JPH0647200B2 - 粉末成形プレスにおける成形品のクラック除去方法および装置 - Google Patents
粉末成形プレスにおける成形品のクラック除去方法および装置Info
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- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
のクラック除去方法および装置に関する。
すようなものがある。すなわち、上パンチ100と、同
心的に配置される複数の下パンチ101,102,10
3とによって、金型104内の粉末を上下に加圧して第
18図に示すような段付きの成形品105を成形してい
る。
部106,107の境い目にクラック108が発生する
ことが大きななやみであった。
終了後成形品105を抜出す際に、上パンチ100によ
る加圧力が抜けたときに各下パンチ101,102,1
03の歪量が解放され、この歪量が各下パンチ101,
102,103によって異なることが大きな要因となっ
ていた。すなわち、加圧時の成形圧力によって各下パン
チ101,102,103には圧縮歪が生じる。この歪
量は下パンチ101,102,103の長さに比例する
ために第17図に示すように最も長い第3下パンチ10
3の歪量a3が最も大きく、以下第2,第1下パンチ1
02,101の歪量a2,a1の順に小さくなる。そして、
成形品105を抜出す際に上パンチ100を上昇した時
点で成形品105に対する圧が抜け、各下パンチ10
1,102,103が歪量a1,a2,a3の分だけ伸びる。こ
の伸び量は第3下パンチ103が大きいために、成形品
105を第3下パンチ103だけで部分的に押圧して押
出すことになり、第2下パンチ102との境目にクラッ
クが発生してしまう。
量を同じにするために、各下パンチ101,102,1
03を支持するホルダ部1001A,102A,103
Aの剛性を変えて、歪量の少ない部分を弱く、また多い
部分を強くして、抜出し時の各下パンチ101,10
2,103の相対的な位置合わせをしていた。しかし、
その都度、各下パンチ101,102,103や各下パ
ンチのホルダ部101A,102A,103Aを分解し
て加工する必要があり、その調整にも限度があり、最も
苦労の多いところである。
れたもので、その目的とするところは、各下パンチの加
圧による歪量の差を抜出し時に吸収してクラックを除去
する粉末成形プレスにおける成形品のクラック除去方法
および装置を提供することにある。
チと、互いに同心的に組付けられる複数の下パンチとに
よって、金型内の粉末を上下に加圧して成形品を成形
し、金型内から成形品を抜出す粉末成形プレスにおける
成形品のクラック除去方法において、 加圧行程におおける各下パンチの圧縮歪量の差を予じめ
求めておき、加圧終了後成形品に加えられた加圧力が解
放される際に、前記予じめ求めた歪量の差を応じて各下
パンチを上下動させて成形品に当接する各下パンチ端面
の相対位置を一定に保つことを特徴とする。
じる歪量に応じて下パンチを上下移動量を修正すること
が効果的である。
は、前記各下パンチを駆動する油圧シリンダと、 前記各下パンチの圧縮歪量の差を予じめ入力しておく記
憶手段と、 前記圧縮歪量の差を制御目標値として、加圧終了後成形
品に加えられた加圧力が解放された際に前記各油圧シリ
ンダを駆動制御する駆動制御手段と、を備えて成ること
を特徴とする。
去方法は、各下パンチの歪量の差に応じて、加圧力解放
の際に各下パンチを上下動させて各下パンチの相対位置
を一定に保ち成形品のクラック発生を防止する。
各下パンチの歪量の差を無くすように、駆動制御手段に
よって油圧シリンダが制御される。
ず、第1図(e)に示すような2段階に絞った成形品Wを
成形する場合を例にとって説明する。成形品Wは大,
中,小の円板を同軸的に積み重ねたような円柱状の製品
で、大径側から小径側に向って第1,第2,第3段部
W1,W2,W3を有している。
パンチ4と、下パンチ10とによって金型としてのダイ
1内に充填された粉末3を圧縮することにより行なわれ
るが、この実施例では上パンチ4の下動と共にダイ1も
下動させるウィズドロアル方式により行なわれる。そし
て、下パンチ10は同心的に嵌合される第1,第2,第
