在壓實的粉末金屬部件中形成非軸向特征的制作方法

專利名稱：在壓實的粉末金屬部件中形成非軸向特征的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過壓實粉末金屬形成金屬零件的領域。更具體地說，本發 明涉及產生大致圓形的或偏心的多個凹切的 一種新的裝置及方法，這些凹切 垂直于工具彈出移動的軸線。
背景技術：
粉末金屬壓實加工已經導致了制造具有不同形狀與構型的工件的能力， 而不必在這些工件中進一步加工某些特征或尺寸特性。粉末金屬壓實已經成 為用于產生齒輪的一種普遍的手段，這些齒輪具有圓周的或者甚至螺旋狀的 多排的齒。當設計用于制造這種部件的壓模或者在選4奪有待由這種方法制造 的部件的類型時，必須考慮的 一個必要的因素是在壓實方法已經形成了零件 之后，這些壓模必須能夠分離并且自由地彈出該零件。
常規的粉末金屬壓實通常由裝有工具組的一個成型壓機構成。 一個典型 的工具組由一個單個的壓模(該壓模包含處于所希望的最終成品的形狀的一 個空腔)、幫助在成品的底部形成特征的一個或多個底部沖頭、幫助在成品 的頂部上形成特征的 一個或多個頂部沖頭，以及幫助形成一個或多個系列的 內直徑的一個芯棒。可采用這種典型的工具組的變體以獲得成品形狀的變 體。
由粉末材料壓成一個零件的一個此類工具組的變體采用了一個上壓模 以及一個下壓模。每個壓模裝有至少一個可移動的沖頭，該沖頭能夠響應由 一個成型壓才幾在軸向方向上施加的壓力而軸向移動。通過這種方法，該底壓 模與頂壓模最初可定位為與接合在下壓模中的 一個下沖頭接觸，以便當這些 壓模處于閉合位置以及頂沖頭被升起并且與頂壓模分離開時，產生用于接受 粉末材料的一個空腔。 一個粉末送料板承載粉末越過頂壓模的頂表面并且然 后將粉末填充到由頂壓才莫、底壓模與底沖頭產生的空腔中。該送料板被撤回 并且頂沖頭然后被引進頂壓模之中以開始該壓實過程。
在傳統上一直限制了粉末金屬壓實制造的更寬應用的 一個問題在于該 方法通常產生包括多個特征的工件，這些特征由壓模的移動、沖頭的移動以 及最終成品的移出過程的組合所造型，其中此類移動僅在軸向方向上進行。具有所希望的非軸向特征(諸如凹切)的工件幾乎是不可能產生的，除非在 壓實過程之后必須增加諸如機加工或研磨的輔助加工以去除材料來產生此 類特征。此類具有非軸向特征的工件的實例是具有至少兩排環圓周齒的圓形 齒輪，該兩排齒被一個環圓周的凹切分隔開。非常令人希望的是能夠由一個 單一的方法(如僅由粉末壓實方法)來產生這樣的零件，而不是必須在壓實 的零件上進行附加的機加工或研磨操作。
已經進行了多種嘗試以在粉末金屬壓實的零件中提供凹切。在美國專利
號4,087,221中披露了一個此類方法，其中使用一個粉末金屬壓模來產生具 有多個凹切部分的零件，這些凹切部分是通過使用可移動的插入件形成的。 這個方法依然要求附加的操作步驟，因為這些插入件在壓實方法完成之后必 須手動地從最終零件中去除。在美國專利號4,255,103中披露了在這個概念 的一個變體。在這個專利中，通過使用成形插入件在圓形的零件中形成了環 形的凸緣。然而， 一旦零件從壓實壓模中被移出，成形插入件也必須通過諸 如瀝取或才幾加工的附加處理來去除。
