TW201805084A - 用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置及擠型方法 - Google Patents

Abstract

一種用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置包括：一盛錠桶，用以容置一擠錠；一擠壓柱塞，用以伸入該盛錠桶，並沿一第一軸向對該擠錠進行擠壓；一固定式模具，包括一開口，該開口連通該盛錠桶；以及一複動式模具，包括一貫孔與一第一模塊，該貫孔連通該開口，當該第一模塊與該貫孔之間定義有一出口模穴，且該第一模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第一位移，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出而形成一第一擠型件，該第一擠型件與該第一模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第一摩擦力，藉此使該第一擠型件朝一第一曲線方向彎曲。

Description

用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置及擠型方法

本發明有關於一種擠型裝置及擠型方法，特別是關於一種用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置及擠型方法，可使一擠型件朝一曲線方向彎曲。

擠型是指將材料透過擠壓方式成型，其原理是將擠壓材/擠錠藉由適度加熱並加壓，等速擠入模具來製成所需形狀、尺寸及物理性質的產品，因此適合易塑形之金屬及塑料成品之加工。擠型與人類生活息息相關，從食具、電子產品到汽車工業與建築等都被大量使用。

然而，一般擠型裝置所生產之棒材、型材、管材...等，只能依據擠型方向作直線擠壓，當為了滿足各個工業領域中不同目的之圓弧型擠型材，則必須透過衝壓、彎曲等工法二次成形。例如，擠型過程中製造彎曲的擠壓型材時，傳統上通過輥彎或彎折來彎曲單根型材，而製造時的生產效率依賴於擠壓時所使用的擠壓速度，但擠壓速度增加所需的擠壓壓力相對提高，同時受限於擠型裝置壓出能力。

有鑑於此，因此，便有需要提供一種用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置及擠型方法，來解決前述的問題。

本發明的主要目的在於提供一種用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，可使一擠型件朝一曲線方向彎曲。

為達成上述目的，本發明提供一種用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，包括：一盛錠桶，用以容置一擠錠；一擠壓柱塞，用以伸入該盛錠桶，並沿一第一軸向對該 擠錠進行擠壓；一固定式模具，包括一開口，該開口連通該盛錠桶；以及一複動式模具，連接於該固定式模具，並包括一貫孔與一第一模塊，該貫孔連通該開口，該第一模塊位於該貫孔內，且該第一模塊相對該固定式模具而選擇性直線移動或不移動，其中：當該第一模塊與該貫孔之間定義有一出口模穴，且該第一模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第一位移，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出而形成一第一擠型件，該第一擠型件與該第一模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第一摩擦力，藉此使該第一擠型件朝一第一曲線方向彎曲，該第一曲線方向是指繞一第二軸向X之正方向彎曲的方向，而該第二軸向X之正方向垂直於該軸向。

本發明之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置具有下述優點：一、突破性之模具與製程開發，改變傳統擠型線上彎曲製程需透過複雜外部機構進行彎折之固有模式。

二、高溫材料塑性區彎曲成形時，可避免機械彎曲產生之應力殘留與彈性回彈變形現象。三、固定式模具與複動式模具之機構簡易化，節省模具製造成本。四、減少整個擠型設備與時間成本，提升產業效益與獲利。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。