3下パンチ11,12,13に分割構成されている。第
1下パンチ11は最も外側に位置し、上パンチ4との間
で成形品Wの第1段部W1を圧縮成形する。第2下パン
チ12は中間に位置し、上パンチ4との間で成形品Wの
第段2部W2を圧縮成形する。第3下パンチ13は中心
に位置し、上パンチ4との間で第3段部W3を圧縮成形
するようになっている。
法にして1/2程度圧縮するので、説明を簡略化するため
に、成形品Wの寸法関係を、第1段部W1から第3段部
W3までの全高さを3hとし、第2段部W2から第3段
部W3までの高さを2hとし、第3段部W3の高さをh
とすると、圧縮すべき粉末の充填深さは、第1図(a)に
示すように、第3パンチ13を基準にしてダイ上面1A
までの深さを6hとし、第1下パンチ11までの深さを
4hとし、第2下パンチ12までの深さを2hにそれぞ
れ設定しておく。そして第1図(b)に示すように、上パ
ンチ4を下降させダイ上面1Aに達した時点または少し
ダイ1内に入って加圧が開始された時点から、第3下パ
ンチ13を固定した状態で上パンチ4を3hだけ下降さ
せ、第1下パンチ11を2hだけ下降させ、第2下パン
チ12と1hだけ下降させる。ダイ1は上パンチ4によ
る一次上加圧が終了した時点から上パンチ4と共に下降
させるようになっている。
2下パンチ11,12の速度比を、最終的な各段部W1,W
2,W3の圧縮量の比率と同一の比率に設定してある。
チ4を上昇させると共にダイ1を下降させて第1,第
2,第3下パンチ11,12,13によって成形品Wを
ダイ1から押し出す。
2,13に生じた歪量δ1,δ2,δ3の差を予じめ求
めておき、歪量の差に応じて各下パンチ11,12,1
3を上動させて成形品Wの各第1,第2,第3段部W1,W
2,W3に当接する各下パンチ11,12,13の端面のの
相対位置を一定に保つようになっている。この図示例で
は第3下パンチ13は固定とし、この第3下パンチ13
の歪量に合わせて第1,第2パンチ11,12を上下動
させている。すなわち、第1,第2,第3下パンチ1,
12,13の各歪量をそれぞれδ1,δ2,δ3とし、
δ1<δ2<δ3とすると第2下パンチ12は、第3下
パンチ13との歪量の差(δ3−δ2)だけ上動させ、
第1下パンチ11は第3下パンチ13との歪量の差(δ
3−δ1)分だけ上昇させて、上パンチ4による圧が抜
けた際に第1,第2,第3パンチ11,12,13がす
べて、加圧完了位置から第3下パンチ13の歪量δ3と
同一量だけ上方に移動する。したがって、各第1,第
2,第3下パンチ11,12,13の相対位置を一定に
保ちながら各成形品Wの各段部W1,W2,W3が押上げられ、
各段部W1,W2,W3の間にクラックが入るおそれがない。
すもので、この例はダイ1を固定した両圧方式の場合で
ある。成形品W′としては、上記実施例と異なり第1段
部W1′と第2段部W2′のみの2段の円柱状成形品
で、第1,第2下パンチ11′,12′と上パンチ4に
よって圧縮成形される。
1′とδ2′との差(δ2−δ1)を予じめ求めておい
て、加圧終了後に成形品Wに加えられた圧力が解放され
る際に、第1下パンチ11をδ2−δ1だけ上動させて
各第11,第2下パンチ11,12端面の相対位置関係
を一定にしている。
スの具体的な装置構成を示している。
ダイ1と、このダイ孔2内に充填される原料粉末3を加
圧するための上パンチ4および下パンチ10を備えてい
る。上パンチ4は上部ラム5に取付けられ、上部ラム5
の上下動によって上パンチ4をダイ孔2内に挿入して粉
末3を加圧する。
される第1下パンチ11と、第2下パンチ12と、第3
下パンチ13とから構成されており、第1下パンチ11
は第1パンチアダプタ21を介して可動の第1パンチプ
レート31に固定されている。
して第2パンチプレート32に固定され、第3パンチ1
3は第3パンチアダプタ23を介してプレス本体7に固
定される固定プレート33に固定されている。
結するロッド8が第1,第2パンチプレート31,32
および固定プレート33にブッシュ9を介して挿し通さ
れ、各プレート31,32,33が互いに平行状態で相
対的に往復移動するようになっている。第1,第2パン
チ11,12は第1,第2油圧シリンダ40,50によ
り作動されるもので、第1,第2油圧シリンダ40,5
