TWI424892B - 金屬板件及其成形方法 - Google Patents

Description

金屬板件及其成形方法

本發明係關於一種鈑件之設計，特別是關於一種板金工作之金屬板件及其成形方法。

查，板金工作屬於機械加工的一種，其作業乃將各種金屬經剪切、成型、組合，做成各種不同的形狀而供人使用，其成品包括：大至運輸方面的飛機機體、汽車車體、船舶、建築設備方面的空氣調節系統、冷暖氣通風導管、工廠中之各種設備，小至辦公室和家庭用品之一般用小型化承置鈑件等等。由此可知，板金工作的範圈非常廣泛，與人們日常生活也有相當密切關連。

其中板金依作業方法分為手工板金及機械板金。前者完全是手工作業，而後者以機械代替手工作業。依作業目標可分為一般板金及打型板金，前者其加工方式僅以彎曲為主，材料本身厚薄不變，而做成各種成品，至而後者乃是將材料做成各種不規則之曲面，因而材料之厚薄有所改變，不容易恢復材料本身原有之形狀。此外，依材料厚度分薄板及厚板，一般以3mm(1/8")為界限，在3mm以下者為薄板金，超過3mm以上則屬厚板金。

以一般板金而言，對於鈑件之生產製造過程來說，幾乎皆是在鈑件初步成形之後，再以板金彎折機或金屬件彎折裝置對鈑件之預定彎折部位進行彎折，然後使得鈑件達成所要之特定形狀。然而，由於鈑件之材料種類繁多，例如：鐵金屬、非鐵金屬、不鏽鋼、鋁鐵等，其通常具有不易破裂、不易變形、高強度、高韌性等物性。故通常整片或整塊之鈑件在經由彎折機進行彎折後，受限於整個鈑件之物理特性以及彎折機之機械彎折較為固定死板，而使得成形鈑件之彎折角度及所欲彎折形狀之效果不佳。

再者，由於整個鈑件具有高剛性、高強度之物理性質，故以機械彎折之手段強力彎折時，非常容易使得鈑件因受力超過本身之應力負載而發生斷裂，造成鈑件毀損的情況發生。

緣此，本發明之目的即是提供一種金屬板件及其成形方法，藉由在鈑件上形成折孔以降低金屬強度，使得金屬板件可輕易藉由手動彎折而變成一特定形狀。

本發明之另一目的是提供一種鈑件與其折孔之間具有特定比例關係之金屬板件，確保施力彎折金屬板件時，不會造成金屬板件無法彎折或是彎折過度而斷裂的情況。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係為一種金屬板件，金屬板件包含一折曲部及一施力部。折曲部包括一藉由打孔而形成之折孔，施力部沿著折孔之延伸方向之一側而連接折曲部，其中當以一施力方向施力於施力部時，施力部係藉由折曲部之折孔彎折，而使得金屬板件彎折成一特定形狀，且其中，折孔之一端至相鄰側邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B、以及側邊之厚度C具有以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C。

在本發明之上述實施例中，折孔之一端至相鄰側 邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B及側邊的厚度C係以mm(毫米)為單位。

在本發明之上述實施例中，側邊之厚度C≦2mm。

在本發明之上述實施例中，打孔係為一雷射裝置切割成形或一沖孔裝置沖壓成形。

在本發明之上述實施例中，藉由一手動操作而沿著施力方向施力於施力部，以使金屬板件彎折成特定形狀。

再者，本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係為一種金屬板件成形方法，首先，在一金屬板件上設置有一折曲部以及連接折曲部之一施力部。接著，藉由打孔而在折曲部上形成有一折孔，其中折孔之一端至相鄰側邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B、以及側邊的厚度C，具有以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C。然後，以一施力方向施力於沿著折孔之延伸方向之一側而連接折曲部的施力部，施力部係藉由折孔彎折，而使得金屬板件彎折成一特定形狀。

在本發明之上述實施例中，折孔之一端至相鄰側邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B及側邊的厚度C係以mm(毫米)為單位。

