TWI738541B - 成形模具及應用其之殼件的局部持壓熱成形方法 - Google Patents

Abstract

一種成形模具及應用其之殼件的局部持壓熱成形方法，該成形模具包含：一第一模座組件，其設有一第一模具；一第二模座組件，其包括一第二模具，第二模具具有一模穴，第二模具可與第一模具相互進行合模與開模，鈑料係放置於第二模具與第一模具之間；一支撐滑塊，係設置於模穴的鏤空部位；其中第一模具可在第一位置經第二位置至第三位置間線性移動，支撐滑塊可在第四位置與第五位置間線性移動，且支撐滑塊於第四位置時係與位於第二位置的第一模具保持一間隔，並在第一模具移至第三位置時與第一模具維持該間隔同步移至第五位置。

Description

成形模具及應用其之殼件的局部持壓熱成形方法

本發明為一種成形模具及應用其之殼件的局部持壓熱成形方法，特別是有關於一種可經由複動機構在成形過程中使第一模具與局部持壓機構保持一定厚度間隙，並於殼件須保持平整處進行接觸冷卻、須成形處維持溫熱狀態的成形模具與熱成形方法。

中華民國專利公開號TW201908094A公開一種可攜帶電子裝置之殼體轉印熱壓成型散熱塗層結構，係應用於電子攜帶裝置之前殼及後殼，該前殼與後殼系相對應結合成一組件，於並該後殼與該前殼之腔體內，該以及前殼之頂面設有預定的電子組件，在未成型的塑化平板上轉印一高散熱性材料，形成一具有散熱塗層的平板11；隨後平板11插入一由上模13及下模14合模的一模具1中，熱壓進行成型，加溫到攝氏300-900度左右，在平板11軟化後經由模具1熱塑成型，並且在模腔12進行保壓定型，防止回彈變型，如圖1所示；如此形成一3D前的殼後或殼，同時表層的散熱塗層因熱壓合，一形成在結合前該殼或後殼的散熱塗層結構，該並使散熱塗層結構於該殼表面的垂直向，形成緻密組織。惟，本技術之熱壓成形過程的合模狀態時，會造成板面彎曲變形，而易造成尺寸精度良率不佳的問題。

此外，為克服上述板面彎曲變形的缺陷，先前技術公開一種在 板料中置入厚度墊片以保持其間隙的做法，但此解決方案須將板料挖孔以作逃讓，造成最終成形殼件會有孔洞之缺陷，影響其設計彈性及結構性能強度，且一般在板料成形過程中無支撐板的設計，因此成形後，其切截面會在合模時扭曲，造成變形。

本發明的目的在於提供一種成形模具，可利用其第一模具與第二模具合模過程中，配合一可在模穴內移動的支撐滑塊，一方面可以對一鈑料保持平整，另一方面可對保持平整處進行局部接觸冷卻，須成形處則維持溫熱狀態。

為達成上述目的，本發明提供一種適於對一鈑料進行局部持壓熱成形的成形模具，包含：一第一模座組件，其固定有一第一模具；一第二模座組件，係與該第一模座組件成對且相對一距離設置，該第二模座組件包括一第二模具，該第二模具具有一模穴，該模穴具有一鏤空部位，該鈑料係放置於涵蓋該模穴的區域之該第二模具與該第一模具之間，該第二模具可與該第一模具相互進行合模與開模；以及一支撐滑塊，係設置於該鏤空部位；其中，該第一模具可相對於該第二模具在開模狀態之一第一位置、經一接觸該鈑料的第二位置至一合模成形的第三位置間線性移動，該支撐滑塊可在一突出於該模穴底面的第四位置與一位於該模穴內的第五位置間線性移動，且該支撐滑塊於該第四位置時係與位於該第二位置的該第一模具保持一間隔，並在該第一模具移至該第三位置時與該第一模具維持該間隔同步移至該第五位置。

在一些實施例中，本發明該第一模座組件更包含一第一模座、一固定於該第一模座並對應於該模穴外圍區域設置的壓料板和一位於該第一模 座與該壓料板之間的螺栓件及對應於該螺栓件設置的彈性件，該壓料板係可沿著該螺栓件中心軸方向自由移動。

本發明在一些實施例中，該鈑料包含一平整區及一成形區，該支撐滑塊所接觸之該鈑料的區域為該平整區，該平整區外圍區域至該壓料板內圈對應於該鈑料的區域為該成形區。

本發明在一些實施例中，更包含一隔熱機制(Insulation mechanism)設置於與該鈑料接觸的該壓料板表面。

本發明在一些實施例中，該隔熱機制為一隔熱片或一間隙。

本發明的目的在於提供一種殼件的局部持壓熱成形方法，係在成形模具接觸持壓下與支撐滑塊同步移動成形，並以成形模具對一鈑料須平整處進行持壓冷卻，須成形處維持溫熱狀態以易於成形為殼件。

