TW201603910A

TW201603910A - 模內加熱型沖鍛裝置及其沖鍛方法

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Publication number: TW201603910A
Application number: TW103125011A
Authority: TW
Inventors: 鄭天樵
Original assignee: 金峰精密工業股份有限公司
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2016-02-01

Abstract

一種模內加熱型沖鍛裝置，用以沖鍛一工件。沖鍛裝置包括：設置有工件的一模座；位於模座的第一相對位置的一沖錘，沖錘對應模座對工件進行往復式沖鍛作業；以及位於模座之第二相對位置的一聚焦型熱輻射加熱器，聚焦型熱輻射加熱器係將所產生的光束射向工件而加熱。藉此，以能在對工件進行加熱和沖鍛作業時，都在模座內進行，在製程中完全不需將工件自模座內移出。

Description

模內加熱型沖鍛裝置及其沖鍛方法

【0001】

本發明係有關於工件的沖鍛，特別是指一種模內加熱型沖鍛裝置及其沖鍛方法。

【0002】

熱作指的是將工件加熱至其結晶溫度以上，然後利用外部力量，例如打、擠、壓、拉、敲、抽...等加工手段，予以沖鍛、滾輾、擠壓...為成品的工序。

【0003】

對工件進行沖鍛時，有時必需先將工件加熱至適當溫度後，才進行沖鍛；另外，在沖鍛過程中，工件會有硬化現象，這是由於金屬晶格的排列因沖鍛而變形所致，因此，有時必須經退火處理，以將硬化現象消除，如此才能繼續後續動作。

【0004】

再者，為了避免沖鍛製程中，超出工件承受變形的能力或是超出模具承受壓力的能力，因此常須經過數次沖鍛與退火的反覆過程，所以一般在製程中常會將沖鍛後的半成品先從初階段模具取出，再經過退火、軟化等處理後，最後進入次階段模造。但若遇到困難的製品，則必需經過沖鍛與退火以及再沖鍛與再退火等多次施行後，才得以完成。

【0005】

至於工件的沖鍛，特別是對以毫米為單位的工件進行沖鍛時，現有的沖鍛裝置和沖鍛方法皆分別設置有工件的加熱區(用來將工件加熱至適合沖鍛的溫度)以及工件的沖鍛區。據此，欲對工件進行沖鍛行為時，必須先將工件利用輸送帶移送至加熱區進行加熱；待加熱完成後，並須再利用輸送帶將工件移送至沖鍛區進行沖鍛。

【0006】

因此，現有沖鍛裝置和沖鍛方法有著以下的缺失有待克服：

【0007】

一、工件必須在加熱區與沖鍛區之間移動來去，無論是否利用輸送帶移送，都相當麻煩、不便且浪費時間。

【0008】

二、工件在進行沖鍛時，必須先將工件置入一工件模之內，一旦為了對工件加熱而多次移動來去、多次取出再置入，或多或少都將導致工件的定位失準，影響沖鍛的精準度。

【0009】

因此，如何設計出一種能克服上述問題的沖鍛裝置與沖鍛方法，乃為本案發明人所亟欲解決的一大課題。

【0010】

本發明的目的在於提供一種模內加熱型沖鍛裝置及其沖鍛方法，以在對工件進行加熱和沖鍛作業時，都在模座內進行，從而在製程中完全不需將工件自模座內移出。

【0011】

為了達成上述目的，本發明係提供一種模內加熱型沖鍛裝置，用以沖鍛一工件，該沖鍛裝置包括：一模座，設置有所述工件；一沖錘，位於該模座的一第一相對位置，該沖錘對應該模座對所述工件進行往復式沖鍛作業；以及一聚焦型熱輻射加熱器，位於該模座的一第二相對位置，該聚焦型熱輻射加熱器係將所產生的光束射向所述工件而加熱。

【0012】

本發明另提供一種模內加熱型沖鍛方法，用以對一工件沖鍛，該沖鍛方法包括以下步驟：置放所述工件於模座內；以聚焦型熱輻射光束對模座內的所述工件加熱；以及往復沖鍛所述工件。

【0013】

相較於先前技術，本發明具有以下功效：能在對工件進行加熱和沖鍛作業時，都在模座內進行，在製程中完全不需將工件自模座內移出。

【0046】

100‧‧‧沖鍛裝置

【0047】

1‧‧‧機體

【0048】

11‧‧‧機台

【0049】

12‧‧‧機架

【0050】

2‧‧‧模座

【0051】

3‧‧‧沖錘

【0052】

4‧‧‧聚焦型熱輻射加熱器

【0053】

5‧‧‧控制器

【0054】

6‧‧‧非接觸型測溫器

【0055】

900‧‧‧工件

【0056】

D‧‧‧落錘行程

【0057】

U‧‧‧舉錘行程

【0058】

S0‧‧‧上始點

【0059】

S1‧‧‧中間點

【0060】

S2‧‧‧下止點

【0014】

圖1為本發明沖鍛裝置的平面示意圖。

【0015】

圖2為本發明中之加熱時機與沖鍛行程之間的連動關係示意圖。

【0016】

圖3為本發明沖鍛方法的流程圖。

【0017】

有關本發明的詳細說明和技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。

【0018】

本發明係提供一種模內加熱型沖鍛裝置及其沖鍛方法，如圖1所示即為本發明的沖鍛裝置100，如圖3所示係為本發明的沖鍛方法，至於圖2則為本發明之加熱時機與沖鍛行程之間的連動關係示意圖。

