TW201325761A - 金屬板材之成型系統及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種金屬板材之成型系統及其成型方法，主要包括有一具有一密封模及一成型模的模具，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔，成型模內設有一成型腔，一加壓氣體可經由輸氣孔而傳送至密封腔內，而預先在一模具外加熱區內加熱的成型模在被送入模具區前，將在其頂表面置放一金屬板材，成型模及金屬板材再藉由一升降機之帶動而與密封模合模，模具的週邊設有一加熱器，可對模具及金屬板材持續進行加熱，加壓氣體及升降機也將以分段模式對模具施加一氣體壓力及一上推壓力，並致使金屬板材在成型腔內形成為一金屬成型件，藉此以增加金屬成型件的成型速度、生產產量及表面效果者。

Description

金屬板材之成型系統及其成型方法

本發明提供一種金屬板材之成型系統及其成型方法，尤指一種適用於金屬薄殼加壓成型的金屬成型系統及其成型方法。

由於3C資訊產品及高階家電產品的全球大賣，金屬外殼體早已經成為許多商品的基本配備。一般習用金屬成型方法主要可分為三種：沖壓成型、真空成型或高壓成型，而第1圖所示者即為一種習用金屬板材成型系統的構造示意圖。

習用金屬板材成型系統10之模具11包括有一密封模111及一成型模115，成型模115置放於一工作檯19上。密封模111內具有一密封腔112及一輸氣孔175，成型模115內則設有一成型腔116。密封模111及成型模115的週邊設有一電熱管13，電熱管13將對模具11及被置放於模具11內的金屬板材15施以一高溫加熱。當金屬板材15之溫度達到一設定溫度時，高壓氣體產生器171將產生一高壓氣體179，並經由輸氣管173、輸氣孔175而傳送至密封腔112內，高壓氣體179將對已經加熱軟化的金屬板材15施以一氣體壓力Pa，並致使軟化的金屬板材15於氣體壓力Pa作用下貼附於成型腔116內表面，從而成為一金屬成型件155。

習用金屬板材成型系統的高壓氣體179在導入密封腔112時，只有工作檯19的固定作用力或模具11的合模作用力以抵抗高壓氣體179在密封腔112內所產生的氣體壓力Pa，容易造成高壓氣體179外洩，進而影響金屬成型件155的成型速度或成型品質。

又，習用金屬板材15如果係以室溫直接置入模具11內加熱，必須要等到加熱至一設定溫度後方可施加高壓氣體179，而此加熱等待時間將會影響到金屬成型件155的量產速度。

另一種習用金屬板材成型系統是將金屬板材15預先在模具11外加熱，之後再將已加熱的金屬板材15置入模具11內繼續加熱及加壓成型，藉此以節省金屬成型件155的量產速度。惟，由於已加熱之金屬板材15在移動進入模具11時，其金屬板材溫度會突然下降，之後又再被加熱提高，而金屬板材溫度的忽高忽低，容易影響到金屬成型件155的成型品質。

習用金屬板材之成型系統存在有容易在生產時就讓產品外表面受損、成型速度難以提高、生產良率不佳、或金屬外表面不夠精確而必須再另外進行二次加工等缺點。因此，習用金屬板材的成型系統及其成型方法都具有其可改善的空間。

本發明之主要目的，在於提供一種金屬板材之成型系 統及其成型方法，不僅可用以增加金屬成型件的成型速度及生產產量，又可以提高金屬成型件的表面效果者。

本發明之又一目的，在於提供一種金屬板材之成型系統及其成型方法，其可適用的金屬材質種類廣泛，藉此以擴大其生產適用範圍。

本發明之又一目的，在於提供一種金屬板材之成型系統及其成型方法，其高壓氣體被導入密封腔時，其升降機也會持續對模具施壓，藉此以讓模具緊密合模而不會出現有高壓氣體洩氣的缺點，所以可有效提高金屬成型件的成型品質者。

本發明之又一目的，在於提供一種金屬板材之成型系統及其成型方法，其金屬板材在受到高壓氣體施壓前將持續增加其受熱溫度，而高壓氣體也是以分段模式來增加其氣體壓力，藉此不僅可增加金屬成型件的生產速度，又可提高金屬成型件的成型品質者。

為了達到上述之目的，本發明提供一種金屬板材之成型系統，主要包括有：一模具成型區，設有一密封模及一成型模，密封模內設有一密封腔及一個或複數個個或複數個輸氣孔，成型模內設有一成型腔，成型模可進出模具成型區，且在進入模具成型區後將被定義為一工作成型模，密封模與工作成型模可組合成為一模具；一個或複數個一個或複數個加熱器，設於該模具的週邊，可對模具進行加熱，並致使該密封模具有一預設工作溫度；一模具外加熱區，設有一等待成型模及一模具外加熱器，模具外加熱器 可對等待成型模進行加熱，並致使等待成型模具有一模具外溫度；一個或複數個移料單元，可將該等待成型模從該模具外加熱區移入該模具成型區內，並讓等待成型模成為該工作成型模；一供料單元，用以將一金屬板材置放於已移出該模具外加熱區之等待成型模的頂側端，而金屬板材將隨同等待成型模被移入該模具成型區內；一流體供應單元，連接該密封模的輸氣孔，並經由該輸氣孔而將一高壓流體導引進出該密封腔，高壓流體將對該金屬板材提供一流體壓力；及一控制單元，可分別連接加熱器、模具外加熱器、移料單元、供料單元或流體供應單元。

