CN102019318A - 金属壳体成型方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属壳体成型方法及装置。其中金属壳体高压成型方法，包括将金属板材定位于模具中，模具包括上模、下模、及模仁，使金属板材位于模仁上；将模具经由一加热装置加热以对金属板材加热；及对金属板材以多段式施加高压气体，迫使金属板材压贴在模仁表面而成型为金属壳体。在本发明的另一方面，金属壳体高压成型装置特别包括一加热装置与模具的外表面结合，用以对模具加热，对金属板材加热；一高压气体供应单元，用以对金属板材施加高压气体，及一数字控制单元，以数字方式控制，使高压气体供应单元对金属板材多段式施加高压气体以形成金属壳体。

Description

金属壳体成型方法及装置

技术领域

本发明涉及一种金属壳体成型方法及装置，特别是涉及一种金属壳体高压成型方法及装置。

背景技术

使金属板、塑胶片材等材料成型已是相当常见的技术，例如成型为按键、电子消费装置机壳及类似者。一般成型方法有冲压、真空成型或高压成型。在对于将延展性低的金属板成型为机壳时，冲压成型易造成局部破损或拉伤，产生不良品，须再使用厚烤漆盖过伤痕；真空成型的力量不足，成型时不易形成弯折角度，使得导角曲度过大，棱角不够分明，成型不漂亮。高压成型则因温度不够高及一次强制压缩下，往往无法成型，或是易断裂或易使棱角拉扯变形，损害外观。或是在更高温的操作下，耗费成本。

中国台湾新型专利第M259701号及中国台湾专利公开第200538268号分别揭示一种厚膜高压成型设备及方法，其先将热塑性膜片安置于一托架上，使热塑性膜片在进行成型之前先升温软化，接着使热塑性膜片停留在成型工作区内，利用模具驱动机构驱动一上模及一下模使之夹紧闭合后，通过高压气体供应单元对上模或下模充入高压气体，使已升温而软化的热塑性膜片被压贴于相对侧的模具表面而成型者。但是，其所成型的材质为具有延展性(热塑性)的塑胶。

因此，对于新颖的金属壳体成型的方法及装置，仍有所需求。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种金属壳体高压成型的方法及装置，以便利的形成金属壳体，并且美观不变形。

在本发明的一方面，依据本发明的金属壳体高压成型的方法，包括下列步骤：将一金属板材定位于一模具中，模具包括一上模、一下模、及一模仁，使金属板材位于模仁上；将模具经由一加热装置加热以对金属板材加热；及对金属板材以多段式施加一高压气体，迫使金属板材压贴在模仁表面而成型为一金属壳体。

在本发明的另一方面，依据本发明的金属壳体高压成型装置，包括：一进料单元，用以移动一金属板材；一模具单元，用以承载金属板材，模具单元包括一上模、一下模、及一模仁，使所承载的金属板材位于模仁上；一加热装置，与模具的外表面结合，用以对模具加热，对金属板材加热；一高压气体供应单元，用以对金属板材施加一高压气体，迫使金属板材压贴在模仁表面而成型为一金属壳体；及一数字控制单元，以数字方式控制高压气体供应单元，使高压气体供应单元对金属板材多段式施加高压气体，以形成一金属壳体。

在本发明中，以多段式的方式控制高压气体压力，以对受热金属板材分阶段施予高压，将金属板材成型为金属壳体，并能兼顾美观。特别适用于延展性低的金属或合金，例如镁板于笔记型电脑的A板及轻量化需求的金属板金件的制作。

附图说明

图1显示依据本发明的金属壳体高压成型的方法的实施例的流程图；

图2显示依据本发明的金属壳体高压成型装置的实施例的示意图；

图3显示依据本发明的金属壳体高压成型装置的实施例的局部剖面示意图；

图4显示如图3的实施例的局部合模及高压成型后的示意图；

图5显示使本发明的模具与一顶出机构结合的实施例的剖面示意图；

图6显示本发明的顶出机构作动的实施例的结果示意图。

主要元件符号说明

10    进料单元        12    模具单元

14    加热装置        16    高压气体供应单元

18    数字控制单元    20    预烤装置

22    金属板          24    模仁

26    上模            28    下模

30    加热装置        32    隔热装置

34    入气孔          36    高压气体

38    模穴       40    抽气孔

42    抽气       44    金属壳体

46    顶出机构   48    顶出件

50    推杆组     52    凹槽

54    杆体       56    连接柱

58    陷部       60    平面

62    倾斜面

101、103、105、107  步骤

具体实施方式

图1显示依据本发明的金属壳体高压成型的方法的流程图。首先，进行步骤101，将一金属板材定位于一模具中。模具包括一上模、一下模、及一模仁。金属板材位于模仁上。接着，进行步骤103，使用一加热装置加热模具，以对金属板材加热。然后，进行步骤105，对金属板材以多段式施加一高压气体，迫使金属板材压贴在模仁表面而成型，形成一金属壳体。进一步进行步骤107，取出成型的金属壳体。

