CN103302164A - 制造管形壳件的模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种制造金属壳件的模具和方法。上述方法包括以下步骤：在一模仁的一工作表面上形成复数图纹；利用该模仁将一金属管件成形为包含对应该复数图纹之复数对应图纹的一成形金属管件；以及分割该成形金属管件以制成分别具有该复数对应图纹的复数金属壳件。

Description

制造管形壳件的模具及方法

技术领域

本发明系有关一种制造金属壳件的模具及方法，特别是关于一种大量制造金属壳件的模具及方法。

背景技术

金属壳件可说是近年消费电子产品的新宠，举凡笔记型计算机、智能型手机及新堀起的平板计算机等均纷纷采用散热佳且耐冲击的金属机壳。一般而言，在传统上电子产品金属壳件的制造普遍采用预先单独制造各部壳件，其可选择利用冲压、压铸或锻造方式制造各部壳件，最后再将各部壳件组装。但是上述方式必然产生各部壳件之间具有精度偏差的技术问题，其将可能影响产品的组装质量及组装效率。因此，传统电子产品金属壳件的各部壳件需要额外加工作业，以改善壳件精度偏差的技术问题。如此，传统电子产品金属壳件的各部壳件制造方法具有制程复杂、增加金属废料及生产速率慢等缺点。

另外，针对外形复杂或有特殊图案的金属壳件而言，习知的冲压方式亦有成形速度慢、对图案或外形的成形能力不佳及须额外精加工程序等缺点。

因3C产业的产品具有生命周期短、种类多、设计复杂、研发速度快等特性，故生产电子产品的速度及良率是影响制造商本身竞争力的关键。因此，此领域着实需要一种能快速生产高质量金属壳件的方法。

发明内容

相对于习知制造金属壳件的方法，本案所提出的模具及方法可以倍速提高的制程速度制成一体成形且兼具质感及特殊图案的金属壳件，以达到减少金属废料、提升金属壳件质量及降低制造成本的功效，并满足3C产业的产品种类多样化的需求。

本案的目的之一为提供一种制造金属壳件的方法，包括：将一下母模与一下模仁组装成一下模；将一上母模与一上模仁组装成一上模，其中该下模仁与该上模仁至少其中之一的一工作表面上包含复数图纹单元；利用包含该下模及该上模的一模具将一金属管件成形为包含对应该复数图纹的复数对应图纹的一成形金属管件；以及将该成形金属管件分割成分别具有该复数对应图纹的复数壳件。

本案的另一目的为一种制造金属壳件的方法，该方法包括：组装至少一下模仁至ㄧ下母模以组成一具有复数图纹单元的下模，该复数图纹单元是形成于该至少一下模仁的一工作表面；将一金属管件置于该下模仁上，并与该复数图纹单元相对；将一上模与该下模合模；进行管件液压成形，形成具有该复数图纹单元的一成形金属管件；以及根据该复数图纹单元的数量切割该成形金属管件，以制成复数壳件。

本案的另一目的为提供一种制造金属壳件的模具，包括：一上母模，具有用于容置一上模仁的一上凹槽；以及一下母模，具有用于容置一下模仁的一下凹槽，其中该上凹槽与该下凹槽具有相同的深度。

本案的再一目的为提供一种制造金属壳件的模具，包括：一下母模；以及一下模仁，组装于该下母模，该下模仁的一工作表面具有复数图纹单元，该复数图纹单元是用于在复数金属壳件中的每一金属壳件上形成一对应图纹单元。

本案的再一目的为提供一种制造金属壳件的模具，该模具具有复数图纹单元，并包括：至少一模仁，该复数图纹单元是设置于该至少一模仁的一模穴表面，该至少一模仁是用以模制一具有与该复数图纹单元相对应的复数图纹单元的金属管件。

本案的再一目的为提供一种制造金属壳件的模具，包括：一下母模；以及复数下模仁，组装于该下母模，该复数下模仁的一工作表面具有复数图纹单元，该复数图纹单元是用于在复数金属壳件中的每一金属壳件上形成一对应图纹单元。

