CN101811168B - 锻造出金属料件表面浮图的方法 - Google Patents

Abstract

锻造出金属料件表面浮图的方法，包括：提供具有成型面、施工面及周缘面的金属料件；提供设有第一限制模、第一前冲头及第一后冲头的第一冲床，而第一前冲头具有圆锥状冲压端；将金属料件置入第一限制模；施压于第一前冲头和第一后冲头；使金属料件的成型面形成圆凹槽；提供设有第二限制模、第二前冲头及第二后冲头的第二冲床，而第二前冲头具有圆推杆冲压段，第二后冲头开设有浮图状滑轨及浮图模滑块；将金属料件置入第二限制模；施压于第二前冲头和第二后冲头；使金属料件的施工面受第二前冲头的圆推杆冲压段推挤形成凹陷部，而圆凹槽则由外围至中心逐渐塑性变形凸出于成型面，并在由外围至中心逐渐触压浮图状滑轨和浮图模滑块之后形成表面浮图。

Description

锻造出金属料件表面浮图的方法

技术领域

本发明涉及一种锻造出金属料件表面浮图的方法，具体地涉及一种使金属料件形成具有表面浮出凹凸图样的锻造方法。

背景技术

金属具有极佳的强度，因此常用来做为需要强度的结构件。同时，当施加的应力(即单位面积上受到的力)超过金属拉伸强度时，金属不会像陶瓷或砖块等脆性材料一样马上断裂，而是会产生变形。也就是说，金属具有可塑性，学术上称它为“塑性变形”。然而，每一种金属各有不同的变形能力，故利用金属的塑性变形特性，即可以使金属成形为各种形状。另外，由于金属料件有个特性称为“加工硬化”，也就是当施加压力使金属料件产生塑性变形的同时，金属料件内部的组织也会产生变化而使得其强度更为提高。

由于产品的演变会驱使产品的软硬件跟着进化；对金属料件而言，在小体积、外观形状特殊，同时外表面又要更具特征的市场需求下，生产该金属料件的方法会变得更为复杂；面对市场的要求已超出传统冲压所能承制的极限时，生产技术必须跟着蜕变才能生存。然而，本发明涉及锻造出金属料件表面浮图的方法；所谓“锻造”，是使金属块料形成具有预定外观形状、表面纹路及其组织强度的一种金属料件加工技术，它同样需具备冲压的工序，即，将组合模具固定于冲床上，再将块状的金属料件局限在趋近密闭的组合模具的模穴内，利用冲床为动力源使组合模具对金属料件(一般为块状金属料件)施以极高压力来锻压金属料件，致使金属料件产生明显塑性变形，并充填整个组合模具的模穴而得到所需的外观形状、表面纹路及其组织强度。

然而，在金属料件表面浮图的传统锻造工序中，由于不同材质的金属料件(如：铁、铜、铝、金等等)在高压后产生塑性变形时的流动特性也不相同，因此相当不易控制其流动路径；且因产品的设计者也必须熟知各种加工技术的限制，这些限制包括尺寸、精度、强度或几何特征等，才能设计出可以合理大量制造的零件或产品。也就是说，金属料件表面浮图的传统锻造方法，具有下列缺失：

一、当金属料件受压而产生塑性变形时，因不易控制其流动路径，故无法锻压出完整的表面浮图；

二、因不同材质的金属料件在高压后产生塑性变形时的流动特性不相同，故当所要锻造的金属料件材质不同时，则需重新设计模具方可适用。

由上述可知，金属料件表面浮图的传统锻造方法，无论是在模具的设计上，以及加工工序的方法上，都急需要一套新的工序技术以符合市场需求。

发明内容

于是，本发明的主要目的在于：提供一种得以控制金属料件塑性变形时的流动路径，而达到表面形成完整的表面浮图的方法；以及，无需重新设计模具，即可适用各种不同材质的金属料件锻造出表面浮图的方法。

根据上述的目的，本发明提出了一种锻造出金属料件表面浮图的方法，该方法包括：

提供一金属料件；该金属料件具备有成型面、该成型面反面的施工面、以及介于该成型面与该施工面间的周缘面；

提供一第一冲床；该第一冲床设有第一限制模、第一前冲头及第一后冲头；其中，该第一限制模以第一限制面围绕形成第一容置区，而该第一前冲头具备有圆锥状冲压端，并且该第一后冲头具备有第一抵压端；