在美國專利號5,378,416中示出一個新的方法以解決在工件(如具有雙 排齒的齒輪)中提供凹切的問題。其中所披露的是一個壓模組，該壓模組包 括一個下壓4莫、 一個上壓模以及橫過該下壓模的頂表面而橫向移動的一個 "凸輪壓模"。當壓實過程開始時，上壓模沖頭與下壓模沖頭彼此相向地軸 向移動以壓實空腔中的粉末金屬，同時凸輪壓模的兩個相對的段彼此相向地 橫向移動以在兩排齒之間形成一個環圓周的凹切。這種設計的問題在于因為 兩個凸輪壓模段沿一個單一的軸線彼此相向地移動，所以壓實的粉末金屬零 件的密度在鄰近每個半球形的凸輪的中心的零件部分與鄰近兩個凸輪壓模 之間的接觸點的零件部分之間產生了差異。密度差異造成了零件上的應力的 不均勻分布，這可以導致其過早破裂以及較短的壽命周期。此外，當在零件 壓實之后兩個凸^侖離開壓才莫空腔撤回時，這些凸輪的不同部分抵靠在最終零 件上進行不同的移動。每個凸輪的中心徑向地滑動離開最終的零件，而每個 凸輪的末端在大致切線方向上滑動離開。這些不同的滑動運動在每個壓模部 分與之接觸的工件上產生了不同的應力，直至完全與零件脫離接合。這個差 異可產生形成應力破裂的不可預知的模式的可能性。此外，如果橫向移動的 凸輪壓模不能完全相遇，則產生了一個空隙，該空隙導致形成一個"薄片" 或看似多余的材料(它必須由諸如機加工這樣的手段來去除)
發明內容
本發明是用于壓實具有一個非軸向的凹切特征的粉末金屬零件的一種 裝置以及方法。 一個常規的粉末金屬成型壓機以及一個工具組包括一個上壓 模、 一個下壓模以及在每個壓模之中的軸向可移動的多個沖頭。該上壓模與 該下壓模的對接形成了具有所希望的工件形狀的一個空腔。本發明包括一個 凹切壓模，該凹切壓模定位于該上壓模的底表面與該下壓模的頂表面之間。 該凹切壓才莫包含在一個圓形圖案中對齊的多個成形的沖頭。這些成形的沖頭 的尖端會聚形成一個內圓周。這些成形的沖頭彼此相對地移動，以將該內圓 周的大小從一個最大直徑的位置改變到一個最小直徑的位置，以形成該非軸 向的辨^正。
在運行中，適量的粉末金屬被裝進在該上壓模、下壓模、下沖頭以及多 個凹切沖頭之間產生的空腔中。該上沖頭與下沖頭在來自成型壓機的壓力下 是可彼此相向地軸向移動的。在壓力施加之前或者逐步地在施加全部壓力的 過程中， 一個驅動機構使這些成形的沖頭轉動，迫使該內圓周在該壓模空腔 之中從它的最大直徑的位置移動到它的最小直徑的位置。該內圓周的最小直 徑小于一個或兩個壓模的壁的直徑，這樣在該壓實零件中垂直于沖頭移動以 及零件彈出移動的軸線形成了一個非軸向的凹切。 一旦該壓實過程完成，則 該驅動機構以相反方向轉動這些成形的沖頭，以此將該內圓周從它的最小直 徑的位置增加到它的最大直徑的位置。因為該內圓周的最大直徑大于該空腔 壁的直徑，所以這些成形的沖頭不妨礙該彈出移動以及因而發生的壓實零件 從工具組的空腔中移出。
本發明提供了用于制造具有一個非軸向的凹切或多個非軸向形成的特 征的壓實粉末金屬零件的 一種裝置及方法。遍及該凹切的整個圓周的壓實粉 末金屬的均勻密度提供了最終零件的結構完整性以及功能的持久性。


圖1A示出了具有上芯棒與下芯棒的雙沖頭粉末金屬壓實工具組在用粉 末金屬填充之后的截面圖。
圖1B示出了具有單個下芯棒的雙沖頭粉末金屬壓實工具組在用粉末金 屬填充之后的截面圖。
圖1C示出了用粉末金屬填充之后的具有單個下芯棒的雙上沖頭與雙下 沖頭粉末金屬壓實工具組。
沖頭粉末金屬壓實工具組。
、、口 、 、 、 、一
圖2示出了本發明的凹切壓模的一個俯視平面視圖。 圖3示出了凹切壓模的多個三角形板的構型的一個等距一見圖。圖4A示出了縮回到它的內圓周的最大直徑的這些三角形板。圖4B示出了轉動至它的內圓周的最小直徑的位置的這些三角形板。
