TWI587943B - Universal joint universal joint forming method and device - Google Patents

Description

萬向接頭之公結合件的成型方法及其裝置

本發明是有關於一種成型方法及成型裝置，特別是指一種萬向接頭之公結合件的成型方法及其裝置。

手工具在使用時，常會受限於過度窄小且轉折過多的使用空間而無法將手工具伸入操作，一般使用者在面臨此一問題時會透過加裝一個萬向接頭來克服。參閱圖1，一般的萬向接頭1包含一公結合件11、一個一端樞接該公結合件11的連接件12，及一樞接於該連接件12之另一端的母結合件13。該公結合件11及該母結合件13未連接該連接件12的一端可分別結合手工具及其配件(圖未示)，而該公結合件11及該母結合件13的轉軸是相互垂直，使該公結合件11及該母結合件13可相對於該連接件12朝相互垂直的方向樞轉，藉此使手工具能有更高的自由度，以供使用者伸入狹小且轉折多的使用空間進行操作。

一般的公結合件11包括一用以裝設配件(圖未示)的凸塊部111、一個一端連接該凸塊部111的座體部112，及二相間隔地設置於該座體部112之另一端的凸耳部113。該座體部112及該等凸耳部113相配合界定出一供該連接件12之一端置入的活動槽114。該公結合件11一般是 以切削加工的方式製成，然而切削加工是一種除料的加工方式，故材料利用率低並會導致成本上升及資源的浪費，而胚料在切削過程中也會因為連續性被破壞而使製成的成品強度下降，此外，切削加工是對胚料進行往復除料的加工方式，當欲成型之形狀較複雜時，需經多個道次以對胚料的不同方向進行往復切削，費時費工。

因此，本發明之目的，即在提供一種可提高材料利用率、提升成品強度，且減少加工時間的成型方法。

於是，本發明萬向接頭之公結合件的成型方法，包含一備料步驟、一預鍛步驟、一凸塊加工步驟，及一凸耳加工步驟。在該備料步驟中，準備設定長度的一柱狀胚料。在該預鍛步驟中，將該柱狀胚料置於一預鍛模具中，使該柱狀胚料成型為一預鍛件。在該凸塊加工步驟中，將該預鍛件置於一凸塊成型模具中，使該預鍛件的一端形成一凸塊部，且該凸塊部的外徑是小於該預鍛件的另一端。在該凸耳加工步驟中，將該預鍛件置於一凸耳成型模具中，使該預鍛件形成一連接該凸塊部的座體部，及二相間隔地形成於該座體部遠離該凸塊部之一端的凸耳部，該座體部及該等凸耳部相配合界定出一活動槽。

本發明之另一目的，即在提供一種可提高材料利用率、提升成品強度，且減少加工時間的萬向接頭之公結合件的成型裝置。

於是，本發明萬向接頭之公結合件的成型裝置 是用以加工一柱狀胚料，該成型裝置包含一預鍛模具、一凸塊成型模具，及一凸耳成型模具。

該預鍛模具包括一用以容置該柱狀胚料的預鍛 母模，及一可相對於該預鍛母模往復移動以成型出一預鍛件的預鍛公模。該凸塊成型模具包括一凸塊成型母模，及一可相對於該凸塊成型母模往復移動的凸塊成型公模。該凸塊成型母模具有一用以容置該預鍛件的成型空間，該成型空間具有一遠離該凸塊成型公模的凸塊區，及一連接該凸塊區且朝該凸塊成型公模方向延伸的主體區，該主體區之外徑是大於該凸塊區之外徑。該凸耳成型模具包括一凸耳成型母模，及一可相對於該凸耳成型母模往復移動的凸耳成型公模，該凸耳成型母模具有一開孔，該開孔具有一與該凸塊區同外徑的容置區、一連接該容置區且位於該容置區及該凸耳成型公模頂端之間的座體區，及二連接該座體區相反該容置區之一側，且分別位於該凸耳成型公模之兩側的凸耳區。