又，為了達到上述之目的，本發明又提供一種金屬板材之成型系統，主要包括有：一模具，包括有一密封模及一成型模，成型模與密封模之間的距離可改變，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔，成型模內設有一成型腔，而成型模之頂側端可用以置放一金屬板材，金屬板材將位於成型模與密封模之間；一加熱器，設於該模具的週邊，可對模具進行加熱；一流體供應單元，連接該密封模的輸氣孔，並可經由該輸氣孔而將一高壓流體導引進出該密封腔，高壓流體將在模具合模時對該金屬板材提供一流體壓力；一升降單元，承載該成型模，並藉由帶動成型模的升降而致使該模具係為一合模狀態或一分模狀態，升降單元將在該模具合模時持續帶動成型模靠近密封模，並對於該模具提供一上推壓力，而上推壓力將大於該流體壓力；及一控制單元，可分別連接升降單元、流體供應單元 及/或加熱器。

另外，為了達到上述之目的，本發明提供一種金屬板材之成型方法，包括：啟動一加熱器且對一模具進行直接加熱，而模具包括有一密封模及一成型模，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔，成型模內則設有一成型腔；移動一金屬板材至該成型模的頂側端，金屬板材將位於該密封模與該成型模之間；啟動一升降單元，升降單元的上側端將承載該成型模，並帶動成型模往密封模的方向移動，以形成一合模狀態，而升降單元將在合模狀態下持續上升，並對該模具施予一上推壓力；及啟動一流體供應單元，並將一高壓流體經由所連接的該輸氣孔而導引進出該密封腔，高壓流體將對該金屬板材施予一流體壓力，而該上推壓力將大於該流體壓力。

又，為了達到上述之目的，本發明又提供一種金屬板材之成型方法，包括：啟動一模具外加熱器，並於一模具外加熱區內對一成型模進行一模具外加熱，直至該成型模具有一模具外溫度，成型模內設有一成型腔，而模具外加熱區內的成型模可定義為一等待成型模；啟動一加熱器，且對位於一模具成型區內之模具進行直接加熱，直至該模具具有一預設工作溫度，而模具包括有一密封模及一成型模，位於模具成型區內之成型模則定義為工作成型模，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔；藉由一移料單元而可將模具外加熱區內的等待成型模移動至該模具成型區，並讓該等待成型模成為該工作成型模；藉由一供 料單元而可將一金屬板材移動置放於已移出模具外加熱區但尚未進入模具成型區之等待成型模的頂端側，金屬板材將隨同等待成型模一起被移入該模具成型區，並位於該密封模與該工作成型模之間；及啟動一流體供應單元，並將一高壓流體經由所連接的該輸氣孔而導引進出該密封腔，高壓流體將對該金屬板材施予一流體壓力，而該流體壓力將致使金屬板材貼附於該成型腔內表面，以成為一金屬成型件。

首先，請參閱第2圖，係為本發明金屬板材成型系統一實施例之構造示意圖。如圖所示，本發明金屬板材成型系統20主要係包括有一模具21、一加熱器23、一升降單元30、一流體供應單元40及一控制單元50。控制單元50可連接且控制加熱器23、升降單元30及/或流體供應單元40。

模具21包括有一密封模211及一成型模215，密封模211內設有一密封腔212及一輸氣孔213，成型模215內則設有一成型腔216。流體供應單元40之流體產生器41可經由一輸氣管43而連接該輸氣孔213，並可將流體產生器41所產生的高壓流體49，經由輸氣管43及輸氣孔213而傳送至密封腔212內。

在本發明一實施例中，密封模211係為一固定在相同位置的固定模，而成型模215則放置於升降單元30所屬 之一升降機31的上側端，成型模215與密封模211之間的距離將可改變。隨著升降機31的升降，而致使該模具21的成型模215與密封模211係成為一合模(狀態)或一分模(狀態)，而在此圖式中所顯示的則為合模狀態。

成型模15的頂側端可用以置放一金屬板材65，金屬板材65係可選擇為一不銹鋼、銅、鋁、鎂合金、鈦合金、鋁鎂合金、鎳基超合金、鎢、鉬及/或鈷等各種金屬薄殼。

於模具21的週邊設有加熱器23，例如在此圖式中所顯示的一高週波加熱器231及/或一電熱管235，分別環繞於密封模211及/或成型模215週邊。加熱器23可用以對模具21進行一加熱程序，並藉由對模具21的加熱作用而間接對存在於密封模211與成型模215之間的金屬板材65進行加熱處理。

加熱器23的加熱溫度可隨著金屬板材65之種類不同而調整。對於較常使用的金屬板材65，其加熱溫度約為180℃~650℃，但不以此為限。

當模具21於合模狀態時，流體供應單元40將持續供應高壓流體49至密封腔212內，因此在金屬板材65上表面形成一流體壓力(氣壓)Pa。為了避免模具21因為密封腔212內的流體壓力Pa而產生開模或洩氣現象，因此在流體供應單元40持續供應高壓流體49時，升降機31也會持續帶動成型模215往密封模211方向推升及移動，其上升推力也會對模具21產生一上推壓力Po。高壓流體49所產生的流體壓力Pa及升降機31所產生的上推壓力Po 將讓已加熱而軟化的金屬板材65被推向成型腔216內層貼合，最終將成為一定型的金屬成型件67，如虛線所示。

