CN103260788A - 工件成型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在所提供的、作为工件（4）的压实的烧结零件的表面（21）上的表面凹凸形貌的成型方法，该方法借助于一个成型部件（3），该成型部件在工作方向（22）上移动到所提供的表面（21）上，其中，工作方向（22）沿工件（4）的径向伸展，成型部件（3）以接触面（5）的成型凹凸形貌（20）在工作方向（22）上作用于工件（4）的表面（21）。

Description

工件成型的方法

技术领域

本发明涉及一种工件成型的方法。

背景技术

一种在用于换挡变速器的、以粉末冶金制造的滑动套筒的内齿部上的衬背的成型方法已由文献WO2010/075600A1已知。这里将环形零件的内齿部的齿面区域中的凹槽称为衬背。借助于滚压工具进行成型，其中，使用塑性材料挤压的方法，通过背侧滚压，由衬背区域成型为衬背。由于滚压工具按预先限定的工具转数沿工件的表面旋转运动，工件有机械变形的危险。

一种用于烧结零件的压实或用于待制造的烧结零件的粉末的压实的工具由文献EP2060346A2已知。工具具有压实部件，该压实部件在其径向上的尺寸是能够改变的，借助于该压实部件压实出简单的环形形状的烧结零件或压实出烧结零件或烧结粉末的齿部。

文献DE2212512A1中描述了一种用于在能够移动的套筒的内齿部中的锁扣的成型方法和装置。对此，该装置所谓的成型滑块径向移动，并且在内齿部中进行冷压。在挤压过程中，将多余的材料压到齿的齿根和齿尖处。

发明内容

本发明的目的在于，低成本地且尺寸精确地通过成型加工所提供的工件的表面。

通过独立的权利要求的主体实现了该目的。

根据权利要求1提供了一种成型部件，该成型部件可以沿着工作方向移动到所提供的、作为工件的压实的烧结零件的表面上，并且以成型部件的接触面的成型凹凸形貌在工作方向上作用于工件的表面。成型部件在工作方向不是旋转运动，而是至少大体上沿着工件的径向方向平移运动，因此在所希望的表面凹凸形貌的成型时，以少的能量消耗实现了较高的效率，通过成型部件的接触面的成型凹凸形貌预先限定该表面凹凸形貌。

为了理解根据权利要求1的方法，形成与所提供的、已压实的烧结零件的表面凹凸形貌非互补的成型部件的成型凹凸形貌。优选地还已经校准了通过烧结制造的零件。

与传统的方法（如滚轧处理或通过铣削进行的精加工）相比，在压实的烧结零件上成型使得在工件的所希望的表面凹凸形貌或所希望的最终几何形状的制造上节省了时间。此外，借助本发明能够在工件表面上实现明显大量的各种复杂的凹凸形貌的几何形状，因为可以将这些几何形状预先设定为凹陷部，而不需要通过繁琐的精加工来制造这些几何形状。

此外，根据本发明的方法避免了具有干扰的毛刺形成在工件表面上，这同样减少了昂贵的精加工步骤。在文献DE2212512A1中公开的套筒由固体材料制成，因此在挤压时将多余的材料压到齿根和齿尖处。之后必须加工和去除由此出现的毛刺。此外，在确定齿部的尺寸时必须考虑到毛刺的形成部分和去除部分。根据本发明，由此使用通过烧结制造的、并且由此具有多孔性的烧结零件作为工件，避免了这种工艺步骤。因此，成型时可以将多余的材料压到烧结零件的孔中。以这种方式不会由多余的材料或毛刺的形成损坏待成型的表面凹凸形貌的各个的表面区域。由此即使对于表面凹凸形貌的复杂的几何形状（例如特别是汽车的滑动套筒的内齿部或外齿部的齿的齿根和/或齿尖的区域中的凹槽）也能够高品质地且尺寸精确地进行制造。与此相对，对于根据DE2212512A1由固体材料制成的工件，仅能够成型齿的齿面，因为多余的材料在成型时已经损坏了齿根和齿尖。

