多层成型品的制造装置及制造方法与流程

本发明涉及一种用于制造在粉末成型中由原料粉末不同的多层组成的多层成型品的制造装置及制造方法。

本申请主张基于2016年8月16日申请的日本专利申请2016-159569号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

在粉末成型中，在对由原料粉末不同的多层组成的多层成型品进行成型的情况下，例如在对内周部及外周部由材质不同的金属形成的轴承进行成型的情况下，进行如下步骤：使隔板介于内周部与外周部之间，并对其内侧及外侧分别填充不同材质的粉末，在去除隔板之后，进行压缩成型。

例如，在专利文献1中，作为高尔夫球杆头制造装置，公开有如下装置，该装置具备：冲模，形成沿成为高尔夫球杆头的压坯的表面的周围的面；多个下冲头及分隔用冲头，从下方插入于该冲模内且形成压坯的背面侧；上冲头，从上方插入于冲模内且形成压坯的表面侧；及给料机，能够向冲模内单独供给不同种类的原料粉末，相对于冲模，多个下冲头及分隔用冲头彼此独立地上下移动自如，分隔用冲头位于多个下冲头之间并将冲模内进行分隔。而且，记载有如下内容：在通过分隔用冲头分隔冲模内的中央部与周边部，且通过下冲头堵住中央部的空间的状态下，向周边部的空间内填充原料粉末，接着，降低中央部的下冲头，向该空间填充其它原料粉末，然后，降低分隔用冲头之后，压缩成型原料粉末。

专利文献1：日本特开平8-318010号公报

若为该专利文献1所记载的装置，则分隔冲模的空间的分隔用冲头尽量薄为佳，但金属模具的强度上需要一定程度的厚度，因此，若在向用分隔用冲头进行分隔的状态的空间内填充原料粉末之后，降低分隔用冲头，则形成分隔用冲头的厚度范围的薄薄的空间，导致填充于中央部或周边部的原料粉末的一部分塌陷到因分隔用冲头的下降而产生的空间内，从而无法高精度地成型中央部与周边部的交界面。

并且，在向周边部的空间内填充原料粉末之后，向中央部的空间内填充原料粉末时，其滑履箱(shoebox)通过最先填充的周边部的原料粉末的上部，因此存在应填充于中央部的原料粉末还填充到周边部的原料粉末的上部的不良情况。

技术实现要素：

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够高精度地成型多层的交界面，并且能够防止发生各原料粉末的混入的制造装置及制造方法。

本发明的制造装置具备用于形成模腔的冲模、能够从下方嵌合于所述模腔内的下冲头及能够从上方嵌合于所述模腔内的上冲头、以及为了向所述模腔内填充原料粉末而能够在所述冲模的表面移动的滑履箱，所述冲模及所述下冲头通过与该下冲头的嵌合方向平行且穿过所述模腔的分型面被分割为多个分割冲模及多个分割下冲头并且以能够沿所述分型面滑动的方式设置，所述模腔能够随着所述分割冲模及所述分割冲头的滑动而沿所述分型面分割为多个分割模腔，所述滑履箱能够沿与所述分型面交叉的方向移动，且能够向在所述分割冲模及所述分割下冲头沿所述分型面滑动时被分割的各分割模腔分别填充原料粉末。

该制造装置中，冲模与下冲头能够沿分型面滑动，因此若通过使它们滑动来将模腔分割为多个，则被分割的各模腔(将其称为分割模腔)成为沿分型面排列的状态，因此能够通过使滑履箱沿与该分型面交叉的方向移动，对各个分割模腔可靠地填充不同的原料粉末而不会使不同的原料粉末混入。并且，模腔在分型面被组合，因此分割模腔之间不会产生间隙，能够高精度地形成交界面。

作为本发明的制造装置的优选实施方式，优选在所述滑履箱中，沿与所述分型面平行的方向排列设有多个储存原料粉末的粉末供给部。

若分割模腔，则分割模腔成为沿分型面排列的状态，因此通过设为这种滑履箱，能够通过滑履箱的一次移动来向各分割模腔内分别填充原料粉末。

作为本发明的制造装置的优选实施方式，所述分型面可以为平面，也可以为沿滑动方向弯曲的弯曲面。

而且，本发明的制造方法中，将用于形成模腔的冲模及嵌合于所述模腔内的下冲头沿与嵌合方向平行且穿过所述模腔的分型面分割为多个分割冲模及多个分割下冲头并使它们滑动，由此将伴随这些分割冲模及分割下冲头的滑动而被分割的多个分割模腔设为沿分型面排列的状态，且向各分割模腔分别填充原料粉末之后，沿所述分型面滑动所述分割冲模及分割下冲头来使它们组合成原来的冲模及下冲头，由此将分割模腔组合成原来的模腔，并通过上冲头与所述下冲头压缩该组合的模腔内的原料粉末。

