋的尺寸可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)以便轉(zhuǎn)動地拋光斜 齒。該型式方法還可包括向下移動模具板而彈出被沖壓或鍛壓零件的步驟。
在本方法的還有另一種型式中，該方法包括如下步驟給壓機(jī)提供用于改變加 壓速率的裝置，該裝置改變第一壓頭和第二壓頭的加壓速率以在冷或熱加工零件時 保持均勻的材料流動。用于改變加壓速率的裝置可包括與液壓系統(tǒng)通信的處理器， 以控制第一壓頭和第二壓頭的上下運(yùn)動。
在本方法的還有另一種型式中，該方法包括如下步驟給壓機(jī)提供一種裝置， 該裝置用于改變第一棒和第二棒上下運(yùn)動的速率，以在冷或熱加工零件時保持均勻 的材料流動。用于改變上下運(yùn)動速率的裝置可包括與液壓系統(tǒng)通信的處理器，以控 制第一棒和第二棒的上下運(yùn)動。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于沖壓或鍛壓零件的方法。在一實施例中，該 零件是粉末金屬零件。該方法使用壓機(jī)，該壓機(jī)包括芯棒、包圍芯棒的壓頭以及具 有模具腔的模具板，其中，芯棒的尺寸適于配裝在零件內(nèi)直徑內(nèi)。將該零件定位在 模具腔內(nèi)，使芯棒位于零件內(nèi)直徑內(nèi)。移動壓頭，以使壓頭接觸和沖壓或鍛壓零件，
使芯棒在零件內(nèi)軸向地前后擺動，然后，從零件中移去芯棒而拋光零件內(nèi)直徑。
在本方法的某一種型式中，零件是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪，芯棒可轉(zhuǎn)動，芯棒 具有帶螺旋形肋的外表面，所述肋的尺寸可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)以便拋光零 件。在該方法的另一型式中，壓機(jī)包括第二芯棒，該第二芯棒可轉(zhuǎn)動并具有帶螺旋 形肋的外表面，所述肋的尺寸可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)。第二芯棒位于零件內(nèi)直 徑內(nèi)，并在零件內(nèi)軸向地前后擺動，然后，從零件中移去第二芯棒而拋光零件內(nèi)直 徑。第二棒具有的外直徑可小于芯棒的外直徑。該壓機(jī)可包括第二壓頭，以使壓頭 和第二壓頭可朝向彼此移動而沖壓或鍛壓零件。
在本方法的還有另一種型式中，芯棒的下端延伸超過壓頭的下端，并位于零件 內(nèi)直徑內(nèi)。零件任何借助于第一棒定位在模具腔內(nèi)。在該方法的還有另一種型式中， 壓機(jī)包括第二芯棒，而零件包括第二內(nèi)表面，該內(nèi)表面具有的直徑小于零件內(nèi)表面 的直徑，該第二芯棒的尺寸適于可滑動地配裝在零件第二內(nèi)表面內(nèi)。
在還有另一方面，本發(fā)明提供一種用于沖壓或鍛壓零件的方法。在一實施例中， 該零件是粉末金屬零件。該方法使用壓機(jī)，該壓機(jī)包括壓頭和具有模具腔的模具板。 在該方法中，將該零件定位在模具腔內(nèi)，使壓頭移動以使壓頭接觸零件，當(dāng)壓頭接 觸零件時使壓頭前后擺動而沖壓或鍛壓零件。
在本方法的某一種型式中，壓機(jī)具有第二壓頭。使該第二壓頭移動以使第二壓 頭接觸零件，當(dāng)?shù)诙侯^接觸零件時使第二壓頭前后擺動而沖壓或鍛壓零件。在一 種型式中，壓頭和第二壓頭的尺寸適于配裝在模具腔內(nèi)。在另一種型式中，零件具 有在零件一端上向外延伸的突緣，第二壓頭具有的外直徑基本上等于突緣的外直 徑，使第二壓頭朝向壓頭移動，以使壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件。在 本方法的另一種型式中，壓機(jī)具有芯棒，其尺寸適于配裝在零件內(nèi)直徑內(nèi)，該芯棒 在沖壓之前位于零件內(nèi)直徑內(nèi)。
