TW201410347A - 金屬板材之成型方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種金屬板材之成型方法，尤指一種利用預成型之金屬板材之成型方法，其主要係對一金屬板材進行一預成型步驟或提供一預成型件，再進行一高壓成形之步驟，可達成低拉伸比成型件、高拉伸比成型件之製作、製作具有複數個肉厚區域成型件或製作具有特殊需求之複合件之目的。

Description

金屬板材之成型方法

　　本發明係關於一種金屬板材之成型方法，尤指一種利用預成型之金屬板材之成型方法。

　　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。其中，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11之模具11包含有一密封模11及一成型模155，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的周邊設有一電壓管13，電熱管13將對模具11被置放於模具11內的金屬板材施以一高溫加熱。
　　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及輸氣孔175傳送至密封腔112中。利用高壓氣體179對已經加熱軟化的金屬板材15施以一氣體壓力Pa，可令軟化的金屬板材15於氣體壓力Pa作用下貼附於成型腔116之腔壁，藉以形成一金屬成型件155。
　　由於所有材料在加工中都只能達到一定的拉伸比，過高的拉伸比將導致成型件失去均勻性、結構受損，甚至產生裂紋、斷裂等等。因此，高拉伸比的成型件製作在相關業界一直存在相當的困難度。
　　此外，習用的金屬板材高壓成型製程通常只能利用金屬材質的延展性，製作均一肉厚的成型件成品。當對於成品構造有特殊需求，需要製作具有不同肉厚區域的成型件時，則需尋求其他的製作工藝支援。

　　本發明之主要目的，在於提供一種金屬板材之成型方法，尤指一種利用預成型之金屬板材之成型方法。
　　本發明之次要目的，在於提供一種金屬板材之成型方法，利用預成型製程而可完成高拉伸比成型件之製作。
　　本發明之又一目的，在於提供一種金屬板材之成型方法，利用預成型製程而可完成具有複數個肉厚區域成型件之製作。
　　本發明之又一目的，在於提供一種金屬板材之成型方法，於高壓成型製程中令成型件與一預成型件結合，可形成特殊構造之複合件。
　　為達成上述目的，本發明提供一種金屬板材之成型方法，包含有：一提供一金屬板材之步驟；一對該金屬板材進行預成型之步驟，藉以形成一預成型件；及一對該預成型件進行成型之步驟，藉以形成一成型件。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該對該金屬板材進行預成型之步驟可選擇為一沖壓成型之步驟、一銑削成型之步驟及一高壓成型之步驟之其中之一。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該對預成型件進行成型之步驟為一高壓成型之步驟。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該預成型件係可選擇為一低拉伸比成型件及一具有不同肉厚區域成型件之其中之一。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該成型件係可選擇為一低拉伸比成型件、一高拉伸比成型件及一具有複數個肉厚區域成型件之其中之一。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該高壓成型之步驟包含有：提供一模具，該模具包含有一密封模及一成型模，該密封模內設有一密封腔及一或多個導入孔，該成型模內設有一成型腔；提供一或多個加熱器，用以對該模具進行加熱；將該預成型件放置於該模具之成型模與密封模之間；提供一或多個流體供應單元，連接該密封模之導入孔，並將一高壓流體經由該導入孔導入該密封腔，藉由高壓流體對該預成型件施予一流體壓力，令該預成型件變形而貼附於該成型腔之表面，形成該成型件。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該高壓流體係可選擇為一液體、一空氣及一惰性氣體之其中之一。
　　本發明尚提供一種金屬板材之成型方法，包含有：一提供一預成型件之步驟；一提供一模具之步驟，該模具包含有一密封模及一成型模，該密封模內設有一密封腔及一或多個導入孔，該成型模內設有一成型腔；一提供一或多個加熱器之步驟，利用該加熱器對該模具進行加熱；一將該預成型件置於該成型腔中一預設位置之步驟；一提供一金屬板材之步驟，將該金屬板材放置於該模具之成型模與密封模之間；及一提供一或多個流體供應單元之步驟，令該流體供應單元連接該密封模之導入孔，並將一高壓流體經由該導入孔導入該密封腔，藉由高壓流體對該金屬板材施予一流體壓力，令該金屬板材變形而貼附於該成型腔與預成型件之表面，形成一成型件，該成型件並與該預成型件結合而形成一複合件。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該預成型件可選擇以沖壓成型、銑削成型、射出成型及壓鑄成型之其中一種方式製作。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該預成型件係可選擇以與該金屬板材相同或不同之材質製作。
　　在上述金屬板材之成型方法之一實施例中，其中該高壓流體係可選擇為一液體、一空氣及一惰性氣體之其中之一。