【0019】

如圖1所示，本發明沖鍛裝置100係用以沖鍛一工件900，沖鍛裝置100包括：用以設置工件900的一模座2、用以對工件900進行沖鍛作業的一沖錘3以及用以對工件900加熱的一聚焦型熱輻射加熱器4，較佳者還包括有一控制器5以及一非接觸型測溫器6，於本實施例中則以還包括有一機體1為例進行說明。

【0020】

機體1包含一機台11和架設於機台11上的一機架12。模座2固設於機台11上，沖錘3、聚焦型熱輻射加熱器4、控制器5和非接觸型測溫器6則分別架設於機架12的各個不同位置。

【0021】

沖錘3經由架設於機架12而位於模座2的上方(相對於模座2的一第一相對位置，使沖錘3與模座2之間呈直向相對)，以對模座2內的工件900進行往復式沖鍛作業。沖錘3的沖鍛動作包含朝下進行的落錘動作以及朝上進行的舉錘動作，從而在往復進行的沖鍛作業後，將工件900沖鍛至預定厚度。

【0022】

聚焦型熱輻射加熱器4經由架設於機架12而位於模座2的一斜上方(相對於模座2的一第二相對位置，使聚焦型熱輻射加熱器4與模座2之間呈斜向相對)，以將所產生的聚焦型熱輻射光束射向工件900而加熱，也就是將光束以聚焦方式照射在工件900上，從而讓工件900被加熱而利於沖鍛。

【0023】

至於加熱方式，由於沖錘3為往復式對工件900進行沖鍛作業，且聚焦型熱輻射加熱器4係相對位於模座2的斜上方，導致加熱光束必然會被落錘時的沖錘3所遮擋，因此，必須讓聚焦型熱輻射加熱器4的加熱時機與沖錘3的沖鍛行程錯開，其方式可以是讓加熱動作與沖錘3的沖鍛動作輪流施為，當然也可以是其它方式，本發明並未限制。

【0024】

以輪流施為方式而言：讓聚焦型熱輻射加熱器4在沖錘3每次離開工件900時啟動加熱(ON)，並在沖錘3每次靠近工件900時停止加熱(OFF)。此等輪流施為的控制係可利用後述的控制器5來進行。

【0025】

以其它方式而言：如圖2所示，沖錘3的沖鍛動作為自其上始點S0、經過其中間點S1、一直到其下止點S2為一個落錘行程D，再自其下止點S2、經過其中間點S1、一直到其上始點S0為一個舉錘行程U。落錘行程D與舉錘行程U的距離相同，只是時點的順序彼此相反。其中的中間點S1為沖錘3落錘或舉錘至一高度時的位置，此位置剛好能讓聚焦型熱輻射加熱器4的加熱光束通過並照射在工件900上，換言之，中間點S1與上始點S0之間係為聚焦型熱輻射加熱器4的啟動加熱(ON)時間，中間點S1與下止點S2之間則為聚焦型熱輻射加熱器4的停止加熱(OFF)時間。

【0026】

控制器5架設於機架12的任意位置且電性連接於沖錘3、聚焦型熱輻射加熱器4和非接觸型測溫器6，使控制器5能控制沖錘3的落錘頻率和落錘深度、控制聚焦型熱輻射加熱器4的加熱時機以及控制非接觸型測溫器6進行溫度感測。

【0027】

其中，藉由控制沖錘3的落錘深度愈來愈深，以能漸漸將工件900沖鍛至預定厚度。控制器5係能控制聚焦型熱輻射加熱器4在沖錘3每次落錘至適當長度(或高度，即圖2所示落錘至中間點S1位置)時停止加熱(OFF)，也就是：落錘停止加熱，以及在沖錘3每次舉錘至適當長度(或高度，即圖2所示舉錘至中間點S1位置)時啟動加熱(ON)，也就是：舉錘加熱，從而以輪流施為方式進行加熱和沖鍛動作。

【0028】

非接觸型測溫器6經由架設於機架12而位於模座2的另一斜上方(相對於模座2的一第三相對位置，使非接觸型測溫器6與模座2之間亦呈斜向相對)，以感測工件900的溫度。控制器5係依據非接觸型測溫器6所感測到的工件900溫度，而控制聚焦型熱輻射加熱器4以溫度補償方式對工件900加熱的時機。

【0029】

當然，本發明沖鍛裝置100還能進一步包括一厚度偵測器(圖中未示)。厚度偵測器係在偵測沖錘3於落錘時的伸出長度，以由一開始的初始長度與之後的每次落錘長度相比，來得知沖錘3的伸出長度變化，進而相對得知：被沖鍛後的工件900厚度是否已到達預定厚度，當偵測到的厚度已到達預定厚度時，代表這顆工件900已完成沖鍛，可以換下一顆待沖鍛工件900置入模座2內。此外，控制器5亦能藉由計數沖鍛次數或沖鍛時間，來判斷工件900是否已完成沖鍛，本發明對此並未限制。