在還有另一方面，本發(fā)明提供一種用于沖壓或鍛壓零件的方法。在一實施例中， 該零件是粉末金屬零件。該方法使用壓機(jī)，該壓機(jī)包括壓頭，具有模具腔的模具板， 以及用于變化壓頭加壓速率的裝置。將該零件定位在模具腔內(nèi)，使壓頭移動，以使 壓頭接觸零件。在壓頭接觸零件之后使壓頭加壓速率變化而沖壓或鍛壓零件。用于 變化加壓速率的裝置可以是與液壓系統(tǒng)通信的處理器，用來控制壓頭的上下運(yùn)動。
壓機(jī)可包括尺寸適于配裝在零件內(nèi)直徑內(nèi)的芯棒，以及用于變化芯棒上下運(yùn)動 速率的裝置。在零件定位在模具腔內(nèi)之前或之后，使芯棒位于零件內(nèi)直徑內(nèi)，芯棒 的上下運(yùn)動速率在零件內(nèi)直徑內(nèi)變化。用于變化上下運(yùn)動速率的裝置可以是與液壓
系統(tǒng)通信的處理器，用來控制芯棒的上下運(yùn)動。
在本方法的某一種型式中，壓機(jī)具有與芯棒相對的第二芯棒，并具有包圍第二 芯棒的第二壓頭，其中，芯棒包圍壓頭，芯棒和第二棒的尺寸適于配裝在零件內(nèi)直 徑內(nèi)。使芯棒和第二芯棒位于零件內(nèi)直徑內(nèi)，使壓頭和第二壓頭朝向彼此移動，以 使壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件壁。壓頭和第二壓頭的尺寸可適于配裝 在模具腔內(nèi)。芯棒和第二芯棒也可以是可轉(zhuǎn)動的。
考慮到以下的詳細(xì)描述、附圖和附后權(quán)利要求書，將會更好地理解本發(fā)明上述 和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖la至lj是執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明用來沖壓或鍛壓零件的方法第一示范實施例的的
一系列步驟的壓機(jī)的前視橫截面圖，該截面圖位于含有壓機(jī)的下棒、下壓頭、上棒 和上壓頭的軸線的垂直平面上。
圖2a至2i是執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明用來沖壓或鍛壓零件的方法第二示范實施例的的 一系列步驟的壓機(jī)的前視橫截面圖，該截面圖位于含有壓機(jī)的下棒、下壓頭、上棒 和上壓頭的軸線的垂直平面上。
圖3a至3f是執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明用來沖壓或鍛壓零件的方法第三示范實施例的的 一系列步驟的壓機(jī)的前視橫截面圖，該截面圖位于含有壓機(jī)的下棒、下壓頭、上棒 和上壓頭的軸線的垂直平面上。
圖4a至4f是執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明用來沖壓或鍛壓零件的方法第四示范實施例的的 一系列步驟的壓機(jī)的前視橫截面圖，該截面圖位于含有壓機(jī)的下棒、下壓頭、上棒 和上壓頭的軸線的垂直平面上。
圖5示出使用圖3a至3f所示方法鍛壓的斜齒輪。
圖6示出使用圖4a至4f所示方法鍛壓的斜齒輪。
圖7a至7f是執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明用來沖壓或鍛壓零件的方法第五示范實施例的的 一系列步驟的壓機(jī)的前視橫截面圖，該截面圖位于含有壓機(jī)的下棒、下壓頭、上棒 和上壓頭的軸線的垂直平面上。
在以下對附圖的描述中，相同的附圖標(biāo)記將用來表示不同圖中的相同零件。
具體實施例方式
首先參照圖la至lj，圖中示出含有壓機(jī)下棒、下壓頭、上棒和上壓頭軸線的
垂直平面上的前視截面圖，所述壓機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于沖壓或鍛壓零件的方法
的第一示范實施例的一系列步驟。壓機(jī)10包括上芯棒20、上壓頭30、模具板40、 下芯棒50以及下壓頭60，它們具有共同的軸線A。
