CN102451869A - 金属板件成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属板件成形装置，其包括一模具及一电磁产生装置。其中，该模具的成形面具有图样结构，该图样结构包括至少一高部及至少一低部，该电磁产生装置的板状电磁线圈具有成形区域，该成形区域内具有对应该图样结构的特征结构，藉由该板状电磁线圈与该金属板材之间产生的互斥电磁力驱使该金属板材贴合该图样结构，以成形出设定图样。藉此，本发明的金属板件成形装置具有以下优点：减少胚料(金属板材)成形时的侧向拘束力，成形的图样具较高的深宽比；提升胚料的成形性、降低胚料的减薄率及减少翘曲问题；结构简单，且可产生更高的一次电流值；可完全避免跳火放电的问题。

Description

金属板件成形装置

技术领域

本发明关于一种成形装置，尤指一种金属板件成形装置。

背景技术

参考图1，其显示现有技术成形一金属板件的示意图。在该现有技术中，其以一均匀的电磁力F1驱使一金属板件1冲击贴合一模具2的成形面，其中该成形面具有多个凸部21及多个凹部22。成形过程中，该金属板件1会先接触所述凸部21，而所述凸部21会产生一相同大小的反作用力F2，然后部分金属板件1再变形引伸至所述凹部22。然而，因为该金属板件1的所有区域皆受到均匀的电磁力F1，部分金属板件1在引伸至所述凹部22时，会受到所述凸部21位置的电磁力F1及反作用力F2的作用，而产生严重的侧向拘束力F3，因此无法成形出具有较高深宽比的图样结构。

另外，美国专利公告第7076981号揭示利用电磁成形制程成形一双极板的方法。该专利中的胚料为金属板材，因此金属板材与导引框架需藉由外力强压接触，以形成感应涡电流回路，在脉冲电流感应过程中，会产生跳火放电的问题，这对量产而言是一大致命伤。此外，由于胚料的两端被限制住，因此成形时拉料会受到拘束，造成胚料断裂引起电弧的发生。

再有，美国专利公告第7178374号揭示利用冲压制程制作双极板的方法。该专利中藉由模具结构设计，在成形过程中控制板材的应力分布，以提升整体成形效果。然而，该专利方法的缺点为：成形的双极板局部减薄率高，及胚料未完全贴模故流道尺寸精度不佳。

因此，实有必要提供一种创新且具进步性的金属板件成形装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种金属板件成形装置，能够成形出较高深宽比的图样结构。

本发明的技术解决方案是：

本发明的一种金属板件成形装置，其包括：模具及电磁产生装置。该模具具有成形面，该成形面具有图样结构，该图样结构包括至少一高部及至少一低部。该电磁产生装置具有一板状电磁线圈，用以产生一磁场，该板状电磁线圈与该模具间隔一间隙，该间隙用以置放金属板材，该板状电磁线圈具有成形区域，该成形区域内具有对应该图样结构的特征结构，使得相对至少一高部位置的金属板材与该板状电磁线圈之间产生一较小的互斥电磁力，且相对至少一低部位置的金属板材与该板状电磁线圈之间产生一较大的互斥电磁力。

藉此，本发明的金属板件成形装置具有以下优点：

1.根据该成形面的图样结构的几何形状设计该板状电磁线圈，可于设定位置产生强弱不同的电磁力，减少成形过程中胚料(该金属板件)受到的侧向拘束力，以制造出深宽比更高的设定图样。