本案的再一目的为提供一种制造金属壳件的方法。上述方法包括以下步骤：在一模仁的一工作表面上形成复数图纹；利用该模仁将一金属管件成形为包含对应该复数图纹的复数对应图纹的一成形金属管件；以及分割该成形金属管件以制成分别具有该复数对应图纹的复数金属壳件。

本案得藉由下列详细说明，俾得更深入的了解。

附图说明

图1A：本案所提模具的第一较佳实施例的上、下母模的示意图； 

图1B：本案所提模具的第一较佳实施例的冲头的示意图；

图2A：本案第一较佳实施例中上母模及上模仁的示意图；

图2B：本案第一较佳实施例中下母模及下模仁的示意图；

图3：使用本案所提模具的第一较佳实施例来制造金属壳件的方法的示意图；

图4：本案第一较佳实施例中成形金属管件端点处转接设计的示意图；以及

图5：本案所提模具的第二较佳实施例的示意图。

【主要组件符号说明】

10、501冲头

101基座

102密封组件

1021前锥部

1022密封部

11上母模

110上凹槽

12下母模

120下凹槽

111、121锁固孔

20上模仁

21A~D下模仁

30金属管件

301挤型管截面

302扁平管

303扁形密封截面

31成形金属管件

32壳件

50复数独立冲头组

502垫块

503高压液体分接单元。

具体实施方式

本发明将藉由下述的较佳实施例及其配合的图式，做进一步的详细说明。

本案的目的之一在于提供适用于管件(特别是挤型管)液压成形(Tube Hydroforming，THF)技术的模具，特别是用以大量制造具有多种图纹的金属壳件的模具。管件液压成形技术系于管件内部加入高压流体，藉由高压流体将管料压入到模具腔体内成形，非常适用于异厚或异形的一体形三维（3D）中空结构管件生产。

请参考图1A及B，其分别为本案所提模具的第一较佳实施例的上、下母模及冲头的示意图。本案所提供用以制造金属壳件的模具包含上模、下模及冲头10。该上模包括：上母模11，该上母模11中间包含上凹槽110，于上凹槽110槽底设有复数锁固孔111(请参考图2A)；及一或多个上模仁20(请参考图2A)，该上模仁20可配合置于上母模11之上凹槽110中，并藉由复数锁固孔111锁固于上母模11，以本例而言，上模仁20的数量为四个，但不以此为限。该下模包括：下母模12，该下母模12中间包含下凹槽120，于下凹槽120槽底设有复数锁固孔121；及下模仁，以本例而言，下模仁的数量为四个，下模仁21A~D(请参考图2B)，但不以此为限，该些下模仁21A~D可配合置于下母模12之下凹槽120中，并藉由复数锁固孔121锁固于下母模12。请参考图1B，该冲头10包含基座101及与基座101相连接的密封组件102，该密封组件102的形状可依据管件横截面的形状和尺寸而设计。

请参考图2B，其为本案第一较佳实施例中下母模及下模仁的示意图。本实施例的下模具有复数图纹单元，详言之，该复数图纹单元是形成于下模仁21A~D的模穴表面处（即工作表面），以制成具有对应图纹的金属壳件。图2所揭示的下模仁21A、21C、21D是分别于模穴表面处形成复数图纹单元，惟每一下模仁的图纹单元不以复数为限，亦可仅有一图纹单元，或未形成图纹单元(如下模仁21B)。当模穴上的图纹为凹纹时，可在金属壳件上产生相对应的凸纹，反之亦然。所谓「图纹单元」意指单一产品(即本案方法最终制成的复数金属壳件中的单一金属壳件)上所有图纹的集合，以下模仁21A为例，其模穴中即设置有4个图纹单元。所述复数图纹单元可以是重复的单一图纹单元(例如下模仁21A)、重复的两种以上图纹单元(例如下模仁21C)或相异的多种图纹单元(例如下模仁21D)。下模仁21A~21D具有可替换性，依据客户对金属壳件图纹种类、形状及数量的需求，可在下母模12的下凹槽120中容置一或复数个下模仁21A~D，其中具有图纹单元的下模仁21A、21C及21D可搭配不具有图纹单元的下模仁21B使用。以图2B为例，若将下模仁21A-D置于下凹槽120中，经管件液压成形及管件切割后，可同时产出16个壳件，其中4个壳件不具有图纹，其它12个壳件各具有一图纹单元。因此，针对不同图纹、形状及数量的壳件需求，厂商仅须要重制并替换模仁，无须重制整个模具，对于厂商来说无疑提高了便利性并降低了生产成本。