上芯棒20可作轉(zhuǎn)動地安裝在氣缸(未示出)的活塞(未示出)上?；钊蜌飧资怯?于控制上芯棒20上下運(yùn)動的上芯棒液壓系統(tǒng)的部分。上芯棒液壓系統(tǒng)由與上芯棒 液壓系統(tǒng)通信的處理器控制。該處理器是微處理器、計算機(jī)、微型計算機(jī)或能夠處 理輸入和輸出以根據(jù)編程的程序來控制上芯棒液壓系統(tǒng)的其它電路。用于液壓氣缸 的示范的控制系統(tǒng)可見美國專利No.4,721，028，本文援引該專利連同其它所引專利 以供參考。
上壓頭30安裝在氣缸(未示出)的活塞(未示出)上。活塞和氣缸是用于控制上壓 頭30上下運(yùn)動的上壓頭液壓系統(tǒng)的部分。上壓頭液壓系統(tǒng)也由處理器控制。
模具板40安裝在氣缸(未示出)的活塞(未示出)上?；钊蜌飧资怯糜诳刂颇＞?板40上下運(yùn)動的模具板液壓系統(tǒng)的部分。模具板液壓系統(tǒng)也由處理器控制。模具 板40具有圓柱形的模具腔42。
下芯棒50安裝在支承軸52上而可轉(zhuǎn)動。支承軸52安裝在下棒支承54上，而 下棒支承54安裝在氣缸(未示出)的活塞(未示出)上。活塞和氣缸是用于控制下芯棒 50上下運(yùn)動的下芯棒液壓系統(tǒng)的部分。下芯棒液壓系統(tǒng)由處理器控制。
下壓頭60安裝在支承62上，而支承62安裝在氣缸(未示出)的活塞(術(shù)示出) 上?；钊蜌飧资怯糜诳刂葡聣侯^60上下運(yùn)動的下壓頭液壓系統(tǒng)的部分。下壓頭 液壓系統(tǒng)也由處理器控制。
因此，壓機(jī)10的上壓頭30、模具板40、下芯棒50和下壓頭60的上下運(yùn)動可 以根據(jù)處理器內(nèi)編程的程序進(jìn)行操作。在這一點(diǎn)上，市場上出售的CNC液壓壓機(jī) 可根據(jù)本發(fā)明的方法合適地修改后進(jìn)行操作。使用者發(fā)起的控制輸入可提供給處理 器以設(shè)定液壓壓機(jī)的操作參數(shù)。例如，處理器可允許使用者選擇每個液壓缸上下行 程速度、行程反向的位置，或行程將反向的噸位。根據(jù)壓機(jī)所需要的特定的特征， 使用者其它控制的輸入也可提供給處理器。例如，處理器可控制上芯棒20和下芯 棒50的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。
仍參照圖la至lj，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的用于沖壓或鍛壓零件的方法的第一 示范實施例執(zhí)行的一系列步驟。在圖la中，中空圓筒形零件70加載到模具腔42 內(nèi)，而下芯棒50插入零件70的中空內(nèi)部內(nèi)。然后，上壓頭30移入模具腔42內(nèi)， 如圖lb所示地封閉模具板40。上芯棒20和下芯棒50然后接觸，如圖lb和lc所示。在圖Id至lh中，上壓頭30和下壓頭60沿相反方向移動相等量以壓實零件 70，而上芯棒20和下芯棒50以較快速度下移而開始拋光零件70的壁72的內(nèi)表面 74。上壓頭30和下壓頭60保持移動相等量來壓實零件70。
當(dāng)壓實過程正在發(fā)生時，上芯棒20和下芯棒50在此過程中作向上和向下運(yùn)動， 直到零件70達(dá)到其加工的尺寸。上芯棒20和下芯棒50的該種向上和向下運(yùn)動用 來壓實和拋光零件70的內(nèi)表面。當(dāng)零件70是在齒輪內(nèi)表面上具有斜齒的齒輪時， 上芯棒20的外表面可具有螺旋形的肋，肋的尺寸適于可滑動地與齒輪的斜齒互補(bǔ)。 還有，下芯棒50的外表面可具有螺旋形的肋，肋的尺寸適于可滑動地與齒輪的斜 齒互補(bǔ)。因為上芯棒20和下芯棒50安裝成可轉(zhuǎn)動，所以，上芯棒20和下芯棒50 可轉(zhuǎn)動而在上下運(yùn)動過程中用來拋光齒輪的斜齒。上壓頭30和下壓頭60也具有上 下高頻運(yùn)動同時壓實零件70的能力，以在鍛壓過程中幫助材料運(yùn)動并提供零件70 外表面的拋光。