将该金属料件置入该第一限制模的第一容置区内；使该金属料件的周缘面相对于该第一限制面，而该成型面相对于该第一前冲头的圆锥状冲压端，且该施工面相对于该第一后冲头的第一抵压端；

施压于该第一前冲头和该第一后冲头；使该金属料件塑性变形而在成型面内形成具有圆凹槽的金属料件；

提供一第二冲床；该第二冲床设有第二限制模、第二前冲头及第二后冲头；其中，该第二限制模以第二限制面围绕形成第二容置区，而该第二前冲头具备有圆推杆冲压段，并且该第二后冲头开设有浮图状滑轨、以及与该浮图状滑轨形状相同且滑设于该浮图状滑轨上的浮图模滑块；

将具有圆凹槽的金属料件置入该第二限制模的第二容置区内；使该金属料件的周缘面相对于该第二限制面，该施工面相对于该第二前冲头的圆推杆冲压段，该成型面的圆凹槽相对于该第二后冲头的浮图状滑轨和浮图模滑块；

施压于该第二前冲头和该第二后冲头；使该金属料件的施工面受该第二前冲头的圆推杆冲压段推挤形成凹陷部，而该圆凹槽则由外围至中心逐渐塑性变形凸出于该成型面，并在由外围至中心逐渐触压该浮图状滑轨和浮图模滑块之后形成表面浮图。

通过上述本发明锻造出金属料件表面浮图的方法，而相较于传统锻造方法，本发明具有下列优点：

一、由于本发明利用圆推杆冲压段推挤圆凹槽由外围至中心逐渐塑性变形凸出于该成型面，故得以完全控制当金属料件受压产生塑性变形时成型面的流动路径，使凸出成型面的金属料件在由外围至中心逐渐触压该浮图状滑轨和浮图模滑块之后形成表面浮图；