圖5示出了帶有用于多個槽縫的可能的位置與角度的單個三角形板。
圖6示出了在它的第一側邊緣與它的第二側邊緣上均具有互鎖的運轉限制裝置的單個三角形板。
圖7示出了凹切壓模的轉動裝置的一個變體的分解的等距視圖。
圖8A示出了具有兩排齒的一個鏈輪的等距視圖。
圖8B是經過圖8A所示的鏈輪的線B-B的截面。
具體實施例方式
圖1A與圖1B中所示的工具組是一個常規的粉末金屬成型壓機的截面視圖并且提供了用于顯示本發明的結構與運行的背景。粉末金屬成型壓機10包括一個上壓才莫14以及一個下壓才莫18。沿軸線99在兩個方向上施加一個壓實力。 一個或多個導柱24限制了這些壓模在軸線方向上彼此相對的移動。上壓模14包含一個圓柱形狀的上沖頭15,該上沖頭穿過上圓柱形孔11可滑動地移動。以相同方式，下壓模18包含一個圓柱形的下沖頭19，該下沖頭穿過下圓柱形孔12可滑動地移動。空腔13形成在上壓才莫14、下壓模18的內壁與每個沖頭15和19的內末端之間。芯棒16和20會聚在空腔13中以形成穿過壓實的工件的一個孔。圖1B示出了圖1A中所展示的工具組的一個變體，它通過具有一個單個芯棒20來形成穿過壓實的工件的一個孔。
在圖1C與圖1D中示出其他的工具組構型。參見圖1C,示出了具有雙上沖頭15a和15b以及雙下沖頭19a和19b的一個工具組。將一個單下芯棒20用于產生穿過壓實的工件的一個孔。圖1D示出了僅具有一個單上沖頭15連同雙下沖頭19a和19b的一個工具組。再一次， 一個單下芯才奉2(H皮用于產生穿過壓實的工件的孔。
存在多種可用于以粉末金屬材料17填充空腔13的方法。例如，所使用的方法之一可包括首先將上壓模14從下壓模18分離開；將下沖頭19下降到它的最低位置；填充位于下壓模18的內壁之中的那一部分的空腔13;將該上壓模降低到與該下壓模全接合中并且隨著在軸向上向下移動上沖頭15并向上移動下沖頭19以便用粉末金屬材料17完全地填充空腔13。另一種方法可包括將上沖頭15從上壓模14中撤回；同時保持上壓模14與下壓模18之間的接觸；經過上圓柱形的壓模壁11注入粉末金屬材料17;然后將上沖頭15再插入上壓模14中。關于本發明，可采用在本領域中已知的這些或任何其他適當的手段。
本發明的裝置及方法能夠在壓實的粉末金屬工件(如一個鏈輪72 (見圖8A與圖8B))中形成一個非軸向的特征，而不要求進一步的機加工或切削。一個非軸向的特征4皮限定為僅能通過工具形成的一種形狀，該工具在大致垂直于軸線99的方向上移動。本發明最適合用于制造具有兩排或更多排環圓周的齒(要求在齒排之間有一個凹切)的齒輪或鏈輪。具體參見圖8A,該圖示出了具有兩排平行的、環圓周的齒74a與74b的鏈輪72的一個等距視圖。一個凹切76將兩排齒分隔開。凹切76的直徑小于通過連接鏈輪齒廓根78a與78b所形成的直徑。由在鄰近凹切壓模30的上圓柱孔11中的多個齒形切口在上壓才莫14中形成第一排齒74a并且由在鄰近凹切壓才莫30的下圓柱孔12中的多個齒形切口形成第二排齒74b。這兩排齒可相互對齊，這樣每個齒74a與一個齒74b對齊并且每個齒才艮78a與一個齒才艮78b對齊。可替代地，這兩排齒可以按任何相位的定向、錯位狀態相互偏離，或者使一排中的每個齒與另一排齒上的一個齒根對齊，常常稱之為一組定相的鏈輪或一個MORSEGEMINI 鏈輪。鏈輪72的中心孔82可通過將軸向可移動的芯棒16和20匯集在一起或者通過使一個單芯棒20貫穿過空腔13而形成。在后者的情況下，單芯才奉20從下沖頭19延伸進入上沖頭15中。當使用配對的芯棒時，上芯棒16在上沖頭15之中是軸向可移動的并且下芯棒20在下沖頭19之中是軸向可移動的，這樣，在工件壓實的過程中，它們軸向地移動直至它們在空腔13之中相遇。
