用于制造尺寸稳定的预型件的压机及制造方法技术领域
本发明涉及用于从基本上粉状材料制造尺寸稳定的预型件的压机，以及用于制造
尺寸稳定的预型件的方法。
背景技术
为了压缩粉状材料，为几乎每个组件高度提供专用且独立地可活动的工具平面是
必需的。根据现有技术，这些工具平面被布置成在彼此上方。该工具借助于工具专用附件
（诸如模架、压力板和夹板）被构建并且在这些工具平面上轴向地移动。例如，在DE 101 35
523 C2和US 5,498,147的每一个中描述了转接器构造，工具平面以多种高度水平布置在该
转接器构造中。由于建立在这种构造上，工具平面（特别是工具）随着复杂性的增加而在轴
向方向上增加，因为对于每一个后续工具平面都需要包括扩展部分，该扩展部分由后续附
件（例如压力板和夹板）加上在填充位置、压制位置以及暴露位置中的位移路径的长度以及
安装预留和补充预留的长度引起。因此，工具平面（特别是工具）快速地接近其技术边界，例
如根据欧拉公式（Euler）的屈曲（buckling）或翘曲（bulging）、高的弹性水平或在横截面中
的高的应力水平的风险。
发明内容
本发明的目标是提供用于制造高质量且高复杂性的尺寸稳定的预型件的紧凑形
式的压机。
提出了用于从基本上粉状材料制造尺寸稳定的预型件的压机（具有权利要求1的
特征）以及压机的使用（具有权利要求16的特征）、用于从基本上粉状材料制造尺寸稳定的
预型件的方法（具有权利要求18的特征）、预型件（具有权利要求22的特征）以及在统计上相
关的预型件组（具有权利要求23的特征）。有利的特征、设计实施例和改进方案来源于下列
说明书、附图以及来源于权利要求书，其中，一个设计实施例的单个特征不限于此。相反地，
一个设计实施例的一个或多个特征能够与另一个设计实施例的一个或多个特征组合，从而
形成另外的设计实施例。而且，独立权利要求1、16、 18、22和23的措辞（以各应用的形式）仅
用作要求保护的主题的措辞的初稿。因此，可以替换和删除或者同样地可以额外地补充该
措辞的一个或多个特征。而且，还可以以一般的方式或者在其它示例性实施例中（特别是在
应用中）采用借助于特定示例性实施例所陈述的特征。
本发明涉及用于从基本上粉状材料（特别地是金属粉末、优选地是铁粉和/或陶瓷
粉末）制造尺寸稳定的预型件的压机，该压机具有包含上模和下模的工具，其中，上模和下
模每一个包括至少一个模具，其中，第一模具和第二模具共同地布置为上模或下模以便滑
入彼此中，其每一个具有第一端部和与第一端部相对放置的第二端部，其中，两个模具的至
少一个沿着一部分圆锥形地扩展至下述程度：其第二端部具有相当于模架的外径的宽度，
该模架与该第二端部相关联。
在本文中的术语粉状材料描述烧结材料。该材料可以包括突出的金属比例。在本
文中的金属烧结材料特别地可以具有烧结青铜、烧结铁或任何任意的烧结钢。另外，烧结材
料中的材料还可以至少部分地具有另外的成分，诸如例如，陶瓷。
术语模具用作通用术语，在本文中描述产生尺寸稳定的预型件所需的上模和/或
下模。可以优选地通过在压缩空间中的双侧压制来制造预型件，因为这种方法就应用的范
围而言比所有其它方法优越的多。其原因是预型件的良好的尺寸稳定性以及在合理的成本
下的高制造率，以有意义的并且特别是高的制造量为条件。另外，对于第一模具和第二模具
都可能的是将其构造为上模或下模，并且为了压制预型件，将至少一个上模或下模布置成
以便与第一模具和第二模具相对，其取决于第一模具和第二模具的布置。
本文中的术语模架表示具有用于模具的第二端部的支承面的组件。该模架可以由
例如两个杆构成，模具的第二端部承载在其上。模架可以采取多种形状；模架应该优选地相
当于第二端部的形状。例如，模架可具有圆形、椭圆形、矩形、多边形形状、网状或任何其它
任意的形状。另外，模架可以连接至压机转接器的活动和/或刚性转接板（优选地连接至平
面板），使得可以通过模具将力传递至模架上并且直接地传递至压机转接器的转接板（优选
地平面板）上。
本文中的术语直径描述的是模具和模架限定的公共圆。该直径是在圆上的两个点
之间的最大可能间距。
另外，可以将两个模具嵌套，使得该至少两个模具是相互套叠的。以这种方式，模
具不是在一行中连续的。在根据现有技术的连续布置中，多个模具挨着彼此布置在一个平
面上，并且没有布置成以便是相互套叠的。一旦模具围住彼此或者在今本上围住彼此，根据
现有技术的连续布置就不再可能。另外，在连续布置的情况中不利的是，要求几何结构复杂
的压力板用于将模具布置在压力板上。
由于下述事实可以制造更加紧凑的压机：两个模具的至少一个沿着一部分扩展至
其第二端部具有相当于与该第二端部相关联的模架的外径的宽度的程度。在本文中的沿着