高壓流體49係可為一高壓氣體或一高壓液體，其中又以高壓氣體為佳。高壓氣體(49)係可直接使用一般氣體、空氣、氦(Hi)、氖(Ne)等惰性氣體、或如氮氣(N₂)等具惰性之氣體。在本發明中，其高壓氣體(49)可為150Bar~400Bar之間，但不以此為限。

升降機31係可選擇為一油壓機或一氣壓機，其中又以油壓機為較佳。在本發明中，油壓機(31)可使用的輸出噸位約80噸~240噸，但不以此為限。

本發明一較佳實施例中，在金屬成型件67成型過程中，控制單元50將控制升降機31所產生的上推壓力Po將持續大於高壓流體49所產生之流體壓力Pa。上推壓力Po將大於流體壓力Pa，且上推壓力值(Po)所大於的數量約為流體壓力值(Pa)的10%~40%之間，尤其又以大於流體壓力值(Pa)的18%~27%為最佳。

再者，請參閱第3圖，係為本發明又一實施例之構造示意圖。本發明金屬板材成型系統20尚可包括有一模具外加熱區24、一移料單元61及一供料單元60，皆位於模具21之旁側。

為了可增加金屬成型件67的量產速度及生產良率，密封模211可固定且保持在一預設工作溫度T1狀態下，而在一模具成型區200的金屬板材65在模具21內加壓成型過程中，模具外加熱區24可置放另一個成型模(可稱為 一等待成型模2155)，而等待成型模2155將受到一模具外加熱器25的模具外加熱作用，並加熱至一模具外溫度T2。模具外加熱器25係為選擇為一電熱管255及/或一高週波加熱器251。

當模具成型區200內的金屬成型件67已成型完成時，一移料單元61將會把該金屬成型件67及正在被用以成型的成型模(可稱為一工作成型模2151)移出模具成型區200外，如圖式右下側所示，並被置放於大氣環境或一冷卻槽70中。而此時，等待成型模2155將受到移料單元61的作用而移動到模具成型區200及模具21內。而在等待成型模2155之移動過程中，一直處於室溫狀態下的另一個金屬板材65，如圖式左上側所示，將在一供料單元60的作用下，被移動到等待成型模2155的頂表面，並與等待成型模2155一起被移動到升降機31之上端側，以成為下一個工作成型模2151。

在此實施例中，其供料單元60、移料單元61都可連接控制單元50，且受到控制單元50的控制而在適當時間點移動該金屬板材65、等待成型模2155、工作成型模2151及/或金屬成型件67。當然，其供料單元60及移料單元61係可選擇為一獨立操作的機械手臂、轉動盤、或一操作人員以人工搬移。

由於本發明的金屬板材65在被移動到等待成型模2155頂側端前係為一室溫不加熱狀態，在被置放於等待成型模2155後才開始受到間接加熱作用，且立即隨同等待 成型模2155移動至升降機31的上側端，再受到模具21的加熱器23持續加熱。在金屬板材65之移動、加熱及加壓成型過程中，其板材溫度T3皆是穩定增加或保持定溫，而不會出現忽然降溫又再度被加熱的情況發生，因此，其金屬成型件67的成型品質將優於習用金屬成型件(155)。

又，為了讓等待成型模2155移動至模具成型區200後，可快速達到與密封模211相同或近似的預設工作溫度T1，為此，在一實施例中，等待成型模2155的模具外溫度T2將大於預設工作溫度T1。等待成型模2155在移動過程中，受到金屬板材65及大氣的吸熱作用，將會由較高溫的模具外溫度T2略為下降至與較低溫之預設工作溫度T1相同或近似，藉此可方便模具21內之加熱器23的加熱作用。

在一實施例中，升降單元30係包括有一升降機31及一升降伺服器35，升降伺服器35將可分別連接升降機31及控制單元50，受控於控制單元50，升降伺服器35將可啟動及操控升降機31的上升或下降。

本發明之流體供應單元40係包括有一流體產生器41及一流體伺服器45，流體伺服器45將分別連接該控制單元50及流體產生器41，並受到控制單元50的操控而決定讓流體產生器41供應多少高壓流體49至密封腔212，或將密封腔212內之高壓流體(49)從密封腔212內移出。

在本發明又一實施例中，在成型模(2151/2155)的內表面上可直接設置有一圖案層217，圖案層217係為一可 存在於金屬成型件67外表面的圖案、線條、形狀、亮面、霧面、文字及/或其他等內容表現物。當金屬板材65被加熱及施加流體壓力Pa後，其即可被壓貼至工作成型模2151之內壁表面，碰到有凹凸設計的圖案層217，其也可以壓貼在圖案層217表面。如此，在加壓成型及脫模後，即可在金屬成型件67外表面出現所設計的圖案、線條、形狀、亮面、霧面、文字或其他內容表現物。

