專利名稱：粉末成形設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將金屬粉末成形為諸如螺旋齒輪坯料的齒輪坯料的設(shè)備。
生產(chǎn)用于汽車的齒輪，如燒結(jié)齒輪已是公知的。附圖的

圖1顯示了一已知的用于生產(chǎn)在汽車中使用的壓制螺旋齒輪坯料的粉末成形設(shè)備51。
如圖1所示，粉末成形設(shè)備51包括一固定安裝在基座52上的下水平板53，一縱向可滑動(dòng)地安裝在縱向?qū)蛑?4的中部的水平浮動(dòng)板55，和一縱向可滑動(dòng)地與縱向?qū)蛑?4的上端連接的上水平板56，所述縱向?qū)蛑?4安裝在基座52上并由一浮動(dòng)機(jī)構(gòu)(未顯示)支撐?？v向下沖頭57安裝在基座52和下平板53上。浮動(dòng)模58可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在浮動(dòng)板55上。縱向上沖頭59安裝在水平?jīng)_頭夾持板56a上，該夾持板整體安裝在上平板6上。
下沖頭件57在其外圓周上具有外螺旋齒p，浮動(dòng)模8在其內(nèi)圓周上具有內(nèi)螺旋齒s。內(nèi)螺旋齒s與外螺旋齒p嚙合。
上沖頭59包括一固定到?jīng)_頭夾持板56a上的縱向內(nèi)沖頭件59b和一環(huán)繞內(nèi)沖頭件59b(可繞其自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng))設(shè)置的縱向外沖頭件59a。外沖頭件59a在其外圓周上具有外螺旋齒q，該齒能夠與浮動(dòng)模58的內(nèi)螺旋齒s嚙合。
粉末成形設(shè)備51運(yùn)行如下首先，上沖頭59在一升高位置。當(dāng)粉末材料填入由浮動(dòng)模58的內(nèi)圓周表面和下沖頭57的上表面構(gòu)成的模腔中后，上沖頭59下降，使外沖頭件59a的外螺旋齒q與浮動(dòng)模58的內(nèi)螺旋齒s嚙合。由于上沖頭59的連續(xù)的向下運(yùn)動(dòng)，上沖頭59和下沖頭57將粉末材料成形為壓實(shí)的螺旋齒輪坯料W。隨著上沖頭59的下降，外沖頭件59a和浮動(dòng)模58繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使它們的螺旋齒q、s互不干涉。
然而，粉末成形設(shè)備51具有如下所述的缺點(diǎn)。如附圖2所示，壓制的螺旋齒輪坯料W在垂直方向具有不同的密度。具體地說，壓制的螺旋齒輪坯料W下部的密度小于其上部的密度。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于生產(chǎn)壓制的螺旋齒輪坯料的粉末成形設(shè)備，該坯料在粉末材料成形為壓制的螺旋齒輪坯料的方向沒有密度差。
按照本發(fā)明，提供一粉末成形設(shè)備，包括一具有外螺旋齒的上沖頭，一具有外螺旋齒的下沖頭，和一環(huán)繞下沖頭浮動(dòng)支撐的浮動(dòng)模，該浮動(dòng)模具有與下沖頭的外螺旋齒嚙合的內(nèi)螺旋齒。浮動(dòng)模和上、下沖頭中的至少一個(gè)可繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，浮動(dòng)模和下沖頭相連構(gòu)成在其中填充粉末材料的模腔。在粉末成形工藝過程中，上沖頭和下沖頭相向移動(dòng)，以將模腔中的粉末材料成形為螺旋齒輪坯料，同時(shí)，上沖頭的外螺旋齒與浮動(dòng)模的內(nèi)螺旋齒嚙合。粉末成形設(shè)備具有一浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于在粉末成形工藝的后期強(qiáng)制地使浮動(dòng)模相對(duì)于下沖頭下降一預(yù)定的沖程。
如果浮動(dòng)模沒有被強(qiáng)制下降，那么壓制的螺旋齒輪坯料將會(huì)被浮動(dòng)模的內(nèi)螺旋齒擋住。因此，下沖頭施加的向上的反作用力不充分，使螺旋齒輪坯料下部的密度小于螺旋齒輪坯料上部的密度。為了提高下沖頭的反作用力，浮動(dòng)模被強(qiáng)制下降。
當(dāng)浮動(dòng)模被強(qiáng)制下降時(shí)，即使螺旋齒輪坯料被浮動(dòng)模的內(nèi)螺旋齒擋住，螺旋齒輪坯料也會(huì)從內(nèi)螺旋齒釋放，并使其下表面可靠地壓在下沖頭的上表面上。因此下沖頭能夠施加足夠的向上的反作用力，該力作用在上沖頭和下沖頭之間的被壓制的螺旋齒輪坯料上。
浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)可包括一壓桿，當(dāng)上沖頭下降了一預(yù)定的沖程時(shí)，該壓桿開始降低浮動(dòng)模。
下沖頭可安裝在下平板上，上沖頭可安裝在上平板上，上平板可向下平板縱向滑動(dòng)。浮動(dòng)板可浮動(dòng)地設(shè)置在上平板和下平板之間，浮動(dòng)模安裝在浮動(dòng)板上。壓桿可安裝在上平板上并向下地向浮動(dòng)板延伸。
通過下面結(jié)合附圖的介紹，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更清楚。為便于說明示例，附圖顯示了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖1是傳統(tǒng)粉末成形設(shè)備的部分剖視側(cè)視圖；圖2是說明由圖1所示的傳統(tǒng)的粉末成形設(shè)備生產(chǎn)的壓制螺旋齒輪坯料的密度分布圖；圖3是本發(fā)明的粉末成形設(shè)備的部分剖視側(cè)視圖，該圖顯示了在粉末材料成形前各部件的位置；圖4是圖3所示的粉末成形設(shè)備的部分剖視側(cè)視圖，該圖顯示了當(dāng)粉末材料成形為壓制螺旋齒輪坯料時(shí)各部件的位置；圖5是說明由圖3和4所示的粉末成形設(shè)備生產(chǎn)的壓制螺旋齒輪坯料的密度分布圖；以及圖6是顯示浮動(dòng)模向下位移量與壓制螺旋齒輪坯料的密度差之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖。
當(dāng)本發(fā)明的原理具體體現(xiàn)為將金屬粉末材料成形為螺旋齒輪坯料的粉末成形設(shè)備時(shí)該原理尤其有用，所述坯料要被燒結(jié)成螺旋齒輪。
如圖3所示，本發(fā)明的粉末成形設(shè)備1包括一固定安裝在基座2上的下水平板3，一安裝在基座2上的縱向?qū)蛑?，一縱向可滑動(dòng)地安裝在縱向?qū)蛑?的中部的水平浮動(dòng)板5，和一縱向可滑動(dòng)地與縱向?qū)蛑?的上端連接的上水平板6。
縱向下沖頭7安裝在基座2和下平板3上。浮動(dòng)模8可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在浮動(dòng)板5上?？v向上沖頭9安裝在沖頭夾持板6a上，該夾持板整體安裝在上平板6上。
壓制機(jī)構(gòu)(未顯示)能夠向下壓上平板6。在沖頭夾持板6a和下平板3之間設(shè)置一復(fù)位機(jī)構(gòu)11，當(dāng)壓制機(jī)構(gòu)施加給上沖頭9的壓力被去除時(shí)，該復(fù)位機(jī)構(gòu)使上沖頭9回到它的初的位置。
復(fù)位機(jī)構(gòu)11包括一安裝在沖頭夾持板6a和水平導(dǎo)向板13上的縱向?qū)驐U12，水平導(dǎo)向板13可滑動(dòng)地與導(dǎo)向桿12連接。在導(dǎo)向板13的上表面和沖頭夾持板6a的下表面之間繞導(dǎo)向桿12設(shè)置一彈簧14。導(dǎo)向板13固定在下平板3上。
當(dāng)壓制機(jī)構(gòu)(未顯示)向下壓上平板6時(shí)，上沖頭9下降，同時(shí)壓緊彈簧14。當(dāng)施加給上平板6的壓力被去除時(shí)，通過貯存在彈簧14中的能量，上沖頭9復(fù)位。
浮動(dòng)板5由浮動(dòng)機(jī)構(gòu)(未顯示)可浮動(dòng)地支撐。浮動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一例如與浮動(dòng)板5配合的氣泵系統(tǒng)。當(dāng)超過某一載荷水平的負(fù)載施加到浮動(dòng)板5上時(shí)，浮動(dòng)板5向上或向下移動(dòng)。
下沖頭7包括一固定安裝在基座2上的縱向管式內(nèi)沖頭件7b，一設(shè)置在管式內(nèi)沖頭件7b中的凸臺(tái)沖頭7c，和一固定安裝在下平板3上并環(huán)繞內(nèi)沖頭件7b設(shè)置的縱向管式外沖頭件7a。外沖頭件7a在其外圓周上具有外螺旋齒p。
浮動(dòng)模8可繞其自身的垂直軸相對(duì)于浮動(dòng)板5轉(zhuǎn)動(dòng)，并在其內(nèi)圓周上具有內(nèi)螺旋齒s。