【0030】

藉此，在進行工件900的沖鍛作業時，工件900將一直設置在模座2內，且係直接在模座2內進行加熱和沖鍛作業，直到沖鍛製程完成，才會換下一顆待沖鍛工件900設置在模座2內。因此，本發明沖鍛裝置100在進行沖鍛製程中，完全不需將工件900自模座內移出。

【0031】

如圖3所示的本發明沖鍛方法，包括步驟如下：

【0032】

步驟S303：置放工件900於模座2內、步驟S305：以聚焦型熱輻射光束對模座2內的工件900加熱以及步驟S309：往復沖鍛工件900；於本實施例中則以還包括以下步驟為例進行說明：步驟S301：預熱、步驟S307：感測溫度以及步驟S311：偵測厚度。如圖3並搭配圖1所示，本發明沖鍛方法將詳細說明如下。

【0033】

步驟S301：預熱之步驟。在置放工件900於模座2內之步驟前實施，以在將工件900置放於模座2內之前，預先對工件900加熱，使工件900已先具有一預熱溫度。

【0034】

步驟S303：置放工件900於模座2內之步驟。將已先具有預熱溫度的工件900置放於模座2內。

【0035】

步驟S305：以聚焦型熱輻射光束對模座2內的工件900加熱之步驟。以讓工件900得以被加熱至預定溫度。

【0036】

步驟S307：感測溫度之步驟。係在感測工件900的溫度是否已到達預定溫度。其中，步驟S307係以非接觸型測溫器6感測工件900的溫度是否已到達預定溫度，若已到達預定溫度則進行下一步驟：步驟S309(往復沖鍛工件之步驟)；若未到達預定溫度則回到上一步驟：步驟S305(以聚焦型熱輻射光束對模座2內的工件900加熱之步驟)，再對工件900加熱，直到將工件900加熱到預定溫度。

【0037】

步驟S309：往復沖鍛工件900之步驟。利用沖錘3對設置於模座2內的工件900進行往復式沖鍛作業，以在往復進行的沖鍛作業後，將工件900沖鍛至預定厚度。

【0038】

步驟S311：偵測厚度之步驟。利用圖中未示的厚度偵測器來偵測工件900是否已被沖鍛至預定厚度，若已被沖鍛至預定厚度，則完成工件900的沖鍛作業；若還未沖鍛至預定厚度，則回到之前的步驟S307(感測溫度之步驟)，如此重複進行步驟S307：感測溫度、步驟S309：往復沖鍛工件以及步驟S311：偵測厚度這三個步驟，直至工件900的厚度已被沖鍛至預定厚度。

【0039】

其中，當感測到工件900的溫度已降溫時，將回到之前的步驟，也就是回到步驟S305：以聚焦型熱輻射光束對模座2內的工件900加熱之步驟，再對工件900加熱。

【0040】

當然，本發明沖鍛方法亦可在不包括步驟S307(感測溫度之步驟)的情況下實施，此時，前述步驟S305(以聚焦型熱輻射光束對模座2內的工件900加熱之步驟)中的加熱和停止加熱，係依據步驟S307(往復沖鍛工件之步驟)中的往、復動作來施為，當往復沖鍛步驟中的往復動作為往時(即：落錘)則停止加熱(OFF)，也就是：落錘停止加熱；當往復沖鍛步驟中的往復動作為復時(即：舉錘)則啟動加熱(ON)，也就是：舉錘加熱，如此以讓加熱動作與沖鍛動作輪流施為。

【0041】

此外，前述的預定溫度也可以是一預定溫度範圍，步驟S307(感測溫度之步驟)則在感測工件900的溫度是否已到達預定溫度範圍內，並在預定溫度範圍內持續進行步驟S309(往復沖鍛工件之步驟)。

【0042】

簡言之，本發明主要係針對：高減薄比且易於在沖鍛過程中硬化的材料(例如不銹鋼材料等)所製成的工件900，經由對沖錘3與聚焦型熱輻射加熱器4的控制，使工件900無需離開模座2，就可以在模座2內進行加熱，做到舉錘加熱工件900，落錘停止加熱，以時序控制對工件900進行沖鍛，且，工件900在沖鍛與退火過程中是在同一模座2內完成，即使是必須經過多次重複施行的困難製品，也是在同一個模座2內完成。

【0043】

綜上所述，本發明相較於先前技術係具有以下功效：能直接在模座2內對工件900進行加熱和沖鍛作業，因此，在製程中完全不需將工件900自模座2內移出，進而具有省時、省力且不麻煩的功效。

【0044】

此外，本發明係還具有其它功效：藉由沖鍛時完全不需將工件900自模座2內移出，因此能將工件900精準定位於模座2內，不會有沖鍛精準度被影響的困擾。

【0045】

以上所述者，僅為本發明之較佳可行實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本發明之權利範圍內，合予陳明。