在预先限定的表面凹凸形貌成型的同时将多余的材料塞进表面凹凸形貌的区域中的烧结零件的孔中具有另一个优点，即，能够更好地保护该区域免受损坏和磨损。由此能够没有额外费用地提高烧结零件的使用寿命。

权利要求2和3的方法允许在环形工件（例如汽车领域的齿轮或滑动套筒）上简单地调整工艺过程。此外，借助于成型部件的径向上可变的延伸能够在技术上简单地实现成型部件与工件的机械啮合，以及在工艺过程中的这种啮合的释放。

由于这种工艺原理，能够特别是在环形的工件的径向内表面上和径向外表面上实现限定的最终几何形状。所提供的径向内表面或径向外表面也可以具有中断部（例如切口、槽口或类似断开处）。

在工件的齿部（特别是内齿部和外齿部）的单个的或全部的齿上的表面凹凸形貌的成型是有利的，即，能够特别低成本地且尺寸精确地制造工件的最终几何形状。

因此，该方法优选地应用于制造汽车的齿轮、滑动套筒、同步环和联轴节主体，特别是用于汽车的换挡变速器。

借助于成型能够低成本地在齿部（特别是滑动套筒的齿部）上制造所希望的表面凹凸形貌。由于作为烧结零件制造的工件（特别是滑动套筒）的多孔性，成型时能够由这些孔容纳出现的多余的材料，以能够尺寸精确地在整个表面区域中和齿根和齿尖的区域中成型齿部的齿。

优选地在切线方向上面对邻近的齿的侧齿面上和/或在径向地位于外部的顶部区域上和/或连接在压实的烧结零件的基体上的齿的根部区域上设置待成型在齿上的表面凹凸形貌。

在齿部的齿上能够成型凹槽，即通过成型在齿上挤出材料。凹槽能够在齿部的齿上有利地形成衬背、凸起部或定位齿或凹口。

传统上经常通过铣削、滚轧处理或其他的精加工昂贵地制造齿部的齿上的这类表面凹凸形貌（如衬背、凹口或定位齿）。此外，传统上的精加工在齿部上造型凹凸形貌时伴有一些约束，而根据本发明提供的成型允许在齿的全部的表面区域（特别是顶部区域、侧齿面、根部区域）中的任意的表面凹凸形貌。

表面凹凸形貌能够具有例如衬背和/或凹口和/或定位齿。传统上如果在齿上设置了例如一个衬背和一个凹口，即多个凹凸形貌类型，则必须在齿上进行多个加工步骤。借助于成型，即使是各种不同的凹凸形貌类型，也能够以相应布置的成型凹凸形貌、在唯一的运行步骤中、节约时间和成本地在对此设置的齿部的齿上实现。

借助于横向于成型部件的工作方向、沿着驱动方向移动的驱动部件，成型部件的机械移动控制实现了将限定的力传递到工件的表面上，并且因此提供了工件的尺寸精确的最终几何形状。

此外，权利要求10至14的方法改进了到工件上的、限定的力的传递。

权利要求15提供了工艺过程中成型部件和驱动工具的其他零件之间的限定的机械连接。

传动部件和成型部件彼此互补的面具有优势地平行于驱动部件的驱动方向伸展。这种几何形状提供了结构简单的成型部件的构造，并且低成本地制造该成型部件。此外，成型部件的这种简单的构造提供了用于成型的方法的性能稳定的过程。