在圖li中，上芯棒20和上壓頭30上移到其原始位置，而模具板40下移而暴 露出加工好的零件70。在加工好的零件70取出之后，壓機(jī)10位于如圖lj所示的 加載位置，于是，另一零件70可加載到模具腔42內(nèi)以作加工處理。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖2a至2i，圖中示出壓機(jī)10的前視截面圖，所述壓機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明 用于沖壓或鍛壓零件的方法的第二示范實施例的一系列步驟。在圖2a中，圓筒形 零件70放置在模具腔42附近。觀看圖2b，上芯棒20a下移使圓筒形零件70對齊 于模具腔42。從圖中可見，上芯棒20a具有的直徑小于下芯棒50的直徑和零件70 的內(nèi)直徑。接下來，如圖2c所示，上芯棒20a上移而上壓頭30下移而捉住零件 70。然后，如圖2d所示，上芯棒20a和上壓頭30下移而使零件70放置到模具腔 42內(nèi)。
轉(zhuǎn)到圖2e,下芯棒50插入零件70內(nèi)，而上芯棒20a、上壓頭30、模具板40 和下壓頭60向下移動。沒有材料移動發(fā)生在零件70內(nèi)。然后，如圖2f所示，上 芯棒20a、上壓頭30、模具板40和下芯棒50下移而鍛壓零件。在圖2g中，上芯 棒20a和下芯棒50下移而彈出下芯棒50。因為上芯棒20a具有的直徑小于下芯棒 50，所以，當(dāng)彈出下芯棒50時，上芯棒20a不接觸零件70。這有助于下芯棒50 的彈出。然后，如圖2h所示，上芯棒20a和上壓頭30上移到上死點(diǎn)，模具板40 下移而彈出零件70。在圖2i中，模具板40、下芯棒50和下壓頭60移到其原始位 置，這樣，可開始另一零件70的定位和加載。因此，圖2a至2i的方法提供零件 在模具腔內(nèi)的定位。該方法對于找出圓形零件在模具腔內(nèi)的位置特別有用。
在圖3a至3f中，圖中示出壓機(jī)的前視截面圖，所述壓機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用 于沖壓或鍛壓零件的方法的第三示范實施例的一系列步驟。尤其是，圖3a至3f的 壓機(jī)順序可用來鍛壓如圖5所示的斜齒輪70a。觀看圖5，齒輪70a包括圓筒形壁 72a，其具有帶斜齒75a的內(nèi)表面74a和帶斜齒77a的外表面76a。
現(xiàn)參照圖3a至3f，在圖3a中，壓機(jī)10處于加載位置，齒輪70a在模具腔42 內(nèi)。在圖3b中，下芯棒50插入齒輪70a內(nèi)，上芯棒20a、上壓頭30、模具板40 和下壓頭60下移，齒輪70a沒有發(fā)生材料移動。在圖3c中，上芯棒20a、上壓頭 30、模具板40和下芯棒50下移而鍛壓齒輪70a。下芯棒50可具有帶螺旋形肋的 外表面，肋的尺寸適于可滑動地與齒輪70a的斜齒75a互補(bǔ)以便拋光齒輪70a的斜 齒75a。下芯棒50安裝成可轉(zhuǎn)動以使下芯棒50在上下運(yùn)動過程中可轉(zhuǎn)動和拋光齒 輪70a的斜齒75a。在圖3d中，上芯棒20a和下芯棒50下移而彈出下芯棒50。因 為上芯棒20a的直徑小于下芯棒50，所以在彈出下芯棒50時上芯棒20a不接觸齒 輪70a。在圖3e中，上芯棒20a和上壓頭30上移到上死點(diǎn)，模具板40下移而彈 出齒輪70a。然后，如圖3f所示，模具板40、下芯棒50和下壓頭60移到其原始 位置以便開始其它齒輪70a的加載。
在圖4a至4f中，圖中示出壓機(jī)的前視截面圖，所述壓機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用 于沖壓或鍛壓零件的方法的第四示范實施例的一系列步驟。尤其是，圖4a至4f的 壓機(jī)順序可用來鍛壓如圖6所示的斜齒輪70b。觀看圖6，齒輪70b包括圓筒形壁 72b，其具有帶斜齒75b的內(nèi)表面74b和帶斜齒77b的外表面76b。齒輪70b的下 端在內(nèi)表面74b上具有朝向內(nèi)的突緣79。突緣79在齒輪70b的端部上形成直徑減 小的光滑的內(nèi)表面。