　　請參閱第２圖，係本發明金屬板材之成型方法一實施例之流程圖。如圖所示，本發明金屬板材之成型方法包含有提供一金屬板材之步驟，如步驟201。其中，該金屬板材可選擇為不銹鋼、銅、鋁、鎂合金、鈦合金、鋁鎂合金、鎳基超合金、鎢、鉬或鈷之其中之一種金屬薄板。
　　然後，依需求對該金屬板材進行一預成型之步驟，藉以形成一預成型件，如步驟203。其中，該預成型之步驟可依需求選擇為一沖壓成型之步驟、一銑削成型之步驟及一高壓成型之步驟之其中之一。例如，當成品需求為具有高拉伸比之成型件時，可利用高壓成型之步驟完成一低拉伸比成型件之製作，作為一預成型件。當成品需求為具有不同肉厚區域之成型件時，則可利用沖壓成型或銑削成形之步驟完成一具有不同肉厚區域之工作，作為一預成型件。
　　最後，則將前述步驟所製作之預成型件進行一成型之步驟，藉以形成一成型件，如步驟205。根據不同的預成型件，配合適當的模具，即可完成具特殊需求之成型件，例如具有高拉伸比之成型件、低拉伸比之成型件或具有複數個肉厚區域之成型件等。
　　請參閱第３圖及第４圖，係分別為本發明金屬板材之成型方法一實施例之各步驟示意圖。如圖所示，本實施例之預成型步驟係採用高壓成型之步驟。
　　本實施例金屬板材成型系統30包含有一密封模31、一預成型模33、一成型模34、一或多個加熱器37及一或多個流體供應單元39。
　　其中，密封模31內設有一密封腔311及一或多個導入孔313，預成型模33內設有一成型腔331，成型模34內則設有一成型腔341。加熱器37係用以加熱密封模31、預成型模33及成型模34，並可直接或間接對金屬板材35進行加熱。流體供應單元39之流體產生器391可產生一高壓流體395，並將高壓流體395經由導管293及密封模31之導入孔313導入密封腔311中。
　　在本實施例之預成型步驟中，主要係提供一金屬板材35，並令金屬板材35放置於密封模31與預成型模33之間。當金屬板材35因加熱器37直接或間接加熱達到一預設溫度而軟化時，藉由流體產生器391產生高壓流體395，經由導管393及導入孔313導入密封腔311中，對該金屬板材35施予一流體壓力Pa，可令金屬板材35均勻變形而貼附於成型腔331之腔壁，形成一預成型件351，如第３圖所示。其中，該預成型件351可為一低拉伸比成型件、高拉伸比成型件或一形狀較簡單之成型件。
　　完成預成型件351之製作後，可將預成型件351放置於密封模31與成型模34之間。當預成型件351因加熱器37直接或間接加熱達到一預設溫度而軟化時，藉由流體產生器391產生高壓流體395，並經由導管393及導入孔313導入密封腔311中，對該預成型件351施予一流體壓力Pa，可令預成型件351均勻變形而貼附於成型腔341之腔壁，形成所需求之成型件353，如第４圖所示。其中，該成型件353相對於金屬板材35為一高拉伸比成型件，藉由預成型之步驟而可保持成型件353之均勻性，並防止其結構受損或產生裂紋。
　　在本發明之一實施例中，密封模31尚可設有一導出孔315，用以將密封腔311中之流體導出模具外部。
　　請參閱第５圖及第６圖，係分別為本發明金屬板材之成型方法另一實施例之各步驟示意圖。其中，本實施例之目的在於製作具有複數個肉厚之成型件65。
　　在本實施例中，預成型步驟可選擇以沖壓成型或銑削成型，令金屬板材52形成一具有不同厚度之第一區域541與第二區域543之預成型件54，如第５圖所示。