一部分的特征描述的是模具（朝向第二端部的后扩展部分）仍可以具有与纵向轴线平行的
部分。然而，与纵向轴线平行的这个部分优选地设置有比圆锥形地扩展的那个部分更小的
与轴平行的纵向范围。特别地，圆锥形部分可以具有比与纵向轴线平行的部分长至少1倍的
范围。因此实现内部的钟形或加宽的圆锥形。通过朝向第二端部的扩展，模具每一个能够创
建在其中可以容纳另一个模具的安装空间。因此，能够省去如在现有技术中的细长的模具。
另外，该扩展可具有例如在模具的第一端部处的直径的多达十倍（优选地多达五倍、特别地
多达三倍）的尺寸。由于模具每一个从第一端部朝向第二端部扩展的事实，可实现增加的工
具刚性以及因此的较低弹性，在第二端部处直径可以被增大，因此可以使用较高的压制动
力。可以实现在预型件中的较高密度，并且除了关于形状和定位的公差以外，可以改善预型
件的高度公差。另外，由于扩展的模具，可以增加模具的横截面，相应地，因此可以减小应
力，并且因此可最小化或消除根据欧拉公式的屈曲的风险。模具的刚性可以是高的并且几
乎是任意的，例如增加多达通常的刚性的两倍（优选地多达五倍，特别地超过五倍）。本文中
的术语通常的刚性指的是根据现有技术的刚性，其是从根据现有技术的模具的直径中得到
的。而且，在考虑弹性的情况中，通过模具的扩展，可以实现更多的工具平面，例如四个或更
多工具平面，特别是在1000 kN或以下的压机的情况中。因此，可以产生甚至具有很大的复
杂程度的小的组件。
由于模具的第二端部的直径接近相应的模架的直径的事实，可以确保的是，模具
通过其第二端部直接地承载在相应的模架上。因此，可以使用更短和/或更小的模架，因此
可以减小压机的总体尺寸。
第二端部优选地具有覆盖至少相关联的模架的内径的宽度。因此第二端部可以具
有与相应的模架基本上相同的宽度。第二端部可以具有下述宽度：其相当于在相应的模架
的外径与内径之间的宽度。因此，能够实现的是，多个模具及其相应的模架可以布置成以便
在压机中嵌套在彼此中。
在一个优选实施例中，第一模具在其第二端部处直接地布置在第一模架上，并且
第二模具在其第二端部处直接地布置在第二模架上，在每一种情况中都没有压力板的相互
作用。由于模具直接地布置在模架上的事实，在不使用诸如压力板和/或夹板的附件的情况
下，可以最小化总的工具构造的总重量，因此，能够实现轻量构造，使得能够在压机中在短
的时间内执行加工。通过省去压力板，可以将力通过扩展部分从模具的第一端部直接地传
递至模架。然而，在现有技术中的压力板的使用导致具有大重量的实心构造，因为通过压力
板，在最短的轴向安装空间中的力需要向外传递至模架上。在本发明的情况中，代替需要替
换带有所有附件的工具，可以单独地或作为包仅替换模具。因此，可减少加工时间以及因此
的机器停工时间。另外，在具有三个或更多的工具平面的压机的情况中，安装空间可以减少
大约一半。因此，可以使得用于产生预型件的、具有三个或更多的工具平面的更紧凑的压机
是可获得的。即使在1000 kN以下的压机的情况中，也可以实现在产品上的四个或更多数量
的平面，因为可以较短的方式体现其他典型的长的模具。另外，模架可以连接至压机转接器
的活动和/或刚性转接板（优选地平面板），使得可以通过模具来执行至模架上的力的传递，
直接地执行至压机转接器的转接板（优选地平面板）上的力的传递。
优选的是，通过第一模具的扩展的第二端部，第一模具和第二模具在压制方向上
沿着公共纵向轴线设置成以便滑入彼此中。在这里，模具至少部分地可以以径向方式围住
彼此。在本文中的术语压制方向描述的是模具的第一端部的方向，其中，在预型件的制造期
间，模具的第一端部沿着压机中的纵向轴线移动。在这里，至少部分地径向围住的那个部分
中的模具具有同心的、旋转对称的、U形的、矩形的、多边形的、多角的几何结构或任意的几
何结构。
优选地，第一模具和第二模具具有彼此相同的或几乎相同的弹性。特别地，在一个
模具侧上（例如上模侧或下模侧）的所有模具优选地具有相同的或几乎相同的弹性。可以通
过在下模侧和/或上模侧的所有模具的基于计算的优化设计来修改弹性，使得所有弹性都
是几乎相同的。例如，模具之间的弹性的偏差可以优选地＜50%、优选地＜20%、特别优选地
为10%。在本文中的术语弹性长度修改的特征在于弹性模量，以及在相应的模具横截面中的
相应的应力以及相关联的个体长度，并且其可以使用下列公式来计算：
其中，ΔLi＝相应的模具部分的弹性长度修改，L0i＝相应的模具部分的长度；σi＝在相
应的模具部分中的应力，E＝弹性模量；i＝相应的模具部分的部分数量。
它可以因为在压制期间在所有工具平面中不存在弹性方面的差异的事实而实现，
因此，可以避免在压制期间的问题，诸如在松弛期间的裂纹。以这种方式，使得在质量方面
