TWI583456B - 溝槽型精密下料裝置 - Google Patents

Description

溝槽型精密下料裝置

本發明係關於一種精密下料裝置，特別是一種提升或改善下料成品光亮面品質(Burnish surface)、毛邊(Burr)、塌角(Sunk angle)及模輥(Roll-over)之創新精密下料裝置。

沖剪加工(Blanking)，在所有生產加工方法之中，佔極其重要的一環。在實際應用的範圍是非常廣泛，舉凡：電子產品之面板，手機外殼，端子等、機械五金的齒輪，板金切斷，五金工具(如活動板手、螺絲起子)等、運輸工具如汽車之外殼，各種板金，輪圈之製造等產業均有它的存在，可說是不計其數。一般傳統下料模具構造簡單，如圖10(習知技術)所示，由沖頭40(Punch)、壓料板42(Blank Holder)、母模43(Die)及胚料8(Sheet stock)組成之下料加工系統，其針對自胚料處所沖出之下料成品的光亮面長度比例較低，約佔總厚度的三到五成，並不符合商品要達全光亮面的需求。為了改善上述問題，精密下料在1922年由Fritz Schiess提出專利後(德國專利號碼371004)一直沿用至今。如圖11(習知技術)所示，相較於一般傳統下料的模具，精密下料模具在壓料板52上設置有V型凸環52b(V-ring)，其中，標號50為沖頭， 標號53為母模，標號54為退料板，。該V型凸環的目的係以增加胚料上下端接近沖頭刀刃處或母模刀刃處之靜水壓力(hydraulic pressure)，來達成減少撕裂面的目的。精密下料雖能減少撕裂面(只剩1~2成左右)，但其負作用甚大，常會產生很大的塌角(sunk angle)和模輥(roll-over)，這樣就會對產品的品質，有很大的傷害。除此之外，精密下料因其V型凸環必須要穿刺(piercing)而壓入工件材料內加工，這將產生許多之問題，例如：

(1)模具上之V型凸環除圓形凸環外，其它較複雜外形之凸環則不易製作，因此不適用於下料外形複雜之成品。

(2)模具上之V型凸環不易維護，當下料次數超過數千次後，V型凸環就會因應力集中破裂而必需維修，造成維修成本提高。

(3)針對大面積板材之下料，即使是圓形之V型凸環也不易製作及維護。

(4)V型凸環為V型之楔形物件因而無法壓入工件內過深，無法對較厚(例如，10mm以上)之板材下料，因此傳統之精密下料只適用於5mm以下之薄板材料，大大地限制了其精密下料的用途。

舉例而言，需較高精密度之三葉泵、擺線形齒輪以及一般常用之較厚正齒輪，傳統之精密下料就無法製作。圖12(習知技術)為解決傳統精密下料方式之習知技術(請參考期刊論文Int.J.Adv.Manuf.Technol(2013)68：2761-2769)，該方法是將V 型凸環(或是其它形狀之溝道)刻於胚料8上而形成V型溝道8a(V-shape cavity)，再經由壓料板62上之油壓流道62a注入液壓，其中標號60為沖頭，標號66為背壓室，密封手段15設置於胚料8與壓料板62之間以及胚料8與母模模組64之間。如此利用液壓加壓於V型溝道8a上，來取代V型凸環，可便於壓力大小之控制。該法雖能解決傳統精密下料之眾多問題，諸如：可減少模具之製作和維護成本，可用於較厚較複雜之成品。但由於V型溝道8a是刻於胚料8上，造成胚料8難以被壓料板62拘束，因此就如同傳統之精密下料一樣，該法在下料時，其塌角和模輥之問題還是無法解決，而且該法還須在胚料上製作溝道，並不適用於快速之大量工業生產。有鑑於此，若能提供一種創新精密下料裝置，其可快速大量生產而無須大幅提高成本支出，除了能減少成品之塌角和模輥之問題，且能應用於厚型或大型胚料，更能適用於各種複雜外形成品(例如，精密齒輪)之下料，此乃為業界亟待開發的設備技術。