权利要求17涉及传动部件的优选的实施方式，该实施方式提供了成型部件的移动控制，该移动控制依赖于成型部件的结构上的设计。

为了实现根据本发明的目的进一步使用一种工具，以在所提供的形成为压实的烧结零件的工件的表面上成型表面凹凸形貌。对此该工具具有成型部件，该成型部件能够在径向工作方向上向着压实的烧结零件的方向上移动，该成型部件具有接触面，该接触面具有成型凹凸形貌。该工具在工作方向上以这种成型凹凸形貌作用于所提供的、且待通过成型加工的、压实的烧结零件的表面。因此这种工具同时有助于通过成型低成本地加工所提供的、已经压实的烧结零件（例如汽车的滑动套筒的内齿部或外齿部）的表面。对此在所提供的表面上成型通过成型部件的成型凹凸形貌预先限定的表面凹凸形貌。

附图说明

以下将根据图示中所描述的实施例对本发明进行进一步的阐述。

其中：

图1示出了第一个实施方式中的工具的剖面侧视图，

图2示出了另一个实施方式中的工具的剖面侧视图，

图3示出了第一个实施方式中的成型部件的立体图，

图4示出了图3中的成型部件的剖面侧视图，

图5A、5B示出了具有用于滑动套筒的内齿部的成型的、不同的成型凹凸形貌的两个成型部件的局部立体图，

图6示出了成型过程之前，具有用于成型所提供的内齿部的滑动套筒的局部立体图，

图7A、7B、7C示出了成型之后，在内齿部上具有不同的表面凹凸形貌的滑动套筒的局部立体图，

图8A、8B示出了表面凹凸形貌成型之前和之后，滑动套筒的内齿部的齿的立体图，

图9示出了根据图8B的用于在齿上的表面凹凸形貌的成型的成型部件的局部截面图，

图10A、10B示出了另一个实施方式的表面凹凸形貌的成型之前和之后，滑动套筒的内齿部的齿的立体图，

图11示出了根据图10B的用于在齿上的表面凹凸形貌的成型的成型部件的局部截面图，

图12A、12B示出了另一个实施方式的表面凹凸形貌的成型之前和之后，滑动套筒的内齿部的齿的立体图，

图12C、12D示出了另一个实施方式的表面凹凸形貌的成型之后，滑动套筒的内齿部的齿的立体图，

图13示出了根据图12B的用于在齿上的表面凹凸形貌的成型的成型部件的局部截面图，

图14A、14B示出了另一个实施方式的表面凹凸形貌的成型之前和之后，滑动套筒的内齿部的齿的立体图，

图15示出了根据图14B的用于在齿上的表面凹凸形貌的成型的成型部件的局部截面图，

图16示出了在工件成型之前的位置中的工具的驱动装置的剖面侧视图，

图17示出了在工件成型时的位置中的图16中的工具和驱动装置的剖面侧视图。

附图标记说明

1            工具

2、2a、2b    传动部件

3            成型部件

4            工件

5            接触面

6a、6b       第二传动面

7a、7b       接合面

8            缝隙

9            扇形体

10           滑动套筒

11           未成型的内齿部

12           衬背

13           定位齿

14           凹口

15           驱动装置

16           轴向方向

17           中间纵轴

18           径向方向

19、19a、19b 驱动部件

20           成型凹凸形貌

21           内表面

22           工作方向

23           外表面

24           驱动方向

25a、25b     驱动面

26a、26b     传动面

27           齿

28           侧齿面

29           切线方向

30           尖部区域

31           外齿部

32           根部区域

33           基体

34、35       尖部区段

具体实施方式

根据图1，用于成型的工具1具有传动部件2和成型部件3。传动部件2包括第一传动部件部分2a和第二传动部件部分2b。两个传动部件部分2a和2b彼此带有间隔地设置在工具1的轴向方向16（即沿着工具1的中间纵轴17）上。成型部件3的径向延伸能够在径向方向18上改变。对此控制了单个的或者全部的传动部件部分2a、2b在径向方向18上的移动。借助于仅在图1中示意性示出的、相应的驱动部件19a、19b进行移动控制。

