[发明专利]冲压模具

说明书

技术领域

本发明涉及冲压模具。

背景技术

通过粉末压实以得到紧密预成型件，继之以烧结来制造机械部件可涉及使用单轴压缩机器，所述单轴压缩机器包含在外壳中的冲模和冲头，在所述冲模的外壳中倾倒粉末，所述冲头在外壳中啮合，以压缩粉末，或替代地，一对冲头通过外壳的两个相对端在两个相反方向上啮合。这些冲压机以相对较快的节奏操作。存在许多应用：其可涉及金属或陶瓷机械零件，例如，齿轮、磁铁、燃料芯块等。

然而，这类方法确实具有缺点。最显著的一个缺点出现在通过经由轴向推力运动从外壳逐渐移去经压缩的零件而剥离所述经压缩的零件之后。压缩已在零件中产生径向应力，当零件从外壳出来时释放所述径向应力。由于破裂或断裂而损坏零件的风险在外壳的孔口处的仍受压的部分与突然释放的部分之间很常见。另一注意到的缺点在于，已被剥离的零件常具有径向尺寸的显著变化。实际上，压缩是不均匀的，而相反，压缩在接近于一个或更多个冲头处更大，且因此零件的密度在那些位置更大。当完成烧结时，零件的移去不太重要，因为密度较大，使得当已使用单个冲头时，完工的零件倾向于呈现稍微圆锥形的形状，或者当已使用两个冲头时，完工的零件倾向于呈现双圆锥形且在中间弯曲的形状(呈线轴形状)。大小或形状缺陷可能导致丢弃大量零件。

已使用各种方法来改良零件的质量。这些方法包括在粉末中使用润滑或粘合添加剂或选择冲头的特定压缩顺序；但是添加剂对烧结有害，这是因为所述添加剂是挥发性的且可能造成污染，并且后面的方法极大地放慢生产节奏。然而，这两组方法确实或多或少地解决了其他缺陷，例如，压缩后材料的不充分粘聚。

其他方法包括为冲模的外壳的孔口提供倒角半径或圆角半径，以防止零件在受力状态与松弛状态之间的剥离期间经受急变(abrupt transition)，但是这个方法仅对为各种零件所特有的非常确定的孔口轮廓有效，使得其难以实施。

其他方法还包括将由橡胶或其他柔性材料制成的软管添加到冲模中，以促进剥离，且此后牺牲所述软管，但是这种方法成本也很高。

最后，另一类型方法(例如，在文件US-B-7 128 547中描述的方法)包括将冲模划分区段，在执行压缩期间组装所述区段，然后分离所述区段，以便同时释放整个零件的剩余压缩应力。这类方法的实施方式通常不包含在冲模区段一经松弛就将其固持的构件，这使得冲模区段不适于自动操作。其他方法包括用于控制区段的运动从而可以自动操作方法的机构，但是所述方法较为复杂，需要为区段使用致动器，且所述方法并没有真正保证在倾倒粉末时区段确实被附接，这种区段附接是进行良好制造所必需的。

发明内容

本发明旨在避免这些缺点，且允许以快节奏进行零件的自动及可靠压缩，同时减少在剥离期间损坏经冲压零件的风险以及后续形状和大小缺陷，所述后续形状和大小缺陷通常可归因于为便于剥离已被移去的冲模区段不良返回到初始位置。

一般形式下，本发明涉及一种包含至少一个移动冲头的冲压模具，所述模具包含：冲头穿入的冲模，所述冲模由区段构成；围绕所述冲模的齿轨，所述冲模经由圆锥形表面滑动地支承于所述齿轨上；用于使所述齿轨相对于所述冲模在所述冲头的运动方向上移动的构件，所述模具的特征在于，所述冲模包含单组零件，所述区段紧固地附接到所述单组零件上，且所述区段在其内表面处包含插入物。冲模于紧固地附接到单组部件上的区段中的构造可以利用冲模材料的弹性，以使得一旦区段已经受冲压，所述区段便在零件的内压力下得以移去，接着在剥离零件之后帮助重新闭合冲模，所述单组部件可以是实体，于是构成零件形成于其中的冲模的外壳的底部，或者所述单组部件可呈能够允许下冲头通过的空心圆筒形状。区段的分离保持在低水平处，仅与足以缓和零件的内部压力的膨胀相当，这极大地减少经冲压以构成零件的材料的偶然插入的风险，且尤其是粉末的偶然插入的风险，所述材料的偶然插入将危害冲模的重新闭合及后续制造的质量。冲模在单个零件中的构造(其中仅区段的分隔狭槽延伸单个零件的部分高度)提供简单且坚固的结构。

然而，必须消除这个结构的某些缺点。最重要的是硬度缺陷，所述硬度缺陷在弹性足以允许冲模连续打开和重新闭合的材料的情况下通常无法避免。因此，区段在其内表面上具备插入物，所述插入物由比冲模本身硬的材料制成，且因此完全经得起所形成零件的压力和摩擦力。如果插入物可从冲模的区段移去，那么其还具有能够使模具适应不同零件的优点，而不必拆下或更换整个冲模。

因此，一个认可的结构包含由钛制成的冲模的主要部分和碳化钢插入物。