有鑑於此，本發明提供一種以溝槽設計為主的精密下料裝置，藉由一溝槽結構的設計，達成對高厚度與大面積之胚料進行一次沖剪加工即可得到品質為高光亮面、無毛邊、無塌角及無模輥之下料成品。另一方面，本發明的精密下料裝置亦可進一步包含或配合本領域中習知的V型凸環、胚料溝槽、背壓模組及/或密封手段來更增進其功能。

本發明提供一種用以對一胚料執行沖剪加工的精密 下料裝置，其包含一沖頭、一母模模組及一壓料板模組，其中該母模模組具有一第一模穴，該壓料板模組具有一第二模穴，該第一模穴及該第二模穴容許該沖頭進入其內，該精密下料裝置的特徵在於：該母模模組及/或該壓料板模組上形成有一溝槽式結構(trough structure)，其中，該溝槽式結構形成於該母模模組與該胚料接觸側並環繞該第一模穴；及/或該溝槽式結構形成於該壓料板模組與該胚料接觸側並環繞該第二模穴。。

更具體而言，本發明提供一種用以對一胚料執行沖剪加工精密下料裝置，其包含：一沖頭；一母模模組，用於置放該胚料，該母模模組具有一第一模穴，其容許該沖頭進入其內；以及一壓料板模組，具有一第二模穴，其容許該沖頭進入其內；其中，該母模模組及/或該壓料板模組上分別形成有/形成有一溝槽式結構，其中，該溝槽式結構形成於該母模模組與該胚料接觸側並環繞該第一模穴；及/或該溝槽式結構形成於該壓料板模組與該胚料接觸側並環繞該第二模穴。

根據本發明的部分具體實施例，該精密下料裝置可進一含包含一V型凸環，其相對於該溝槽式結構而設置在該壓料板模組或該母模模組上，其中，該V型凸環設置在該母模模組與該胚料接觸側並環繞該第一模穴，或該V型凸環設置在該壓料板模組與該胚料接觸側並環繞該第二模穴。

根據本發明之部分具體實施例，該精密下料裝置可進一步包含一胚料溝槽，其相對於該溝槽式結構而形成在該胚料 的上端或下端，並使該沖頭可通過該胚料溝槽所環繞的一區域，其中，該胚料溝槽上可施加一液壓。

在本發明之一具體實施例中，該精密下料裝置進一步包含一密封手段，設置於該胚料與母模模組之間及/或該胚料與壓料板模組之間。

根據本發明之另一具體實施例，該精密下料裝置進一步包含一背壓模組用以產生一背壓，該背壓作用於該胚料下端之成品出口處並用以壓擠該胚料。

根據本發明之部分具體實施例，該溝槽式結構中可進一步設有一填塞模組。

無須進一步的闡述，咸相信本發明所屬技術領域中具有通常知識者基於前述說明即可利用本發明至最廣的程度。因此，可以理解以下的說明僅僅是作為例示說明之用，而非以任何方式限制其餘的揭露內容。