完美的预型件是可获得的，即使在具有许多工具平面的复杂几何结构的情况中。
在一个优选实施例中，在压机的初始位置中，第一区域从第一模具的第一端部延
伸，第二模具的第一端部布置在第一区域中，和/或第二区域从第一模具的第二端部延伸，
第二模具的第二端部布置在第二区域中。在本文中，在第一区域中的模具的第一端部可以
布置成在一个平面上或以便被偏置。另外，在本文中，在第二区域中的模具的第二端部可以
布置成在一个平面上或以便被偏置。通过将模具的第一端部布置在第一区域中和/或通过
将模具的第二端部布置在第二区域中，相应地可以能够实现相同或几乎相同的工具长度。
这可选地还可以相应地适用于芯轴（诸如中心芯轴或在各段上的芯轴），或者适用于明确地
布置的芯轴，例如其是平滑的或者阶梯式的。在本文中，可以有意识地考虑到的是，需要将
外部模具延长以便将内部模具缩短。否则，将不能以有意义的方式使得在一个平面上的布
置是可能的。因此，在三个或更多的工具平面的情况中，用于模具的安装空间可以减少大约
一半。还可以提供的是，在其第二端部处（特别是在其基底件处）的模具布置在处于多种高
度水平的相应的模架上。
对于第一模具和第二模具优选的是，其每一个圆锥形地扩展并且每一个具有一个
基底件，其中，借助于在相关联的区域中的模具的设计来执行圆锥形扩展，该相关联的区域
包括至少在很大程度上封闭的旋转体、封闭的旋转体、框架构造、基于根部的构造、网状构
造和/或使模具几何结构向外扩展的任何其它构造设计。通过使用圆锥形扩展，可将力从在
模具的第一端部处的小的横截面（特别是直径）传递至在模具的第二端部处的较大横截面
（特别是直径）上，传递至模架上。可以通过使用基底件来简化模具到模架的紧固。在本文中
的基底件可以具有整体式形状，或者另外具有多零件并且分离的形状。
优选地，在扩展模具的第二端部处的基底件上提供连接装置，优选地用于连接至
待连接组件（特别是模架）的快速分离的闭合件。在本文中的快速分离的闭合件可以具有多
个紧固元件。例如，快速分离的闭合件可以构造为卡口紧固件。在本文中的第一基底件和第
二基底件可以具有形式为旋转槽的多个开口，同时相应的模架具有可以引入至该开口中的
相应的按钮。可以同样地通过卡口闭合件来减少加工时间。可以通过简单的旋转将模具从
相应的模架中释放。另外，在诸如螺钉的紧固机构的辅助下或通过在相应的模架上的夹持
机构，将模具紧固至模架将是可能的。另外，基底件可以具有椭圆形状、矩形形状或多边形
形状。另外，在快速分离的闭合件的辅助下，第一模具和第二模具能够同时地紧固至相应的
模架。相应地通过同时地从模架上分离所有模具或在模架上组装所有模具来缩短加工时
间，并且模具可作为完整的模具包组装在压机中，并且不必单独地组装在压机中。
在一个优选实施例中，第一模具和第二模具每一个通过添加性制造方法（优选地
通过激光烧结法、电极射束熔融、激光熔覆、通过铸造方法、通过腐蚀方法或通过切削方法）
制造。术语添加性制造方法是对用于模型、样本、原型、工具以及最终产品的快速且成本有
效的制造的方法的全面参考，其到目前为止经常被称为快速原型。这种类型的制造是直接
地基于计算机内部数据模型、从无形状材料（例如流体、粉末）或中性形状的材料（诸如带材
或丝线形状）、例如借助于化学和/或物理过程来执行。虽然这些的确是形成方法，但对于任
何特定产品而言都不要求记忆工件的相应的几何结构的特殊工具，例如在铸造法的情况下
的模具。激光烧结是用于通过由粉状底层材料烧结来产生空间结构的三维印刷方法。激光
烧结是生成分层构造方法，在激光烧结中，工件以逐层的方式构造。因此可通过激光束的效
果来产生任意的三维的几何结构，也包括底切，例如不能用常规机械或铸造制造来制造的
工件。使用激光烧结法，可以在夜间制造工具。因此，与其它制造方法相比，可以将用于制造
工具的时间缩短为几分之一。电极束熔融是用于从粉末床制造金属组件的方法。使用电子
束作为能量源，金属粉末以针对性的方式熔化，因此，可以基于构造数据直接地制造几乎任
意几何结构的组件。为此，用刮刀将粉末层交替地涂敷至之前的粉末层上并且用电子束进
行辐射。以这种方式，以分层的方式生成期望的组件。激光熔覆是其中借助于将几乎任意材
料熔合并同时涂敷至工件上来执行表面涂敷的方法。激光熔覆可以以粉末的形式（例如金
属粉末）或者另外使用焊丝或焊条来实现。以前作为CO2激光器和Nd:YAG激光器已知的高输
出激光器（主要是二极管激光器或光纤激光器）在激光熔覆的情况中用作热源。在铸造法
中，模具可以具有简单以及复杂设计。特别地在非常简单的几何结构的情况中（例如在圆形
模具的情况中）能够用铸造法快速地产生模具。在腐蚀方法的情况中，可通过减除性方法
（例如通过电火花腐蚀、金属丝腐蚀或刻锻模）来制造模具。在切削方法的情况中，除其他以