　　完成預成型件54之製作後，可將預成型件54放置於密封模31與成型模63之間。當預成型件54因加熱器37直接或間接加熱達到一預設溫度而軟化時，藉由流體產生器391產生高壓流體395，並經由導管393及導入孔313導入密封腔311中，對該預成型件54施予一流體壓力Pa，可令預成型件54產生變形而貼附於成型腔631之腔壁，形成所需求之成型件65，如第６圖所示。
　　在本實施例中，由於預成型件54具有不同肉厚的區域(如第一區域541及第二區域543)，因此承受流體壓力Pa而變形時，第一區域541與第二區域543也會產生不同的變形比例，配合成型模63之設計與推擠的效果，可產生第一肉厚部651、第二肉厚部653及第三肉厚部655之特殊造型之成型件65，如第６圖所示。
　　請參閱第７圖、第８圖及第９圖，係分別為本發明金屬板材之成型方法又一實施例之流程圖及各步驟示意圖。如圖所示，本實施例首先係提供一預成型件80，如步驟701。該預成型件80可選擇以沖壓成型、銑削成型、射出成型及壓鑄成型等方法依需求之造型製作，如第８圖所示。
　　預成型件80製作完成後，將預成型件80置入模具中之預設位置，如步驟703。其中，金屬板材成型系統90包含有一模具、一或多個加熱器37及一或多個流體供應單元39。其中，模具包含有一密封模31及一成型模93。密封模31中設有一密封腔311及一或多個導入孔313，成型模93中設有一成型腔931。在本實施例中，預成型件80係置於成型腔931中底部之周邊。
　　將預成型件80置入模具中之後，將一金屬板材95放置於密封模31與成型模93之間，並對該金屬板材95進行高壓成型之步驟，如步驟705。其中，高壓成型之步驟包含有以加熱器37對該金屬板材95進行直接或間接加熱達到一預設溫度令其軟化，並藉由流體產生器391產生高壓流體395，並經由導管393及導入孔313導入密封腔311中，對該金屬板材95施予一流體壓力Pa，可令金屬板材95均勻變形而貼附於成型腔341之腔壁與預成型件80上，形成一成型件951。此時，由於成型件951仍處於該預設溫度之軟化狀態，將因流體壓力Pa而與預成型件80緊密結合而形成一複合件553。
　　在本實施例中，該複合件553之底部周邊將因與預成型件80結合而具有較大的厚肉。其中，該預成型件80可選擇與金屬板材95為相同材質或不同材質製作。
　　在上述實施例中，對金屬板材或預成型件之直接加熱，係指直接以加熱器37對金屬板材或預成型件進行加熱而達到該預設溫度。對金屬板材或預成型件之間接加熱，係指加熱器37加熱模具(即密封模與成型模)後，將金屬板材或預成型件放置於密封模與成型模之間，由密封模與成型模之溫度對金屬板材或預成型件加熱達到該預設溫度。該高壓流體係可選擇為一液體、一空氣及一惰性氣體之其中之一。此外，於上述各高壓成型製程中，若成型腔之腔壁具有花紋、圖樣或其他構造，當金屬板材或預成型件因流體壓力Pa而貼附於腔壁時，亦可於成型件之表面形成對應之花紋、圖樣或其他構造。
　　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、方法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