現(xiàn)參照圖4a至4f，在圖4a中，壓機(jī)10處于加載位置，齒輪70b在模具腔42 內(nèi)。在圖4b中，上芯棒20、上壓頭30和下芯棒50a下移而將齒輪70b插入模具 腔42內(nèi)。上芯棒20可具有帶螺旋形肋的外表面，所述肋的尺寸適于可滑動地與齒 輪70b的斜齒75b互補(bǔ)以便拋光齒輪70b的斜齒75b。上芯棒20安裝成可轉(zhuǎn)動以 使上芯棒20在上下運(yùn)動過程中可轉(zhuǎn)動和拋光齒輪70b的斜齒75b。下芯棒50a的 直徑小于上芯棒20，因此，下芯棒50a可拋光齒輪70b —端上的突緣79的內(nèi)表面。 在圖4c中，上芯棒20、上壓頭30、模具板40和下芯棒50a下移而鍛壓齒輪70b。 在圖4d中，上芯棒20上移而彈出下芯棒50a?；蛘?，下芯棒50a可彈出上芯棒20。 在圖4e中，上芯棒20和上壓頭30上移到上死點(diǎn)，模具板40和下芯棒50a下移而 彈出齒輪70b。在圖4f中，模具板40和下芯棒50a移到其原始位置以便開始其它
齒輪70b的加載。
圖7a至7d是壓機(jī)的前視截面圖，所述壓機(jī)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于沖壓或鍛壓 零件的方法的第五示范實施例的一系列步驟。尤其是，圖7a至7f的壓機(jī)順序可用 來鍛壓包括圓筒形壁72c的零件70c，該圓筒形壁具有帶朝向外的突緣81的外表 面76c。
現(xiàn)參照圖7a至7d，在圖7a中，壓機(jī)10處于加載位置，零件70c在模具板40c 的模具腔42c內(nèi)。模具板40c具有位于模具板40c頂表面46c下方的突脊44c。當(dāng) 零件70c加載在模具板40c內(nèi)時，零件70c朝向外的突緣81擱置在該突脊44c上。 在圖7b中，下芯棒50插在零件70c內(nèi)，上芯棒20a、上壓頭30、模具板40c和下 壓頭60下移，而零件70c沒有材料移動。從圖中可見，上芯棒20a的直徑小于下 芯棒50。在圖7c中，上芯棒20a、上壓頭30、模具板40c和下芯棒50下移而鍛 壓零件70c。下芯棒50的尺寸適于可滑動地與零件70c的內(nèi)表面互補(bǔ)，以便拋光 齒輪70c的內(nèi)表面。在圖7d中，上芯棒20a和下芯棒50下移而彈出下芯棒50。 上芯棒20a和上壓頭30然后可上移到上死點(diǎn)，模具板40c可下移而彈出零件70c。 因為上芯棒20a的直徑小于下芯棒50，所以，當(dāng)彈出下芯棒50時，上芯棒20a不 接觸零件70c。然后，模具板40c、下芯棒50和下壓頭60移到其原始位置，如圖 7a所示，可開始加載另外的零件70c。
盡管本發(fā)明參照某些實施例進(jìn)行了描述，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認(rèn)識 到，本發(fā)明也可由其它的實施例實現(xiàn)，它們因圖示和未加限制的原因已經(jīng)給出。例 如，盡管本發(fā)明在沖壓/或鍛壓粉末金屬零件時特別有效，但本發(fā)明也可適用于金 屬鍛造的零件。因此，附后權(quán)利要求書的范圍不應(yīng)局限于本文所包括的實施例的描 述。
工業(yè)應(yīng)用
本發(fā)明涉及用于沖壓或鍛壓粉末金屬零件的方法
權(quán)利要求