本發明之功效在於：依據上述步驟可將該胚料 成型為一公結合件，且不需經切削製程，故可提高材料利用率且可避免破壞材料的連續性，並節省加工時間及道次。

2‧‧‧預鍛模具

21‧‧‧預鍛母模

22‧‧‧預鍛公模

3‧‧‧凸塊成型模具

31‧‧‧凸塊成型母模

311‧‧‧成型空間

312‧‧‧凸塊區

313‧‧‧主體區

32‧‧‧凸塊成型公模

4‧‧‧擠壓模具

41‧‧‧擠壓母模

411‧‧‧擠壓槽

412‧‧‧凸體區

413‧‧‧壓合區

42‧‧‧擠壓公模

5‧‧‧凸耳成型模具

51‧‧‧凸耳成型母模

511‧‧‧開孔

512‧‧‧容置區

513‧‧‧座體區

514‧‧‧凸耳區

52‧‧‧凸耳成型公模

6‧‧‧斜鍛模具

61‧‧‧斜鍛母模

610‧‧‧型腔

611‧‧‧母模體

612‧‧‧沖桿

613‧‧‧斜鍛部

62‧‧‧斜鍛公模

620‧‧‧凹孔

7‧‧‧斜面成型模具

71‧‧‧斜面成型母模

710‧‧‧模穴

711‧‧‧母模座

712‧‧‧母模仁

713‧‧‧沖鍛部

72‧‧‧斜面成型公模

720‧‧‧豎孔

81‧‧‧備料步驟

82‧‧‧預鍛步驟

83‧‧‧凸塊加工步驟

84‧‧‧壓整步驟

85‧‧‧凸耳加工步驟

86‧‧‧斜面預加工步驟

87‧‧‧斜面加工步驟

9‧‧‧預鍛件

90‧‧‧公結合件

91‧‧‧凸塊部

92‧‧‧主體部

93‧‧‧座體部

94‧‧‧凸耳部

95‧‧‧活動槽

96‧‧‧傾斜段

97‧‧‧斜面段

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一側視圖，說明一萬向接頭；圖2是一示意圖，說明本發明萬向接頭之公結合件的成 型裝置之一實施例；圖3是一剖視圖，說明本實施例中的一預鍛模具；圖4是一剖視圖，說明本實施例中的一凸塊成型模具；圖5是一剖視圖，說明本實施例中的一擠壓模具；圖6是一剖視圖，說明本實施例中的一凸耳成型模具；圖7是一剖視圖，說明本實施例中的一斜鍛模具；圖8是一剖視圖，說明本實施例中的一斜面成型模具；圖9是一流程圖，說明本發明萬向接頭之公結合件的成型方法之一實施例；圖10是一側視圖，說明本實施例成型出的一萬向接頭之公結合件；及圖11是一側視圖，輔助說明圖10。

參閱圖2，本發明萬向接頭之公結合件的成型裝置之一實施例包含一預鍛模具2、一凸塊成型模具3、一擠壓模具4、一凸耳成型模具5、一斜鍛模具6，及一斜面成型模具7。

參閱圖3，該預鍛模具2包括一預鍛母模21，及一可相對於該預鍛母模21往復移動的預鍛公模22。參閱圖4，該凸塊成型模具3包括一凸塊成型母模31，及一可相對於該凸塊成型母模31往復移動的凸塊成型公模32。該凸塊成型母模31具有一成型空間311。該成型空間311具有一遠離該凸塊成型公模32的凸塊區312，及一連接該凸塊區312且朝該凸塊成型公模32方向延伸的主體區313。 該主體區313之外徑是大於該凸塊區312之外徑。參閱圖4及圖5，該擠壓模具4包括一擠壓母模41，及一可相對於該擠壓母模41往復移動的擠壓公模42。該擠壓母模41具有一擠壓槽411。該擠壓槽411具有一外徑及深度皆與該凸塊區312相同的凸體區412，及一連接該凸體區412且外徑大於該主體區313而深度小於該主體區313的壓合區413。