1‧‧‧擠型裝置

1’‧‧‧擠型裝置

1a‧‧‧擠型裝置

1b‧‧‧擠型裝置

11‧‧‧盛錠桶

12‧‧‧擠壓柱塞

13‧‧‧固定式模具

131‧‧‧開口

132‧‧‧第一導槽

133‧‧‧第二導槽

14‧‧‧複動式模具

140‧‧‧推動楔塊

141‧‧‧第一模塊

141’‧‧‧第一模塊

142‧‧‧第二模塊

142’‧‧‧第二模塊

143‧‧‧第三模塊

143’‧‧‧第三模塊

144‧‧‧第四模塊

144‧‧‧第四模塊

145‧‧‧貫孔

150‧‧‧出口模穴

150’‧‧‧出口模穴

151‧‧‧第一出口模穴

152‧‧‧第二出口模穴

16‧‧‧穿心軸

9‧‧‧擠錠

90‧‧‧三維棒材擠型件

90’‧‧‧三維棒材擠型件

90a‧‧‧三維管材擠型件

90b‧‧‧三維管材擠型件

91‧‧‧第一擠型件

92‧‧‧第二擠型件

A‧‧‧第一軸向

C1‧‧‧第一曲線方向

C2‧‧‧第二曲線方向

C3‧‧‧第三曲線方向

C4‧‧‧第四曲線方向

C5‧‧‧第五曲線方向

D1‧‧‧第一位移

D2‧‧‧第二位移

P‧‧‧預定軸向

X‧‧‧第二軸向

Y‧‧‧第三軸向

F1‧‧‧第一摩擦力

F2‧‧‧第二摩擦力

圖1為本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之剖面示意圖；圖2為本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之部分立體示意圖；圖3為本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之 擠型裝置之剖面示意圖，其顯示第一擠型件朝一第一曲線方向彎曲；圖4為本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之剖面示意圖，其顯示第二擠型件朝一第二曲線方向彎曲；圖5為本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之前視示意圖；圖6為本發明之第一實施例之具有方形剖面之三維棒材擠型件之立體示意圖；圖7為本發明之另一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之前視示意圖；圖8為本發明之另一實施例之具有圓形剖面之三維棒材擠型件之立體示意圖；圖9為本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之剖面示意圖，其顯示更包括一穿心軸；圖10a為本發明之第一實施例之具有方形剖面之三維管材擠型件之立體示意圖；圖10b為本發明之第一實施例之具有圓形剖面之三維管材擠型件之立體示意圖；圖11a為本發明之第二實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之前視示意圖；以及圖11b為本發明之第三實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置之前視示意圖。

請參考圖1至圖5，其顯示本發明之第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1。該擠型裝置1包括：一盛錠桶11、一擠壓柱塞12、一固定式模具13及一複動式模具14。該盛錠桶11用以容置一擠錠9。該擠錠9之材質可為鐵、鋁、鎂、鈦等之金屬材質或其合金材質。該擠壓柱塞12用以伸入該盛錠桶11，並沿一第一軸向A對該擠錠9進行擠壓。該固定式模具13包括一開口131，該開口131連通該盛錠桶11。該複動式模具14連接於該固定式模具13，並包括一貫孔145與第一至第四模塊141~144，該貫孔145連通該開口131。該第一至第四模塊141~144皆位於該貫孔145內，相鄰模塊的邊緣相互鄰接，且該第一至第四模塊141~144以環形對稱排列。該第一至第四模塊141~144相對該固定式模具13而可選擇性直線移動或不移動，例如該固定式模具13具有多個第一導槽132，該第一至第四模塊141~144可沿該固定式模具13之多個第一導槽132而直線移動或不移動。該複動式模具14更包括至少一推動楔塊140，用以控制該第一至第四模塊141~144沿該第一軸向A前後移動。舉例，該固定式模具13具有多個第二導槽133，該至少一推動楔塊140為第一至第四楔塊，可沿該固定式模具13之多個第二導槽133(亦即沿第三軸向Y之正方向或負方向)移動，且該第一至第四楔塊之斜面可分別接觸該第一至第四模塊141~144之斜面進行移動。

該固定式擠型模具13及該複動式模具14之材質可為模具鋼、碳鋼、不銹鋼或其他金屬材料與非金屬材料，上述中的模具鋼是指可用來製造冷沖模、熱鍛模或壓鑄模等模具的鋼種。該固定式模具13與複動式模具14可視為一體的。