外，可以特别地通过车削、铣削、锯削、钻削、磨削、硬铣削或用其它减除性方法来制造模具。
对于第一模具和第二模具优选的是，在每一种扩展情况中，其每一个具有相互匹
配的弹性的数值构思和负载优化的几何结构。例如，可以应用仿生概念方法或设计优化软
件以便实现弹性的均衡。它可以在所有工具平面的压制期间不引起弹性方面的差异的数值
构思且负载优化的几何结构的辅助下实现，因此，可以避免在压制期间的问题，诸如在松弛
和/或脱模期间的裂纹。以这种方式，可以使得质量完美的预型件是可获得的，即使在具有
许多工具平面的复杂的几何结构的情况中。
优选地，至少三个或更多的模具每一个扩展至下述程度：其相应的第二端部具有
至少接近与相应的第二端部相关联的模架的外径的宽度。以这种方式，可以将模具布置成
以便在压机中相互嵌套，其中，模具中的多个第二模具可以每一个布置在一个平面上或在
几乎相同的平面上。
在一个优选实施例中，至少一个上模和一个下模每一个扩展至下述程度：其相应
的第二端部具有至少接近与相应的第二端部相关联的模架的外径的宽度。
另外，本发明涉及如上面已经说明的用于压机的模具，其中，该模具在其第二端部
处具有所布置的紧固装置，并扩展至其扩展宽度至少接近待布置的至少一个模架的程度。
这个展开能够确保在预型件的制造期间，可以将力从第一端部传递至第二端部，从第二端
部至模架，而没有由压力板转向的力的流动。
优选地，模架可分离地布置在模具的第二端部处的紧固装置上。以这种方式，模具
可以快速地紧固至模架或从模架分离。另外，可以在没有压力板的辅助下将模具紧固至模
架。第二端部可以直接地承载在模架上并且在紧固装置（优选地，快速分离的闭合件，特别
是卡口紧固件）的辅助下紧固至该模架。因此，可以能够实现模具的快速替换，因此可以缩
短加工时间并且可以避免不必要的机器停工时间。
在一个优选实施例中，模具在其第一端部处以至少两个部分模具的形式终止。因
此，可以使用更紧凑的工具构造来制造更复杂的预型件，因为可以将多个部分模具与相同
数目的模具一起使用。另外，可以因此而减小压机的大小，因为具有部分模具的模具与将专
用模具用于每一个部分模具的情况相比需要较少的空间。
另外，本发明涉及如上面已经描述的压机和/或模具的使用，用于从粉状材料制造
预型件，优选地制造在最终尺寸方面稳定的预型件。
预型件优选地用于制造组件零件。特别地，组件元件可以是与安全相关的组件。可
以使用上面已经描述的压机来制造用于制造组件零件的预型件，其中，预型件没有在预型
件的松弛和/或脱模期间可能产生的裂纹。
根据本发明，提出用于从基本上粉状材料（特别是金属粉末、铁粉和/或陶瓷粉末）
制造尺寸稳定预型件的方法，该方法包括以下步骤：
— 将粉状材料填充至模板的开口中，
— 在模板中压制粉状材料，其中，在第一模板侧的粉状材料由至少一个上模压缩，并
且从与第一模板侧相对的第二模板侧由至少两个下模压缩，其中，这两个下模滑入彼此中，
并且每一个连接至一个模架，其中，来自下模的第一端部的压制动力通过下模的扩展的第
二端部沿着下模被向外引导很远，使得在与下模相关联的模架上，作用在下模的移动方向
上的力矢量在没有来自在模架上的下模的修改的情况下作用，以及
— 将预型件从模板脱模。
特别地，力矢量在压缩期间可以作为压缩力作用，以非修改的方式从下模具至模
架，并且其在脱模期间可以作为摩擦力作用。通过在上模和/或下模之间的弹性的均衡，可
以避免在松弛和脱模期间的预型件中的裂纹的形成。
另外，这种方法可以应用在下述压机的情况中：该压机在第一模板侧上具有至少
一个下模，并且在与第一模板侧相对的第二模板侧具有至少两个上模。
优选地，由至少两个下模和/或上模来执行用于避免在预型件中的应力裂纹的预
型件的均匀松弛。
该至少两个下模优选地引起粉状材料的均匀松弛和脱模。
在一个优选实施例中，第一下模和第二下模通过近似相同的弹性作用在预型件
上。以这种方式，当在预型件的松弛期间从预型件去除压缩应力时，预型件不能由于模具的
不同的弹性而裂开。松弛裂纹和剪切裂纹可由模具的近似相同的弹性减少并且甚至在很大
程度上抵消。
另外，本发明涉及来自基本上粉状材料的预型件，其中，借助于上面已经描述的方
法，在上面已经描述的压机中，借助于上面已经描述的多个扩展模具来制造预型件。
根据本发明，要求保护优选地如上面或下面已经相应地描述的来自一个压机上的
一个制造批次中的在统计上相关的预型件组，和/或如上面或下面已经相应地描述的制造
方法，其中，在每一种情况下，这个组的所有预型件在没有一个或多个去应力裂纹的情况下
松弛。以这种方式，可以确保无瑕疵的质量的预型件，特别地在与安全相关的组件的情况
中。在本文中，特别地利用下述概念：在该概念中模具被构思成使得工具元件（特别是模具）