本发明在制造原料粉末不同的多层成型品的情况下，能够高精度地成型多层的交界面，并且能够防止发生各原料粉末的混入。

附图说明

图1为表示本发明所涉及的多层成型品的制造方法的第1实施方式的填充粉末之前的初始状态的图，上段的图1的(a)示意地表示冲模的俯视图，下段的图1的(b)示意地表示该冲模的纵剖视图。

图2表示继图1所示的初始状态之后形成有模腔且滑履箱中填充有粉末的状态，图2的(a)为示意地表示冲模的上表面的图，图2的(b)为示意地表示该冲模的纵截面的图。

图3表示继图2所示的状态之后向模腔填充了粉末的状态，图3的(a)为示意地表示冲模的上表面的图，图3的(b)为示意地表示该冲模的纵截面的图。

图4表示继图3所示的状态之后使滑履箱从模腔上表面退避的状态，图4的(a)为示意地表示冲模的上表面的图，图4的(b)为示意地表示该冲模的纵截面的图。

图5表示继图4所示的状态之后使分割冲模移动来进行组合的状态，图5的(a)为示意地表示冲模的上表面的图，图5的(b)为示意地表示该冲模的纵截面的图。

图6表示继图5所示的状态之后压缩粉末的状态，图6的(a)为示意地表示冲模的上表面的图，图6的(b)为示意地表示该冲模的纵截面的图。

图7为表示本发明所涉及的多层成型品的制造装置的第1实施方式的纵剖视图。

图8为图7的冲模部分的沿a-a线的视图，图8的(a)表示初始状态，图8的(b)表示分割了模腔的状态。

图9为图7的下冲头部分的沿b-b线的视图，图9的(a)表示初始状态，图9的(b)表示分割了模腔的状态。

图10为图7中所使用的下冲头的右视图。

图11为表示本发明所涉及的多层成型品的第1实施方式的立体图。

图12表示本发明的第2实施方式，图12的(a)为多层成型品的立体图，图12的(b)及图12的(c)为将与图1及图2的上段相同的冲模示意化的俯视图，图12的(b)表示分割了模腔的状态，图12的(c)表示初始状态。

图13为表示本发明的第3实施方式的与图12同样的图。

具体实施方式

以下，对本发明的制造装置及制造方法的实施方式进行说明。

首先，对利用第1实施方式的制造装置成型的由多层组成的多层成型品1进行说明，如图11所示，该多层成型品1形成为横截面形状沿上下方向均匀的块状，其一侧部形成有伸出部2，在另一侧部的附近隔着与伸出部2的伸出方向平行的纵切状的平面3，在左右(一侧部侧与另一侧部侧)使用不同的原料粉末，并在该纵切状的平面3一体接合。将具有伸出部2的一侧设为一侧部侧块体1a，将另一侧设为另一侧部侧块体1b。

如图7所示，制造装置10具备上模(图中仅示出上冲头20)、下模30及在下模30的上表面移动的滑履箱50(参考图1及图2)。

下模30具备沿上下方向具有贯穿孔的冲模31、嵌合于贯穿孔内的下冲头41以及如后述那样驱动冲模31的一部分及下冲头41的一部分的驱动器60(参考图9)。

关于冲模31，通过下冲头41的上端部嵌合于贯穿孔内来形成填充粉末原料的模腔32，且包括该模腔32，并通过沿嵌合方向的一个平面，该冲模31被分割为第1分割冲模31a与第2分割冲模31b。在该情况下，如图8所示，在第1分割冲模31a中水平地形成有俯视矩形形状的槽33，在该槽33内滑动自如地容纳有第2分割冲模31b。而且，该槽33的一个侧面形成为沿上下方向的平面，关于第2分割冲模31b，其一个侧面也与槽33的一个侧面面接触，该一个侧面被设为第1分割冲模与第2分割冲模的分型面34。并且，隔着该分型面34，模腔32也被分割为形成于第1分割冲模31a的第1分割模腔32a与形成于第2分割冲模31b的第2分割模腔32b。另一方面，槽33的与分型面34相反的一侧的侧面为导向部35，该导向部35以将槽33设为燕尾槽状的方式弯曲形成，且与第2分割冲模31b的下端部卡合，从而引导该第2分割冲模31b的移动。并且，在第1分割冲模31a中的槽33的一端部设有限制第2分割冲模31b的初始位置的挡块36，在该挡块36与第2分割冲模31b抵接的状态下，各模腔32a、32b能够组合成一个模腔32。