请参考图3，其为使用本案所提模具的第一较佳实施例来制造金属壳件的方法的示意图。上述方法包含如下步骤：将下母模12与一个或复数个下模仁21A组装为具有复数图纹单元的下模，该复数图纹单元是形成于该（些）下模仁21A的模穴表面（即工作表面）处，以本例而言，下模仁21A的数量为二，每一下模仁21A具有四个图纹单元；依同样方式组装上模(图中未示)；将金属管件(例如挤型管等)30置于下模仁21A上，并与该复数图纹单元相对，金属管件30的材料可选自铁、铜、钛、镁、铝、金、银、铂及其合金等；将上、下模合模；金属管件30的两端分别以冲头10（参考图1B）密封，并由冲头10灌入工作流体(例如油、水等)以进行管件液压成形(Tube Hydroforming, THF)(图中未示)；开模取出成形金属管件31(即具有与该复数图纹单元相对应的复数图纹单元的金属管件)；根据复数图纹单元的数量(以图中为例为8个)，以刀具、水刀或激光束等切割技术切割成形金属管件31，以制成复数壳件32(以图中为例为8个)，其可视产品设计及需求，进一步加工制成电子产品的金属壳件，例如手机、个人数码助理(Personal Digital Assistant, PDA)、笔记型计算机、数字电视机、游戏机等，或其它电器产品等的壳件。因本案是透过管件作为原料，藉由对管腔内灌注高压液体，使其透过管壁与下模仁21A的模穴表面贴合来得到具有所需图纹的成形金属管件31，故本案的上述方法可以依照产品的图纹需求大量制造各种具有所需图纹的金属壳件。由上述方法所制成的金属壳件及其表面的图纹为一体成形，且该图纹能呈现各种浮凸或凹陷的立体图案，故此方法可有效地增加壳体在外观造型及形状规格方面的变化效能。

于本案第一较佳实施例中，复数图纹单元是形成于下模仁21A~D的模穴表面上，然而，本领域技术人员可以领会的是，其亦可形成于上模仁20的模穴表面上。以具有两个主要表面的扁平金属管件为例，当本案方法利用扁平金属管件产生的壳件32是用于手机等产品的壳件时，因该壳件32的其中一表面通常须被部分或完全切除以适于组装内部组件并安装显示面板，故通常不会于该表面上形成图纹；但是若该壳件32是用于制成饰品或文具等方面，亦可利用上、下模穴上的图纹单元使该壳件32的两个主要表面上都产生相应图纹。