參閱圖6，該凸耳成型模具5包括一凸耳成型母 模51，及一可相對於該凸耳成型母模51往復移動的凸耳成型公模52。該凸耳成型母模51具有一開孔511。該開孔511具有一與該凸塊區312(見圖4)同外徑及深度的容置區512、一連接該容置區512且位於該容置區512及該凸耳成型公模52頂端之間的座體區513，及二連接該座體區513相反該容置區512之一側，且分別位於該凸耳成型公模52之兩側的凸耳區514。

參閱圖7，該斜鍛模具6包括一斜鍛母模61， 及一可相對於該斜鍛母模61往復移動，且具有一向內凹陷之凹孔620的斜鍛公模62。該斜鍛母模61具有一圍繞出一型腔610的母模體611，及一穿設該母模體611且部分伸置於該型腔610中的沖桿612。該母模體611具有四個相間隔且對稱地設置於該型腔610內且呈傾斜狀的斜鍛部613(由於視角關係故圖7中只顯示其中兩個)。該等斜鍛部613是朝該斜鍛公模62的方向逐漸收合。

參閱圖8，該斜面成型模具7包括一斜面成型母模71，及一可相對於該斜面成型母模71往復移動，且具有 一向內凹陷之豎孔720的斜面成型公模72。該豎孔720之高度是大於該凹孔620(見圖7)之高度，該豎孔720之外徑是小於該凹孔620之外徑。該斜面成型母模71具有一圍繞出一模穴710的母模座711，及一穿設該母模座711且部分伸置於該模穴710中的母模仁712。該母模座711具有四個相間隔且對稱地設置於該模穴710內並呈傾斜狀的沖鍛部713，該等沖鍛部713是朝該斜面成型公模72的方向逐漸收合，該模穴710之外徑是大於該型腔610(見圖7)之外徑。

參閱圖9，本發明萬向接頭之公結合件的成型方 法之一實施例，是利用上述萬向接頭之公結合件的成型裝置予以進行，因此本實施例中所述及的裝置結構，即是上述萬向接頭之公結合件的成型裝置之實施例，故在此不多加贅述。該成型方法包含一備料步驟81、一預鍛步驟82、一凸塊加工步驟83、一壓整步驟84、一凸耳加工步驟85、一斜面預加工步驟86，及一斜面加工步驟87。

在該備料步驟81中，準備設定長度的一柱狀胚 料(圖未示)。參閱圖3及圖9，在該預鍛步驟82中，將胚料置入該預鍛模具2之預鍛母模21內，並配合該預鍛公模22將胚料成型為一柱狀的預鍛件9。參閱圖4及圖9，在該凸塊加工步驟83中，將該預鍛件9置於該凸塊成型母模31的成型空間311內，並與該凸塊成型公模32配合，使該預鍛件9的一端形成一與該凸塊區312相配合的凸塊部91，而該預鍛件9之另一端形成一與該主體區313相配合的主體部92，該凸塊部91之外徑是小於該主體部92之外徑， 該凸塊部91之高度亦小於該主體部92之高度。

參閱圖5及圖9，在該壓整步驟84中，將該預 鍛件9置於該擠壓母模41的擠壓槽411內，且使該凸塊部91是置於該凸體區412內，並與該擠壓公模42配合，使該預鍛件9的凸塊部91與該凸體區412相配合，且該主體部92與該壓合區413相配合。在此一步驟中，該預鍛件9之該主體部92受到長度方向的壓縮，使該主體部92長度縮短而外徑增加。該凸塊部91則維持原尺寸。

參閱圖6及圖9，在該凸耳加工步驟85中，將 該預鍛件9置入該凸耳成型母模51的開孔511內，且使該凸塊部91置入該容置區512內，並配合該凸耳成型公模52，使該預鍛件9之主體部92朝向該凸耳成型公模52的一端受到擠壓，進而使該預鍛件9形成一連接該凸塊部91且配合該座體區513的座體部93，及二相間隔地連接該座體部93且配合該等凸耳區514的凸耳部94。該座體部93及該等凸耳部94之間界定出一配合該凸耳成型公模52頂端的活動槽95。該凸塊部91是配合該容置區512而維持原尺寸。