接續，請參閱第4圖，係為本發明又一實施例之結構示意圖。為了可提高金屬成型件快速成型完工及可增加產能數量，在本發明之升降機31之上側端設有一承載座315，承載座315內可設有加熱器，例如圖式之電熱管235。承載座315之上表面還設有一個或複數個導軌316，而在成型模215(如圖式之工作成型模2151及等待成型模2155)之底側相對於導軌316位置設有一軌槽219。導軌316與軌槽219可相互咬合，而讓成型模215可在承載座315上可輕易滑動或移動，藉此而可在金屬成型件67被壓貼成型後，移料單元61可將工作成型模2151連同金屬成型件67快速的帶離模具成型區200，並可直接接續進行下一個製程，例如降溫冷卻、脫模、或回火等金屬後段加工程序等。而下一個等待成型模2155也可以快速被帶入模具成型區200，以成為下一個工作成型模2151，並與密封模211合成為一模具21。

當然，相互咬合的導軌316與軌槽219也可以變換位置，換言之，導軌316設於成型模215之底側，而軌槽219 則設於承載座315內。

又，在另一實施例中，成型模215之內側表面亦設置有一核仁27，核仁27的上表面係可為一光滑面或設有一圖案層217。當金屬板材65被加熱及施壓時，已軟化的金屬板材65即可被壓貼於核仁27或圖案層217的上表面，以成為一金屬成型件67。

又，為了讓密封腔212之金屬板材65可以快速且平均受到流體壓力Pa的加壓作用，因此在密封模211內鑿設有複數個輸氣孔213、2135，旁側的輸氣孔2135可直接與中央輸氣孔213連接，或直接連接到輸氣管43，藉此以讓密封腔212內快速達到升壓或均壓的目的。

又，又一實施例中，由於模具21在加熱時會產生攝氏數百度的高溫，為了保護升降機31，可在升降機31與成型模215之間設有一隔熱座317，而隔熱座317內也可以設置有一冷卻管或水路318，藉由隔熱座317及/或水路318之作用，以達到升降機31與成型模215溫度隔離的效果。

請參閱第5圖，係為本發明金屬板材成型系統的冷卻槽之構造示意圖。當金屬成型件67成型後，移料單元(61)將會把成型模215(也就是工作成型膜2151)連同金屬成型件67帶離模具成型區(200)，並置入一冷卻槽70中。冷卻槽70有複數個冷凝管73經過其內部，因此可讓冷卻槽70維持一定的低溫。冷卻槽70的低溫將可直接降低成型模215及間接降低金屬成型件67的溫度，藉此以保護金 屬成型件67的表面完整性，又可加速達到金屬成型件67降溫脫模的目的。冷凝管73係可選擇為一水路或一讓冷凝液W1通過的管線。

在圖式中所示的其中一實施例，冷凝管73將穿過冷卻槽70之底側。例如在右上邊的冷凝管係由冷凝管位置點73A輸入冷凝液W1，並從圖式前端面的冷凝管位置點73A穿過冷卻槽70底側而至後端面，冷凝管73於冷卻槽70後端面再向下彎折至冷凝管位置點73B，如虛線所示。冷凝液W1再經由後端面的冷凝管位置點73B穿越經過冷卻槽70底側而至前端面，冷凝管73於冷卻槽前端面再向上彎折至前端面冷凝管位置點73C，如實線所示。冷凝液W1再經由前端面的冷凝管位置點73C穿過冷卻槽70底側而至後端面，並依此轉進而至冷凝管位置點73Z之前端面，再將冷凝液W1從冷凝管73中輸出。

同理，如果冷卻槽70係選擇設計為具有複數個冷凝管73者，其另一個冷水W2可從左上側的冷凝管位置點735A輸入，並傳送至右下側的冷凝管位置點735Z輸出。

在本發明又一實施例中，其冷卻槽70也可以設計為沒有冷凝管73的設計，只要在槽內放置一冷卻液或一液體75，而成型模215在置入後，冷卻液或液體75可在成型模215週邊流動，藉此同樣可達到保護金屬成型件67的表面完整性，又可加速達到金屬成型件67降溫脫模的目的。

另外，請參閱第6圖，係為本發明金屬板材之成型方 法一實施例的成型流程圖。如圖所示，並請同時參閱第2圖，本發明金屬成型方法係包括有：

步驟S601，控制單元50控制並啟動加熱器23，加熱器23對處於開模狀態之模具21進行直接加熱處理，並持續加熱至模具21已達到一預設工作溫度T1。

步驟S602，藉由一供料單元60(如第3圖所示)而將金屬板材65移動且放置於成型模215的頂側端，加熱器23將持續對模具21直接進行加熱處理。

步驟S603，控制單元50將控制並啟動升降單元30，升降機31將可帶動成型模215往密封模211方向移動，以完成模具21之合模程序。此時，金屬板材65將介於密封模211及成型模215之間，並經由密封模211及成型模215而間接獲得加熱器23的加熱作用。

流體供應單元40在模具21合模時或升降機31啟動時就開始經由輸氣管43及輸氣孔213而對密封腔212供給一高壓流體49，並在密封腔212內及金屬板材65表面產生一流體壓力Pa。而升降單元30的升降機31也是帶動成型模215持續升高，並對模具21將產生一上推壓力Po，上推壓力Po將大於流體壓力Pa(Po>Pa)。由於升降機31所產生的上推壓力Po將大於高壓流體49所產生的流體壓力Pa，因此，可避免模具21因為流體壓力Pa而造成氣體外洩的弊端。