二、由于本发明通过控制金属料件表面圆凹槽由外围至中心逐渐凸出的流动路径而锻造出完整的表面浮图，故适用各种不同材质的金属料件且皆无需重新设计模具。

附图说明

图1为本发明的第一冲床与金属料件关系的分解示意图。

图2为图1的组合示意图。

图3为图2中金属料件受第一冲床锻压塑性变形的示意图。

图4为本发明的第二冲床与图3的锻压后金属料件关系的分解示意图。

图5为图4的组合示意图。

图6为图5中金属料件受第二冲床锻压塑性变形的示意图。

图7为从图6中第二冲床取出的具表面浮图的金属料件的示意图。

图8为本发明的另一第二冲床样态与图3的锻压后金属料件关系的分解示意图。

图9-1为从图8中另一第二冲床样态所锻压出的具表面浮图的金属料件的示意图。

图9-2为图9-1中金属料件的凹陷部车成内螺纹的示意图。

图10为本发明的加强冲床与图3的锻压后金属料件关系的分解示意图。

图11为图10的组合示意图。

图12为图11中金属料件受加强冲床锻压塑性变形的示意图。

图13为本发明的另一第二冲床样态与图12的锻压后金属料件关系的分解示意图。

图14-1为从图13中另一第二冲床样态所锻压出的具表面浮图的金属料件的示意图。

图14-2为图14-1中金属料件的凹陷部车成内螺纹的示意图。

具体实施方式

首先参照图1，为本发明的第一冲床10与金属料件50关系的分解示意图，如图所示，提供一金属料件50；该金属料件50具备有成型面51、该成型面51反面的施工面52、以及介于该成型面51与该施工面52间的周缘面53；该金属料件50为块状；提供一第一冲床10；该第一冲床10设有第一限制模11、第一前冲头12及第一后冲头13；其中，该第一限制模11以第一限制面111围绕形成第一容置区112，而该第一前冲头12具备有圆锥状冲压端121，并且该第一后冲头13具备有第一抵压端131；其中，该圆锥状冲压端121的锥度为140度～160度；再同时参照图2，为本发明的第一冲床10与金属料件50关系的组合示意图，如图所示，将该金属料件50置入该第一限制模11的第一容置区112内，使该金属料件50的周缘面53相对于该第一限制面111，而该成型面51相对于该第一前冲头12的圆锥状冲压端121，并且该施工面52相对于该第一后冲头13的第一抵压端131；另外同时参照图3，为图2中金属料件50受第一冲床10锻压塑性变形的示意图，如图所示，当施以高压力于该第一前冲头12和该第一后冲头13之后；使该第一限制模11、该第一前冲头12及该第一后冲头13形成趋近密闭的第一容置区112，而该金属料件50即塑性变形而充填到所需的形状以形成金属料件50a，另外同时参照图4所示，即可使该金属料件50a的成型面51a以内形成圆凹槽511a；而图4为本发明的第二冲床20与图3的锻压后金属料件50a关系的分解示意图，如图所示，提供一第二冲床20，该第二冲床20设有第二限制模21、第二前冲头22及第二后冲头23；其中，该第二限制模21以第二限制面211围绕形成第二容置区212，而该第二前冲头22具备有圆推杆冲压段221，并且该第二后冲头23开设有浮图状滑轨231、以及与该浮图状滑轨231形状相同且滑设于该浮图状滑轨231上的浮图模滑块232；其中，该圆推杆冲压段221的直径小于等于该圆凹槽511a的直径；再同时参照图5，为图4的组合示意图，如图所示，将具有圆凹槽511a的该金属料件50a置入该第二限制模21的第二容置区212内，使该金属料件50a的周缘面53a相对于该第二限制面211，该施工面52a相对于该第二前冲头22的圆推杆冲压段221，该成型面51a的圆凹槽511相对于该第二后冲头23的浮图状滑轨231和浮图模滑块232，而位于该成型面51a相对处的该浮图模滑块232上具备有浮图凸肋233；另外，该第二限制面211端边具备有第二圆弧面214，且该第二圆弧面214的半径为20mm～30mm；再同时参照图6，为图5中金属料件50a受第二冲床20锻压塑性变形的示意图，如图所示，当施以高压力于该第二前冲头22和该第二后冲头23之后，使该第二限制模21、该第二前冲头22及该第二后冲头23形成趋近密闭的第二容置区212，而该金属料件50a即塑性变形而充填到所需的形状以形成金属料件50b，同时参照图7所示，即可使该金属料件50b的施工面52b受该第二前冲头22的圆推杆冲压段221推挤形成凹陷部521b，且该金属料件50b内部的组织也会产生变化并使得其强度更为提高，而该圆凹槽511b则由外围至中心逐渐塑性变形凸出于该成型面51b，并在由外围至中心逐渐触压该浮图状滑轨231和浮图模滑块232之后形成表面浮图513b(如：Logo、Slogan的图案或文字)；其中，该表面浮图513b形成于该成型面51b的范围内；另外，而图7为从图6中第二冲床20取出的具表面浮图513b的金属料件50b的示意图。

另外参照图8，为本发明的另一第二冲床20a样态与图3的锻压后金属料件50a关系的分解示意图，如图所示，此另一第二冲床20a样态与图5中所示的第二冲床20的区别在于该图8中，第二限制模21a的第二限制面211a一端具备有第二圆锥面213a，而该第二圆锥面213a的锥度为80度～100度；另外，该第二圆锥面213a端边也具备有凹凸弧面215a，且该凹凸弧面215a端边具备有第二圆弧面214a，而该第二圆弧面214a的半径为20mm～30mm；再同时参照图9-1，为从图8中另一第二冲床20a取出的具表面浮图513c的金属料件50c的示意图，如图所示，当施以高压力于该第二前冲头22和第二后冲头23之后，使该第二限制模21a、该第二前冲头22及该第二后冲头23形成趋近密闭的第二容置区212a，而该金属料件50a即塑性变形而充填到所需的形状以形成金属料件50c的表面浮图513c(如：Logo、Slogan的图案或文字)；其中，该表面浮图513c形成于该成型面51c的范围内；另外，再参照图9-2，为从图9-1中金属料件50c的凹陷部521c车成内螺纹522c的示意图，如图所示，该凹陷部521c若够深，得将其车以内螺纹522c，则该金属料件50c即成为极具特殊外观的螺母构件产品。