而且，该冲模31固定于模座37，该模座37通过省略图示的驱动部以能够沿上下方向移动的方式被保持。

并且，下冲头41也沿与冲模31相同的平面被分割，且由嵌合于第1分割冲模31a的第1分割下冲头41a及嵌合于第2分割冲模31b的第2分割下冲头41b构成。第1分割下冲头41a固定于下模30的第1固定部42的上端，该第1固定部42以上下方向的位置固定的状态保持于下模30。

另一方面，第2分割下冲头41b在下模30的第2固定部43上以能够在沿与第1分割下冲头41a的分型面34的水平方向上移动的方式被支承，在第2固定部43的上表面设有引导第2分割下冲头41b的移动的导向件44及将第2分割下冲头41b在沿分型面34的水平方向上驱动的缸体等驱动器60(参考图9)。另外，在第2固定部43形成有插穿第1分割下冲头41a的孔45。另外，在冲模31也形成有使下冲头41穿过的孔39。

并且，如图7、图9及图10所示，关于第2分割下冲头41b，在其上端部一体设有与该第2分割下冲头41b的冲头部46平行地延伸的杆部47，该杆部47的上端部嵌合于形成在第2分割冲模31b的凹部38内。该凹部38构成为限制第2分割下冲头41b在与嵌合方向正交的水平方向上的移动，但允许第2分割下冲头41b在嵌合方向上的移动，第2分割下冲头41b的冲头部46的上端面能够移动至与冲模31的上表面相同或比其稍微向上方突出的位置。因此，第2分割下冲头41b及第2分割冲模31b能够以将杆部47嵌合于凹部38的状态在沿分型面34的水平方向上一体移动。

滑履箱50形成为下方开口的盒状，从与其上部连接的供给管51、52供给原料粉末。并且，内部通过分隔壁53被分隔为用于分别供给不同的原料粉末的两个粉末供给部50a、50b。在该情况下，滑履箱50一边沿与前述冲模31和下冲头41的分型面34正交的方向移动，一边向模腔32供给原料粉末，分隔壁53沿该移动方向形成。因此，两个粉末供给部50a、50b沿与滑履箱50的移动方向正交的方向排列配置。

接着，对使用如此构成的制造装置10制造多层成型品1的方法进行说明。

该多层成型品1经过向下模30的模腔32内填充原料粉末的原料粉末填充工序、压缩所填充的原料粉末并对压坯进行成型的压坯成型工序、烧结压坯的烧结工序及根据需要校正该烧结产品的外形的校正工序等而被制造成最终形状。前述制造装置10在原料粉末填充工序及压坯成型工序时使用，且以按照从图1所示的初始位置至图6为止的顺序示出的方式对压坯进行成型。该图1～图6中，在上段示出俯视图，在下段示出纵剖视图。

另外，在以下的说明中，压坯为与最终的多层成型品几乎相同的形状，因此在对压坯进行说明的情况下，标注与多层成型品相同的符号来进行说明。

以下，按照工序顺序进行说明。

＜原料粉末填充工序＞

在图1所示的初始位置，冲模31的上表面与下冲头41的上表面成为在一平面上对齐的状态。因此，模腔32还未形成。并且，在该初始位置，冲模31及下冲头41处于在分型面34上组合在一起的状态。

通过从该初始位置提升冲模31，使下冲头41的上表面相对于冲模31的上表面下降，从而在该下冲头41的上方形成模腔32，并且通过驱动器60驱动第2分割下冲头41b，从而该第2分割下冲头41b沿分型面34移动。由此，成为图2所示的状态，模腔32被分割为第1分割模腔32a与第2分割模腔32b这两个，且成为在沿分型面34分开的位置排列的状态。另一方面，滑履箱50在冲模31的上表面处于待机状态，向各粉末供给部50a、50b分别供给原料粉末。