依据本发明的金属壳体高压成型装置如图2的一实施例的示意图所示，进料单元10，用以将一金属板材移动至模具。模具单元12，用以承载金属板材。金属板材可包括例如铝、镁合金、铝合金等等，但不限于此，适合做为壳体的金属都可。模具单元12可包括一上模、一下模、及一模仁。使进料单元10传递过来的金属板材承载于模仁上。模仁可为公模或母模，位于下模的上表面，或与下模合为一体。加热装置14与模具的外表面结合，用以对模具加热，以便对模具内的金属板材加热。加热装置14可为电热丝加热装置，可设置于放置模具单元的床台中而形成类似加热板，但不限于此。并可利用水盘设计以形成隔热装置。高压气体供应单元16，可包括一空气压缩机以压缩空气，并有管线与模穴相通，以对金属板材施加一高压气体，迫使金属板材压贴在模仁表面而成型为一金属壳体。数字控制单元18，以数字方式控制高压气体供应单元16，使高压气体供应单元16对金属板材多段式施加高压气体，以使金属板材形成一金属壳体。

在本发明中，将金属板材加热，温度可为室温至520℃的范围，但不限于此。温度也可由数字控制方式控制，依金属板材性质以做恰当的调整。对于延展性较低的金属板材，例如镁合金，在400至500℃之间的高温下可具有一定程度的软化。搭配多段式施加高压气体的步骤，以数字控制方式，对金属板材施加压力。可使高压气体具有的压力在常压至150公斤/平方厘米(150公斤/平方公分)的范围。“多段式”在此指所施加的气体压力并非在成型期间仅为单一压力，而是二或二以上的多个压力依序分段施加，并于每一预定压力停留一预定时间。因此模穴内的压力呈逐渐性的变化。段数并无特别限制，可依需要而定，例如15段或20段均可。由于是数字控制压力，所以可精确的掌握恰当的压力时程，例如可搭配温度设定恰当的压力及其停留时间，达成良好的成型。

再者，可进一步由数字控制单元18以数字方式控制对于上模与下模合模时所施加的锁模力。可使锁模力的增加速率依多段式施加高压气体的步骤调整，以使合模压力均匀。例如随着施加气体的压力增加而增加。在本发明的一实施例中，可使锁模力高达例如200公顿。

另外，可在将金属板材定位于模具中之前，将金属板材在一预烤装置20中予以预烤，如此可缩短在模具中加热的时间。现有在模具单元外面加热塑胶膜材，移至模具中趁热成型。但对于金属板材的成型，由于金属熔点高，导热快，若是仅以位于模具单元外面的独立的加热装置加热，当将金属板材传递至模具中不再受热，马上会降温变硬。本发明的金属板材在模具内进行加压成型时，仍可使加热装置对模具持续加热，进而使金属板材于模具内继续受热，而能良好的控制高压成型时所需的温度。

另外，可在金属板材的一侧施加高压气体，而在对侧予以抽真空，使金属板材更容易贴合于模仁上。换言之，若对金属板材以多段式施加一高压气体，是由金属板材上方施加，可进一步同时由金属板材下方抽真空，二者一起作用，以迫使金属板材压贴在模仁表面而成型为金属壳体。特别是在使用母模成型时，较佳搭配抽气单元予以抽真空，以利成型。

图3显示依据本发明的金属壳体高压成型装置的一实施例的局部剖面示意图。如图3所示，金属板22已置于模具中的模仁24上。模具包括一上模26及一下模28。加热装置30设置于模具外表面，紧紧贴住模具以利导热。隔热装置32设置于加热装置30外侧以保温，并能维护操作人员安全。隔热装置32可包括例如石棉板盘-上下电热透气板-石棉板盘的三明治结构。在此例中，于上模26设置有入气孔34，以将高压气体36分段导入模穴38，在金属板22的上方形成高压；及，于下模28设置有抽气孔40，以进行抽气42，在金属板22下方形成真空。将上模26与下模28闭合，并继续对金属板材加热，进行高压及真空的施加，锁模力可依该多段式施加高压气体的压力调整，以使合模压力均匀。图4显示合模及高压成型后的示意图，金属板22压贴在模仁24表面而成型为金属壳体44。金属壳体44可再经适当的切边、整边、或赋予图纹。

在本发明的特定实施例中，例如，可使用0.4至0.8mm厚度的镁板，经过预烤装置于480℃预烤后，移至模具内，以加热装置30经由上下模26、28以450℃加热，将模穴38内的压力设为20段，各段可分别设定其压力及压力停留时间，压力可为例如0至150kg/cm2，尚可设置抽气单元将模穴38内抽真空，例如可使真空度为60托耳(torr)。这些参数均可数字调控。并且这些参数的范围仅是举例说明，不做为本发明范围的限制，实作时仍依所需而定。