的弹性的完全物理均衡被提供。例如，这能够实现的是，相应地借助于压机控制器或压机调
节器，可以至少在很大程度上省去单个模具的不同的去应力的均衡化，或者优选地不需要
该压机控制器或压机调节器。
附图说明
从下面的附图和相关联的描述中得到另外的有利设计实施例以及特征。从附图中
以及从描述中得到的单独特征仅仅是示例性的，并且不限于相应的设计实施例。相反地，一
个或多个附图的一个或多个特征可以与上面描述的其它特征组合，以便形成另外的设计实
施例。因此，以示例性并且非限制性的方式陈述这些特征。在附图中：
图1示出根据现有技术的用于压机的工具构造的半截面，其包括下模侧、芯轴和模板。
图1a示出用于制造粉状预型件的根据图1的工具构造，其具有上模工具构造。
图2示出根据现有技术的根据图1的工具平面的截面图，其由模具、夹板和压力板
构成。
图3示出根据本发明的用于压机的工具构造的半截面，其包括下模侧、芯轴和模
板。
图3a示出用于制造粉状预型件的根据图3的工具构造，其具有上模工具构造。
图4示出根据本发明的模具的轴测图。
图5示出根据本发明的另外的实施例的用于压机的工具构造的半截面，其包括下
模侧、芯轴和模板。
图5a示出用于制造粉状预型件的根据图5的工具构造，其具有上模。
图6示出根据本发明的模具的另外的实施例的轴测图，其中，多个部分模具从基底
件发散。
图7示出在根据现有技术的模具和根据本发明的模具中的力的流动的比较。
图8示出模具的另外的示例性实施例的轴测图。
图9示出不同高度的所提出的相互缩进的模具的视图。
图10示出卡口紧固件的设计实施例。
图11示出对应于图9的图示的设计实施例。
图12示出在所提出的模架上的标准工具组件的布置。
图13示出通过图12的布置的截面图。
图14示出在用于容纳工具的转接器中的处于多种高度水平的多种卡口紧固件的
视图。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的用于制造预型件的压机（例如，诸如从US 5,498,147中已
知的）的下模侧的工具构造10的半截面。该压机通过五个工具平面具有旋转对称的构造。每
一个工具平面包括五个模具14a、14b、14c、14d、14e中的一个、五个压力板16a、16b、16c、
16d、16e中的一个、五个夹板18a、18b、18c、18d、18e中的一个以及五个模架20a、20b、20c、
20d、20e中的一个。另外，压机具有模板12和芯轴22。在这个示例性实施例中的五个模具
14a、14b、14c、14d、14e图示为下模，并且通过其第一端部突出地伸出至模板12的开口中，以
便形成用于预型件的压缩空间。通过其第二端部，五个模具14a、14b、14c、14d、14e布置在压
力板16a、16b、16c、16d、16e上。另外，五个模具14a、14b、14c、14d、14e通过相应的夹板18a、
18b、18c、18d、18e固定至相应的压力板16a、16b、16c、16d、16e。在预型件的制造期间，压力
板16a、16b、16c、16d、16e用于吸收作用在相应的模具14a、14b、14c、14d、14e上的力，将这个
吸收的力传递至相应的模架20a、20b、20c、20d、20e。模架20a、20b、20c、20d、20e用于桥接在
相应的压力板16a、16b、16c、16d、16e和无需工具的转接板之间的间距。图1说明的是，由于
工具长度的增加（特别是模具14a、14b、14c、14d、14e的长度），快速地达到根据欧拉方程的
临界屈曲长度，使得这个工具构造10的物理极限存在。
图1a示出图1的工具构造10。跨过两个上模工具平面的工具构造26被额外地表示。
每一个工具平面包括两个模具14f、14g，两个压力板16f、16g，两个夹板18f、18g以及两个模
架20f、20g中的一个。如能够看到的，模具14f、14g构造为上模，并且在压缩过程期间突出地
伸出通过开口进入模板12中。模具14f、14g伸入模板12中进入的开口与模具14a、14b、14c、
14d、14e伸入模板12中进入的开口相对。模具14a、14b、14c、14d、14e以及模具14f、14g的第
一端部与模板32一起构造压缩空间，在该压缩空间中通过压制从金属粉末形成预型件24。
另外，能够看到的是，模具14f、14g在其与第一端部相对的第二端部处布置在压力板16f、
16g上。另外，模具14g、14g通过相应的夹板18f、18g固定至相应的压力板16f、16g。在预型件
46的制造期间，压力板16f、16g用于吸收作用在相应的模具14f、14g上的力，将这个吸收的
力传递至相应的模架20f、20g。模架20g、20f用于桥接在相应的压力板16f、16g与无需工具