接着，如图3所示，使滑履箱50沿冲模31的上表面移动至模腔32的上方，由此向各分割模腔32a、32b供给粉末供给部50a、50b内的原料粉末。该滑履箱50中，在两个粉末供给部50a、50b之间沿与分型面34正交的方向形成有分隔壁53，该分隔壁53配置于两个分割模腔32a、32b之间，由此各粉末供给部50a、50b内的原料粉末可靠地供给至各分割模腔32a、32b，从而防止两者混合存在。

如图4所示，使滑履箱50从分割模腔32a、32b上退避之后，如图5所示，使第2分割冲模31b沿分型面34移动至初始位置，由此将通过两个冲模31a、31b分开的两个分割模腔32a、32b设为组合的状态。

而且，如图6所示，使上冲头20下降，并在该上冲头20与下冲头41之间压缩模腔32内的原料粉末。

然后，如图1所示，使冲模31下降并从模腔32排出压坯之后，经过烧结工序，根据需要经过校正工序等而精加工成最终的多层成型品1。

如此，多层成型品1通过以如下方式形成的压坯来制造：即，在压坯成型工序中，将模腔32分割为两个，并向每一个模腔供给原料粉末之后组合模腔并进行成型，从而形成该压坯。在该压坯成型工序时，滑履箱50沿与分型面34正交的方向移动，从而能够从通过分隔壁53分隔的两个粉末供给部50a、50b将原料粉末以不会混合存在的方式供给至各分割模腔32a、32b。而且，与前述专利文献1所记载的分隔用冲头不同，分割模腔32a、32b的分开及合体通过沿分型面34滑动第2分割冲模31b来进行，因此两个分割模腔32a、32b内的原料粉末也不会在交界面塌陷。因此，高精度地成型所得到的压坯(多层成型品1)的各层的交界面，并且还可靠地防止各原料粉末的混入。

图12表示本发明的第2实施方式。关于该实施方式的多层成型品70，如图12的(a)所示，具有伸出部2的一侧部侧块体70a和与其相反的一侧的另一侧部侧块体70b由相同的原料粉末成型，它们之间的中央侧块体70c由不同的原料粉末成型。外形形状与图11的第1实施方式的多层成型品1相同。除此以外，对于与第1实施方式共同的部分标注相同符号，并且简化说明，且以不同的部分为中心进行说明(在接下来的第3实施方式中也同样)。

而且，在该制造装置中，如图12的(b)及图12的(c)所示，冲模81中，在固定状态的第1分割冲模81a中彼此平行地形成有一对俯视矩形形状的槽33，这些槽33中分别容纳有第2分割冲模81b及第3分割冲模81c。而且，第1分割冲模81a的两个槽33之间形成有第1分割模腔82a，且以夹住该第1分割模腔82a的方式在一侧的槽33内的第2分割冲模81b中形成有第2分割模腔82b，在第3分割冲模81c中形成有第3分割模腔82c。各槽33的与第1分割模腔82a的两端相接的一侧的侧面被设为分型面34。沿该分型面34，第2分割冲模81b及第3分割冲模81c沿图12的(b)的箭头所示的同一方向在槽33内滑动。

因此，第2分割冲模81b及第3分割冲模81c一体移动，且在与中央的第1分割模腔82a分开的位置，相对于第1分割模腔82a，第2分割冲模81b的第2分割模腔82b及第3分割冲模81c的第3分割模腔82c以沿分型面34排列的状态配置，第2分割模腔82b及第3分割模腔82c以沿与分型面34正交的方向排列的状态配置。

另一方面，滑履箱50沿与冲模81的分型面34正交的方向往复移动，且通过沿与分型面34正交的方向形成的分隔壁53被分隔为两个粉末供给部50a、50b。

而且，如图12的(b)所示，相对于第1分割模腔82a，使第2分割模腔82b及第3分割模腔82c分开，且通过滑履箱50，向第1分割模腔82a、第2分割模腔82b及第3分割模腔82c分别供给原料粉末，如图12的(c)所示，使第2分割冲模81b及第3分割冲模81c移动至初始位置，并将各分割模腔82a～82c设为组合的状态之后，对原料粉末进行压缩成型，由此能够通过三个分割模腔82a～82c来成型中央侧块体70c由与一侧部侧块体70a及另一侧部侧块体70b不同的原料粉末形成的压坯70(标注与多层成型品相同的符号)。