2.藉由该电磁产生装置产生一接近静液压的高速成形力，可提升胚料的成形性且降低胚料的减薄率，同时可减少残留应力造成的翘曲问题。

3.该板状电磁线圈的结构简单，且具有较低的电阻及电感值，故在相同的脉冲能量下，可产生更高的一次电流值。

4.该板状电磁线圈不需与胚料紧密压接，可以完全避免跳火放电的问题。

附图说明

图1为现有技术成形一金属板件的示意图；

图2为本发明第一实施例的金属板件形成或成形装置的示意图；

图3为本发明第一实施例的板状电磁线圈的示意图；

图4为本发明板状电磁线圈的另一状态的示意图；

图5A及图5B为本发明形成于金属板材的设定图样的示意图；

图6为本发明成形金属板件的动作示意图；

图7为本发明第二实施例的金属板件成形装置的示意图。

组件标号说明：

1：现有的金属板件  2：模具              3：金属板件成形装置

5：金属板件        6：金属板件成形装置  21：凸部

22：凹部           30：模具             31：成形面

40：电磁产生装置   41：固定座           42：板状电磁线圈

51：设定图形       62：板状电磁线圈     311：图样结构

312：高部          313：低部            411：固定座的凹部

421：成形区域      422：特征结构        423：第一部分

424：第二部分      621：成形区域        622：第一部分

623：第二部分

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图2显示本发明金属板件成形装置的第一实施例的示意图；图3显示本发明板状电磁线圈的第一实施例的示意图。配合参考图2及图3，该金属板件成形装置3包括一模具30及一电磁产生装置40。该模具30具有一成形面31，该成形面31具有一图样结构311，该图样结构311包括至少一高部312及至少一低部313。在本实施例中，该图样结构311包括多个高部(突起结构)312及多个低部(凹槽结构)313，以形成凹凸结构。

该电磁产生装置40具有一固定座41及一板状电磁线圈42，用以产生一磁场。在本实施例中，该板状电磁线圈42的材质可为金、银、铜、铝及由前述材质组成的合金，或者为包含金、银、铜或铝的复合材料，或者为超导材料(superconductor)。该固定座41用以固定该板状电磁线圈42，且用以承受该板状电磁线圈42的反作用力。该固定座41为绝缘材料，较佳地，该固定座41的材质为工程塑料或玻纤树脂，但不限定为上述材料。其中，该固定座41具有一凹部411，该凹部411的形状配合该板状电磁线圈42的形状，用以容设该板状电磁线圈42。

该板状电磁线圈42与该模具30间隔一间隙，该间隙用以置放一金属板材5。其中，该板状电磁线圈42具有一成形区域421，在本实施例中，该板状电磁线圈42为E形板状线圈，且该成形区域421为位于E形板状线圈的中央板体。该成形区域421内具有对应该图样结构311的一特征结构422，使得相对至少一高部312位置的金属板材5与该板状电磁线圈42之间产生一较小的互斥电磁力，且相对至少一低部313位置的金属板材5与该板状电磁线圈42之间产生一较大的互斥电磁力。

在本实施例中，该特征结构422包括第一部分423及第二部分424，该第一部分423为贯穿该板状电磁线圈42的多个细长形贯孔，该第二部分424为多个平板结构，且所述贯孔位于所述平板结构之间，其中，在图2中仅以二个贯孔(第一部分423)及三个平板结构(第二部分424)示意，且在本实施例中该板状电磁线圈42的中央板体的电流方向为射出纸面的方向，而该板状电磁线圈42的二侧板的电流方向为进入纸面的方向。每一贯孔对应该图样结构311的每一高部312，每一平板结构对应该图样结构311的每一低部313。

要注意的是，在其它应用中，该板状电磁线圈42的成形区域41的第一部分423可为未贯穿该板状电磁线圈42的至少一细长形槽口，该成形区域41的第二部分424为平板结构，如图4所示。

当一脉冲电流流经该板状电磁线圈42时，该板状电磁线圈42与该金属板材5之间会产生一互斥电磁力，该互斥电磁力驱使该金属板材5贴合该图样结构311，以于该金属板材5成形出相应该图样结构311的一设定图样51。其中，依据该图样结构311所具有的不同图样，可成形出不同的设定图样(如图5A及5B所示的直线流道及蜿蜒流道)。

配合参考图2及图6，其中，位于各所述贯孔(第一部分423)相对位置，该板状电磁线圈42与该金属板材5之间会产生较小的互斥电磁力，而位于各所述平板结构(第二部分424)相对位置，该板状电磁线圈42与该金属板材5之间会产生较大的互斥电磁力。亦即，该互斥电磁力驱使该金属板材5贴合该图样结构311时，该金属板材5位于各所述高部312相对位置具有较小的成形力，而该金属板材5位于各所述低部313相对位置具有较大的成形力量。

