TWI555978B - Stamping Forming Sheet Metal Formability Detection System and Method - Google Patents

Description

沖壓成形之板料成形性的檢測系統及其方法

本發明係有關於一種沖壓成形之板料成形性的檢測系統及應用於產線上即時檢測的方法，特別是有關於一種應用片電阻檢測板料成形性的系統及方法。

目前沖壓成形加工業者，在進行沖壓加工時，其待加工的毛胚板料並非自己生產，而是向材料供應商進料。然而，實務上，加工業者並無法確保不同的材料供應商所供給的板材胚料品質是否一致，甚至同一家材料供應商，在不同批次的供料上，也有可能會有板材胚料厚度或密度不均勻而影響後續沖壓成形加工的成形性，造成產出的品質的不穩定的情形。

本創作的目的在於提供一種可在板材胚料進行沖壓加工前的成形性預測系統。本創作的另一目的在於提供一種在產線上即時檢測沖壓成形之板料成形性的方法。

為達成上述系統的目地，本創作的技術手段在於提供的成形性的檢測系統包含：資料庫單元、片電阻量測單元、輥軋量預測單元以及輸出單元。資料庫單元建置有經輥軋後的標準輥軋量與片電阻的關係式；片電阻量測單元應用四點探針方法對該板料進行量測，並取得該板料的片 電阻數據；輥軋量預測單元連接該資料庫單元及該片電阻量測單元，用以將測得的該片電阻數據，應用該資料庫單元的關係式，算出一預測輥軋量；輸出單元連接於該輥軋量預測單元，用以顯示該預測輥軋量。

為達成上述方法的目地，本創作的技術手段在於提供一種產線上即時檢測沖壓成形之板料成形性的方法包含下列步驟：於一沖壓成形產線之給料端設置前述的檢測系統；在沖壓加工前預先應用該檢測系統對該待加工料板進行輥軋量之預測；當預測輥軋量超出該誤差容許值範圍或該異常輥軋量警示單元提出警示時，暫停沖壓加工作業，並更換該待加工料板後，再回復上一步驟，重新對更換後的該待加工料板進行輥軋量之預測；當該預測輥軋量不超出該誤差容許值範圍時，進行沖壓加工作業。

本創作的特點在於：本創作應用非破壞性的四點探針方法量測待加工板料的片電阻，並以預先針對相同規格的板料所作出的標準輥軋量與片電阻的關係式資料庫，預測出該待加工板料在進行沖壓成形後的輥軋量，以便能及時應變，並排除不良胚料所產生的材料成本、工時上的耗損。本創作之檢測系統可移動性佳，除了可以應用在生產線端，也適合應用於材料供應端，以便過濾不良胚料。

1‧‧‧板料成形性的檢測系統

10‧‧‧資料庫單元

20‧‧‧片電阻量測單元

30‧‧‧輥軋量預測單元

40‧‧‧輸出單元

50‧‧‧警示單元

60‧‧‧板料

70‧‧‧沖壓成形產線

71‧‧‧沖床加工機

72‧‧‧給料端

80‧‧‧成型工件

步驟S10~步驟S40‧‧‧產線上即時檢測板料成形性的方法步驟

圖1繪示應用於沖壓成形之板料的不同輥軋量的顯微鏡組織圖；圖2繪示應用於沖壓成形之板料的原材與經退火處理後，其與片電阻的關係座標圖；圖3繪示應用於沖壓成形之板料的不同百分率的輥軋量與其片電阻的關係 座標圖；圖4繪示應用於沖壓成形之板料的影響成形性的應力與應變關係座標圖；圖5繪示本創作沖壓成形之板料成形性的檢測系統方塊圖；圖6繪示本創作應用於沖壓成形產線的配置示意圖；以及圖7繪示本創作應用於產線上即時檢測沖壓成形之板料成形性的方法流程圖。

茲配合圖式將本創作實施例詳細說明如下，其所附圖式均為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本創作之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本創作有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。

首先，為說明本創作之板料成形性的預測方法所根據的原理請，在此創作人首先選用適用於沖壓成形(stamping)加工之黃銅作為板料，並探討該黃銅組織與機械能之研究，其黃銅成分如下列表1所示：

請再參閱圖1所示。其黃銅板料的不同輥軋量，係有不同的 金相組織，圖1中係以10%輥軋量開始，逐次遞增10%的輥軋量，直到90%的輥軋量，並附上對應於該輥軋量的金相組織圖。

再請對照圖2及圖3之黃銅板料的物理性質與片電阻(mΩ/平方，mΩ/□)的關係。如圖2所示，在該黃銅板料尚未退火處理時的原材狀態的片電阻係高於將原材經450℃退火處理，而圖3顯示該黃銅板料經450℃退火處理之後的不同百分比輥軋量與其片電阻關係的座標圖，由圖中可知黃銅板料在未輥軋的原材狀態(業經450℃退火處理)的片電阻值最小，在90%輥軋量時的片電阻值為最大。

圖4繪示了在10%~60%輥軋量的的黃銅板料中的應力MPa及其應變關係座標圖，由此可知，黃銅板料在60%輥軋量的狀態下，施加相同MPa應力下可產生較小的應變量，而黃銅板料在10%輥軋量的狀態下，則產生較大的應變量。