參閱圖7及圖9，在該斜面預加工步驟86中， 是將該預鍛件9以與前述步驟相反之方向置入該斜鍛模具6中，使該沖桿612是插置於該預鍛件9之活動槽95內，而該凸塊部91則是置於該斜鍛公模62的凹孔620內。在該斜鍛母模61及該斜鍛公模62配合下，使每一凸耳部94位於兩相反側的側緣分別受到該等斜鍛部613的斜向推 擠，進而在每一凸耳部94上形成兩個對稱的傾斜段96，使該凸耳部94是朝遠離該凸塊部91方向逐漸收合。每一傾斜段96朝向該座體部93的一端是如圖7所示地與該座體部93相間隔一距離而不相連。每一凸耳部94因受到前述之擠壓而使高度增加，該座體部93之外徑亦增加。該凸塊部91則維持原尺寸。

參閱圖8及圖9，在該斜面加工步驟87中，使 該母模仁712是插置於該預鍛件9之活動槽95內，且該等沖鍛部713是分別頂抵該預鍛件9之該等傾斜鍛96(見圖7)，而該凸塊部91則是置於該斜面成型公模72的豎孔720內。在該斜面成型母模71及該斜面成型公模72配合下，使每一凸耳部94之該等傾斜段96(見圖7)受到該等沖鍛部713進一步的斜向推擠，使每一傾斜段96進一步形成一斜面段97。每一斜面段97朝向該座體部93的一端是如圖8所示地與該座體部93相連。每一凸耳部94因受到前述之擠壓而使高度增加，該座體部93的外徑亦增加，該凸塊部91因配合該豎孔720而使高度增加。

藉由上述步驟不需經過切削製程即可成型出一 如圖10及圖11所示的萬向接頭之公結合件90，達到淨成型以減少廢料的產生並提高成型精度。該公結合件90具有一座體部93、一由該座體部93一側向外凸伸的凸塊部91、二相間隔地由該座體部93的另一側向外凸伸的凸耳部94，及四個分別形成於該等凸耳部94之兩相反側上的斜面段97(因視角關係故圖10中只顯示兩個)。該等凸耳部94 及該座體部93間界定出一活動槽95。每一斜面段97朝向該座體部93的一端是與該座體部93相連，而每一凸耳部94是如圖11所示地向外逐漸收合。

綜上所述，透過上述步驟可將該胚料成型為一 公結合件90，且不需經切削製程，因此可提高材料利用率及可避免破壞材料的連續性，並節省加工時間及道次，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

81‧‧‧備料步驟

82‧‧‧預鍛步驟

83‧‧‧凸塊加工步驟

84‧‧‧壓整步驟

85‧‧‧凸耳加工步驟

86‧‧‧斜面預加工步驟

87‧‧‧斜面加工步驟

Claims (10)