5‧‧‧密封手段

6‧‧‧背壓模組

7‧‧‧溝槽式結構

8‧‧‧胚料

8a‧‧‧V型溝道

9‧‧‧填塞模組

10‧‧‧沖頭

11‧‧‧沖頭導引模組

12‧‧‧壓料板模組

12a‧‧‧第二模穴

13‧‧‧固定模具

14‧‧‧母模模組

14a‧‧‧第一模穴

20‧‧‧沖頭

22‧‧‧壓料板模組

22b‧‧‧V型凸環

24‧‧‧母模模組

24b‧‧‧V型凸環

30‧‧‧沖頭

32‧‧‧壓料板模組

32a‧‧‧油壓入口

34‧‧‧母模模組

34a‧‧‧油壓入口

37a‧‧‧胚料溝槽

40‧‧‧沖頭

42‧‧‧壓料板

43‧‧‧母模

50‧‧‧沖頭

52‧‧‧壓料板

52a‧‧‧V型凸環

52b‧‧‧V型凸環

53‧‧‧母模

54‧‧‧退料板

60‧‧‧沖頭

62‧‧‧壓料板

62a‧‧‧流道

64‧‧‧母模模組

66‧‧‧背壓室

66a‧‧‧流道

81‧‧‧下料成品

82‧‧‧胚料下端面之成品出口處

圖1為本發明的精密下料裝置的一具體實施例的立體示意圖。

圖1a為如圖1所示的精密下料裝置的一具體實施例的立體分解圖。

圖2是根據本發明的精密下料裝置的另一具體實施例所繪製的立體示意圖。

圖2a為如圖2所示的精密下料裝置的另一具體實施 例的立體分解圖。

圖3為本發明的精密下料裝置的又一具體實施例的平面剖面示意圖。

圖4為本發明的精密下料裝置的又一具體實施例的平面剖面示意圖。

圖5為本發明的精密下料裝置的再一具體實施例的平面剖面示意圖。

圖6為本發明的精密下料裝置的又一具體實施例的平面剖面示意圖。

圖7是根據本發明的精密下料裝置的再一具體實施例所繪製的平面剖面示意圖。

圖8是根據本發明的精密下料裝置的又一具體實施例所繪製的平面剖面示意圖。

圖9是根據本發明的精密下料裝置的又一具體實施例所繪製的平面剖面示意圖。

圖10為現有技術中一般下料裝置的剖面示意圖。

圖11為現有技術中精密下料裝置的剖面示意圖。

圖12為現有技術中液壓精密下料裝置的剖面示意圖。

除非另有指明，所有在此處使用的技術性和科學性術語具有如同本發明所屬技藝中之通常技術者一般所瞭解的意 義。

本文中所使用的「一」乙詞，如未特別指明，係指至少一個(一個或一個以上)之數量。

本發明之精密下料裝置利用一溝槽式結構之設計，達成對高厚度與大面積之胚料亦可得到品質為高光亮面、無毛邊、無塌角及無模輥之成品之功效。

據此，本發明提供一種用以對一胚料執行沖剪加工的精密下料裝置，其包含一母模模組及一壓料板模組，其中該母模模組具有一出料口，該壓料板模組具有一模穴出口，該精密下料裝置的特徵在於：該母模模組及/或該壓料板模組上形成有一溝槽式結構(trough structure)，其中，該溝槽式結構環繞該出料口而形成於該母模模組與該胚料接觸側；及/或該溝槽式結構環繞該模穴出口而形成於該壓料板模組與該胚料接觸側。

更具體而言，本發明提供一種用以對一胚料執行沖剪加工精密下料裝置，其包含：一沖頭；一壓料板模組，其具有一模穴可讓該沖頭穿經該壓料板模組內部，其中該模穴在該壓料板模組與該胚料接觸側形成一模穴出口；一沖頭導引模組，其導引該沖頭穿入該壓料板模組之該模穴；以及一母模模組，其用於置放該胚料；其中，該母模模組及/或該壓料板模組上分別形成有/形成有一溝槽式結構，其中，該溝槽式結構環繞該出料口而形成於該母模模組與該胚料接觸側；及/或該溝槽式結構環繞該模穴出口而形成於該壓料板模組與該胚料接觸側。

本發明之精密下料裝置亦可進一步包括本領域中習知的V型凸環、胚料溝槽、背壓模組及/或密封手段。此外，該溝槽式結構中可更設有設有一填塞模組，以進一步增進該溝槽式結構的功能。該溝槽式結構可取代傳統精密下料裝置中V型凸環之功能，而增加胚料上下端近沖頭及母模刀刃處之靜水壓力，以減緩撕裂面之產生，亦可避免傳統精密下料V型凸環所產生之負面效果。習知技術中的背壓模組，除用來增加胚料在沖頭及母模刀刃處之靜水壓力外，亦可用來進一步消除成品之塌角及模輥。當然，如果只要求成品之光亮面，本發明之精密下料裝置亦可不使用背壓模組。此外，傳統彈簧式之退料系統亦適用於本系統，在此不為所討論之範疇。