一個凹切壓模30 (見圖1A-1D)被定位于上壓模14的下表面與下壓模18的上表面之間。凹切壓模30包含一個任選的上固定板32與一個任選的底固定板34。在這些固定板之間是多個成形的沖頭40。參見圖5,圖中示出了如具有一個大致三角形形狀的一個成形的沖頭的實例。每個成形的沖頭40包含一個第一側邊l象42、 一個第二側邊緣44、 一個尖端46以及一個外邊全彖
48。該第一邊緣接近于尖端46的部分被標識為工作邊緣42a,如圖6所示。它在線a-a之間在長度上可以變化。這是實際上形成工件中的凹切的表面。工作邊緣42a可以取許多形狀的形式。它可以保持為直線的第一邊緣("a )或者它可以采取一種曲線的形狀，如42b的虛線所示，或者它可以斷然切除沖頭40的尖端，如沿虛線42c所示。如由圖3中示意的圖示所示，多個成形的沖頭40以環圓周共平面的圖案布局，使得每個成形的沖頭40的第一邊緣42與它相鄰的成形的沖頭的第二邊緣44抵靠。成形的沖頭40的工作邊緣42a形成一個內圓周。該內圓周可以是大致圓形的或多邊形的，如由工作邊緣42a的形狀所決定。如果該凹切是多邊形的，那么工作邊緣4h的平直段可以是大致相等的長度或它們可具有不同的長度。成形的沖頭40的外邊緣48限定了一個外圓周38。在凹切壓模30中的成形的沖頭的數目可以從3到300，這取決于被制造零件的尺寸與復雜性。優選地，成形的沖頭的數目范圍是從6到36。更為優選地，該數目大約為12,但是按照設計要求所希望的可以是更少。
成形的沖頭40可以不是全部相同的，尤其是對于它們的工作邊緣42a而言。例如，這些沖頭的一部分(例如從整個圓周的60到120度)可以短于剩余沖頭的長度，以便形成階梯的或非對稱的凹切。當用在一個鏈輪上時，這會產生一個零件，它的重心已經移向一部分凹切，該部分凹切延伸得比該凹切的剩余部分遠，以形成一個凸輪的凸出部的特征。此類零件適合用在例如內燃^L上的平tf軸上。此外， 一個或多個成形的沖頭40可短于剩余的沖頭，以生成一個向外凸起的接片或隆起，該接片或隆起可被用作一個傳感器冒頭，例如用于發動^L定時的用途。
成形的沖頭40的運動是以一種轉動的方式來進行。每個成形的沖頭40的第一側邊緣42可滑動地與它鄰近的成形的沖頭的第二邊緣44抵靠。如圖4A示意性地所示，內圓周36處于由實線所指示的最大直徑的位置，而成形的沖頭40的外邊緣48在外圓周38處對齊。當沿外圓周38在外邊緣48上施加一個大致切向的力時，如圖4B中所示，成形的沖頭40的邊鄉彖^:此相對移動，使內圓周36的直徑減小到如由實線所示的最小直徑的位置。
參見圖2,圖中示意性地表示了成形的沖頭40在凹切壓模30之中的運行。使用了一個驅動機構60來提供使成形的沖頭40轉動所必需的力。如所希望的，驅動機構60可被附裝在一個或多個成形的沖頭40的外邊緣48上。如果使用兩個驅動機構，建議將它們定向為沿外圓周彼此相對，彼此成大致180度。驅動機構60可以是能夠為多個成形的沖頭40提供轉動運動的任何已知裝置。驅動機構的實例包括，但并不局限于， 一個蝸輪、 一個內/外齒輪組、 一個步進電機或者一個液壓或氣動致動的活塞或一個鏈傳動機構。由驅動機構60施加的動力可由例如一個伺服或液壓電動機62來提供并且經過一個連接軸64傳遞到外圓周38上。例如，施加到驅動機構60上的動力還可以使用臺板以及柱式延伸由該成型壓機來提供以此致動凹切壓模30。