步驟S604，升降機31所產生的上推壓力Po及高壓流體49所產生的流體壓力Pa將個別以一分段增量模式進 行，而該流體壓力Pa也將致使已加熱軟化的金屬板材65壓貼於成型模215內，直至形成為一金屬成型件67。金屬成型件67業已成型完成。

步驟S605，控制單元50將可控制升降單元30的升降機31帶動成型模215及金屬成型件67往下移動，以遠離密封模11，即為一開模程序。

步驟S606，等待金屬成型件67冷卻至一預設溫度後，即可將金屬成型件67從成型模215出取出，以完成此金屬成型之製作。

本發明步驟S604係採取一分段增量模式進行金屬成型加壓程序，如第7圖所示。在該金屬板材65被加熱及施壓以形成為該金屬成型件67的工作時間可定義為一成型時段，例如t0~t8。控制單元50將控制該成型時段包括有一個或複數個變化時段(tc；t0~t1、t2~t3、t4~t5及t6~t7)及一個或複數個停滯時段(ts；t1~t2、t3~t4、t5~t6及t7~t8)。在第一個變化時段tc內(t0~t1)，控制單元50將控制該流體壓力Pa增加到一預設流體壓力值437(Pa1)，而上推壓力Po則可增加到一預設上推壓力值397(Po1)。接續的第一個停滯時段ts內(t1~t2)，則控制該預設流體壓力值Pa1及該預設上推壓力值Po1維持在固定值，並持續對金屬板材65施加壓力。

如果因為金屬板材65之材質特性，在第一個停滯時段ts(t1~t2)後還有緊鄰有下一個變化時段tc(t2~t3)，則在此第二個變化時段tc內，流體壓力Pa將增加到另一 個預設流體壓力值Pa2，而上推壓力Po則會增加到另一個預設上推壓力值Po2。且在接續的第二個停滯時段ts內(t3~t4)，則控制該預設流體壓力值Pa2及該預設上推壓力值Po2維持固定值，持續對金屬板材65施加壓力。依此類推，直到金屬成型件67成型完畢為止。

換言之，該流體壓力Pa及該上推壓力Po皆係以一分段增量模式而分別施力於該金屬板材65及該模具21上，該分段增量模式係包括有一個或複數個變化時段tc及一個或複數個停滯時段ts，而在該變化時段tc內將持續增加該流體壓力值(Pa)及該上推壓力值(Po)，而在該停滯時段ts內則保持該流體壓力值(Pa)及該上推壓力值(Po)。

在本發明一實施例中，同一個時間點的預設上推壓力值(Po1、Po2、Po3、Po4)皆大於預設流體壓力值(Pa1、Pa2、Pa3、Pa4)。上推壓力Po最好係可大於流體壓力Pa，且其大於數量約為流體壓力的10%~40%之間，尤其係大於18%~27%為最佳。

又，在本發明一實施例中，在金屬板材65被加壓成型為該金屬成型件67的成型時段內，控制單元50將控制加熱器23持續加熱，並致使金屬板材65可保持在一定的定溫狀態下進行。

當然，在不同實施例中，控制單元50將可控制加熱器23持續加熱，並可隨著上推壓力Po及/或流體壓力Pa的增加，而也相對增加加熱器23及金屬板材65的工作溫度。

最後，請參閱第8圖，係為本發明金屬板材之成型方法又一實施例的流程圖。如圖所示，並請同時參閱第3圖，本發明金屬成型方法係包括有：

步驟S801，控制單元50將控制並啟動加熱器23對密封模211加熱至一預設工作溫度T1，控制單元50也將控制並啟動模具外加熱器25對一等待成型模2155事先預熱至一模具外溫度T2。

步驟S802，在等待成型模2155欲移入模具成型區200內時，藉由一供料單元60而將一存在於室溫下的金屬板材65移動且放置於等待成型模2155的頂側端，並連同等待成型模2155藉由移料單元61而移至升降機31的上側端及模具成型區200內，等待成型模2155將成為一工作成型模2151。

步驟S803，控制單元50將控制並啟動升降單元30，升降機31將可帶動工作成型模2151往密封模211方向移動，以完成模具21之合模程序。此時，金屬板材65將介於密封模211及工作成型模2151之間，並經由密封模211及工作成型模2151而間接獲得加熱器23的加熱效果。

流體供應單元40在模具21合模或升降機31啟動時就開始經由輸氣管43及輸氣孔213而對密封腔212供給一高壓流體49，並在密封腔212內及金屬板材65表面產生一流體壓力Pa。而升降單元30也是帶動工作成型模2151持續升高，並對模具21將產生一上推壓力Po，上推壓力Po將大於流體壓力Pa(Po>Pa)，因此，可避免模具 21因為流體壓力Pa而造成氣體外洩的弊端。

步驟S804，升降機31所產生的上推壓力Po及高壓流體49所產生的流體壓力Pa將個別以一分段增量模式進行，而該流體壓力Pa也將致使已經加熱軟化的金屬板材65壓貼於成型模215內，直至形成為一金屬成型件67。

步驟S805，金屬成型件67業已加壓成型完成，控制單元50將可控制升降單元30的升降機31帶動工作成型模2151及金屬成型件67往下移動，以遠離密封模11，即為一開模程序。