0はそれぞれ直列に配置され、第1,第2パンチプレー
ト31,32に第1,第2下パンチ11,12と同軸的
に作動連結されている。
2パンチプレート32の間に配置され、第2油圧シリン
ダ50は固定プレート33と第2パンチプレート32の
間に配置され各油圧シリンダ40,50は柱60,60
を介して連結されている。
貫通孔44,54を有するドーナツ形状で、ダイ1に近
い前段の第1油圧シリンダ40の貫通孔44をじて後段
の第2パンチプレート32に第2パンチ12が固定され
ている。この実施例では第2パンチアダプタ22を貫通
孔44に液密状態にて往復動自在に挿入されている。
リンダチューブ41内に挿入されるピストン42とを有
し、ピストンロッド43が第1パンチプレート31に連
結されている。
ストン52とから成り、ピストンロッド53の一端が第
2パンチプレート32に連結されている。
て固定プレート33に固定されるが、第3パンチアダプ
タ23は第2油圧シリンダ50の貫通孔54に液密状態
にて往復動自在に挿入されると共に、第2パンチアダプ
タ22の貫通孔221内にも摺動自在に挿入されてい
る。さらに、第3パンチアダプタ23内部にも貫通孔2
31が設けられ、この貫通孔231にコアロッド6およ
びコアロッドホルダ6Aが挿入されている。
工程を示すもので、第11図は充填工程を示しており、
上部ラム5が上昇して上パンチ4はダイ孔2上方にあ
り、ダイプレート30は引き下げヨーク34、下下部ラ
ム35により充填位置にある。さらに、第1下パンチ1
1、第2下パンチ12は第1,第2油圧シリンダ40,
50により充填位置ににある。
ら、第1,第2下パンチ11,12も規定位置で加圧が
完了した位置である。
30おおよび第1,第2下パンチ11,12が下降して
成形品を抜き出した抜き出し完了位置である。
され、プレス本体側のカムあるいは油圧シリンダによっ
て決まっている。また、ダイプレート30についても引
下げヨーク34を駆動する下部ラム35によって駆動さ
れ、プレス本体側のカムあるいは油圧シリンダ等によっ
て制御される。
って機械各部に歪を生ずるが、たとえば第1下パンチ1
1は第1パンチプレート31と固定プレート33間の動
きを第1リニアスケール701で、また第2下パンチ1
2は第2下パンチプレート32と固定プレート33間の
動きを第2リニアスケール702で位置を測定している
ため、歪があっても一定の数値となるようにサーボコン
トローラ74により自動的に調整され、各第1,第2パ
ンチプレート31,32と固定プレート33相対位置は
一定に制御される。
11,12,13の位置を正確に制御するためにはダイ
プレート30および上パンチ4の位置についても正確に
位置決めする必要がある。そのためには、たとえば第
1,第2パンチプレート31,32と同様にリニアスケ
ール等を用いて上パンチ4およびダイプレート30の実
際の位置を検出し、サーボコントローラ等を用いて上ラ
ム55及び下ラム35を駆動する油圧シリンダをフィー
ドバック制御すればよい。
2,13の位置を相対的に見れば全く問題はないが構造
上できない。そこで、センサの働かない部分、たとえば
第4図では、第1下パンチ11と第11パンチアダプタ
21,第2下パンチ12と第2パンチアダプタ22,さ
らに第3下パンチ13と第3パンチアダプタ23の歪量
をほぼ同じ量にする必要があるが、パンチおよびアダプ
タの長さは第3,第2,第1下パンチ13,12,11
および第3,第2,第1パンチアダプタ23,22,2
1の順で長いため、歪量も第3,第2,第1下パンチ1
3,12,11の順に小さくなる。
21,第2下パンチ12と第2パンチアダプタ2,第3
下パンチ13と第3パンチアダプタ23の各歪量を計算
し、その歪量の差を演算して記憶しておく。
221の歪量を0.5[mm],第2下パンチ12と第2パ
ンチアダプタ22の歪量を0.8[mm],第3下パンチ1
3と第3パンチアダプタ23の歪量を1[mm]とすれ
ば、第3下パンチ13は固定で動かないから、加圧力を
抜くときに、第1下パンチ11は1−0.5=0.5[mm],
第2下パンチ12は1−0.8=0.2[mm]持ち上げればよ
い。
が、第1下パンチ11を固定とし、第2下パンチ12を
0.8−0.5=0.3[mm],第3下パンチ13を1−0.5=0.