在本發明之上述實施例中，打孔係為一雷射裝置切割成形或一沖孔裝置沖壓成形。

在本發明之上述實施例中，側邊之厚度C≦2mm。

在本發明之上述實施例中，係藉由手動操作而沿著施力方向施力於施力部，以使金屬板件彎折成特定形狀。

經由本發明所採用之技術手段，可在金屬板件之製造過程中，形成金屬板件與其折孔之間具有一特定比例之關係，此一特定比例關係能夠有效確保手動施力彎折金屬板件時，不會造成金屬板件無法彎折或是彎折過度而發生斷裂的情況，並有效改善傳統整個鈑件因無折孔之設計而在藉由彎折機進行彎折時，出現成形鈑件之彎折角度以及所欲彎折形狀之效果不佳的缺點。

藉由雷射裝置切割或沖孔裝置沖壓形成折孔之技術手段可依製程上之需要而實施在金屬板件初步成形之前或之後，並無特別的要求限制，故能大大增加製程上之便利性。

再者，形成折孔之技術手段不僅有效降低金屬板件欲彎折部位之剛性強度，更能使得使用者在彎折金屬板件時，能達到傳統由彎折機彎折所無法達到之彎折工藝效果。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

同時參閱第1圖及第2圖所示，第1圖係顯示本發明之第一實施例之立體圖，第2圖係顯示本發明之第一實施例之局部立體圖。首先，本發明之金屬板件100之整體外型結構可先藉由沖壓製程或鍛造製程之成形加工而形成，如第1圖所示，藉由成形加工而在金屬板件100上形成兔子狀之一特定圖案P，當然，此特定圖案P可依設計而形成為其他像是文字或卡通的圖案，在此，僅以一最佳實施例表現。

接著，在金屬板件100上定義包括有一折曲部1及一施力部2。在本實施例中，折曲部1具有一第一折曲部11、一第二折曲部12、一第三折曲部13、一第四折曲部14及一第五折曲部15。第一折曲部11、第二折曲部12、第三折曲部13、第四折曲部14及第五折曲部15分別包括有藉由打孔而形成之數個折孔111、數個折孔121、數個折孔131、數個折孔141及數個折孔151。在此，打孔泛指雷射裝置切割成形或沖孔裝置沖壓成形或其他可以在金屬板件100上形成如圖所示之折孔之製程手段。

再者，施力部2具有一第一施力部21、一第二施力部22、一第三施力部23、一第四施力部24及一第五施力部25，其中第一施力部21係沿著數個折孔111之延伸方向I1之一側而連接第一折曲部11、第二施力部22係沿著數個折孔121之延伸方向I2之一側而連接第二折曲部12、第三施力部23係沿著數個折孔131之延伸方向I3之一側而連接第三折曲部13、第四施力部24係沿著數個折孔141之延伸方向I4之一側而連接第四折曲部14、以及第五施力部25係沿著數個折孔151之延伸方向I5之一側而連接第五折曲部15。

在本發明中，係定義位在折曲部1之第一折曲部11、第二折曲部12、第三折曲部13、第四折曲部14及第五折曲部15之折孔111、折孔121、折孔131、折孔141及折孔151之一端至相鄰側邊的距離係分別為長度A，折孔111之間、折孔121之間、折孔131之間、折孔141之間、及折孔151之間的距離係分別為長度A’，而折孔111、折孔121、折孔131、折孔141、及折孔151的內徑係為寬度B，以及金屬板件100之側邊係為厚度C，其中折孔之一端至相鄰側邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B及金屬板件側邊的厚度C係以mm(毫米)為單位，並且在本實施例中，側邊之厚度C必須≦2mm，以及長度A、長度A’、寬度B及厚度C具有以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C。

參考第2圖所示，並以第一施力部21沿著數個折孔111之延伸方向I1之一側而連接第一折曲部11為例，金屬板件100在折彎時，彎角內側的材料會因擠壓而縮短長度，而外側則長度增長，理論上伸長與壓縮之間具有一層長度不變的位置，稱作為中性位置，在本發明中，為了使金屬板件100能藉由一手動操作而沿著一施力方向F施力於第一施力部21，以使金屬板件100彎折成一特定形狀。其施力方向F之作用力必須大於在中性位置上之最小抗彎折強度(Bending Strength)且小於金屬板件100之第一折曲部11所能承受的最大應力，避免金屬板件100發生斷裂，本發明者以一般人平均手指施力程度而經實際驗證過後，其C之厚度以不超過2mm為準。