的转接板之间的间距。
图2示出根据图1和图1a的工具平面的半截面。工具平面包括旋转对称模具14、夹
板18和压力板16，其中，模具14可以是上模或下模。模具14在部分区域中被加强。因此在模
具14中的压应力被减小。这导致在负载下的弹性的降低以及屈曲的风险。夹板18用于将模
具14轴向地固定在压力板16上。压力板16用于吸收并传递力。
图3示出用于压机的下模侧的工具构造30，该压机用于从基本上粉状材料（特别是
铁粉和/或陶瓷粉末）制造尺寸稳定的预型件，该工具构造30具有模板32、芯轴38和五个工
具平面。工具平面由五个模具34a、34b、34c、34d、34e和五个模架36a、36b、36c、36d、36e构
成。在这个示例性实施例中的模具34a、34b、34c、34d、34e被图示为下模具，并且在其纵向轴
线上每一个具有突出地伸入模板32的开口中的第一端部以及第二端部，该第二端部在每一
种情况中布置成以便与第一端部相对，该第一端部在每一种情况中在没有压力板和/或夹
板的辅助下直接地布置在模架36a、36b、36c、36d、36e上。模架36a、36b、36c、36d、36e以相互
独立的方式移动，并且连接至压机的活动和/或刚性转接板。在图3中能够看到的是，模具
34a、34b、34c、34d、34e布置成以便滑入彼此中，其中，模具34a、34b、34c、34d、34e沿着一部
分扩展至这样的程度：其第二端部具有至少接近与该第二端部相关联的模架36a、36b、36c、
36d、36e的外径的宽度。另外，第二端部具有至少覆盖相关联的模架36a、36b、36c、36d、36e
的内径的宽度。以这种方式，直接地在模具34a、34b、34c、34d、34e中执行力的流动，从在模
板32中的第一端部处的赋形区域向外通过模架36a、36b、36c、36d、36e至活动和/或刚性转
接板或压力板。在本文中有意识地考虑到为了使内部模具缩短，必需使外部模具延伸。模具
34a、34b、34c、34d、34e的扩展允许忽视根据欧拉方程的屈曲风险。模具34a、34b、34c、34d、
34e每一个具有相同或几乎相同的弹性。通过优化在下模侧和/或上模侧的所有工具元件的
设计来执行弹性的改变。另外在图3中能够看到，在压机的图示的初始位置上，第一区域a
（其高度取决于组件的几何结构）从第一模具34a的第一端部延伸，并且第二区域b从第一模
具34a的第二端部延伸。每个模具34a、34b、34c、34e中的第二端部布置在第二区域b中的一
个平面上。
另外，在图3中能够看到，模具34a、34b、34c、34d、34e在压制方向上沿着纵向轴线c
布置成以便滑入彼此中，其中，外部模具径向地围住内部模具。模具34a、34b、34c、34d、34e
的总长度彼此相差≤50%、优选地≤25%、特别地≤10%，以便能够实现具有不同的复杂形状
的预型件。这也意味着第二区域b的高度的伸长。
图3a示出图3的工具构造30。跨过两个上模工具平面的工具构造52被额外地表示。
每一个工具平面包括两个模具34f、34g和两个模架36f、36g中的一个。如能够看到的，模具
34f、34g构造为上模，并且突出地伸出通过开口进入模板32中。模具34f、34g伸入模板32中
进入的开口与模具34a、34b、34c、34d、34e伸入模板32中进入的开口相对。模具34a、34b、
34c、34d、34e及模具34f、34g的第一端部与模板32一起构造压缩空间，通过该压缩空间由压
制从金属粉末形成预型件46。另外能够看到的是，在与第一端部相对的第二端部处的模具
34f、34g也布置在模架36f、36g上。在预型件46的制造期间，模架36f、36g用于吸收作用在相
应的模具34f、34g上的力，将此这个吸收的力传输至无需工具的转接板。
如下使用具有图3a中所示的工具构造30和52的压机执行用于从基本上粉状材料
（特别是铁粉和/或陶瓷粉末）制造尺寸稳定的预型件46的方法。首先，粉状材料被填充至模
板32的开口中。此后，在模板32中的粉状材料在第一模板侧由两个模具34f、34g（其被构造
为上模）压缩，并且从与第一模板侧相对的第二模板侧由五个模具34a、34b、34c、34d、34e
（其被构造为下模）压缩。模具34a、34b、34c、34d、34e每一个连接至一个模架36a、36b、36c、
36d、36e并且滑入彼此中，其中，压缩力通过模具34a、34b、34c、34d、34e的扩展的第二端部
从模具34a、34b、34c、34d、34e的第一端部沿着模具34a、34b、34c、34d、34e向外导向至下述