另外参照图10，为本发明的加强冲床30与图3的锻压后金属料件50a关系的分解示意图，如图所示，阐明了本发明更可在施压于该第一前冲头12和该第一后冲头13的步骤与提供一第二冲床20的步骤之间提供一加强冲床30；该加强冲床30设有加强限制模31、加强前冲头32及加强后冲头33；其中，该加强限制模31以加强限制面311围绕形成加强容置区312，该加强限制面311一端具备有加强圆锥面313，而该加强前冲头32具备有加强抵压端321，并且该加强后冲头33具备有圆锥状加强冲压端331；其中，该圆锥状加强冲压端331的锥度为140度～160度，而该加强圆锥面313的锥度为80度～100度；同时参照图11，为图10的组合示意图，如图所示，将该金属料件50a置入该加强限制模31的加强容置区312内，使该金属料件50a的周缘面53a相对于该加强限制面311，而该成型面51a相对于该加强圆锥面313，以及该圆凹槽511a相对于该加强后冲头33的圆锥状加强冲压端331，并且该施工面52a相对于该加强前冲头32的加强抵压端321；再请同时参照图12，为图11中金属料件50a受加强冲床30锻压塑性变形的示意图，如图所示，当施以高压力于该加强前冲头32和该加强后冲头33之后；使该加强限制模31、该加强前冲头32及该加强后冲头33形成趋近密闭的加强容置区312，而该金属料件50a即塑性变形而充填到所需的形状以形成金属料件50d，使成型面51d的圆凹槽511d周边形成加强圆导角512d。

另外参照图13，为本发明的另一第二冲床20a样态与图12的锻压后金属料件50d关系的分解示意图，如图所示，此另一第二冲床20a样态与图8相同，该第二限制模21a的第二限制面211a一端具备有第二圆锥面213a，而该第二圆锥面213a的锥度为80度～100度；另外，该第二圆锥面213a端边也具备有凹凸弧面215a，且该凹凸弧面215a端边具备有第二圆弧面214a，而该第二圆弧面214a的半径为20mm～30mm；再同时参照图14-1，为从图13中另一第二冲床20a取出的具表面浮图513e的金属料件50e的示意图，如图所示，当施以高压力于该第二前冲头22和该第二后冲头23之后，使该第二限制模21a、该第二前冲头22及该第二后冲头23形成趋近密闭的第二容置区212a，而该金属料件50d即塑性变形而充填到所需的形状以形成金属料件50e的表面浮图513c(如：Logo、Slogan的图案或文字)；其中，该表面浮图513e形成于该成型面51e的范围内；另外，再参照图14-2，为从图14-1中金属料件50e的凹陷部521e车成内螺纹522e的示意图，如图所示，该凹陷部521e若够深，得将其车以内螺纹522e，则该金属料件50e即成为极具特殊外观的螺母构件产品。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不能以之限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的等同变化和修饰，皆应属本发明专利所涵盖的范围。

Claims (14)

1.一种锻造出金属料件表面浮图的方法，所述方法包括：

提供一金属料件(50)；所述金属料件(50)具备有成型面(51)、所述成型面(51)反面的施工面(52)、以及介于所述成型面(51)与所述施工面(52)间的周缘面(53)；

提供一第一冲床(10)；所述第一冲床(10)设有第一限制模(11)、第一前冲头(12)及第一后冲头(13)；其中，所述第一限制模(11)以第一限制面(111)围绕形成第一容置区(112)，而所述第一前冲头(12)具备有圆锥状冲压端(121)，并且所述第一后冲头(13)具备有第一抵压端(131)；

将所述金属料件(50)置入所述第一限制模(11)的第一容置区(112)内；使所述金属料件(50)的周缘面(13)相对于所述第一限制面(111)，而所述成型面(51)相对于所述第一前冲头(12)的圆锥状冲压端(121)，并且所述施工面(52)相对于所述第一后冲头(13)的第一抵压端(131)；