內(nèi)螺旋齒s與外沖頭件7a上的外螺旋齒p嚙合，使得浮動(dòng)模8上表面高于下沖頭7的上表面，浮動(dòng)模8的內(nèi)圓周表面和下沖頭7的上表面構(gòu)成了模腔c。
上沖頭9包括一固定到?jīng)_頭夾持板6a上的縱向管式內(nèi)沖頭件9b，一設(shè)置在管式內(nèi)沖頭件9b中的凸臺(tái)沖頭9c，和一環(huán)繞內(nèi)沖頭件9b設(shè)置的縱向外沖頭件9a，外沖頭件繞其自身軸相對(duì)于沖頭夾持板6a轉(zhuǎn)動(dòng)。外沖頭件9a在其外圓周上具有外螺旋齒q，該齒能夠與浮動(dòng)模8的內(nèi)螺旋齒s嚙合。
導(dǎo)向板15安裝在外沖頭件9a的外圓周表面上，用于引導(dǎo)上沖頭9的垂直運(yùn)動(dòng)。
按照本發(fā)明，粉末成形設(shè)備1具有浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)16，用于在粉末成形設(shè)備1執(zhí)行粉末成形工藝的后期，強(qiáng)制地使浮動(dòng)模8相對(duì)于下沖頭7下降。浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)16包括安裝在上平板6上的縱向壓桿17。
具體地，縱向壓桿17從上平板6的下表面向下延伸，并具有一下端，該端在粉末成形設(shè)備1執(zhí)行粉末成形工藝前在浮動(dòng)板5的上表面的上方并與其相隔一定的距離。在粉末成形工藝的后期，這期間上沖頭9下降，縱向壓桿17與浮動(dòng)板5接觸并強(qiáng)制地使浮動(dòng)模5下降。
用于調(diào)整縱向壓桿17長度的螺紋套18安裝在縱向壓桿17的中部。
下面將介紹粉末成形設(shè)備1的操作。
如圖3所示，當(dāng)上沖頭9上升時(shí)，金屬粉末材料Wo填滿模腔c。
然后，未圖示的壓制機(jī)構(gòu)使上平板6下降。外沖頭件9a和浮動(dòng)模8通過角定位機(jī)構(gòu)(未顯示)相互按角度定位，使得當(dāng)上沖頭9的下表面與浮動(dòng)模8的上表面齊平時(shí)，外螺旋齒q與內(nèi)螺旋齒s平滑地開始嚙合。
當(dāng)外螺旋齒q與內(nèi)螺旋齒s開始嚙合且上沖頭9進(jìn)一步下降時(shí)，外沖頭件9a或浮動(dòng)模8繞其自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使它們的螺旋齒q、s互不干涉。
上沖頭9和下沖頭7將模腔c中的金屬粉末材料Wo壓制成螺旋齒輪坯料W。在粉末成形工藝的后期，壓桿17的下端接觸到浮動(dòng)板5的上表面，并強(qiáng)制地使浮動(dòng)模8下降。
如果浮動(dòng)模8沒有被強(qiáng)制下降，那么壓制的螺旋齒輪坯料W將會(huì)被浮動(dòng)模8的內(nèi)螺旋齒s擋住。因此，下沖頭7施加的向上的反作用力會(huì)較小，使螺旋齒輪坯料W下部的密度小于螺旋齒輪坯料W上部的密度。為了提高下沖頭7的反作用力，浮動(dòng)模8被強(qiáng)制下降。
當(dāng)浮動(dòng)模8被強(qiáng)制下降時(shí)，即使螺旋齒輪坯料W被浮動(dòng)模8的內(nèi)螺旋齒s擋住，該螺旋齒輪坯料W也會(huì)從內(nèi)螺旋齒s釋放，并使其下表面可靠地壓在下沖頭7的上表面上。如圖4所示，壓桿17向下壓浮動(dòng)板5，使浮動(dòng)模8下降，隨之，螺旋齒輪坯料W在上沖頭9和下沖頭7之間被充分壓實(shí)。
如圖5所示，通過增加下沖頭7施加的反作用力，使壓制的螺旋齒輪坯料W獲得了均勻的垂直密度分布。
圖6顯示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了浮動(dòng)模8向下位移量與壓制的螺旋齒輪坯料W的密度差之間的關(guān)系。
在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)壓桿17沒有強(qiáng)制浮動(dòng)模8下降時(shí)，浮動(dòng)模8下降2mm，壓制的螺旋齒輪坯料W的上部和下部之間的密度差為0.05g/cm2。當(dāng)壓桿17強(qiáng)制浮動(dòng)模8下降4mm時(shí)，壓制的螺旋齒輪坯料W的上部和下部之間的密度差為0.03g/cm2，這落在可接受的范圍中。當(dāng)壓桿17強(qiáng)制浮動(dòng)模8下降6mm時(shí)，壓制的螺旋齒輪坯料W的上部和下部之間的密度差為0.02g/cm2。