1. 一種萬向接頭之公結合件的成型方法，該成型方法包含：一備料步驟，準備設定長度的一柱狀胚料；一預鍛步驟，將該柱狀胚料置於一預鍛模具中，使該柱狀胚料成型為一預鍛件；一凸塊加工步驟，將該預鍛件置於一凸塊成型模具中，使該預鍛件的一端形成一凸塊部，且該凸塊部的外徑及高度是小於該預鍛件的另一端；及一凸耳加工步驟，將該預鍛件置於一凸耳成型模具中，使該預鍛件形成一連接該凸塊部的座體部，及二相間隔地形成於該座體部遠離該凸塊部之一端的凸耳部，該座體部及該等凸耳部相配合界定出一活動槽。
2. 如請求項1所述萬向接頭之公結合件的成型方法，還包含一接續於該凸耳加工步驟之後的斜面加工步驟，在該斜面加工步驟中，是將該預鍛件置於一斜面成型模具中，使該預鍛件之每一凸耳部位於兩相反側的側緣受擠壓而分別形成一斜面段，使該預鍛件之該等凸耳部高度增加，且每一凸耳部是朝遠離該座體部的方向逐漸收合。
3. 如請求項2所述萬向接頭之公結合件的成型方法，還包含一介於該凸塊加工步驟及該凸耳加工步驟之間的壓整步驟，在該壓整步驟中，是將該預鍛件置於一擠壓模具中，使該預鍛件相反於該凸塊部的一端長度縮短且外 徑增加。
4. 如請求項3所述萬向接頭之公結合件的成型方法，還包含一介於該凸耳加工步驟及該斜面加工步驟之間的斜面預加工步驟，在該斜面預加工步驟中，是將該預鍛件置於一斜鍛模具中，使每一凸耳部位於兩相反側的側緣受到推擠而分別形成一傾斜段，並使該預鍛件之該等凸耳部高度增加，每一斜面段朝向該座體部的一端是連接該座體部，每一傾斜段朝向該座體部的一端是與該座體部相間隔而不連接。
5. 一種萬向接頭之公結合件的成型裝置，用以加工一柱狀胚料，該成型裝置包含：一預鍛模具，包括一用以容置該柱狀胚料的預鍛母模，及一可相對於該預鍛母模往復移動以成型出一預鍛件的預鍛公模；一凸塊成型模具，包括一凸塊成型母模，及一可相對於該凸塊成型母模往復移動的凸塊成型公模，該凸塊成型母模具有一用以容置該預鍛件的成型空間，該成型空間具有一遠離該凸塊成型公模的凸塊區，及一連接該凸塊區且朝該凸塊成型公模方向延伸的主體區，該主體區之外徑是大於該凸塊區之外徑；及一凸耳成型模具，包括一凸耳成型母模，及一可相對於該凸耳成型母模往復移動的凸耳成型公模，該凸耳成型母模具有一開孔，該開孔具有一與該凸塊區同外徑的容置區、一連接該容置區且位於該容置區及該凸耳成 型公模頂端之間的座體區，及二連接該座體區相反該容置區之一側，且分別位於該凸耳成型公模之兩側的凸耳區。
6. 如請求項5所述萬向接頭之公結合件的成型裝置，還包含一斜面成型模具，該斜面成型模具包括一斜面成型母模，及一可相對於該斜面成型母模往復移動的斜面成型公模，該斜面成型母模具有一圍繞出一模穴的母模座，及一穿設該母模座且部分伸置於該模穴中的母模仁，該母模座具有四個相間隔且對稱地設置於該模穴內並呈傾斜狀的沖鍛部，該等沖鍛部是朝該斜面成型公模的方向逐漸收合。
7. 如請求項6所述萬向接頭之公結合件的成型裝置，其中，該斜面成型公模具有一向內凹陷的豎孔。
8. 如請求項7所述萬向接頭之公結合件的成型裝置，還包含一擠壓模具，該擠壓模具包括一擠壓母模，及一可相對於該擠壓母模往復移動的擠壓公模，該擠壓母模具有一擠壓槽，該擠壓槽具有一外徑與該凸塊區相同的凸體區，及一連接該凸體區且外徑大於該主體區，而深度小於該主體區的壓合區。
9. 如請求項8所述萬向接頭之公結合件的成型裝置，還包含一斜鍛模具，該斜鍛模具包括一斜鍛母模，及一可相對於該斜鍛母模往復移動的斜鍛公模，該斜鍛母模具有一圍繞出一型腔的母模體，及一穿設該母模體且部分伸置於該型腔中的沖桿，該母模體具有四個相間隔且對稱 地設置於該型腔內且呈傾斜狀的斜鍛部，該等斜鍛部是朝該斜鍛公模的方向逐漸收合。
10. 如請求項9所述萬向接頭之公結合件的成型裝置，其中，該斜鍛公模具有一向內凹陷的凹孔，該凹孔之高度是小於該豎孔之高度，且該凹孔之外徑是大於該豎孔之外徑，該型腔之高度是小於該模穴之高度，該型腔之外徑是小於該模穴之外徑。