成型部件3具有接触面5，该接触面具有成型凹凸形貌20，该成型凹凸形貌为了成型应在工作方向22上作用于环形的工件4的、所提供的径向内表面21。工件4形成为压实的烧结零件。工作方向22大体上在工件4的径向方向18上伸展。与待成型的内表面21非互补地形成成型凹凸形貌20。为了成型内表面21，借助于驱动部件19和传动部件2使成型部件3向其径向最大延伸方向上移动（图1）。

借助于驱动部件19、19a、19b和传动部件2使成型部件3向其径向最小延伸方向上移动，以使所提供的径向外表面23成型（图2）。

横向于工作方向22、沿着驱动方向24地驱动驱动部件19，以控制成型部件3的移动。驱动方向24平行于轴向方向16伸展。驱动部件19的、传动部件2的和成型部件3的相互对应的或共同起作用的面保证将所需的力传递到成型部件3上，借此能够将该成型部件在成型前后以及成型期间传送到其不同的位置上，而没有在成型部件3与其成型凹凸形貌20和工件4之间出现所不希望的机械接触。驱动部件19具有与驱动方向24形成为锐角的驱动面25a、25b。驱动面25a与传动部件2a的互补的传动面26a共同作用。该设计同样适用于驱动面25b和传动部件2b的互补的传动面26b。

传动部件2设置在驱动部件19和成型部件3之间。传动部件2a或2b具有与成型部件3的互补的接合面7a或7b共同作用的第二传动面6a或6b。第二传动面6a、6b和接合面7a、7b平行于驱动方向24即在轴向方向16上伸展。

至少一个传动部件部分2a、2b和/或成型部件3优选地也能够在轴向方向16上移动。

成型部件3优选地大体上形成为环形或空心圆柱体。这能够在图3和图4中最清楚的看出。沿着成型部件的切线方向可以设置大量的缝隙8。这些缝隙实现了成型部件3的尺寸的简单的、径向可变的延伸。在一定程度上可以在径向方向18上“打开”（径向扩大）和“关闭”（径向缩小）成型部件3。

根据图5A和5B，设有缝隙8的成型部件3对于在工件4的内表面21上实现径向靠内的最终几何形状是适宜的。

根据图3和图4，成型部件3适用于形成工件4的径向外表面23。缝隙8在径向方向18上对齐，该缝隙沿轴向方向16延伸，然而不经过成型部件3的整个长度。所提供的外表面23可以在切线方向29上完全地形成为圆柱形的，因此可以借助于成型凹凸形貌20成型单个的凹槽。如在图4中示出的一样，外表面可以代替性地具有外齿部31，该外齿部具有一个或多个齿27。在外齿部31的这些齿27中，能够借助于成型凹凸形貌20成型单个的凹槽（例如凹口14）。

在一个实施方式中，工件4所提供的表面涉及滑动套筒10的未成型的内齿部11（图6）。内齿部11的待成型的最终几何形状即待成型的表面凹凸形貌是通过成型部件3的成型凹凸形貌20限定的（图5A、5B）。通过分别限定的成型凹凸形貌20，待通过成型处理的内齿部11可以采取不同的最终几何形状：内齿部11或它的单独的齿27可以在成型后具有例如衬背12（图7A、8B、10B）、定位齿13（图7B、14B）或凹口14（图7C、12B、12C、12D）的几何形状和功能。

在成型部件3的相应的设计方案中（例如原则上根据图2、3、4），外齿部31的单个的齿27当然也可以具有前述或下面将要描述的最终几何形状。

图8b示出了通过成型而在齿27上制成的衬背12的第一变体。该衬背12的几何形状大致对应于根据图7a中的变体。能够用于成型出该衬背12的成型部件3在图9中在导致成型的工作位置上示出。

根据图8A能够容易地看清楚齿部的未成型的齿27的结构。该齿具有在径向上的尖部区域30。齿的根部区域32径向与该尖部区域30相对，并且面向烧结零件4的或滑动套筒10的基体33。两个侧齿面28设置在尖部区域30和根部区域32之间。各有一个齿面28面对在烧结零件4的切线方向29上邻近的齿27。