1.種用于沖壓或鍛壓零件的方法，所述方法包括提供壓機(jī)，所述壓機(jī)包括芯棒、包圍所述芯棒的壓頭以及具有模具腔的模具板，其中，所述芯棒的尺寸適于配裝在所述零件的內(nèi)直徑內(nèi)；將所述零件定位在所述模具腔內(nèi)；使所述芯棒位于所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)；移動所述壓頭，以使所述壓頭接觸和沖壓或鍛壓所述零件；以及在從所述零件中移去所述芯棒之前，使所述芯棒在所述零件內(nèi)擺動。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述零件是具有斜齒內(nèi)表面的齒輪， 所述芯棒是可轉(zhuǎn)動的，以及所述芯棒具有帶螺旋形肋的外表面，所述肋的尺寸適于與所述齒輪的所述斜齒 可滑動地互補(bǔ)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括給所述壓機(jī)提供第二芯棒，所述第二芯棒可轉(zhuǎn)動并具有帶螺旋形肋的外表面， 所述肋的尺寸適于與所述齒輪的所述斜齒可滑動地互補(bǔ)； 使所述第二芯棒位于所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)；以及在從所述零件中移去所述第二芯棒之前，使所述第二芯棒在所述零件內(nèi)擺動。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括 給所述壓機(jī)提供第二壓頭；以及使所述壓頭和所述第二壓頭朝向彼此移動，以使所述壓頭和所述第二壓頭都接 觸和沖壓或鍛壓所述零件。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括使所述芯棒的下端延伸超過所述壓頭的下端； 使所述芯棒的所述下端位于所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)；以及借助于第一芯棒將所述零件定位在所述模具腔內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括 給所述壓機(jī)提供第二芯棒；使所述第二芯棒位于所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)； 在從所述零件中移去所述第二芯棒之前，使所述第二芯棒在所述零件內(nèi)擺動。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括給所述壓機(jī)提供第二芯棒，該第二芯棒具有的外直徑小于芯棒的外直徑。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括 給所述壓機(jī)提供第二芯棒，其中，所述零件包括第二內(nèi)表面，所述第二內(nèi)表面具有的直徑小于所述零件的 內(nèi)表面的直徑，所述第二芯棒的尺寸適于可滑動地配裝在所述零件的所述第二內(nèi)表 面內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件是粉末金屬零件。
10. —種用于沖壓或鍛壓零件的方法，所述方法包括 提供壓機(jī)，所述壓機(jī)包括壓頭和具有模具腔的模具板； 將所述零件定位在所述模具腔內(nèi)；移動所述壓頭，以使所述壓頭接觸所述零件；以及 當(dāng)所述壓頭接觸所述零件時擺動所述壓頭，以沖壓或鍛壓所述零件。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，還包括 給所述壓機(jī)提供第二壓頭；移動所述第二壓頭，以使所述第二壓頭接觸所述零件；以及 當(dāng)所述第二壓頭接觸所述零件時擺動所述第二壓頭，以沖壓或鍛壓所述零件。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述壓頭和所述第二壓頭的 尺寸適于配裝在所述模具腔內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，還包括給所述壓機(jī)提供芯棒，所述芯棒的尺寸適于配裝在所述零件的內(nèi)直徑內(nèi)；以及 使所述芯棒位于所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括 給所述壓機(jī)提供第二壓頭，其中，所述零件具有在所述零件一端上向外延伸的突緣，所述第二壓頭具有的 外直徑基本上等于所述突緣的外直徑，使所述第二壓頭朝向所述壓頭移動，以使所 述壓頭和所述第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓所述零件。
15. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述零件是粉末金屬零件。
16. —種用于沖壓或鍛壓零件的方法，所述方法包括提供壓機(jī)，所述壓機(jī)包括壓頭、具有模具腔的模具板，以及用于變化所述壓頭 加壓速率的裝置；將所述零件定位在所述模具腔內(nèi)；移動所述壓頭，以使所述壓頭接觸所述零件；以及在所述壓頭接觸所述零件之后，變化所述壓頭的加壓速率，以沖壓或鍛壓所述 零件。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，用于變化加壓速率的所述裝 置包括與液壓系統(tǒng)通信的處理器，用來控制所述壓頭的上下運(yùn)動。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括給所述壓機(jī)提供芯棒，所述芯棒的尺寸適于配裝在所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)； 給所述壓機(jī)提供用于變化所述芯棒上下運(yùn)動速率的裝置；在將所述零件定位在所述模具腔內(nèi)之前或之后，使所述芯棒位于所述零件的所 述內(nèi)直徑內(nèi)；以及變化所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)的所述芯棒上下運(yùn)動的速率。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，用于變化上下運(yùn)動速率的所 述裝置包括與液壓系統(tǒng)通信的所述處理器，用來控制所述芯棒的上下運(yùn)動。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括 給所述壓機(jī)提供第二芯棒和第二壓頭，所述第二芯棒與所述芯棒相對，所述第二壓頭包圍所述第二芯棒，其中，所述芯棒包圍所述壓頭，所述芯棒和所述第二芯棒的尺寸適于配裝在所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)；使所述芯棒和所述第二芯棒位于所述零件的所述內(nèi)直徑內(nèi)； 使所述壓頭和所述第二壓頭朝向彼此移動，以使所述壓頭和所述第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓所述零件的壁。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述壓頭和所述第二壓頭的 尺寸適于配裝在所述模具腔內(nèi)。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述芯棒和所述第二芯棒是 可轉(zhuǎn)動的。
23. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述零件是粉末金屬零件。
全文摘要
本發(fā)明揭示了用于沖壓或鍛壓粉末金屬零件的方法。一種實例方法使用壓機(jī)，該壓機(jī)包括第一棒、包圍第一棒的第一壓頭、具有模具腔的模具板、與第一棒相對的第二棒，以及包圍第二棒的第二壓頭，其中，第一棒和第二棒的尺寸適于配裝在零件的內(nèi)直徑內(nèi)。在該方法中，零件定位在模具腔內(nèi)，第一棒和第二棒之一作為芯棒位于零件的內(nèi)直徑內(nèi)，第一壓頭和第二壓頭中的至少一個壓頭移向第一壓頭和第二壓頭中的另一個，以使第一壓頭和第二壓頭都接觸和沖壓或鍛壓零件壁。
文檔編號B22F3/17GK101365553SQ200780002101
公開日2009年2月11日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者A·J·切薩 申請人:Gkn燒結(jié)金屬股份有限公司