再者，在第一折曲部11之折孔111之周圍上下沿外加拉伸應力(Tensile Stress)σ ，則可以証明應力的最大值將出現在折孔111之延伸方向I1的邊緣受力面，其值為σ_max =σ(1+2(A+A’+d)/0.5B)^1/2 )，其中d是折孔111之長軸長度，0.5B是該邊沿的曲率半徑(折孔寬度B之一半)。因此以第2圖所示之折孔111形狀為細長型為佳，(A+A’+d)/0.5B變得很大，σ_max 即遠大於遠方的σ 。倘若σ_max 超越材料的強度(Strength)，該金屬板件100之裂隙將延伸而最終造成第一折曲部11的斷裂。為了避免發生斷裂的情況且又能以手動操作彎折，本發明者經上述公式推導而實際證明過後，寬度B須小於等於大約厚度C之1.33倍且長度A與長度A’須小於等於 大約厚度C之2倍，故可得知，本發明之金屬板件100在其長度A、長度A’、寬度B及厚度C為A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C之相對比例關係時具有最佳手折效果。

請再同時參閱第3圖所示，其係顯示本發明之第一實施例之金屬板件彎折成一特定形狀之立體示意圖。當金屬板件100製作成型且具有上述中之長度A、長度A’、寬度B及厚度C之比例關係時，使用者可分別以各個施力方向施力於第一施力部21、第二施力部22、第三施力部23、第四施力部24及第五施力部25。

第一施力部21係藉由第一折曲部11之折孔111而彎折、第二施力部22係藉由第二折曲部12之折孔121而彎折、第三施力部23係藉由第三折曲部13之折孔131而彎折、第四施力部24係藉由第四折曲部14之折孔141而彎折以及第五施力部25係藉由第五折曲部15之折孔151而彎折，進而使得金屬板件100彎折成如圖所示之態樣，其中，本實施例所呈現出之金屬板件100的形狀僅是眾多彎折形狀之其中一種，使用者可依其喜好與需要作變化，在此僅以一最佳實施例表現。

參閱第4圖所示，其係顯示本發明之方法流程圖。首先，在金屬板件上設置有折曲部以及連接折曲部之施力部(步驟s101)，接著，藉由係為雷射裝置切割成形或沖孔裝置沖壓成形之打孔而在折曲部上形成有折孔，其中折孔之一端至相鄰側邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B、以及側邊的厚度C，具有以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C(步驟s102)，其中側邊之厚度C≦2mm。

然後，可藉由手動操作而以一施力方向施力於沿 著折孔之延伸方向之一側而連接折曲部的施力部，施力部係藉由折孔彎折，而使得金屬板件彎折成一特定形狀(步驟s103)。

參閱第5圖所示，其係顯示本發明之第二實施例之立體圖。本實施例之金屬板件100a之組成元件與上述實施例相同，故相同之元件乃標示以相同之元件編號，以資對應。其差異在於本實施例中之特定圖案P’係為一文字圖形而在上述實施例中則是動物造型。

此外，在金屬板件100a上同樣包括有一折曲部1a及一施力部2a。在本實施例中，折曲部1a具有一第一折曲部11a、一第二折曲部12a、一第三折曲部13a及一第四折曲部14a。第一折曲部11a、第二折曲部12a、第三折曲部13a及第四折曲部14a分別包括有藉由打孔而形成之數個折孔111a、數個折孔121a、數個折孔131a及數個折孔141a。

施力部2a具有一第一施力部21a、一第二施力部22a、一第三施力部23a及一第四施力部24a，第一施力部21a係沿著折孔111a之延伸方向I1之一側而連接第一折曲部11a、第二施力部22a係沿著折孔121a之延伸方向I2之一側而連接第二折曲部12a、第三施力部23a係沿著折孔131a之延伸方向I4之一側而連接第三折曲部13a、第四施力部24a係沿著折孔141a之延伸方向I5之一側而連接第四折曲部14a。

其中由圖示可得知折孔111a及折孔121a之形狀與數量皆與上述實施例不同，但折孔之一端至相鄰側邊的長度A、折孔之間的長度A’、折孔的寬度B、以及側邊之厚度C，仍符合以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C，且側邊之厚度C≦2mm。由於實施方式及原理係與上述實施例相同，故在此不多加贅述。