本文中所使用的「溝槽式結構」是指形成於母模模組及/或壓料板模組上的溝槽狀、凹陷或階梯狀結構，該溝槽式結構環繞出料口而形成於母模模組與胚料接觸側；及/或該溝槽式結構環繞模穴出口而形成於壓料板模組與胚料接觸側。該溝槽式結構可形成於母模模組或壓料板模組其中一者之上，或母模模組及壓料板模組兩者之上皆各自形成有一溝槽式結構。該溝槽式結構的溝槽本身的形狀在此並無限制，可由技藝人士輕易決定合適的形狀，例如，U形或V形。該溝槽式結構環繞出料口及/或模穴出口之環繞形狀在此亦無限制，可由技藝人士輕易決定合適的形狀，其形狀較佳為圓形或與出料口形狀對應的形狀。該溝槽式可以形成在母模模組及/或壓料板模組與胚料接觸的該側的邊緣(如圖1a 及2a所示)，也可以形成在該邊緣與出料口及/或模穴出口之間的合適的位置(未圖示)，只要可以形成環繞出料口及/或模穴出口的一凹陷的空間。

母模(或稱「下模」)及壓料板(或稱「上模」)為現有技術中的下料裝置的既有構件，本發明中的「母模模組」即對應於母模，而壓料板模組則對應於壓料板。

本發明之精密下料裝置亦可進一步包含一填塞模組，設置於該溝槽式結構中。該填塞模組可為液壓式、氣壓式、彈簧、O型環或其他軟硬材料，其用以保持溝道內之壓力均勻，有利於下料加工時提升下料成品之品質。當有液、氣壓作用於模具內時(例如，背壓模組之液、氣壓)，則另須加裝一密封手段於本發明之精密下料裝置的適當位置，將有可能洩漏之油處給以密封，以防止油壓系統有漏油現象，而造成油壓不足或有工作人員受傷之意外事件。本發明專利之密封手段並無設限而可依實際狀況做適當之密封，諸如常用之O型環、軸承密封、油封、水封、及各種機械密封皆可適用於本發明專利。

圖1為本發明的一具體實施例的精密下料裝置的立體示意圖，圖1a為如圖1所示的精密下料裝置的一具體實施例的立體分解圖。在此具體實施例中，該溝槽式結構7形成於母模模組14上。

圖2為根據本發明的精密下料裝置的另一具體實施例所繪製的立體圖，圖2a為如圖2所示的精密下料裝置的另一具體 實施例的立體分解圖。在此具體實施例中，該溝槽式結構7形成於壓料板模組12上。

請參閱圖1-5，本發明的精密下料裝置可包含一沖頭10、一沖頭導引模組11、一壓料板模組12、一固定模具13以及一母模模組14。壓料板模組12具有一第二模穴12a，其中該第二模穴12a在該壓料板模組12與胚料8接觸側形成一模穴出口。沖頭10藉由沖頭導引模穴11的導引而穿過該第二模穴12a，而可抵接至胚料8。母模模組14，具有一第一模穴14a，則設置於固定模具13上。本發明的精密下料裝置可進一步包括一背壓模組6(如圖3-5所示，本文的各具體實施例中，背壓模組6為採液氣壓系統的一流道裝置)，設於母模模組14中。該第一模穴14a亦可作為一背壓室，與該背壓模組6組合而成一背壓/退料系統。根據本發明，溝槽式結構7形成於該母模模組14之上及/或該壓料板模組12之上；亦即，溝槽式結構7可形成在該母模模組14之上(如圖3所示)或壓料板模組12之上(如圖4所示)，或者溝槽式結構7可同時形成在該母模模組14之上與該壓料板模組12之上(如圖5所示)。在溝槽式結構7中，可進一步設置一填塞模組9，其在壓料板模組12下壓時，可保持溝槽式結構7內之壓力為均壓。在其他具體實施例中，亦可於本發明之精密下料裝置中加入一背壓模組6及/或一密封手段5。參考圖3至圖5，可發現溝槽式結構7已經取代了傳統精密下料裝置中V型凸環之功能，該溝槽式結構7可增加胚料8上下端近沖頭刀刃處及母模刀刃處之靜水壓力，而減緩撕裂面之產生。背壓模組6可由 液壓系統、彈力系統或其它任何方法產生壓力，並作用於胚料8的下端(參見圖3，胚料下端面之成品出口處82)以壓擠胚料8，其目的除了增加胚料8下端近母模刀刃處之靜水壓力外，亦可減少塌角及模輥，亦可用於退出成品之退料系統。該密封手段5則可用以密封本發明裝置有可能洩漏油處，以防止油壓系統有漏油現象，而造成油壓不足或有工作人員受傷的意外事件。