施压于所述第一前冲头(12)和所述第一后冲头(13)；使所述金属料件(50)塑性变形而在所述成型面内形成具有圆凹槽(511a)的金属料件(50a)；

提供一第二冲床(20、20a)；所述第二冲床(20、20a)设有第二限制模(21、21a)、第二前冲头(22)及第二后冲头(23)；其中，所述第二限制模(21、21a)以第二限制面(211、211a)围绕形成第二容置区(212、212a)，而所述第二前冲头(22)具备有圆推杆冲压段(221)，并且所述第二后冲头(23)开设有浮图状滑轨(231)、以及与所述浮图状滑轨(231)形状相同且滑设于所述浮图状滑轨(231)上的浮图模滑块(232)；

将具有圆凹槽的金属料件置入所述第二限制模(21、21a)的第二容置区(212、212a)内；使所述金属料件的周缘面相对于所述第二限制面(211、211a)，所述施工面相对于所述第二前冲头(22)的圆推杆冲压段(221)，所述成型面的圆凹槽相对于所述第二后冲头(23)的浮图状滑轨(231)和浮图模滑块(232)；

施压于所述第二前冲头(22)和所述第二后冲头(23)；使所述金属料件的施工面受所述第二前冲头(22)的圆推杆冲压段(221)推挤形成凹陷部，而所述圆凹槽则由外围至中心逐渐塑性变形凸出于所述成型面，并在由外围至中心逐渐触压所述浮图状滑轨(231)和浮图模滑块(232)之后形成表面浮图。

2.根据权利要求1所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述圆锥状冲压端(121)的锥度为140度～160度。

3.根据权利要求1所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述圆推杆冲压段(221)的直径小于等于所述圆凹槽的直径。

4.根据权利要求3所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述第二限制面(211、211a)朝向所述第二后冲头(23)的端边具备有第二圆弧面(214)。

5.根据权利要求3所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述第二限制面(211、211a)朝向所述第二后冲头(23)的一端具备有第二圆锥面(213a)。

6.根据权利要求5所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述第二圆锥面(213a)的锥度为80度～100度。

7.根据权利要求5所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述第二圆锥面(213a)朝向所述第二后冲头(23)的端边具备有凹凸弧面(215a)。

8.根据权利要求7所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述凹凸弧面(215a)朝向所述第二后冲头(23)的端边具备有第二圆弧面(214a)。

9.根据权利要求8所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述第二圆弧面(214a)的半径为20mm～30mm。

10.根据权利要求3所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述浮图模滑块(232)上具备有浮图凸肋(233)。

11.根据权利要求10所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述表面浮图形成于所述成型面的范围内。

12.根据权利要求1、4、5或10所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中在施压于所述第一前冲头(12)和所述第一后冲头(13)步骤与提供一第二冲床(20、20a)步骤之间还包括：

提供一加强冲床(30)；所述加强冲床(30)设有加强限制模(31)、加强前冲头(32)及加强后冲头(33)；其中，所述加强限制模(31)以加强限制面(311)围绕形成加强容置区(312)，所述加强限制面(311)朝向所述加强后冲头(33)的一端具备有加强圆锥面(313)，而所述加强前冲头(32)具备有加强抵压端(321)，并且所述加强后冲头(33)具备有圆锥状加强冲压端(331)；

将具有圆凹槽(511a)的金属料件(50a)置入所述加强限制模(31)的加强容置区(312)内；使所述金属料件(50a)的周缘面(53a)相对于所述加强限制面(311)，而所述成型面(51a)相对于所述加强圆锥面(313)，以及所述成型面的所述圆凹槽(511a)相对于所述加强后冲头(33)的圆锥状加强冲压端(331)，并且所述施工面(52a)相对于所述加强前冲头(32)的加强抵压端(321)；

施压于所述加强前冲头(32)和所述加强后冲头(33)；使具有圆凹槽(511a)的金属料件(50a)塑性变形而在所述成型面周边形成加强圆导角(512d)。

13.根据权利要求12所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述圆锥状加强冲压端(331)的锥度为140度～160度。

14.根据权利要求12所述的锻造出金属料件表面浮图的方法，其中所述加强圆锥面(313)的锥度为80度～100度。

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