依据本发明的金属壳体高压成型装置，可进一步包括一模仁作动顶出机制，以将成型的金属壳体取出。在金属壳体刚形成之后，虽然温度降低，但对操作员而言，温度尚高，且易变形，不宜马上直接以手将金属壳体从模具卸下。模仁作动顶出机制可便利的完成金属壳体取出的动作，施力均匀，并可节省等候金属壳体降温的时间。模仁作动顶出机制可参阅中国台湾专利新型第M342934号及中国专利授权公告号CN 201205586Y说明书。例如图5所示，使如本发明的模具与一顶出机构46结合。顶出机构46具有一顶出件48及一推杆组50。顶出件48为一矩形环形体，但不限于此形状，位于下模28与模仁24之间的矩形状的凹槽52中。推杆组50由间隔排列的二或二个以上的杆体54及连接各杆体54末端的连接柱56所组成。在下模28的底部且对应于凹槽52的位置处设有多条导槽，此导槽与凹槽52相互连通。各杆体54分别容设于各导槽中，且在其对应于凹槽52及各导槽的连通处分别设有一凹陷部58，例如由平行于顶出件48底面的一平面60及从平面60的两端延伸出的二倾斜面62所构成。

在利用如本发明的方法形成金属壳体44后，先将上模26提起退出，再推动推杆组50作水平方向移动，如图6所示，当杆体54的倾斜面62朝顶出件48接近后，将使顶出件48产生垂直于各杆体54的移动方向的移动(即铅直方向移动)，而使金属壳体44被顶出件48均匀的向上推升而退出模仁24，可轻易取得金属壳体44。顶出件48的移动，可利用油压缸系统以达成，并可调整压力及速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种金属壳体高压成型的方法，包括：

将一金属板材定位于一模具中，该模具包括上模、下模、及模仁，该金属板材位于该模仁上；

将该模具经由一加热装置加热以对该金属板材加热；及

对该金属板材以多段式施加一高压气体，迫使该金属板材压贴在该模仁表面而成型为一金属壳体。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括将该上模与下模合模时施加一锁模力，该施加的锁模力依该多段式施加高压气体的步骤调整，以使合模压力均匀。

3.如权利要求1所述的方法，其中该多段式施加高压气体是以数字控制方式进行，以分段加压至各预定压力，并于各预定压力停留各预定时间。

4.如权利要求1所述的方法，其中该加热温度在室温至520℃的范围。

5.如权利要求1所述的方法，其中该高压气体具有的压力在常压至150公斤/平方厘米的范围。

6.如权利要求1所述的方法，进一步，在将该金属板材定位于该模具中之前，包括将该金属板材在一预烤装置中予以预烤。

7.如权利要求1所述的方法，其中对该金属板材以该多段式施加一高压气体，是由该金属板材上方施加，及进一步同时由该金属板材下方抽真空，以迫使该金属板材压贴在该模仁表面而成型为该金属壳体。

8.如权利要求1所述的方法，进一步，在该金属板材成型后，包括一模仁作动顶出机制，以取出成型的该金属壳体。

9.如权利要求1所述的方法，其中该金属板材包括铝板材、铝合金板材或镁合金板材。

10.一种金属壳体高压成型装置，包括：

进料单元，用以移动一金属板材；

模具单元，用以承载该金属板材，该模具单元包括上模、下模、及模仁，使所承载的该金属板材位于该模仁上；

加热装置，与该模具的外表面结合，用以对该模具加热，对该金属板材加热；

高压气体供应单元，用以对该金属板材施加一高压气体，迫使该金属板材压贴在该模仁表面而成型为一金属壳体；及

数字控制单元，以数字方式控制该高压气体供应单元，使该高压气体供应单元对该金属板材多段式施加该高压气体，以形成一金属壳体。

11.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，其中该数字控制单元以数字方式控制该上模与下模合模的锁模力，使该锁模力依该多段式施加高压气体的步骤调整，以使合模压力均匀。

12.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，其中该数字控制单元控制该高压气体供应单元，以分段加压至各预定压力，并于各预定压力停留各预定时间。

13.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，其中该高压气体具有的压力在常压至150公斤/平方厘米的范围。

14.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，其中该加热装置将该金属板材加热至室温至520℃的范围。

15.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，进一步包括预烤装置，用以在将该金属板材定位于该模具中之前，将该金属板材予以预烤。

16.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，进一步包括抽真空装置，其中，该高压气体供应单元由该金属板材上方施加该高压气体，及该抽真空装置由该金属板材下方抽真空，以迫使该金属板材压贴在该模仁表面而成型为该金属壳体。

17.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，进一步包括模仁作动顶出装置，用以取出成型的该金属壳体。

18.如权利要求10所述的金属壳体高压成型装置，其中该金属板材包括铝板材、铝合金板材或镁合金板材。

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