5[mm]の値だけ下降させるようにしてもよい。
れる油圧シリンダ等にて駆動される。
した位置計測手段としての第1,第2リニアスケール7
01,702と、コンピュータ71と、サーボコントロ
ーラ74と、油圧サーボ弁72の組み合わせによりで行
なう。もっとも、油圧サーボ弁に限るものではなく、ア
ナログ式の比例制御弁、デジタル弁等の各種バルブを用
いることができる。
プレート31,32の目標位置が入力されており、実際
の位置を位置検出手段により検出してフィードバック
し、制御目標値と検出値とを比較して、駆動制御手段と
してのサーボコントローラ74を介して油圧サーボ弁7
2を操作し、第1,第2油圧シリンダ40,50を駆動
制御する。油圧サーボ弁72は各種油圧源回路73から
油圧が供給される。
は、第1,第2下パンチ11,12と第3下パンチ13
との歪量のの差分を加圧完了位置に加えた位置である。
の歪量が大きいかわかるので、その量を調整するように
すればよい。このように、各下パンチ11,12,13
の歪量の差分の入力値を修正するだけでクラックを除去
することができ、各部の調整が極めて簡単にできる。こ
の点、従来では各下パンチおよびパンチアダプタ等をい
ちいち分解し、剛性を変えるべくパンチアダプタ等を削
って組付け、試し打ちをしてクラックが発生するかどう
か確認し、クラックが発生すると再度各部を分解して再
調整をしなければならず、膨大な労力を要していた。こ
のような調整作業が、この発明では、入力設定値を変え
るだけで済み、調整作業が飛躍的に簡単なった。
大きく、ダイ1と成形品W′間のフリクションが大きい
場合について説明する。このようにフリクションが大き
いと、成形品W′の抜出し時に第1下パンチ11にかか
る力が加圧時と同程度の力となる。したがって、歪量を
第1,第2,第3下パンチ11,12,13とも同じに
したとしても、ダイ1が下がるときに第1下パンチ11
のみが圧縮を受けて歪み、第2,第3下パンチ12,1
3のみで突上げたことになり、第3図(b)に示すように
クラッチが生じるおそれがある。
1,12,13の各歪量の割合を2:1:1とすれば、
加圧終了後加圧力が抜けたときに、第2,第3下パンチ
12,13は成形品W′との間に隙間が生じる。そし
て、抜出時に第1下パンチ11が縮んだときに第2,第
3下パンチ12,13で成形品W′を突上げることなく
抜出しを行なうことができる。このように第1下パンチ
11を第2,第3下パンチ12,13の2倍のたわみ量
をとることは機械式の粉末成形プレスの場合は困難であ
り、油圧式のものが好適である。
2,第3下パンチ12,13との差分だけ突き上げるよ
うにすればよい。
より駆動制御するようにして各下パンチおよびパンチア
ダプタのたわみの影響を排除しているが、第15図に示
すように油圧シリンダ40′,50′を各パンチプレー
ト31′,32′の両側に取付ける構成のものについて
も同様に適用できる。この場合にも第1,第2パンチプ
レート31′,32′の変位量を第1,第2リニアスケ
ール701,702によって計測し、第14図に示した
ように同様のフィードバック制御を行なう。すなわち、
第1パンチプレート31′上の第1パンチアダプタ2
1′と第1下パンチ11′、および第2パンチアダプタ
22′と第2下パンチ12′の各歪量の差分を予じめコ
ンピータに入力しておいて、加圧後その圧力解放時に歪
量の差を吸収するように第1,第2油圧シリンダ4
0′,50′を駆動制御するものである。
制御する、いわゆる油圧プレスを例にとって説明した
が、油圧プレスに限るものではなく、たとえば第17図
に示した従来のメカプレスにおいて、各パンチプレート
に加えられる圧力をメカストッパ110′,111′で
受け、第1,第2,第3下パンチ101,102,10
3および各パンチアダプタ101A,102A,103
Aのたわみ量を油圧シリンダにて制御するようにしても
よい。
チアダプタ21,22,23の歪量の総和の差を制御対
象としているが、要するにダイ孔2内の各第1,第2,
第3下パンチ11,12,13を先端位置に影響する部
材の歪量の総和を制御対象とするものである。
ているが、第16図に示すように凹状の段部を有する成
形品についても同様にして成形することができる。
る成形品の抜き出しを例にとって説明したが、加圧方法
としてはこれに限るものではなく、たとえば日本粉末工
業会規格の「粉末冶金プレス用語」JPMA4−198
7の第31〜35頁に記載される各種加圧方法,その他
種々の加圧方法によって加圧された成形品の抜き出しに
適用することができることはもちろんである。
了後成形品に加えられた圧力が解放される際に、予じめ