步驟S806，開模後，移料單元61從模具成型區200中取出工作成型模2151，並將工作成型模2151及還存在其內部之金屬成型件67一起被移動及置入一冷卻槽70降溫。成型模215將與冷卻槽70接觸而直接降溫，金屬成型件67則藉由成型模215而被間接降溫。

步驟S807，等待工作成型模2151及金屬成型件67下降至一個預設溫度值時，即可將金屬成型件67從工作成型模2151中移出，並完成此金屬成型件67之成型步驟。

在工作成型模2151及金屬成型件67被移往冷卻槽70時，控制單元50將控制進行下一個步驟S802。供料單元60將把另一個存在於一室溫下的金屬板材65移往於另一個等待成型模2155的上側端，該等待成型模2155已在模具外加熱區24上被事先預熱至模具外溫度T2，並將等待成型模2155及其金屬板材65移至升降機31上側端。

步驟S828，本發明金屬成型件67也可以為了表面應 力、上色、低溫回火處理、表面處理、陽極處理等原因，而進行一般的金屬後段加工程序處理或二次加工程序。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧金屬板材成型系統

11‧‧‧模具

111‧‧‧密封模

112‧‧‧密封腔

115‧‧‧成型模

116‧‧‧成型腔

13‧‧‧電熱管

15‧‧‧金屬板材

155‧‧‧金屬成型件

171‧‧‧高壓氣體產生器

173‧‧‧輸氣管

175‧‧‧輸氣孔

179‧‧‧高壓氣體

19‧‧‧工作檯

20‧‧‧金屬板材成型系統

200‧‧‧模具成型區

21‧‧‧模具

211‧‧‧密封模

212‧‧‧密封腔

213‧‧‧輸氣孔

2135‧‧‧輸氣孔

215‧‧‧成型模

2151‧‧‧工作成型模

2155‧‧‧等待成型模

216‧‧‧成型腔

217‧‧‧圖案層

219‧‧‧軌槽

23‧‧‧加熱器

231‧‧‧高週波加熱器

235‧‧‧電熱管

24‧‧‧模具外加熱區

25‧‧‧模具外加熱器

251‧‧‧高週波加熱器

255‧‧‧電熱管

27‧‧‧核仁

30‧‧‧升降單元

31‧‧‧升降機

315‧‧‧承載座

316‧‧‧導軌

317‧‧‧隔熱層

318‧‧‧水路

35‧‧‧升降伺服器

397‧‧‧預設上推壓力值

40‧‧‧流體供應單元

41‧‧‧流體產生器

43‧‧‧輸氣管

437‧‧‧預設流體壓力值

45‧‧‧流體伺服器

49‧‧‧高壓流體

50‧‧‧控制單元

60‧‧‧供料單元

61‧‧‧移料單元

65‧‧‧金屬板材

67‧‧‧金屬成型件

70‧‧‧冷卻槽

73‧‧‧冷凝管

73A‧‧‧冷凝管位置點

73B‧‧‧冷凝管位置點

73C‧‧‧冷凝管位置點

73Z‧‧‧冷凝管位置點

735A‧‧‧冷凝管位置點

735Z‧‧‧冷凝管位置點

75‧‧‧液體

Po‧‧‧上推壓力

Pa‧‧‧流體壓力

T1‧‧‧預設工作溫度

T2‧‧‧模具外溫度

T3‧‧‧板材溫度

W1‧‧‧冷凝液

W2‧‧‧冷水

第1圖：習用金屬板材成型系統之構造示意圖。

第2圖：本發明金屬板材成型系統一實施例之構造示意圖。

第3圖：本發明金屬板材成型系統又一實施例之構造示意圖。

第4圖：本發明金屬板材成型系統又一實施例之構造示意圖。

第5圖：本發明金屬板材成型裝置的冷卻槽之構造示意圖。

第6圖：本發明金屬板材成型方法一實施例之流程圖。

第7圖：本發明在金屬成型過程中之預設壓力值-時間分佈圖。

第8圖：本發明金屬板材成型方法又一實施例之流程圖。

20‧‧‧金屬板材成型系統

200‧‧‧模具成型區

21‧‧‧模具

211‧‧‧密封模

212‧‧‧密封腔

213‧‧‧輸氣孔

215‧‧‧成型模

2151‧‧‧工作成型模

2155‧‧‧等待成型模

216‧‧‧成型腔

217‧‧‧圖案層

23‧‧‧加熱器

231‧‧‧高週波加熱器

235‧‧‧電熱管

24‧‧‧模具外加熱區

25‧‧‧模具外加熱器

251‧‧‧高週波加熱器

255‧‧‧電熱管

30‧‧‧升降單元

31‧‧‧升降機

35‧‧‧升降伺服器

40‧‧‧流體供應單元

41‧‧‧流體產生器

43‧‧‧輸氣管

45‧‧‧流體伺服器

49‧‧‧高壓流體

50‧‧‧控制單元

60‧‧‧供料單元

61‧‧‧移料單元

65‧‧‧金屬板材

67‧‧‧金屬成型件

70‧‧‧冷卻槽

Po‧‧‧上推壓力

T1‧‧‧預設工作溫度

T2‧‧‧模具外溫度

T3‧‧‧板材溫度

Claims (39)