在根据图8A的齿27的实施方式中，借助于成型部件3这样成型（特别是）两个齿面28和在较小程度上优选地成型根部区域32，即，借助于成型使齿面28上出现形成为衬背12的凹槽。

图10B示出了通过侧齿面28和根部区域32的成型而在齿27上制成的衬背12的另一变体。原则上能够用于成型出该衬背12的成型部件3在图11中在导致成型的工作位置上示出。

图12B、12C和12D分别示出了通过成型而在齿27上制成的凹口14的变体。凹口14在齿27的尖部区域30中形成了凹槽。能够用于形成凹口14的成型部件3在图13中在导致成型的工作位置上示出。为形成凹口14，成型凹凸形貌20的块状几何形状在此分别匹配于凹口14的几何形状变体。另外，从图12B、12C和12D可以看出，齿27的表面凹凸形貌具有衬背12以及凹口14。该表面凹凸形貌可以通过单独的成型部件3成型得到。作为替代，可以使用时间上相继的多个，特别是两个具有不同的成型凹凸形貌20的成型部件3，从而在齿27上形成整个的表面凹凸形貌（衬背12和凹口14）。

在图14B中示出了在齿27上的所谓的定位齿13作为表面凹凸形貌。在图15中，能够用于成型出定位齿13的成型部件3在导致成型的工作位置上示出。特别是通过加载于在轴向方向16上的、尖部区域30的两个外部的尖部区段35来制造定位齿13。此外，优选地以较小的程度加载两个齿面28和根部区域32。通过成型出现了形成为真正的定位齿13的尖部区段34和位于该尖部区段两侧的两个外部的尖部区段35。尖部区段34和尖部区段35取决于成型过程的、径向具有不同的、长的延伸。

根据图9、11、13、15的成型部件3原则上可以具有根据图5A和图5B的结构，然而带有相应匹配的成型凹凸形貌20。

在图16和17中能够看出驱动部件19和它的部分19a、19b以及作为驱动装置15的组成部分的工具1。驱动装置15可以具有不同的设计，并为成型部件3的运动控制实现必要的力的传递。驱动装置15的结构设计用于，成型部件3在它的成型凹凸形貌20和接触面5之间没有发生非预期的接触的情况下与工具4引至预期位置。特别是可以通过驱动装置15使传动部件2或它的部分2a、2b和/或成型部件3和/或驱动部件19或它的部分19a、19b在实施过程中在轴向方向16上运动。

在形成为压实的烧结零件的工件4的所提供的径向内表面21上的成型过程中，驱动装置15通过传动部件2b降低了成型部件3的径向延伸，并将成型部件引至在工件4中的起始位置，该起始位置具有距离待成型的内表面21的径向间距（图16）。此外，成型部件3轴向引至必要的位置。此后，驱动装置15借助于驱动部件19的部分19a如此控制传动部件2a，即，传动部件使成型部件3的径向延伸扩大，从而在工作位置实施成型。

在工件4的所提供的径向外表面23的成型过程中，必要时在结构上进行相应地调整的驱动装置15通过传动部件2a和/或2b导致了，成型部件3首先径向扩大，并与工具4不发生接触地引至起始位置，在该位置，成型凹凸形貌20与接触面5以径向间距包围工件4的径向外表面23。此外，成型部件3也轴向引至必要的位置。然后，驱动装置15如此控制传动部件2a和/或2b，即，该传动部件使成型部件3的径向延伸缩小，从而在工作位置实施成型。

Claims (18)