圖3為本發明的一具體實施例的精密下料裝置的平面剖面示意圖，其溝槽式結構7形成於母模模組14上，且進一步包含其他附屬模組/元件。該精密下料裝置包含一壓料板模組12、一沖頭10、一母模模組14、一溝槽式結構7，並進一步包含一填塞模組9、一背壓模組6及一密封手段5。如圖3所示，沖頭10穿入壓料板模組12的模穴，並直接抵接於胚料8。在母模模組14上，刻有溝槽式結構7，溝槽式結構7及胚料8間則設有密封手段5。當壓料板模組12下壓時，胚料8會受擠壓而進入溝槽式結構7中，母模刀刃處會對胚料下端產生極大之靜水壓力，並可配合於胚料下端面的成品出口處(胚料下端面之成品出口處82)施加背壓，如此將可顯著減緩胚料下緣的撕裂面的產生。在溝槽式結構7中，可設置一填塞模組9，其在壓料板模組12下壓時，可保持溝槽式結構7內的壓力為均壓。於此須注意者為胚料8(或稱為待生產的下料成品)的厚度與面積範圍並無限制，厚度或面積可以是更大或更厚。當然，本發明的精密下料裝置當然也可用於面積更小，抑或厚度更薄的胚料8的沖剪加工，且能夠達成較習知技術更佳的效果。

圖4顯示本發明的精密下料裝置的另一具體實施例。在此具體實施例中，溝槽式結構7是形成在壓料板模組12上，當壓料板模組12下壓時，胚料8會受擠壓而進入溝槽式結構7中，沖頭刀刃處會對胚料8上端產生極大之靜水壓力，並可配合於胚料下端面的成品出口處施加背壓，如此將能夠有效減緩胚料8下端之母模刀刃處的撕裂面的產生。此外，在溝槽式結構7中，可設置一填塞模組9以在壓料板模組12下壓時保持溝槽式結構7內的壓力為均壓。另外，亦可以加設背壓模組6及/或密封手段5。該第一模穴14a可作為一背壓室，與該背壓模組6組合而成一背壓/退料系統。本發明的精密下料裝置所達成的沖剪加工效果，類似於在壓料板上設有V型凸環的傳統精密下料裝置所能達成者，但本發明裝置無傳統精密下料裝置中V型凸環須穿刺胚料的過程，故可改善傳統精密下料的缺點。

圖5顯示本發明的精密下料裝置的又一具體實施例。根據該具體實施例，該精密下料裝置具有雙溝槽式結構7，亦即，分別在壓料板模組12上及母模模組14上形成有溝槽式結構7，該雙溝槽式結構7可分別對胚料8的上下端產生極大的靜水壓力，並可配合於胚料下端面的成品出口處施加背壓，如此將能夠有效減緩胚料8的上下端的沖頭及母模之刀刃處的撕裂面的產生。類似地，在溝槽式結構7中，可分別設置一填塞模組9以在壓料板模組12下壓時保持溝槽式結構7內的壓力為均壓。

參閱圖3-5並做更詳細的說明如下。於執行沖剪加工 時，壓料板模組12先下壓胚料8，會使胚料8進入溝槽式結構7，如此便會在胚料8的下端的母模刀刃處，產生壓痕而對胚料8的下端近母模刀刃處產生極大之靜水壓力，可再配合在胚料下端面之成品出口處82處施加背壓，將能夠有效減緩胚料下端面母模的刀刃處的撕裂面的產生。接著，使用者操縱沖頭10下壓，使沖頭10朝胚料8移動且沖頭10接觸胚料8後，仍繼續下壓前進，藉以沖剪加工胚料8並使一下料成品81自原始的胚料8上分離；其中，由於該下料成品81是被沖頭10自胚料8向下頂出，故該下料成品81之側邊剪切面輪廓，是對應於沖頭10的橫截面輪廓形成。在本發明的精密下料裝置中，如設有背壓模組，使用者可藉由退出沖頭10的同時調高背壓室6內的背壓，以使該下料成品自背壓室6被向上推出或以其它方向或方法退出。