1. 一種金屬板材之成型系統，主要包括有：一模具成型區，設有一密封模及一成型模，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔，成型模內設有一成型腔，成型模可進出模具成型區，且在進入模具成型區後將被定義為一工作成型模，密封模與工作成型模可組合成為一模具；一個或複數個加熱器，設於該模具的週邊，可對模具進行加熱，並致使該密封模具有一預設工作溫度；一模具外加熱區，設有一等待成型模及一模具外加熱器，模具外加熱器可對等待成型模進行加熱，並致使等待成型模具有一模具外溫度；一個或複數個移料單元，可將該等待成型模從該模具外加熱區移入該模具成型區內，並讓等待成型模成為該工作成型模；一供料單元，用以將一金屬板材置放於已移出該模具外加熱區之等待成型模的頂側端，而金屬板材將隨同等待成型模被移入該模具成型區內；一流體供應單元，連接該密封模的輸氣孔，並經由該輸氣孔而將一高壓流體導引進出該密封腔，高壓流體將對該金屬板材提供一流體壓力；及一控制單元，可分別連接加熱器、模具外加熱器、移料單元、供料單元或流體供應單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之成型系統，尚包括有一 升降單元，其上側端可承載該工作成型模，並藉由帶動工作成型模的升降而致使該模具係為一合模狀態或一分模狀態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之成型系統，其中該升降單元將在模具合模時持續帶動成型模靠近密封模，並對於該模具提供一上推壓力，而上推壓力將大於該流體壓力。
4. 如申請專利範圍第1項所述之成型系統，其中該流體壓力將致使該金屬板材貼合於該成型腔內，以成為一金屬成型件，而該移料單元將移動該工作成型模及金屬成型件至該模具成型區外。
5. 如申請專利範圍第4項所述之成型系統，尚包括有一冷卻槽，可用以置放該工作成型模及金屬成型件，而該冷卻槽包括有一個或複數個冷凝管或一液體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之成型系統，其中該高壓流體係可為一液體、一空氣、一惰性氣體及/或一具有惰性之氣體。
7. 如申請專利範圍第3項所述之成型系統，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的10%~40%之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之成型系統，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的18%~27%之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之成型系統，其中該加熱 器及該模具外加熱器係為一電熱管及/或一高週波加熱器，而升降單元則包括有一油壓機。
10. 如申請專利範圍第1項所述之成型系統，尚包括有一核仁，可置放該成型腔內，而該核仁或該成型腔表面又可設有一圖案層。
11. 如申請專利範圍第3項之其中一項所述之成型系統，其中該流體壓力及該上推壓力皆係以一分段增量模式而分別施力於該金屬板材及該模具上，該分段增量模式係包括有一個或複數個變化時段及一個或複數個停滯時段，且在該變化時段內將持續增加該流體壓力值及該上推壓力值，而在該停滯時段內則保持該流體壓力值及該上推壓力值。
12. 如申請專利範圍第1項所述之成型系統，其中該模具外溫度將高於該預設工作溫度。
13. 如申請專利範圍第2項所述之成型系統，其中該升降單元之上側端設有一個或複數個導軌或一個或複數個軌槽，而該工作成型模及該等待成型模之底側端則可相對應設有一個或複數個軌槽或一個或複數個導軌。
14. 如申請專利範圍第1項至第13項之其中一項所述之成型系統，其中該金屬板材在被置放於該等待成型模之頂側端前係為一室溫狀態下者。
15. 一種金屬板材之成型系統，主要包括有：一模具，包括有一密封模及一成型模，成型模與密封 模之間的距離可改變，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔，成型模內設有一成型腔，而成型模之頂側端可用以置放一金屬板材，金屬板材將位於成型模與密封模之間；一加熱器，設於該模具的週邊，可對模具進行加熱；一流體供應單元，連接該密封模的輸氣孔，並可經由該輸氣孔而將一高壓流體導引進出該密封腔，高壓流體將在模具合模時對該金屬板材提供一流體壓力；一升降單元，承載該成型模，並藉由帶動成型模的升降而致使該模具係為一合模狀態或一分模狀態，升降單元將在該模具合模時持續帶動成型模靠近密封模，並對於該模具提供一上推壓力，而上推壓力將大於該流體壓力；及一控制單元，可分別連接升降單元、流體供應單元及/或加熱器。
16. 如申請專利範圍第15項所述之成型系統，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的10%~40%之間。
17. 如申請專利範圍第16項所述之成型系統，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的18%~27%之間。
18. 如申請專利範圍第15項所述之成型系統，其中該高壓流體係可為一液體、一空氣、一惰性氣體及/或一 具有惰性之氣體。
19. 如申請專利範圍第15項所述之成型系統，其中該流體壓力及該上推壓力皆係以一分段增量模式而分別施力於該金屬板材及該模具上，該分段增量模式係包括有一個或複數個變化時段及一個或複數個停滯時段，且在該變化時段內將持續增加該流體壓力值及該上推壓力值，而在該停滯時段內則保持該流體壓力值及該上推壓力值。