請參考圖3及圖5，根據本發明之第一彎曲模式，當該第一至第四模塊141~144與該貫孔145之間定義有一出口模穴150(亦即該出口模穴150之剖面面積為該貫孔145之剖面面積減去該第一至第四模塊141~144之剖面面積)，且該第一模塊141沿該第一軸向A移動至該出口模穴150外之一第一位移D1時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該出口模穴150流出而形成一第一擠型件91，該第一擠型件91與該第一模塊141突出於該出口模穴150外的部份之間具有一第一摩擦力F1，藉此使該第一擠型件91朝一第一曲線方向C1彎曲，該第一曲線方向C1是指繞一第二軸向X之正方向彎曲的方向，而該第二軸向X之正方向垂直於該第一軸向A。當該第一位移D1愈大，則該第一擠型件91朝該第一曲線方向C1彎曲愈大(即曲率越大)。

請參考圖4及圖5，根據本發明之第二彎曲模式，當該第一至第四模塊141~144與該貫孔145之間定義有該出口模穴150，且該第二模塊142沿該第一軸向A移動至該出口模穴150外之一第二位移D2時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該出口模穴150流出而形成一第二擠型件92，該第二擠型件92與該第二模塊142突出於該出口模穴150外的部份之間具有一第二摩擦力F2，藉此使該第二擠型件92朝一第二曲線方向C2彎曲，該第二曲線方向C2是指繞該第二軸向X之負方向彎曲的方向。

請再參考圖5及圖1，同理，根據本發明之第三彎曲模式，當該第一至第四模塊141~144與該貫孔145之間定義有該出口模穴150，且該第三模塊143沿該第一軸向A移動至該出口模穴150外之一第三位移(圖未示)時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該出口模穴150流出，而形成一第三擠型件(圖未示)，該第三擠型件與該第三模塊143突出於該出口模穴150外的部份之間具有一第三摩擦力，藉此使該第三擠 型件朝一第三曲線方向C3彎曲，該第三曲線方向C3是指繞一第三軸向Y之正方向彎曲的方向，而該第三軸向Y之正方向垂直於該軸向及該第二軸向X。再者，根據本發明之第四彎曲模式，當該第一至第四模塊141~144與該貫孔145之間定義有該出口模穴150，且該第四模塊144沿該第一軸向A移動至該出口模穴150外之一第四位移(圖未示)時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該出口模穴150流出，而形成一第四擠型件(圖未示)，該第四擠型件與該第四模塊144突出於該出口模穴150外的部份之間具有一第四摩擦力，藉此使該第四擠型件朝一第四曲線方向C4彎曲，該第四曲線方向C4是指繞該第三軸向Y之負方向彎曲的方向。

另外，請再參考圖5及圖1，根據本發明之第五彎曲模式，當該第一至第四模塊141~144與該貫孔145之間定義有該出口模穴150，且該第一及第三模塊141、143沿該第一軸向A分別移動至該出口模穴150外之第一及第三位移(圖未示)時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該出口模穴流出，而形成一第五擠型件(圖未示)，該第五擠型件與該第一及第三模塊模塊141、143突出於該出口模穴150外的部份之間分別具有該第一及第三摩擦力，藉此使該第五擠型件朝一第五曲線方向C5彎曲，該第五曲線方向C5是指繞一預定軸向P之正方向彎曲的方向，該預定軸向位於該第二軸向X之正方向與該第三軸向Y之正方向之間。

本發明主要藉由擠型過程中，擠型件將離開出口模穴時，透過複動模具之至少一模塊的位移增加該擠型件之外單軸面或外多軸面形成拉應力，使得該軸面流速降低達到該擠型件彎曲變形之目的。

請參考圖5及圖6，在本實施例中，當該第一至第四模塊141~144為方形剖面，且該第一至第四模塊141~144與該貫孔145之間定義有該出口模穴150時，該出口模穴150 為方形剖面。根據本發明之第一至第五彎曲模式的設計，可獲得具有方形剖面之三維棒材擠型件90。請參考圖7及圖8，在另一實施例中，當該第一至第四模塊141’~144’為圓弧形剖面，且該第一至第四模塊141’~144’與該貫孔145之間定義有該出口模穴150’時，該出口模穴150’為圓形剖面。根據本發明之第一至第五彎曲模式的設計，可獲得具有圓形剖面之三維棒材擠型件90’。