的程度：在模具34a、34b、34c、34d、34e的移动方向上的力矢量作用在分配给模具34a、34b、
34c、34d、34e的模架36a、36b、36c、36d、36e上，从模具34a、34b、34c、34d、34e以非改性的方
式作用在模架36a、36b、36c、36d、36e上。这同时地发生在模具34f、34g上。模具34f、34g滑入
彼此中，其中，压缩力通过模具34f、34g的扩展的第二端部从模具34f、34g的第一端部沿着
模具34f、34g向外导向至下述程度：在模具34f、34g的移动方向上的力矢量作用在分配给模
具34f、34g的模架36f、36g上，从模具34f、34g以非改性的方式作用在模架36f、36g上。在压
制过程之后，预型件46从模板32脱模。在本方法中，存在力的流动，从区域a中的模具的赋形
区域沿着模具34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g直接地至相应的模架36a、36b、36c、36d、36e、
36f、36g。在压缩期间作用在模具34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g和模架36a、36b、36c、36d、
36e、36f、36g上的力是压缩力，并且在脱模期间作用的力是摩擦力。由于使用这种方法并且
使用如上面已经描述的压机，在松弛和脱模期间在预型件46中不产生裂纹。另外，在本方法
中由模具34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g执行预型件46的均匀的去应力，以便避免预型件
46中的应力裂纹。在本方法中，模具34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g引起粉状材料的均匀压
缩，并且模具34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g借助于其数值概念以几乎相同的弹性作用在
预型件46上。
图4示出模具34。模具34可以是上模或下模。根据图3和图3a，模具34相应地被采用
在工具构造30或52中。模具34构造成是旋转对称的。模具34圆锥形地扩展，并且在其第二端
部处具有基底件40。借助于具有三个连结件44a、44b、44c的网状构造来执行圆锥形的扩展。
例如，在第二端部处的扩展部分可以是第一端部的直径的五倍。基底件40具有圆形形状。在
基底件40中图示形式为卡口紧固件的紧固装置，其包括三个快速分离的闭合件42a、42b、
42c。模具34在快速分离的闭合件42a、42b、42c的辅助下连接至模架。因此，能够缩短加工时
间，因为不再需要工具用于将模具34从模架分离和紧固至模架。另外，对于在图3中图示的
模具34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g可能的是，作为一个模具包同时地一起紧固至相应的
模架36a、36b、36c、36d、36e，或者将所述模具从相应的模架36a、36b、36c、36d、36e同时地分
离。通过连结件44a、44b、44c以示例性方式执行从模具34的第一端部至环40以及从那里至
模架的力的传递。根据所要求的强度，以数值方式构思力的流动类型。在本文中还使用仿生
设计。以这种方式，可以确保一个工具构造30的所有模具具有匹配的弹性。可以通过添加性
方法（例如通过激光烧结法、铸造法、通过腐蚀方法或通过切削方法）来制造模具34。
图5示出压机的下模侧的工具构造50的另外的实施例，该压机用于从基本上粉状
材料（特别是铁粉和/或陶瓷粉末）制造尺寸稳定的预型件，该工具构造50具有模板32和三
个工具平面。工具平面由三个模具48a、48b、48c和三个模架36a、36b、36c构成。在这个示例
性实施例中的模具48a、48b、48c图示为下模，其每一个在其纵向轴线上具有伸入模板32的
开口中的第一端部，并且每一个具有与第一端部相对、并且直接地布置在模架36a、36b、36c
上的第二端部，而不借助于压力板和/或夹板。模架36a、36b、36c、36d以相互独立的方式移
动，并且连接至压机的活动和/或刚性转接板或压力板。在图5中能够看到的是，模具48a、
48b、48c布置成以便滑入彼此中，其中，模具48a、48b、48c每一个从第一端部扩展至第二端
部，被嵌套在彼此中。以这种方式，力的流动直接地在模具48a、48b、48c中执行，通过模架
36a、36b、36c从在模板32中的第一端部处的赋形区域向外至活动和/或刚性转接板或压力
板。在本文中有意识地考虑到的是，为了使内部模具缩短，必需使外部模具扩展。模具48a、