在一個實施方案中，由形成在每個成形的沖頭40中的至少一個槽縫50來引導并限制這些成形的沖頭的運動。如圖5所示，槽縫50可定位在成形的沖頭40的表面上的不同位置中，如由多條虛線所提示的位置。這些槽縫的位置將影響該槽縫相對于外圓周38的圓形軌跡的角度。以緊密鄰近并且總體上平行于每個成形的沖頭40的外邊緣48定位的多個槽縫將具有一個角度，該角度僅略微彎曲離開處于大致圓形軌跡中的外圓周38的曲率的角度。隨著這些槽縫的位置接近于成形的沖頭40的尖端46,該曲率的角度變得更為尖銳。緊密鄰近每個成形的沖頭40的尖端46形成的多個槽縫具有接近于螺旋狀軌跡的 一個非常尖銳的角度。參見圖2,多個銷釘52被牢固地緊固在一個底固定板34或一個上固定 板32上，或者它們可^皮永久地固定在兩個固定板上。每個銷4丁52^皮定位為 以便裝配在每個槽縫50之中。當成形的沖頭40處于它們的最大直徑的位置 時，每個銷釘與包含它的槽縫的一端相抵靠。隨著驅動機構60將一個力施 加到成形的沖頭40的外圓周上以使這些成形的沖頭朝向它們的最小直徑的 位置轉動，該槽縫相對于靜止的銷釘52移動直至該銷^l丁與該槽縫的相對端 抵靠，如此使這些成形的沖頭的運動停止。
在上述設計的槽縫與銷釘之外或作為它們的一種替代，可通過在這些成 形的沖頭的邊緣上設計的一個互鎖接片來限制成形的沖頭40彼此相對的運 動。參見圖6，在每個成形的沖頭4Q的第二邊緣44上的一個止動接片45 與它相鄰的成形的沖頭40的第一邊緣42上的一個槽43互鎖。止動接片45 的長度小于槽43的長度，這樣成形的沖頭40被允許相對于彼此僅移動一個 有限的距離。止動接片45在槽43之內的全行程與內圓周36的最大直徑與 最小直徑的位置之間的差異相關。
在圖7中以一個分解的等距^L圖示出了驅動^M勾60的一個變體。在其 外直徑上具有多個齒以及在其內直徑上具有多個引導接片92的一個環90被 可滑動地安裝在一個凹槽91之中，該凹槽在底固定板34的表面上。每個引 導接片92非永久性地與在每個三角形板40的邊緣48上的一個引導槽縫94 互鎖。圖7中示出了上述銷釘與槽縫引導裝置的一個替代實施方案，每個三 角形板40具有至少一個銷釘502，該銷釘可滑動地與多個槽縫501之一接合， 這些槽縫位于底固定板34與上固定板32 (在這個視圖中未示出)二者的內 表面上。 一個蝸輪或者類似這樣的促動裝置與在環90的外直徑上的多個齒 相接合并且使該環在凹槽91中轉動。如以上所說明，該環在一個第一方向 上的轉動迫使成形的沖頭40彼此相對移動，按照由每個銷釘502經過它對 應的槽縫501的往返移動所進行的控制，由此使內圓周36(在這個圖中未示 出)從它的最大直徑的位置移動到它的最小直徑的位置。在該壓實過程完成 之后，該驅動機構以一個第二方向(與該第一方向相反)移動該環，4吏得這 些成形的沖頭移動，這樣該內圓周從它的最小直徑的位置退回到它的最大直 徑的位置。在該環在該第一方向上移動的過程中，每個引導接片92將開始 從它對應的引引導槽縫縫94中退出。這些引導接片92從不完全退出它們對 應的引導槽縫94并且由此在這些成形的沖頭在內圓周36的最大與最小直徑 的位置之間全部范圍移動的過程中限制了這些成形的沖頭40的橫向移動。