請參考圖9、圖10a及圖10b，本發明之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1更包括一穿心軸16，其伸入該出口模穴150內。根據本發明之第一至第五彎曲模式的設計，可獲得具有方形或圓形剖面之三維管材擠型件90a、90b。

請參考圖11a，其顯示本發明之第二實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1a。第二實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1a大體上類似於第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1，相同元件標示相同的標號。第二及第一實施例之擠型裝置1a、1之差異為：第二實施例之擠型裝置1a可以只包括該第一模塊141。當該第一模塊141與該貫孔145之間定義有一第一出口模穴151(亦即該第一出口模穴151之剖面面積為該貫孔145之剖面面積減去該第一模塊141之剖面面積)，且該第一模塊141沿該第一軸向A移動至該第一出口模穴151外之一第一位移D1時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該第一出口模穴151流出而形成一第一擠型件91，該第一擠型件91與該第一模塊141突出於該第一出口模穴151外的部份之間具有一第一摩擦力F1，藉此使該擠型件91朝一第一曲線方向C1彎曲，該第一曲線方向C1是指繞一第二軸向X之正方向彎曲的方向，而該第二軸向X之正方向垂直於該第一軸向A。當該第一位移D1愈大，則該第一擠型件朝該第一曲線方向C1彎曲愈大(類似圖3所示)。

本發明之第二實施例之一種用以製造可變曲率擠型件之擠型方法，包括下列步驟：沿一第一軸向對一擠錠進行擠壓；以及當一複動式模具之第一模塊與該複動式模具之一貫孔之間定義有一出口模穴，且該第一模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第一位移，則使該擠錠從該出口模穴流出而形成一第一擠型件，該第一擠型件與該第一模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第一摩擦力，藉此使該第一擠型件朝一第一曲線方向彎曲，該第一曲線方向是指繞一第二軸向X之正方向彎曲的方向，而該第二軸向X之正方向垂直於該第一軸向A。

請參考圖11b，其顯示本發明之第三實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1b。第三實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1b大體上類似於第一實施例之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置1，相同元件標示相同的標號。第三及第一實施例之擠型裝置1b、1之差異為：第三實施例之擠型裝置1a可以只包括該第一及第二模塊141、142。當該第一及第二模塊141、142與該貫孔145之間定義有一第二出口模穴152(亦即該第二出口模穴152之剖面面積為該貫孔145之剖面面積減去該第一及第二模塊141、142之剖面面積)，且該第二模塊142沿該第一軸向A移動至該第二出口模穴152外之一第二位移D2時，則該擠壓柱塞12使該擠錠9從該第二出口模穴152流出而形成一第二擠型件92，該第二擠型件92與該第二模塊142突出於該第二出口模穴152外的部份之間具有一第二摩擦力F2，藉此使該擠型件91朝一第二曲線方向C2彎曲，該第二曲線方向C2是指繞該第二軸向X之負方向彎曲的方向(類似圖4所示)。

本發明之用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置具有下述優點：一、突破性之模具與製程開發，改變傳統擠型線上彎曲製程需透過複雜外部機構進行彎折之固有模式。 二、高溫材料塑性區彎曲成形時，可避免機械彎曲產生之應力殘留與彈性回彈變形現象。三、固定式模具與複動式模具之機構簡易化，節省模具製造成本。四、減少整個擠型設備與時間成本，提升產業效益與獲利。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧擠型裝置

11‧‧‧盛錠桶

12‧‧‧擠壓柱塞

13‧‧‧固定式模具

140‧‧‧推動楔塊

141‧‧‧第一模塊

145‧‧‧貫孔

150‧‧‧出口模穴

9‧‧‧擠錠

91‧‧‧第一擠型件

A‧‧‧軸向

C1‧‧‧第一曲線方向

D1‧‧‧第一位移

Y‧‧‧軸向

F1‧‧‧第一摩擦力

Claims (10)