綜合上述可知，金屬板料的不同輥軋量狀態，其具有不同的電阻值關係，因此，假使將其金屬板料的材料種類固定、長度及寬度也固定的條件下，即可藉由所量得的片電阻值(較佳即為採用四點探針方法的片電阻量測)，反推回該材料的輥軋量、以及由該材料輥軋量所影響的板料成形性關係。

緣此，如圖5所示為本創作沖壓成形之板料成形性的檢測系統方塊圖。在本實施例中，該板料成形性的檢測系統1包括有一資料庫單元10、一片電阻量測單元20、一輥軋量預測單元30以及一輸出單元40。資料庫單元10建置有標準板料的標準輥軋量與片電阻的關係式，該標準板料係指與的後續將要量測的謂該加工板料之材料種類、長度及寬度相同的板 料；片電阻量測單元20應用四點探針方法對該板料60進行量測，並取得該板料的片電阻數據；輥軋量預測單元30連接該資料庫單元10及該片電阻量測單元20，用以將測得的該片電阻數據應用該資料庫單元10的關係式算出一預測輥軋量；最後，由一連接的輸出單元(例如監控螢幕)顯示出該預測輥軋量。

在一實施例中，該板料成形性的檢測系統可更包含一異常輥軋量警示單元50，用以在檢驗該預測輥軋量超出相對於該標準輥軋量的一誤差容許值範圍時提出警示(如：以一警鈴提出警示或是以一警示燈之亮燈或閃爍提出警示)。

續請再參見圖6及圖7所示。本實施例係說明，上述的板料成形性的檢測系統1係可設置在一沖壓成形產線70的沖床加工機71與給料端72之間(如圖6所示)。其產線上即時檢測沖壓成形之板料成形性的步驟包含：步驟S10，於沖壓成形產線70的沖床加工機71進行前沖床加工之前的一給料端72之間，設置前述的板料成形性的檢測系統1。

步驟S20，在於沖壓成形產線70進行沖壓加工前預先應用該板料成形性的檢測系統1對該待加工的料板60進行當次輥軋量之預測。

步驟S30，當預測輥軋量超出該誤差容許值範圍或該異常輥軋量的警示單元50提出警示時表示即將輥軋的板料的成形性並不如預期而將會影響成品的規格，因此需要暫停沖壓加工作業，並更換該待加工料板後，再回復上一步驟，重新對更換後的該待加工料板進行輥軋量之預測。

步驟S40，當該預測輥軋量不超出該誤差容許值範圍時，進 行沖壓加工作業，以成形一成型工件80。

當然，在一實施例中，該板料成形性的檢測系統係於每次進行沖壓加工前進行檢測，或是，當材料供應商相對值得信賴時，該板料成形性的檢測系統係於同一批板料之首次進行沖壓加工前進行檢測。

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

1‧‧‧板料成形性的檢測系統

10‧‧‧資料庫單元

20‧‧‧片電阻量測單元

30‧‧‧輥軋量預測單元

40‧‧‧輸出單元

50‧‧‧警示單元

60‧‧‧板料

Claims (7)

1. 一種沖壓成形之板料成形性的檢測系統，包含：一資料庫單元，建置有與該板料之材料種類、長度及寬度相同的標準板料經輥軋後的標準輥軋量與片電阻的關係式；一片電阻量測單元，係應用四點探針方法對該板料進行量測，並取得該板料的片電阻數據；一輥軋量預測單元，係連接該資料庫單元及該片電阻量測單元，用以應用該資料庫單元的關係式，將測得的該片電阻數據推算出一預測輥軋量；以及一輸出單元，係連接於該輥軋量預測單元，用以顯示該預測輥軋量。
2. 如申請專利範圍第1項所述的檢測系統，其中，更包含一異常輥軋量警示單元，用以在檢驗該預測輥軋量超出相對於該標準輥軋量的一誤差容許值範圍時提出警示。
3. 如申請專利範圍第2項所述的檢測系統，其中，該異常輥軋量警示單元係以一警鈴提出警示。
4. 如申請專利範圍第2項所述的檢測系統，其中，該異常輥軋量警示單元係以一警示燈之亮燈或閃爍提出警示。
5. 一種產線上即時檢測沖壓成形之板料成形性的方法，其步驟包含：於一沖壓成形產線之沖床加工前的給料端設置如申請專利範圍第1項或第2項所述的板料成形性的檢測系統；在沖壓加工前預先應用該板料成形性的檢測系統對該待加工料板進行輥軋量之預測； 當預測輥軋量超出該誤差容許值範圍或該異常輥軋量警示單元提出警示時，暫停沖壓加工作業，並更換該待加工料板後，再回復上一步驟，重新對更換後的該待加工料板進行輥軋量之預測；當該預測輥軋量不超出該誤差容許值範圍時，進行沖壓加工作業。
6. 如申請專利範圍第5項所述的產線上即時檢測沖壓成形之板料成形性的方法，其中，該板料成形性的檢測系統係於每次進行沖壓加工前進行檢測。
7. 如申請專利範圍第5項所述的產線上即時檢測沖壓成型之板料成形性的方法，其中，該板料成形性的檢測系統係於同一批板料之首次進行沖壓加工前進行檢測。