因此，當(dāng)浮動(dòng)模8被強(qiáng)制下降時(shí)，壓制的螺旋齒輪坯料W的上部和下部之間的密度差減少，致使壓制的螺旋齒輪坯料W基本上是均勻的。
在說明的實(shí)施例中，凸臺(tái)沖頭7c、9c用于將螺旋齒輪坯料W的中心壓成凸臺(tái)。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)外沖頭件9a和浮動(dòng)模8可繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，外沖頭件7a和浮動(dòng)模8也可制成繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，或者外沖頭件9a、外沖頭件7a和浮動(dòng)模8都可以制成繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
進(jìn)一步說，根據(jù)要生產(chǎn)的齒輪坯料的形狀，上沖頭9或者下沖頭7作為一個(gè)整體可制成繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)16可使用液壓或氣壓機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)代替壓桿17，強(qiáng)制降低浮動(dòng)板5，從而降低浮動(dòng)模8。
雖然顯示并詳述了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但可以理解其中可做出的各種變化和改進(jìn)不背離附屬權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1．粉末成形設(shè)備包括一具有外螺旋齒的上沖頭；一具有外螺旋齒的下沖頭；一環(huán)繞所述下沖頭被浮動(dòng)地支撐并具有與所述下沖頭的外螺旋齒嚙合的內(nèi)螺旋齒的浮動(dòng)模；所述浮動(dòng)模和所述上、下沖頭中的至少一個(gè)可繞它們自身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述浮動(dòng)模和所述下沖頭相連構(gòu)成在其中填充粉末材料的模腔；用于相向移動(dòng)所述上沖頭和下沖頭的裝置，以在粉末成形過程中將所述模腔中的粉末材料成形為螺旋齒輪坯料，同時(shí)，上沖頭的所述外螺旋齒與浮動(dòng)模的所述內(nèi)螺旋齒嚙合；一浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)用于在所述粉末成形工藝的后期強(qiáng)制地使所述浮動(dòng)模相對(duì)于所述下沖頭下降一預(yù)定的沖程。
2．按照權(quán)利要求1所述的粉末成形設(shè)備，其特征在于，所述浮動(dòng)模下降機(jī)構(gòu)包括一壓桿，當(dāng)所述上沖頭下降了預(yù)定的沖程時(shí)，所述壓桿開始降低所述浮動(dòng)模。
3．按照權(quán)利要求2所述的粉末成形設(shè)備，還包括一下平板，所述下沖頭安裝在所述下平板上；一上平板，所述上沖頭安裝在所述上平板上，所述上平板可向所述下平板縱向滑動(dòng)；一可浮動(dòng)地設(shè)置在所述上平板和所述下平板之間的浮動(dòng)板，所述浮動(dòng)模安裝在所述浮動(dòng)板上；所述壓桿安裝在所述上平板上并向所述浮動(dòng)板向下延伸。
全文摘要
下沖頭的外沖頭件的外螺旋齒與浮動(dòng)模的內(nèi)螺旋齒嚙合,浮動(dòng)?？赊D(zhuǎn)動(dòng)并被浮動(dòng)支撐。上沖頭向填充在由浮動(dòng)模的內(nèi)圓周表面和下沖頭的上表面構(gòu)成的模腔中的金屬粉末材料下降。上下沖頭將金屬粉末材料成形為螺旋齒輪坯料,同時(shí),上沖頭的外沖頭件的外螺旋齒與浮動(dòng)模的內(nèi)螺旋齒嚙合。壓桿從支撐上沖頭的上平板向下延伸,在粉末成形工藝后期,相對(duì)于下沖頭,強(qiáng)制降低浮動(dòng)模。
文檔編號(hào)B22F3/03GK1214284SQ9811796
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月27日
發(fā)明者松原貞夫, 杉浦升 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社