1.一种在所提供的、形成为压实的烧结零件（4、10）的工件的表面（11、21、23、31）上的表面凹凸形貌（12、13、14）的成型方法，其中，

-用于表面凹凸形貌（12、13、14）的成型的成型部件（3）在工作方向（22）上移动到所提供的、压实的烧结零件（4、10）的表面（11、21、23、31）上，

-所述成型部件（3）的工作方向（22）在压实的烧结零件（4、10）的径向方向（18）上伸展，并且

-所述成型部件（3）以接触面（5）的成型凹凸形貌（20）在工作方向（22）上作用于所提供的、压实的烧结零件（4、10）的表面（11、21、23、31）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了使所述成型部件（3）移动，在工作方向（22）上改变所述成型部件（3）的径向延伸。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述成型部件（3）的径向延伸

-向径向最大的延伸方向改变，如果要使表面凹凸形貌（12、13、14）成型在所提供的、压实的烧结零件（4、10）的径向内表面（11、21）上，以及

-向径向最小的延伸方向改变，如果要使表面凹凸形貌（12、13、14）成型在所提供的、压实的烧结零件（4、10）的径向外表面（23、31）上。

4.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，使齿部，特别是内齿部（11）或外齿部（31）上的表面凹凸形貌（12、13、14）成型为所提供的、压实的烧结零件（4、10）的表面。

5.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，使压实的烧结零件形成为汽车的换挡变速器的滑动套筒（10）。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，使所述表面凹凸形貌（12、13、14）成型在所提供的内齿部（11）或外齿部（31）的至少一个齿（27）上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使所述表面凹凸形貌（12、13、14）成型在

-齿部（11、31）的切线方向（29）上面对邻近的齿（27）的侧齿面（28）上和/或

-径向地位于顶部区域（30）的外部上和/或

-连接在压实的烧结零件（4、10）的基体（33）上的齿（27）的根部区域（32）上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，已成型的表面凹凸形貌具有

-形成为在侧齿面（28）中的凹槽的衬背（12）和/或

-形成为在尖部区域（30）中的凹槽的凹口（14）和/或

-定位齿（13），所述定位齿具有在尖部区域（30）中的至少两个不同的尖部区段（34、35），所述尖部区段在径向方向（18）上不同程度地延伸。

9.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，借助于横向于成型部件的工作方向（22）、沿着驱动方向（24）移动的驱动部件（19、19a、19b）控制成型部件（3）的移动。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，驱动方向（24）在压实的烧结零件（4、10）的轴向方向（16）上伸展。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述驱动部件（19、19a、19b）具有用于将力传递到所述成型部件（3）上的驱动面（25a、25b）。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述驱动面（25a、25b）与所述驱动部件（19、19a、19b）的驱动方向（24）形成为锐角。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述驱动面（25a、25b）与定位在所述驱动部件（19、19a、19b）和所述成型部件（3）之间的传动部件（2、2a、2b）的互补的传动面（26a、26b）共同作用。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述传动部件（2、2a、2b）在所述成型部件（3）的工作方向（22）上和/或在所述驱动部件（19、19a、19b）的驱动方向（24）上移动。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述传动部件（2、2a、2b）具有与互补的、所述成型部件（3）的接合面（7a、7b）共同作用的第二传动面（6a、6b）。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二传动面（6a、6b）和所述接合面（7a、7b）平行于所述驱动部件（19、19a、19b）的驱动方向（24）伸展。

17.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，所述成型部件（3）与传动部件（2）共同作用，所述传动部件（2）具有至少两个横向于工作方向（22）、彼此间隔开的传动部件部分（2a、2b），其中，每个传动部件部分（2a、2b）都具有一个第二传动面（6a、6b），并且分别与成型部件（3）的接合面（7a、7b）共同作用。

18.工具（1）在所提供的、形成为压实的烧结零件（4、10）的工件的表面（11、21、23、31）上成型出表面凹凸形貌（12、13、14）的应用，其中，所述工具（1）具有成型部件（3），所述成型部件能够在径向的工作方向（18、22）上移动，所述成型部件具有接触面（5），所述接触面具有成型凹凸形貌（20），以使在工作方向（22）上作用于压实的烧结零件（4、10）的表面（11、21、23、31）。

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