于本案图3所示用以制造金属壳件的方法中，其金属管件30的种类并不受限，例如圆管或异型管(包括横断面轮廓非圆形的、等壁厚的、变壁厚的、沿长度方向变直径和变壁厚的、断面对称和不对称的异型管)。当所使用的金属管件30为挤型异型管时，本案特别提供一转接设计于挤型管的两端并提供与该转接设计相配的冲头(即图1(B)所示的冲头10)。请参考图4，其为本案第一较佳实施例中金属管件端点处转接设计的示意图。如图所示，当本案图3方法中的金属管件30是挤型管时，其挤型管截面301(图中仅示出左端)的两侧下缘各具有一极小圆角(于本案中，圆角及R角等名词得交替使用)。如果冲头采用具有极小圆角的挤型管截面301作为密封截面，会因圆角过小而不易密封持压，且会因应力易于集中而造成管件或冲头损坏。一般为配合标准圆形冲头的形状，习知方式是透过模穴的设计使具有圆形截面的挤型管于合模时在两端之间的区域压制成扁平形截面，也就是由两端圆形截面向内渐变成扁平形截面，并以圆形截面进行密封，但是此方式会使渐变处过长，届时需要切除管件过长的渐变处而导致材料浪费。是故，本案透过模穴和冲头的设计，藉由冲头密封挤型管两端的过程，使挤型管的两端渐变为扁平管302，其可便于密封具有极小圆角的有缝或无缝挤型异型管，以利液压成形的进行。挤型管两端的扁平管302的设计使得原来具有极小圆角的挤型管截面301逐渐变为较大圆角的扁形密封截面303，此可增加冲头10的密封组件102与挤型管间的密封效果及冲头10的使用寿命，且亦无习知方式渐变处过长的问题。也就是说，针对挤型管，只要密封截面303的圆角略大于原来的挤型管截面301的圆角，即可改善习用技术的问题。这样的设计概念亦可适用于其它非圆形的异型管。此外，本发明亦提供与上述转接设计相配的冲头10(如图1(B)所示)。为了使挤型管由原来的挤型管截面301渐变为扁平管302的扁形密封截面303，冲头10的密封组件102包含一前锥部1021和一密封部1022，前锥部1021的横截面形状大致与挤型管截面301的形状相同，其横截面面积由邻近密封部1022的一端（粗端）往远离密封部1022的另一端（细端）渐缩，且远离密封部1022的另一端（细端）的面积是小于挤型管截面301的面积（参考图4），以利冲头10置入。密封部1022是呈一扁形，其两侧各自形成圆角，该些圆角略大于原来的挤型管截面301的圆角。将二冲头10密封金属管件30两端时，密封组件102前锥部1021的细端先伸入金属管件30内，由于前锥部1021的横截面面积由细端往粗端渐扩，冲头10前进的过程中将使金属管件30两端由原先的挤型管截面301变形为扁形密封截面303，并使金属管件30两端形成扁平管302，进而使冲头10的密封组件102（密封部1022）密封扁平管302。密封部1022具有8-100mm的一宽度，较佳是具有12-75 mm的一宽度。具有上述宽度的密封组件102（密封部1022）皆可达到液压成形过程中所需的良好密封效果。

请参考图5，其为本案所提模具的第二较佳实施例的示意图。于本实施例中，下模仁及上模仁(图中未示)分别具有并列且上下相对应的复数模穴，在此实施例中为上、下模仁各具有三个模穴。当有三个模穴时，可在三个模穴上放置三个金属管件，而各个模穴上图纹的设计可参考第一较佳实施例进行。上、下模合模后欲进行密封时，本发明于模具两端(图中仅示出模具的左端)各提供一个复数独立冲头组50，以便从左右两端密封三个金属管件。以本实施例而言，该复数独立冲头组50包含三个冲头501(冲头的数量是依模穴的数量而定)，其是独立地锁固于一垫块502上。考虑精度及组装问题，三个独立锁固的冲头501可个别微调其锁固位置。另外，复数独立冲头组50另包含一高压液体分接单元503，工作流体可经由高压液体分接单元503直接给复数个冲头501增压，无须流经冲头座，以减少密封不良的问题。根据本案第二较佳实施例的设计，若此实施例使用的金属管件长度与本案图3中第一较佳实施例所使用的金属管件长度一致，则使用第二较佳实施例于一次生产流程中所能产生金属壳件的数量将是第一较佳实施例的三倍。因此，本案第二实施例的设计将可使产品的生产速率以倍速增加。

本案利用的是管件液压成形技术，该技术制成的金属壳体相较于冲压或板液压技术制成的壳体强度更高。再者，相较于传统冲压方式，本案制程较干净、速度快及产量大，且制出的成品表面较平滑且尺寸精度较高，于壳体上的图案亦可较复杂及细致。此外，本案模具的设计方式可减少废料约30%、增加冲头和模具间的密封能力和使用寿命以及加快产率，如此可有效地降低壳件厂商的制造成本。而本发明制造金属壳件的方法可同时产生多种不同样式的壳件，此倍速量产的制程将可带来庞大的经济效益。