48b、48c每一个具有相同或几乎相同的弹性。与图3中的示例性实施例相反，图5中的示例性
实施例中的模具48a、48b、48c仅仅部分地由彼此径向地围住。作为特例，模具48c示出的是，
三个部分模具可以共同地布置在一个模具48c上。
图5a示出图5的工具构造50。模具48d被额外地表示。如能够看到的，模具48d构造
为上模，并且伸出通过开口进入至模板32中。模具48d伸入模板32中进入的开口与模具48a、
48b、48c伸入模板32中进入的开口相对。模具48a 、48b、48c和模具48d的第一端部与模板32
一起构造压缩空间，通过该压缩空间由压制从金属粉末成形预型件46。另外，能够看到的
是，模具48d在与第一端部相对的其第二端部处没有布置在模架上。代替地，在预型件的制
造期间作用在模具48d上的力可以直接地传递至无需工具的转接板，或者根据现有技术，模
具48d可以连接至附件，诸如压力板和夹板。
图6示出图5和图5a的模具48c。模具48c在其第一端部处具有三个不同的部分模具
54a、54b、54c。通过根据本发明的模具的构造，因此对于作为部分模具54a、54b、54c的多个
个体模具可能的是，其总体地布置在一个共同的模具48c上。
图7示出与现有技术的工具平面相比的、根据本发明的工具平面中的在压制过程
期间的力56的分布图。在图7中，在左侧图示出根据本发明的工具平面，并且在右侧图示出
根据现有技术的工具平面。行进通过工具平面的力56图示为实线，在每一种情况中从模具
的第一端部行进至模架。另外，模具的移动方向图示为沿着纵向轴线c的箭头F。在根据本发
明的工具平面的情况中，力56从模具34的第一端部沿着模具34的扩展部分行进，并且通过
模具34的第二端部直接地传递至模架36。由于在模具34中的扩展部分，力56以协调且适宜
的方式从模具34的第一端部行进至模架36，而力的流动在其流动方向方面没有被大量转
向。这特别地由力矢量说明，该力矢量被指示为在模具34与模架36之间的过渡处的箭头。在
图7中能够看到，力直接地从模具34传递至模架36。相反地，在现有技术的情况中，力56从模
具14的第一端部通过模具14的第二端部行进至压力板18中。只有那时才可以将力从压力板
18传输至模架20中。另外，模具14通过夹板16连接至压力板18。而且在这个实施例中，在模
具14和压力板18之间以及压力板18与模架20之间的过渡处的力矢量图示为箭头。能够看
到，力通过模具14以线性的方式传递至压力板18中。借助于压力板18的对齐，力在压力板18
处转向以便能够将力56传递至模架20。另外，压力板18具有的缺点是，力56需要在最短的轴
向安装空间中向外放出至模架20，导致具有大的重量的实心构造类型。
图8示出模具58的另外的示例性实施例的轴测图。模具58具有第一端部和第二端
部。在其第二端部处，模具具有紧固装置60a、60b、60c，并且模具58被扩展至下述程度：至少
高至待布置的模架的模具58的扩展宽度接近于该模架。紧固装置60a、60b、60c构造成三个
部分。另外，模具58的扩展的宽度是邻接面。在图8中图示的模具58表示高的刚性的仿生优
化设计。
图9示出在彼此中位移并且在每一个第二端部处具有多种高度的所提出的模具。
在图示的终端位置中，这导致不同的高度水平存在，并且导致相应的第二端部没有在一个
平面上终止而是以便相互偏置。优选的是高度水平从内侧至外侧增加。这具有的优点是，在
相应的模具基底上的更简单地组装不同的模架。
图10示出在彼此内部移动的模具，其具有相应的模具基底。在本文中说明在图9中
的截面图中表示的卡口紧固件。该卡口紧固件优选地以这种方式对齐：能够在相同的位置
中引入并转动多种模具的相应的模架。这简化了压机内的组装，因为操作员在相同的位置
中将每一个待紧固模架引入到压机中，并且然后转动所述模架。
图11示出来自图9和图10中的模具，并且这些模具在另外的平面图中在彼此中移
位，为了改善清楚性，该另外的平面图使用透明线。以这种方式其再次说明单个模具在彼此
中是可移位的，并且在这个类型的终端位置中，可以在模具基底的区域中具有阶梯式的特
征。
图12示出另外的设计实施例，其中，形式为下模的常规工具元件集成在模具的圆
锥形扩展构造中。可以再次通过相应的闭合件（特别是卡口紧固件）来执行连接。然而，通过
其它固定机构来安装模具也是可能的。
图13在截面图中示出来自图12中的连接和布置。其中，更清楚地说明的是，模具借
助于例如卡口紧固件或者另外由螺帽紧固在圆锥形扩展的延伸件上。
图14示出用于接收工具的转接器中的多种高度水平处的卡口紧固件的设计实施
例。相应的卡口紧固件全部优选地相同地对齐，这简化了组装。
图15示出借助于卡口紧固件紧固的组装模架。