201至205．．．步驟

30．．．金屬板材成型系統

31．．．密封模

311．．．密封腔

313．．．導入孔

315．．．導出孔

33．．．預成型模

331．．．成型腔

34．．．成型模

341．．．成型腔

35．．．金屬板材

351．．．預成型件

353．．．成型件

37．．．加熱器

39．．．流體供應單元

391．．．流體產生器

393．．．導管

395．．．高壓流體

52．．．金屬板材

54．．．預成型件

541．．．第一區域

543．．．第二區域

60．．．金屬板材成型系統

63．．．成型模

631．．．成型腔

65．．．成型件

651．．．第一肉厚部

653．．．第二肉厚部

655．．．第三肉厚部

701至705．．．步驟

80．．．預成型件

90．．．金屬板材成型系統

93．．．成型模

931．．．成型腔

95．．．金屬板材

951．．．成型件

953．．．複合件

第１圖：係習用金屬板材成型系統之構造示意圖。
第２圖：係本發明金屬板材之成型方法一實施例之流程圖。
第３圖及第４圖：係分別為本發明金屬板材之成型方法一實施例之各步驟示意圖。
第５圖及第６圖：係分別為本發明金屬板材之成型方法另一實施例之各步驟示意圖。
第７圖：係本發明金屬板材之成型方法又一實施例之流程圖。
第８圖及第９圖：係分別為本發明金屬板材之成型方法又一實施例之各步驟示意圖。

201至205．．．步驟

Claims (10)

1. 一種金屬板材之成型方法，包含有：
   一提供一金屬板材之步驟；
   一對該金屬板材進行預成型之步驟，藉以形成一預成型件　；及
   一對該預成型件進行成型之步驟，藉以形成一成型件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之成型方法，其中該對該金屬板材進行預成型之步驟可選擇為一沖壓成型之步驟、一銑削成型之步驟及一高壓成型之步驟之其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之成型方法，其中該對預成型件進行成型之步驟為一高壓成型之步驟。
4. 如申請專利範圍第1項所述之成型方法，其中該預成型件係可選擇為一低拉伸比成型件、一高拉伸比成型件及一具複數個肉厚區域成型件之其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之成型方法，其中該成型件係可選擇為一低拉伸比成型件、一高拉伸比成型件及一具有複數個肉厚區域成型件之其中之一。
6. 如申請專利範圍第3項所述之成型方法，其中該高壓成型之步驟包含有：
   提供一模具，該模具包含有一密封模及一成型模，該密封　模內設有一密封腔及一或多個導入孔，該成型模內設有　一成型腔；
   提供一或多個加熱器，用以對該模具進行加熱；
   將該預成型件放置於該模具之成型模與密封模之間；
   提供一或多個流體供應單元，連接該密封模之導入孔，並　將一高壓流體經由該導入孔導入該密封腔，藉由高壓流　體對該預成型件施予一流體壓力，令該預成型件變形而　貼附於該成型腔之腔壁，形成該成型件。
7. 一種金屬板材之成型方法，包含有：
   一提供一預成型件之步驟；
   一提供一模具之步驟，該模具包含有一密封模及一成型模　，該密封模內設有一密封腔及一或多個導入孔，該成型　模內設有一成型腔；
   一提供一或多個加熱器之步驟，利用該加熱器對該模具進　行加熱；
   一將該預成型件置於該成型腔中一預設位置之步驟；
   一提供一金屬板材之步驟，將該金屬板材放置於該模具之　成型模與密封模之間；及
   一提供一或多個流體供應單元之步驟，令該流體供應單元　連接該密封模之導入孔，並將一高壓流體經由該導入孔　導入該密封腔，藉由高壓流體對該金屬板材施予一流體　壓力，令該金屬板材變形而貼附於該成型腔之腔壁與預　成型件之表面，形成一成型件，該成型件並與該預成型　件結合而形成一複合件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之成型方法，其中該預成型件可選擇以沖壓成型、銑削成型、射出成型及壓鑄成型之其中一種方式製作。
9. 如申請專利範圍第7項所述之成型方法，其中該預成型件係可選擇以與該金屬板材相同或不同之材質製作。
10. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之成型方法，其中該高壓流體係可選擇為一液體、一空氣、一惰性氣體及其組合式之其中之一。