1. 一種用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，包括：一盛錠桶，用以容置一擠錠；一擠壓柱塞，用以伸入該盛錠桶，並沿一第一軸向對該擠錠進行擠壓；一固定式模具，包括一開口，該開口連通該盛錠桶；以及一複動式模具，連接於該固定式模具，並包括一貫孔與一第一模塊，該貫孔連通該開口，該第一模塊位於該貫孔內，且該第一模塊相對該固定式模具而選擇性直線移動或不移動，其中：當該第一模塊與該貫孔之間定義有一出口模穴，且該第一模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第一位移，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出而形成一第一擠型件，該第一擠型件與該第一模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第一摩擦力，藉此使該第一擠型件朝一第一曲線方向彎曲，該第一曲線方向是指繞一第二軸向之正方向彎曲的方向，而該第二軸向之正方向垂直於該第一軸向。
2. 如申請專利範圍第1項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中該複動式模具更包括：一第二模塊，亦位於該貫孔內，且該第二模塊相對該固定式模具而選擇性直線移動或不移動，其中：當該第一及第二模塊與該貫孔之間定義有該出口模穴，且該第二模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第二位移時，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出而形成一第二擠型件，該第二擠型件與該第二模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第二摩擦力，藉此使該第二擠型件朝一第二曲線方向彎曲， 該第二曲線方向是指繞該第二軸向之負方向彎曲的方向。
3. 如申請專利範圍第2項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中該複動式模具更包括：第三及第四模塊，亦位於該貫孔內，且該第三及第四模塊相對該固定式模具而選擇性直線移動或不移動，其中：當該第一至第四模塊與該貫孔之間定義有該出口模穴，且該第三模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第三位移時，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出，而形成一第三擠型件，該第三擠型件與該第三模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第三摩擦力，藉此使該第三擠型件朝一第三曲線方向彎曲，該第三曲線方向是指繞一第三軸向之正方向彎曲的方向，而該第三軸向之正方向垂直於該第一軸向及該第二軸向；以及當該第一至第四模塊與該貫孔之間定義有該出口模穴，且該第四模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第四位移時，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出，而形成一第四擠型件，該第四擠型件與該第四模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第四摩擦力，藉此使該第四擠型件朝一第四曲線方向彎曲，該第四曲線方向是指繞該第三軸向之負方向彎曲的方向。
4. 如申請專利範圍第3項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中：當該第一至第四模塊與該貫孔之間定義有該出口模穴，且該第一及第三模塊沿該第一軸向分別移動至該出口模穴外之第一及第三位移時，則該擠壓柱塞使該擠錠從該出口模穴流出，而形成一第五擠型件，該第五擠型件與該 第一及第三模塊模塊突出於該出口模穴外的部份之間分別具有該第一及第三摩擦力，藉此使該第五擠型件朝一第五曲線方向彎曲，該第五曲線方向是指繞一預定軸向之正方向彎曲的方向，該預定軸向位於該第二軸向之正方向與該第三軸向之正方向之間。
5. 如申請專利範圍第3項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中該第一至第四模塊為方形或圓弧形剖面。
6. 如申請專利範圍第3項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中該第一至第四模塊以環形對稱排列。
7. 如申請專利範圍第1項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中當該第一位移愈大，則該第一擠型件朝該第一曲線方向彎曲愈大。
8. 如申請專利範圍第1項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，其中該複動式模具更包括：至少一推動楔塊，用以控制該第一模塊沿該第一軸向前後移動。
9. 如申請專利範圍第1項所述用以製造可變曲率擠型件之擠型裝置，更包括：一穿心軸，伸入該出口模穴內。
10. 一種用以製造可變曲率擠型件之擠型方法，包括下列步驟：沿一第一軸向對該擠錠進行擠壓；以及當一複動式模具之第一模塊與該複動式模具之一貫孔之間定義有一出口模穴，且該第一模塊沿該第一軸向移動至該出口模穴外之一第一位移，則使該擠錠從該出口模穴流出而形成一第一擠型件，該第一擠型件與該第一模塊突出於該出口模穴外的部份之間具有一第一摩擦力，藉此使該第一擠型件朝一第一曲線方向彎曲，該第一曲線方向是 指繞一第二軸向之正方向彎曲的方向，而該第二軸向之正方向垂直於該第一軸向。