20. 如申請專利範圍第15項所述之成型系統，其中該升降單元之上側端設有一個或複數個導軌或一個或複數個軌槽，而該工作成型模及該等待成型模之底側端則可相對應設有一個或複數個軌槽或一個或複數個導軌。
21. 如申請專利範圍第15項所述之成型系統，其中該加熱器係為一電熱管及/或一高週波加熱器，而升降單元則包括有一油壓機。
22. 一種金屬板材之成型方法，包括：啟動一加熱器且對一模具進行直接加熱，而模具包括有一密封模及一成型模，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔，成型模內則設有一成型腔；移動一金屬板材至該成型模的頂側端，金屬板材將位於該密封模與該成型模之間；啟動一升降單元，升降單元的上側端將承載該成型模，並帶動成型模往密封模的方向移動，以形成一 合模狀態，而升降單元將在合模狀態下持續上升，並對該模具施予一上推壓力；及啟動一流體供應單元，並將一高壓流體經由所連接的該輸氣孔而導引進出該密封腔，高壓流體將對該金屬板材施予一流體壓力，而該上推壓力將大於該流體壓力。
23. 如申請專利範圍第22項所述之成型方法，尚包括有：持續啟動該升降單元及該流體供應單元，並將該流體壓力及該上推壓力以一分段增量模式而分別施力於該金屬板材及該模具上，該分段增量模式係包括有一個或複數個變化時段及一個或複數個停滯時段，且在該變化時段內將持續增加該流體壓力值及該上推壓力值，而在該停滯時段內則保持該流體壓力值及該上推壓力值。
24. 如申請專利範圍第22項或第23項所述之成型方法，尚包括有：當該金屬板材因為該流體壓力而貼附於該成型腔內，並成為一金屬成型件後，升降單元將移動該成型模以遠離密封模，以成為一開模狀態；及冷卻該成型模及該金屬成型件，並取出開金屬成型件。
25. 如申請專利範圍第22項或第23項項所述之成型方法，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的10%~40%之間。
26. 如申請專利範圍第25項所述之成型方法，其中該上 推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的18%~27%之間。
27. 如申請專利範圍第22項所述之成型方法，其中該高壓流體係可為一液體、一空氣、一惰性氣體及/或一具有惰性之氣體。
28. 如申請專利範圍第22項所述之成型方法，其中該加熱器係為一電熱管及/或一高週波加熱器，而升降單元則包括有一油壓機。
29. 一種金屬板材之成型方法，包括：啟動一模具外加熱器，並於一模具外加熱區內對一成型模進行一模具外加熱，直至該成型模具有一模具外溫度，成型模內設有一成型腔，而模具外加熱區內的成型模可定義為一等待成型模；啟動一加熱器，且對位於一模具成型區內之模具進行直接加熱，直至該模具具有一預設工作溫度，而模具包括有一密封模及一成型模，位於模具成型區內之成型模則定義為工作成型模，密封模內設有一密封腔及一個或複數個輸氣孔；藉由一移料單元而可將模具外加熱區內的等待成型模移動至該模具成型區，並讓該等待成型模成為該工作成型模；藉由一供料單元而可將一金屬板材移動置放於已移出模具外加熱區但尚未進入模具成型區之等待成型模的頂端側，金屬板材將隨同等待成型模一起被 移入該模具成型區，並位於該密封模與該工作成型模之間；及啟動一流體供應單元，並將一高壓流體經由所連接的該輸氣孔而導引進出該密封腔，高壓流體將對該金屬板材施予一流體壓力，而該流體壓力將致使金屬板材貼附於該成型腔內表面，以成為一金屬成型件。
30. 如申請專利範圍第29項所述之成型方法，尚包括有：啟動一升降單元，升降單元的上側端將承載該工作成型模，並帶動工作成型模往密封模的方向移動，以形成一合模狀態，而升降單元將在合模狀態下持續上升，並對該模具施予一上推壓力，上推壓力將大於該流體壓力。
31. 如申請專利範圍第30項所述之成型方法，尚包括有：持續啟動該升降單元及該流體供應單元，並將該流體壓力及該上推壓力以一分段增量模式而分別施力於該金屬板材及該模具上，該分段增量模式係包括有一個或複數個變化時段及一個或複數個停滯時段，且在該變化時段內將持續增加該流體壓力值及該上推壓力值，而在該停滯時段內則保持該流體壓力值及該上推壓力值。
32. 如申請專利範圍第30項所述之成型方法，尚包括有：當該金屬板材成為金屬成型件後，升降單元將移動該工作成型模以遠離該密封模，以成為一開模狀態； 及冷卻該成型模及該金屬成型件，並取出開金屬成型件。
33. 如申請專利範圍第32項所述之成型方法，尚包括有：藉由該移料單元而將該工作成型模及該金屬成型件移出該模具成型區，並移動至一大氣環境下或一冷卻槽內。
34. 如申請專利範圍第29項所述之成型方法，其中該高壓流體係可為一液體、一空氣、一惰性氣體及/或一具有惰性之氣體。
35. 如申請專利範圍第30項所述之成型方法，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的10%~40%之間。
36. 如申請專利範圍第35項所述之成型方法，其中該上推壓力將大於該流體壓力，且大於該流體壓力值的18%~27%之間。
37. 如申請專利範圍第29項所述之成型方法，其中該加熱器及該模具外加熱器係為一電熱管及/或一高週波加熱器，而升降單元則包括有一油壓機。
38. 如申請專利範圍第29項所述之成型方法，其中該模具外溫度將高於該預設工作溫度。
39. 如申請專利範圍第29項至第38項之其中一項所述之成型方法，其中該金屬板材在被置放於該等待成型模之頂側端前係為一室溫狀態下者。