圖1B、圖2與圖8A幫助對結合一個凹切壓模的壓實方法作最好的解釋。 粉末金屬材料被注入空腔13中并且然后通過施加一個外部施加的壓實力而 被壓實成一個壓實的零件。當沖頭15和19將該壓實力傳遞到粉末金屬17時，驅動機構60迫使成形的沖頭4 0從該內圓周的最大直徑的位置轉動到該 內圓周的最小直徑的位置，以形成在兩排齒74a和74b之間的凹切76。這些 成形的沖頭到它們的最小直徑的位置的轉動可以在施加該壓實力之前完成 或者這些成形的沖頭可隨著該壓實力逐漸增大而逐步被移動到該最小直徑 的位置上。使所述運動的順序逆行能夠使壓實的工件從該工具組中取出。剛 才所述的步驟的順序將由通過這個方法所制造的每個零件的尺寸與具體的 構型來確定并且可被相應地優化，而不偏離本發明的范圍及目的。
圖8B是具有兩排偏離齒的一個常規鏈輪72的截面。因為由這個實例所 示的這些排的齒是偏離的，所以這個視圖示出了凹切76的直徑是小于通過 連接在每個齒80之間的多個溝槽78的一個虛線所形成的直徑。
因此，應該理解，在此說明的本發明的這些實施方案僅是本發明的這些 原理的應用的說明。在此提及的這些示例性的實施方案的細節并非旨在限制 權利要求的范圍，這些權利要求本身列舉了對于本發明來說被認為是必要的 那些特征。
權利要求
1.一種裝置，用于通過使用一個工具組將粉末金屬壓實成具有一個非軸向特征的一個粉末金屬零件，該工具組具有一個上壓模以及一個下壓模，該上壓模帶有至少一個軸向可移動的上沖頭，該下壓模帶有至少一個軸向可移動的下沖頭，該裝置包括a)一個凹切壓模，該凹切壓模定位于該上壓模的一個底表面與該下壓模的一個頂表面之間；b)該凹切壓模包含多個處于一個圓周圖案的成形的沖頭；c)每個成形的沖頭具有一個外邊緣、一個第一側邊緣、一個第二側邊緣以及一個尖端；其中，至少一個成形的沖頭的外邊緣運行性地與一個驅動機構相接合，該驅動機構迫使這些成形的沖頭彼此相對環圓周地移動以形成一個內圓周。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中該凹切壓模被定位于兩個固 定板之間，這些固定板被標識為一個底板與一個頂板。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中該凹切壓模與這些固定板被 定位于兩個壓實壓才莫之間。
4. 如權利要求1所述的裝置，其中該凹切壓模被定位于兩個壓 實壓模之間。
5. 如權利要求1所述的裝置，其中每個成形的沖頭的第一側邊 緣接近于該尖端的一部分限定了 一個工作邊緣；其中每個成形的沖頭 的第 一側邊緣可滑動地接合與其相鄰的成形的沖頭的第二側邊緣。
6. 如權利要求1所述的裝置，其中所有成形的沖頭的工作邊緣 的組合形成該內圓周。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中該內圓周限定了一個設計的 形狀。
8. 如權利要求7所述的裝置，其中每個成形的沖頭的工作邊緣 是線性的，這樣使得該凹切壓模的多個成形的沖頭形成了 一種大致多 邊形的設計形狀。
9. 如權利要求7所述的裝置，其中每個成形的沖頭的工作邊緣 是曲線的，這樣使得該凹切壓模的多個成形的沖頭形成了 一種大致圓 形的設計形狀。