图13表示本发明的第3实施方式。关于该实施方式的多层成型品90，如图的13(a)所示，具有伸出部2的一侧部侧块体90a、与其相反的一侧的另一侧部侧块体90b及中央侧块体90c均由不同的原料粉末成型。外形形状与图11的第1实施方式的多层成型品1相同。

而且，在该制造装置中，如图13的(b)及图13的(c)所示，冲模91中，在固定状态的第1分割冲模91a中彼此平行地形成有一对俯视矩形形状的槽33，这些槽33中分别容纳有第2分割冲模91b及第3分割冲模91c。而且，第1分割冲模91a的两个槽33之间形成有第1分割模腔92a，且以夹住该第1分割模腔92a的方式在一侧的槽33内的第2分割冲模91b中形成有第2分割模腔92b，在第3分割冲模91c中形成有第3分割模腔92c。各槽33的与第1分割模腔92a的两端相接的一侧的侧面被设为分型面34。沿该分型面34，第2分割冲模91b及第3分割冲模91c沿与图13的(b)的箭头所示的不同的方向在槽33内滑动。

因此，在该制造装置中，相对于中央的第1分割模腔92a，第2分割模腔92b及第3分割模腔92c沿分型面34在左右两个方向上分开，这些分割模腔92a～92c配置成三列。

另一方面，在滑履箱95中，通过沿与冲模91的分型面34正交的方向平行地设置的两张分隔壁53，以沿分型面34排列的方式配置有三列粉末供给部95a～95c，且通过滑履箱95沿与冲模91的分型面34正交的方向的往复移动，各粉末供给部95a～95c向对应的分割模腔92a～92c供给原料粉末。

通过这种方式，能够向三个分割模腔92a～92c填充不同的原料粉末来制造三层的多层成型品90，并能够高精度地成型交界面且能够可靠地防止原料粉末的混入。

以上说明的多层成型品的制造方法及制造装置例如能够应用于在滑动部及其备用(backup)部改变铜的混合比率来制造铁铜系滑动部件的情况或局部改变硬质组件的co的混合比率来制造铁铜系滑动部件的情况等中。

另外，本发明并不限定于上述实施方式的结构的多层成型品，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够对细微部分的结构加以各种变更。

例如，各实施方式均将冲模的分型面形成为平面状，但在制造扇形块状的多层成型品时等，也可以将冲模设为其分型面形成为沿滑动方向弯曲的弯曲面而沿弯曲面移动分割冲模的结构。

并且，沿与分型面正交的方向移动滑履箱，但只要能够向分割模腔的每一个分别供给原料粉末，则也可以沿与分型面倾斜地交叉的方向移动滑履箱。

并且，向各分割模腔一次性供给了不同的原料粉末，但也可以按每一个原料粉末分别设置滑履箱，并向各分割模腔分别供给原料粉末。

而且，设为在向分割模腔分别填充原料粉末之后，使分割模腔成为组合的状态之后通过上冲头压缩原料粉末，但也可以设为如下方式：即，还能够在以与下冲头同样地分割上冲头并使其能够与下冲头一同移动的方式构成的基础上，向分割模腔分别填充原料粉末之后，在该分割状态下向各分割模腔内插入分割的上冲头并轻微按压原料粉末，在轻微按压之后分别组合分割模腔与上冲头并对压坯进行成型。

产业上的可利用性

能够应用于在滑动部及其备用部改变铜的混合比率来制造铁铜系滑动部件的情况等由原料粉末不同的多层组成的各种多层成型品中。

符号说明

1、70、90多层成型品

10制造装置

20上冲头

30下模

31冲模

31a第1分割冲模

31b第2分割冲模

32模腔

32a第1分割模腔

32b第2分割模腔

34分型面

36挡块

50滑履箱

50a、50b粉末供给部

53分隔壁

81冲模

81a第1分割冲模

81b第2分割冲模

81c第3分割冲模

82模腔

82a第1分割模腔

82b第2分割模腔

82c第3分割模腔

91冲模

91a第1分割冲模

91b第2分割冲模

91c第3分割冲模

92a第1分割模腔

92b第2分割模腔

92c第3分割模腔

95滑履箱

95a～95c粉末供给部