求めた各下パンチの歪量の差に応じて各下パンチを上下
動させて各下パンチの相対位置を一定に保つようにした
ので、抜出し時における成形品のクラック発生を確実に
防止することができる。
歪量の差の入力設定値を変えるだけで済むので、従来の
ように各下パンチやアダプタ部等を分解して調整すると
いった膨大な労力が不要となり、作業性を飛躍的に向上
させることができる。
る成形品のクラック除去方法をウィズドロアル方式に適
用した場合の加圧行程を示すもので、同図(a)は充填時
の要部断面図、同図(b)は加圧開始点の要部断面図、同
図(c)は加圧完了時の要部断面図、同図(d)は抜き出し状
態の要部縦断面図、同図(e)は成形品の一例を示す縦断
面図、同図(f)は各下パンチの歪状態を誇張して示す拡
大断面図、第2図(a)乃至(d)は本発明を両押しタイプに
適用した加圧行程を示す要部縦断面図、第2図(e)は各
下パンチの歪状態を誇張して示す拡大断面図、第3図
(a)乃至(c)は本発明をフリクションの大きい成形品の抜
き出しに適用した場合の成形品抜出し行程を示す要部縦
断面図、第4図は第1図の加圧制御がなされる粉末成形
プレスのツールセットを示す縦断面図、第5図は第4図
のV−V線断面図、第6図は第4図のVI−VI線断面図、
第7図は第4図のVII−VII線断面図、第8図は第4図の
VIII−VIII線断面図、第9図は第4図のIX−IX線断面
図、第10図は第4図のX−X線断面図、第11図乃至
第13図は第4図のダイセットの加圧行程を示してお
り、第11図は充填時、第12図は加圧完了時、第13
図は抜き取り時の縦断面図、第14図は第4図の各パン
チの制御ブロック図、第15図は本発明の他の実施例の
係る粉末成形プレスのツールセットを示し、同図(a)は
縦断面図、同図(b)は固定プレート部における横断面
図、第16図は凹状の段付き成形品を示す縦断面図、第
17図は従来の粉末成形プレスの縦断面図、第18図は
従来の成形方法によるクラック発生状態を示す拡大断面
図である。 符号の説明 1……ダイ、2……ダイ孔 3……粉末、4……上パンチ 5……上部ラム、6……コアロッド 10……下パンチ、11……第1下パンチ 12……第2下パンチ、13……第3下パンチ 35……下部ラム 31,32……第1,第2パンチプレート 33……固定プレート、30……ダイプレート 40,50……第1,第2油圧シリンダ 71……コンピュータ 74……サーボコントローラ(駆動制御手段) 701,702……第1,第2リニアスケール(計測手段)
Claims (3)
- 【請求項1】上パンチと、互いに同心的に組付けられる
複数の下パンチとによって、金型内の粉末を上下に加圧
して成形品を成形し、金型内から成形品を抜出す粉末成
形プレスにおいて、 加圧行程における各下パンチの圧縮歪量の差を予じめ求
めておき、加圧終了後成形品に加えられた加圧力が解放
される際に、前記予じめ求めた歪量の差に応じて各下パ
ンチを上下動させて成形品に当接する各下パンチ端面の
相対位置を一定に保つことを特徴とする粉末成形プレス
における成形品のクラック除去方法。 - 【請求項2】成形品抜出しの際の摩擦抵抗により下パン
チに生じる歪量に応じて下パンチの上下移動量を修正す
る請求項1に記載の粉末成形プレスにおける成形品のク
ラック除去方法。 - 【請求項3】上パンチと、互いに同心的に組付けられる
複数の下パンチとによって、金型内の粉末を上下に加圧
して成形品を成形し、金型内から成形品を抜出す粉末成
形プレスにおいて、 前記各下パンチを駆動する油圧シリンダと、前記各下パ
ンチの圧縮歪量の差を予じめ入力しておく記憶手段と、 前記圧縮歪量の差を制御目標値として、加圧終了後成形
品に加えらえた加圧力が解放された際に前記各油圧シリ
ンダを駆動制御する駆動制御手段と、を備えてなること
を特徴とする粉末成形プレスにおける成形品のクラック
除去装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP27302290A JPH0647200B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 粉末成形プレスにおける成形品のクラック除去方法および装置 |
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|---|---|
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1990
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