实施例：

一种制造金属壳件的方法，包括：

将一下母模与一下模仁组装成一下模；

将一上母模与一上模仁组装成一上模，其中该下模仁与该上模仁至少其中之一的一工作表面上包含复数图纹；

利用包含该下模及该上模的一模具将一金属管件成形为包含对应该复数图纹的复数对应图纹的一成形金属管件；以及

将该成形金属管件分割成分别具有该复数对应图纹的复数壳件。 

一种制造金属壳件的方法，包括：

在一模仁的一工作表面上形成复数图纹；

利用该模仁将一金属管件成形为包含对应该复数图纹的复数对应图纹的一成形金属管件；以及

分割该成形金属管件以制成分别具有该复数对应图纹的复数金属壳件。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该上母模具有用以容置该上模仁的一上凹槽，且该下母模具有用以容置该下模仁的一下凹槽，该上凹槽与该下凹槽具有一相同深度。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该下模仁及该上模仁各具有并列且上下相对应的复数模穴。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该模具还包含相对应该复数模穴的复数冲头。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该复数冲头是共同耦接至一液体分接单元。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该复数冲头中的每一个冲头包含一密封组件。

如上述实施例任一项所述的方法，其中成形该成形金属管件包括：

将该复数冲头独立地锁固于一垫块上。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该模具还包含一冲头，该冲头包含一基座及一密封组件。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该密封组件呈一扁形，且具有8-100mm的一宽度。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该密封组件呈一扁形，且具有12-75mm的一宽度。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该成形金属管件的两端是设计为由该密封组件密封。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该金属管件是一异型管。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该金属管件是一扁平异型管，其具有一第一截面，该成形金属管件的一端具有一第二截面，其中该第一截面的圆角小于该第二截面的圆角。

如上述实施例任一项所述的方法，其中利用一刀具、一水刀及一激光束的其中之一来分割该成形金属管件。

如上述实施例任一项所述的方法，其中是利用一管件液压成形法将该金属管件成形为该成形金属管件。

如上述实施例任一项所述的方法，其中该金属管件是由一材料制成，该材料是选自铁、铜、钛、镁、铝、金、银、铂及其合金所组成的群组。

一种制造金属壳件的方法，包括：

组装至少一下模仁至ㄧ下母模以组成一具有复数图纹单元的下模，该复数图纹单元是形成于该至少一下模仁的一工作表面；

将一金属管件置于该下模仁上，并与该复数图纹单元相对；

将一上模与该下模合模；

进行管件液压成形，形成具有该复数图纹单元的一成形金属管件；以及

根据该复数图纹单元的数量切割该成形金属管件，以制成复数壳件。

如上述实施例任一项所述的方法，于该合模步骤前还包括将ㄧ上母模与至少一上模仁组装成该上模。

如上述实施例任一项所述的方法，该至少一上模仁的工作表面具有复数图纹单元。

如上述实施例任一项所述的方法，于该管件液压成形步骤前还包括将一冲头密封该金属管件的一端，该金属管件的该端具有一第一截面，该冲头密封该金属管件的过程中使该金属管件的该端由该第一截面变形为一第二截面，其中该第一截面的圆角小于该第二截面的圆角。

一种制造金属壳件的模具，包括：

一上母模，具有用于容置一上模仁的一上凹槽；以及

一下母模，具有用于容置一下模仁的一下凹槽，其中该上凹槽与该下凹槽具有相同的深度。

一种制造金属壳件的模具，包括：

一下母模；以及

一下模仁，组装于该下母模，该下模仁的一工作表面具有复数图纹单元，该复数图纹单元是用于在复数金属壳件中的每一金属壳件上形成一对应图纹单元。

如上述实施例任一项所述的模具，其中该模具还包括一冲头，该冲头包含一密封组件以密封该金属管件，该密封组件包含一前锥部和一密封部，该前锥部的横截面面积由邻近该密封部的一端往远离该密封部的另一端渐缩，且该前锥部远离该密封部的另一端的横截面面积是小于该金属管件的横截面面积，该密封部是呈一扁形，其两侧各自形成圆角。

如上述实施例任一项所述的模具，其中该下模仁具有并列的复数模穴，该模具还包括相对应该复数模穴的复数冲头，且该复数冲头是独立地锁固于一垫块上，并共同耦接至一液体分接单元。