由以上之實施例可知，本發明所提供之金屬板件及其成形方法確具產業上之利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

100、100a．．．金屬板件

1、1a．．．折曲部

11、11a．．．第一折曲部

111、111a．．．折孔

12、12a．．．第二折曲部

121、121a．．．折孔

13、13a．．．第三折曲部

131、131a．．．折孔

14、14a．．．第四折曲部

141、141a．．．折孔

15．．．第五折曲部

151．．．折孔

2、2a．．．施力部

21、21a．．．第一施力部

22、22a．．．第二施力部

23、23a．．．第三施力部

24、24a．．．第四施力部

25．．．第五施力部

A、A’．．．長度

B．．．寬度

C．．．厚度

d．．．長度

F．．．施力方向

I1．．．延伸方向

I2．．．延伸方向

I3．．．延伸方向

I4．．．延伸方向

I5．．．延伸方向

P、P’．．．特定圖案

第1圖係顯示本發明之第一實施例之立體圖。

第2圖係顯示本發明之第一實施例之局部立體圖。

第3圖係顯示本發明之第一實施例之金屬板件彎折成一特定形狀之立體示意圖。

第4圖係顯示本發明之方法流程圖。

第5圖係顯示本發明之第二實施例之立體圖。

100．．．金屬板件

1．．．折曲部

11．．．第一折曲部

111．．．折孔

12．．．第二折曲部

121．．．折孔

13．．．第三折曲部

131．．．折孔

14．．．第四折曲部

141．．．折孔

15．．．第五折曲部

151．．．折孔

2．．．施力部

21．．．第一施力部

22．．．第二施力部

23．．．第三施力部

24．．．第四施力部

25．．．第五施力部

I1．．．延伸方向

I2．．．延伸方向

I3．．．延伸方向

I4．．．延伸方向

I5．．．延伸方向

P．．．特定圖案

Claims (10)

1. 一種金屬板件，包含：一折曲部，包括一藉由打孔而形成之折孔；一施力部，沿著該折孔之延伸方向之一側而連接該折曲部，其中當以一施力方向施力於該施力部時，該施力部係藉由該折曲部之折孔彎折，而使得該金屬板件彎折成一特定形狀，且其中該折孔之一端至相鄰側邊的長度A、該折孔之間的長度A’、該折孔的寬度B、以及側邊之厚度C，具有以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬板件，其中該折孔之一端至相鄰側邊的長度A、該折孔之間的長度A’、該折孔的寬度B及該側邊的厚度C係以mm(毫米)為單位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬板件，其中該側邊之厚度C≦2mm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬板件，其中該打孔係為一雷射裝置切割成形或一沖孔裝置沖壓成形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬板件，其中藉由一手動操作而沿著該施力方向施力於該施力部，以使該金屬板件彎折成該特定形狀。
6. 一種金屬板件成形方法，該方法包含下列步驟：(a)在一金屬板件上設置有一折曲部以及連接該折曲部之一施力部；(b)藉由打孔而在該折曲部上形成有一折孔，其中該折孔之一端至相鄰側邊的長度A、該折孔之間的長度A’、該折孔的寬度B、以及側邊的厚度C，具有以下關係：A≦1.5B≦2C且A’≦1.5B≦2C；(c)以一施力方向施力於沿著該折孔之延伸方向之一側而連接該折曲部的該施力部，該施力部係藉由該折孔彎折，而使得該金屬板件彎折成一特定形狀。
7. 如申請專利範圍第6項所述之金屬板件成形方法，其中在步驟(b)中，該折孔之一端至相鄰側邊的長度A、該折孔之間的長度A’、該折孔的寬度B及該側邊的厚度C係以mm(毫米)為單位。
8. 如申請專利範圍第6項所述之金屬板件成形方法，其中在步驟(b)中，該打孔係為一雷射裝置切割成形或一沖孔裝置沖壓成形。
9. 如申請專利範圍第6項所述之金屬板件成形方法，其中在步驟(b)中，該側邊之厚度C≦2mm。
10. 如申請專利範圍第6項所述之金屬板件成形方法，其中在步驟(c)中，係藉由手動操作而沿著該施力方向施力於該施力部，以使該金屬板件彎折成該特定形狀。