10. 如權利要求1所述的裝置，其中這些成形的沖頭被分為至少 兩個部分，其中每個部分的成形的沖頭具有不同的長度，以在該粉末 金屬零件中形成一個非對稱的非軸向的特征。
11. 如權利要求1Q所述的裝置，其中該非對稱的非軸向的特征 是一個凸輪的凸出部。
12. 如權利要求10所述的裝置，其中該非對稱的非軸向的特征 包括多個向外凸出的接片。
13. 如權利要求1所述的裝置，其中該驅動機構迫使這些成形的 沖頭轉動并且從該內圓周的一個最大直徑的位置朝向該內圓周的一個 最小直徑的位置滑動。
14. 如權利要求2所述的裝置，其中每個成形的沖頭具有至少一 個直立的銷釘，該銷4丁橫穿過多個彎曲的槽縫之一，這些槽縫形成在 該銷4丁與之4妄合的至少一個固定板中，以引導每個成形的沖頭在該凹 切壓模的底板與頂^反之間大致環圓周地轉動。
15. 如權利要求14所述的裝置，其中該多個槽縫被形成在該底 板中。
16. 如權利要求14所述的裝置，其中該多個槽縫被形成在該頂 板中。
17. 如權利要求14所述的裝置，其中接近于該凹切壓模的外圓 周定位的這些槽縫的曲率近似于一個圓的圓周的軌跡。
18. 如權利要求14所述的裝置，這樣使得接近于該凹切壓模的 內圓周定位的這些槽縫的曲率近似于一個螺旋的軌跡。
19. 如權利要求2所述的裝置，其中該底板通過多個銷釘被連接 到該凹切壓模的上頂板上。
20. 如權利要求19所述的裝置，其中這些銷釘各自滑動地接合 在形成于每個成形的沖頭中的至少一個槽縫之內，以引導每個成形的 沖頭在該凹切壓模之內大致環圓周地移動。
21. 如權利要求1所述的裝置，其中該驅動機構是一個蝸輪，該 蝸輪運行性地與形成于至少 一個成形的沖頭的外邊緣上的多個齒相嚙 合。
22. 如權利要求1所述的裝置，其中該驅動機構是一個液壓或氣 動致動的汽缸，該汽缸具有一個軸構件，該軸構件被連接到與該驅動 機構運行性地接合的成形的沖頭的外邊緣上。
23. 如權利要求l所述的裝置，進一步包括一個第二驅動機構， 該第二驅動機構定位于離其他驅動機構近似180度的該凹切壓模的外 圓周上。
24. 如權利要求2所述的裝置，其中該驅動機構包含可滑動地嵌 入一個凹槽之內的一個環，該凹槽在至少一個固定斧反的表面上，該環具有包含多個齒的一個外直徑以及具有多個導向接片的一個內直徑， 其中每個導向接片非永久地接合在每個成形的沖頭的外邊緣上的一個導縫。
25. 如權利要求1所述的裝置，其中該非軸向的特征是在該粉末 金屬零件的兩個較大直徑圓周的特征之間的 一個凹切。
26. 如權利要求25所述的裝置，其中該凹切是大致圓形的。
27. 如權利要求25所述的裝置，其中該凹切是大致多邊形的。
28. 如權利要求27所述的裝置，其中該多邊形的凹切包含大致 相等長度的多個段。
29. 如權利要求27所述的裝置，其中該多邊形的凹切包含不同長度的多個段。
30. 如權利要求25所述的裝置，其中該凹切是非對稱的。
31. 如權利要求25所述的裝置，其中該粉末金屬零件是一個齒 輪或鏈輪，該齒輪或鏈輪具有定位于該凹切的任一側上的兩排環圓周 的齒。
32. 如權利要求1所述的裝置具有3至300個成形的沖頭。
33. 如權利要求32所述的裝置具有6至36個成形的沖頭。
34. 如權利要求33所述的裝置具有大約12個成形的沖頭。