一种制造金属壳件的模具，该模具具有复数图纹单元，并包括：

至少一模仁，该复数图纹单元是设置于该至少一模仁的一模穴表面，该至少一模仁是用以模制一具有与该复数图纹单元相对应的复数图纹单元的金属管件。

一种制造金属壳件的模具，包括：

一模仁，具有一工作表面，该工作表面设置复数图纹单元。

如上述实施例任一项所述的模具，其中该模仁是用以模制一金属管件的模仁。

如上述实施例任一项所述的模具，其中该复数图纹单元是用于在复数金属壳件中的每一金属壳件上形成一对应图纹单元。

如上述实施例任一项所述的模具，其中该复数图纹单元包含重复的至少一图纹单元。

如上述实施例任一项所述的模具，其中该复数图纹单元包含相异的复数图纹单元。

惟以上所述仅为本发明的较佳实施例，非据此即拘限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效结构变化者，均同理包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (11)

1.一种制造金属壳件的方法，包括：

组装至少一下模仁至ㄧ下母模以组成一具有复数图纹单元的下模，该复数图纹单元是形成于该至少一下模仁的一工作表面；

将一金属管件置于该下模仁上，并与该复数图纹单元相对；

将一上模与该下模合模；

进行管件液压成形，形成具有该复数图纹单元的一成形金属管件；以及

根据该复数图纹单元的数量切割该成形金属管件，以制成复数壳件。

2.如权利要求1所述的方法，于该合模步骤前还包括将ㄧ上母模与至少一上模仁组装成该上模，该至少一上模仁的一工作表面具有复数图纹单元。

3.如权利要求1所述的方法，于该管件液压成形步骤前还包括将一冲头密封该金属管件的一端，该金属管件的该端具有一第一截面，该冲头密封该金属管件的过程中使该金属管件的该端由该第一截面变形为一第二截面，其中该第一截面的圆角小于该第二截面的圆角。

4.一种制造金属壳件的方法，包括：

将一下母模与一下模仁组装成一下模；

将一上母模与一上模仁组装成一上模，其中该下模仁与该上模仁至少其中之一的一工作表面上包含复数图纹单元；

利用包含该下模及该上模的一模具将一金属管件成形为包含对应该复数图纹单元的复数对应图纹的一成形金属管件；以及

将该成形金属管件分割成分别具有该复数对应图纹的复数壳件。

5.如权利要求4所述的方法，其中该金属管件是一扁平异型管，其具有一第一截面，该成形金属管件的一端具有一第二截面，其中该第一截面的圆角小于该第二截面的圆角。

6.一种制造金属壳件的模具，包括：

一下母模；以及

一下模仁，组装于该下母模，该下模仁的一工作表面具有复数图纹单元，该复数图纹单元是用于在复数金属壳件中的每一金属壳件上形成一对应图纹单元。

7.如权利要求6所述的模具，其中该模具还包括一冲头，该冲头包含一密封组件以密封放置于该模具内的一金属管件，该密封组件包含一前锥部和一密封部，该前锥部的横截面面积由邻近该密封部的一端往远离该密封部的另一端渐缩，且该前锥部远离该密封部的另一端的横截面面积是小于该金属管件的横截面面积，该密封部是呈一扁形，其两侧各自形成圆角。

8.如权利要求6所述的模具，其中该下模仁具有并列的复数模穴，该模具还包括相对应该复数模穴的复数冲头，且该复数冲头是独立地锁固于一垫块上，并共同耦接至一液体分接单元。

9.如权利要求6或8任一项所述的模具，其中该复数图纹单元包含重复的至少一图纹单元或相异的复数图纹单元。

10.一种制造金属壳件的方法，包括：

在一模仁的一工作表面上形成复数图纹；

利用该模仁将一金属管件成形为包含对应该复数图纹的复数对应图纹的一成形金属管件；以及

分割该成形金属管件以制成分别具有该复数对应图纹的复数金属壳件。

11.一种制造金属壳件的模具，该模具具有复数图纹单元，并包括：

至少一模仁，该复数图纹单元是设置于该至少一模仁的一模穴表面，该至少一模仁是用以模制一具有与该复数图纹单元相对应的复数图纹单元的金属管件。

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