在相对各所述高部312位置(即相对各所述第一部分423位置)的金属板材5具有较小的成形力情况下，当该金属板材5受力变形而贴合该图样结构311时，相对各所述低部313位置的金属板材5会受到较小的侧向拘束力，故该金属板材5不易断裂、局部减薄率低，且可完全贴合该图样结构311，故尺寸精度较佳。并且，该金属板材5成形后的该设定图样51(如图5A及5B)具有较高的深宽比。

图7显示本发明金属板件成形装置的第二实施例的示意图。本实施例的金属板件成形装置6与第一实施例的金属板件成形装置3(图2)大致相同，其不同处在于板状电磁线圈62的结构。在本实施例中，该板状电磁线圈62的成形区域621的第一部分622为至少一凹下结构，该第二部分623为至少一凸起结构。其它与第一实施例的金属板件成形装置3相同部分以相同组件符号表示，且在此不再加以赘述。

在本实施例中，互斥电磁力驱使该金属板材5贴合该图样结构311时，该金属板材5位于各所述高部312相对位置(即相对各所述凹下结构位置)具有较小的成形力，而该金属板材5位于各所述低部313相对位置(即相对各所述凸起结构位置)具有较大的成形力量。

在相对各所述高部312位置的金属板材5具有较小的成形力情况下，当该金属板材5受力变形而贴合该图样结构311时，相对各所述低部313位置的金属板材5会受到较小的侧向拘束力，故该金属板材5不易断裂、局部减薄率低，且可完全贴合该图样结构311，故尺寸精度较佳。并且，该金属板材5成形后的该设定图样51(如图5A及5B)具有较高的深宽比。

本发明的金属板件成形装置具有以下优点：

1.根据该成形面的图样结构的几何形状设计该板状电磁线圈，可于设定位置产生强弱不同的电磁力，减少成形过程中胚料(该金属板件)受到的侧向拘束力，以制造出深宽比更高的设定图样。

2.藉由该电磁产生装置产生一接近静液压的高速成形力，可提升胚料的成形性且降低胚料的减薄率，同时可减少残留应力造成的翘曲问题。

3.该板状电磁线圈的结构简单，且具有较低的电阻及电感值，故在相同的脉冲能量下，可产生更高的一次电流值。

4.该板状电磁线圈不需与胚料紧密压接，可以完全避免跳火放电的问题。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种金属板件成形装置，其特征在于，该成型装置包括：

模具，具有成形面，该成形面具有图样结构，该图样结构包括至少一高部及至少一低部；及

电磁产生装置，具有板状电磁线圈，用以产生一磁场，该板状电磁线圈与该模具间隔一间隙，该间隙用以置放金属板材，该板状电磁线圈具有成形区域，该成形区域内具有对应该图样结构的特征结构，使相对所述至少一高部位置的金属板材与该板状电磁线圈之间产生一较小的互斥电磁力，且相对所述至少一低部位置的金属板材与该板状电磁线圈之间产生一较大的互斥电磁力。

2.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，该特征结构包括第一部分及第二部分，该第一部分对应该图样结构的至少一高部，该第二部分对应该图样结构的至少一低部。

3.如权利要求2所述的成形装置，其特征在于，该第一部分为至少一未贯穿该板状电磁线圈的槽口。

4.如权利要求2所述的成形装置，其特征在于，该第一部分为至少一贯穿该板状电磁线圈的贯孔。

5.如权利要求2所述的成形装置，其特征在于，该第一部分为至少一凹下结构，该第二部分为至少一凸起结构。

6.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，该板状电磁线圈为E形板状线圈，且该成形区域为位于E形板状线圈的中央板体。

7.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，该板状电磁线圈的材质为金、银、铜、铝及由前述材质组成的合金。

8.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，该板状电磁线圈的材质为包含金、银、铜或铝的复合材料。

9.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，该板状电磁线圈的材质为超导材料。

10.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，该电磁产生装置包括有固定座，用以固定该板状电磁线圈。

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