在本發明的部分具體實施例中，在壓料板模組22上相對於溝槽式結構7(形成於母模模組24上)而進一步設有一V型凸環22b(請參圖6)，或在母模模組24上相對於溝槽式結構7(形成於壓料板模組22上)而進一步設有一V型凸環24b(請參圖7)。在溝槽式結構7中，可設置一填塞模組9以在壓料板模組12下壓時保持溝槽式結構7內之壓力為均壓。另外，亦可以加設背壓模組6及/或密封手段5。

另外，根據本發明的部分具體實施例，胚料8上可進一步設有一胚料溝槽37a，其相對於溝槽式結構7而設置於胚料8上端面(參見圖8)或下端面(參見圖9)。溝槽式結構7中，亦可 進一步設置一填塞模組9以在壓料板模組12下壓時保持溝槽式結構7內之壓力為均壓。另外，亦可以加設背壓模組6及/或密封手段5。如圖8及9所示，本發明的精密下料裝置，可配合現有技術，在胚料上端面或下端面刻有胚料溝槽37a，並透過油壓入口32a或34a施以液壓。在溝槽式結構7中，可設置一填塞模組9以在壓料板模組12下壓時保持溝槽式結構7內之壓力為均壓。如在胚料下端成品出口處施以背壓而使得胚料8之上下端在沖頭刀刃處和母模刀刃處形成之複合式靜水壓之做法，便可以達到改善下料產品質之設計。

本領域的技藝人士會理解可對前述具體實施例進行改變而不偏離其廣義之發明概念。因此，應明瞭本發明不受限於所揭示之特定具體實施例，而是涵蓋所附申請專利範圍所定義的精神及範圍內之修飾。

7‧‧‧溝槽式結構

8‧‧‧胚料

10‧‧‧沖頭

11‧‧‧沖頭導引模組

12‧‧‧壓料板模組

12a‧‧‧第二模穴

13‧‧‧固定模具

14‧‧‧母模模組

14a‧‧‧第一模穴

Claims (4)

1. 一種用以對一胚料執行沖剪加工精密下料裝置，其包含：一沖頭，其具有刀刃；一母模模組，用於置放該胚料，該母模模組具有由一第一側壁所界定的一第一模穴，其容許該沖頭進入其內；一壓料板模組，具有由一第二側壁所界定的一第二模穴，其容許該沖頭進入其內；以及一固定模具，具有由一第三側壁所界定的一空腔，其中，該壓料板模組上形成有一第一溝槽式結構，其形成於該壓料板模組與該胚料接觸側並環繞該第二模穴，藉此，當該壓料板模組下壓該胚料及該沖頭沖剪該胚料時，增加該壓料板模組施加在該胚料上接近沖頭刀刃處之壓力，該第一溝槽式結構係自該壓料板模組與該胚料接觸側向遠離該母模模組的方向凹陷，且自與該第二側壁具有一距離的位置軸向地延伸至該壓料板模組的一外側壁；該母模模組上形成有一第二溝槽式結構，其形成於該母模模組與該胚料接觸側並環繞該第一模穴，藉此，當該壓料板模組下壓該胚料及該沖頭沖剪該胚料時，增加該母模模組施加在該胚料上接近沖頭刀刃處之壓力；該第二溝槽式結構係自該母模模組與該胚料接觸側向遠離該壓料板模組的方向凹陷，且自與該第一側壁具有一距離的位置軸向地延伸至該母模模組的一外 側壁；以及其中，該第一溝槽式結構係與該第二溝槽式結構對齊，該固定模具係以以下方式容納該壓料板模組及該母模模組：該第三側壁與該壓料板模組的外側壁以及該母模模組的外側壁直接接觸，且關閉該第一溝槽式結構及該第二溝槽式結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之精密下料裝置，其進一步包含一密封手段，設置於該胚料與該母模模組之間及/或該胚料與該壓料板模組之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之精密下料裝置，其進一步包含一背壓模組用以產生一背壓，該背壓作用於該胚料下端之成品出口處並用以壓擠該胚料。
4. 如申請專利範圍第1項所述之精密下料裝置，該第一溝槽式結構及/或該第二溝槽式結構中進一步設有一填塞模組。