35. —種方法，用于將粉末金屬壓實成具有一個非軸向特征的一 個粉末金屬零件，該方法包括以下步驟a) 將粉末金屬送入一個工具組的一個空腔中，該工具組包括具有 至少一個軸向可移動的上沖頭的一個上壓模、具有至少一個軸向可移 動的下沖頭的一個下壓模以及定位于該上壓模與該下壓模之間的一個 凹切壓模，其中該凹切壓模包含形成一個圓周圖案的多個共平面的成 形的沖頭，這些環圓周布置的成形的沖頭具有一個外圓周和一個內圓 周，每個成形的沖頭具有一個第一側邊緣、 一個第二側邊緣、 一個外 邊緣以及一個尖端；b) 使該上沖頭與該下沖頭在逐步增加的壓力下彼此相向地移動進 入該空腔中以形成一個壓實的粉末金屬零件，同時致動一個驅動機構以將這些成形的沖頭從該內圓周的一個最大直徑的位置轉動至一個最小直徑的位置；c) 使這些成形的沖頭從該最小直徑的位置轉動至該最大直徑的位 置，同時釋放在該上沖頭與該下沖頭上的壓力并且從該空腔中將它們 招t回；并且d) 從該空腔中移開該壓實的粉末金屬零件。
36. 如權利要求35所述的方法，其中該凹切壓沖莫被定位于兩個 固定板之間，這些固定板被標識為一個底板與一個頂板。
37. 如權利要求36所述的方法，其中該凹切壓模與這些固定板 被定位于兩個壓實壓才莫之間。
38. 如權利要求35所述的方法，其中該凹切壓才莫被定位于兩個 壓實壓模之間。
39. 如權利要求35所述的方法，其中每個成形的沖頭的第一側 邊緣接近于該尖端的一部分限定了一個工作邊緣，這些工作邊緣結合 形成該內圓周，該內圓周在該粉末金屬零件中產生了該非軸向的特征。
40. 如權利要求35所述的方法，其中該粉末金屬零件是一個齒 輪或鏈輪，該齒輪或鏈輪具有兩排環圓周的齒。
41. 如權利要求35所述的方法，其中該非軸向的特征是在兩排 環圓周的齒之間的 一 個凹切。
42. 如權利要求41所述的方法，其中該凹切是大致圓形的。
43. 如權利要求41所述的方法，其中該凹切是大致多邊形的。
44. 如權利要求43所述的方法，其中該多邊形的凹切是由這些 成形的沖頭的工作邊緣形成的，其中這些成形的沖頭具有大致相等的 長度。
45. 如權利要求43所述的方法，其中該多邊形的凹切是由這些 成形的沖頭的工作邊緣形成的，其中這些成形的沖頭具有不同的長度。
46. 如權利要求41所述的方法，其中該凹切是非對稱的。
47. 如權利要求41所述的方法，其中在該壓實壓模上施加全壓 力之前，該驅動機構使這些成形的沖頭轉動至該內圓周的最小直徑的 位置上。
48. 如權利要求41所述的方法，其中該驅動機構使這些成形的 沖頭逐步轉動至該內圓周的最小直徑的位置以便與施加到該壓實壓模 上的漸進增加的壓力相對應。
全文摘要
用于形成具有一個非軸向的凹切特征的壓實的粉末金屬零件的一種裝置以及方法。一個凹切壓模被定位于上與下壓模之間并且包含了在一種圓形圖案對齊的多個成形的沖頭。這些成形的沖頭各自包含一個工作邊緣。這些工作邊緣會聚而形成一個內圓周，它產生了該凹切特征。這些成形沖頭的邊緣彼此相對滑動以將該內圓周的大小從一個最大直徑的位置改變到一個最小直徑的位置。在壓實過程中，這些成形沖頭的轉動將該內圓周改變到它的最小直徑的位置，由此在該最終壓實的零件中形成一個凹切。這些成形的沖頭到它的最大直徑的位置的回撤使得該零件能夠不受阻礙地從工具組中移出。
文檔編號B22F3/02GK101674907SQ200880014632
公開日2010年3月17日 申請日期2008年5月28日 優先權日2007年5月31日
發明者J·D·薩利科, M·W·克倫普, S·T·卡普倫恩 申請人:博格華納公司