為達成上述目的，本發明提供一種殼件的局部持壓熱成形方法，其步驟包括：提供如前述之成形模具，並使該第一模具位於該第一位置、該支撐滑塊位於該第四位置，該第一模具相對於該第二模具係處於一分模狀態；一加熱上料步驟，係加熱一熱塑性複材之鈑料並移轉至該模穴上方的該支撐滑塊上，該鈑料包含一平整區與位於該平整區外圍的成形區；一合模步驟，使該第一模座組件朝向該第二模座組件的方向移動，並使該壓料板壓住該鈑料的該成形區外部的同時，該第一模具移動至該第二位置；一成形步驟，使該第一模具由該第二位置移動至該第三位置，同時使該支撐滑塊與該第一模具同步由該第四位置移動至該第五位置，使該第一模具與該支撐滑塊共同將該鈑料的該平整區進行持壓作動位移成形，且在該第一模具與該支撐滑塊在進行鈑料成形過程中維持一定的厚度間隙；以及一持壓冷卻步驟，使該第一模具與該支撐 滑塊於該成形位置持續接觸該鈑料一設定時間以成形為該殼件，並於該第一模具與該第二模具分模後頂出該殼件。

在一些實施例中，其更包括一裁切步驟，以將該殼件週邊的廢料移除，而產生一殼件產品。

在一些實施例中，該加熱上料步驟之該鈑料的加熱係採用在一加熱爐內加熱該鈑料至160℃~250℃，並在8~13秒內將該鈑料轉移至該支撐滑塊5上。

本發明在一些實施例中，該成形步驟之該成形區在成形過程維持溫度於160℃~250℃。

本發明在一些實施例中，該鈑料之該平整區包含一功能元件，該功能元件包括一天線、一加熱元件或一導熱元件。

本發明的至少具有下列特點：本發明之成形模具可針對須保持平整處進行接觸冷卻，須成形處則維持溫熱狀態以易成形，以使被成形殼件底面保持平整，不易扭曲。本發明之成形模具在初始成形階段藉由壓料板之微壓固定作用下，可減少應變量，降低成形時發生破裂風險。本發明能使成形殼件底面之厚度均勻性、再現性高，該成形殼件所埋入之功能性薄片狀零件也能不易被壓壞。本發明所加工的鈑料只須作線外加熱，其成形模具不須埋入加熱源裝置，可簡化設計，節省加熱能源，具量產能力。

1:模具

11:平板

111:板面

12:模腔

13:上模

14:下模

2:成形模具

3:第一模座組件

31:第一模具

32:第一模座

33:壓料板

34:螺栓件

35:彈性件

4:第二模座組件

41:第二模座

42:第二模具

421:模穴

422:鏤空部位

5:支撐滑塊

6:隔熱機制

7:殼件

D1:第一位置

D2:第二位置

D3:第三位置

S1:第四位置

S2:第五位置

P:鈑料

P1:平整區

P11:功能元件

P2:成形區

P3:壓料區域

P4:第一模具接觸區

P5:廢料區

S11~S16:殼件的局部持壓熱成形方法之步驟

S16:裁切步驟

[圖1]為先前技術之對板材進行熱壓成形之開模上料之前視剖面圖；

[圖2]為圖1之合模保壓成形之前視剖面圖；

[圖3]為先前技術之無支撐塊模具合模時板材底面扭曲之立體示意圖；

[圖4]為本發明之成形模具分模狀態之立體圖；

[圖5]為本發明之成形模具合模狀態的立體圖；

[圖6]為本發明之成形模具合模成形前的模具作動前視剖面圖；

[圖7]為本發明之成形模具合模成形定位的模具作動前視剖面圖；

[圖8]為本發明之成形模具的第一模具與第二模具之分模狀態的前視剖面圖；

[圖9]為本發明之成形模具的第一模具與壓料板壓住鈑料的前視剖面圖；

[圖10]為本發明之成形模具的第一模具與第二模具之合模成形前的模具作動前視剖面圖；

[圖11]為本發明之成形模具的第一模具與第二模具之合模成形定位的模具作動前視剖面圖；

[圖12]為本發明之鈑料與成形模具接觸部分上視示意圖；

[圖13]為本發明之成形模具合模並配合支撐滑塊作動後之鈑料底面保持平整之立體示意圖；

[圖14]為本發明之包含功能元件之鈑料平整區示意圖；

[圖15]為本發明之殼件的局部持壓熱成形方法步驟流程圖。

茲配合圖式將本發明實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本發明之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本發明有關之元件，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。

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可據以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本申請，而非用以限制本申請。另外，在說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語“包括”將被理解為意指包括所述元件，但是不排除任何其它元件。

請參照圖4至圖11所示。本發明提供的成形模具2實施例係一種適於對一鈑料P，尤其是一種含有熱塑性複材層的鈑料進行局部持壓熱成形的成形模具2。於本發明所提到的含有熱塑性複材的鈑料是指具有熱塑性複材層以及金屬鈑料層的多層結構鈑料；熱塑性複材包含纖維與熱塑性高分子，纖維則包含玻璃纖維及碳纖維；金屬鈑料則包含鋁(合金)、鎂(合金)或鋼鐵，若是為了輕量化需求則以鋁(合金)及鎂(合金)等輕金屬為佳。上述多層結構可以是指2層或2層以上，熱塑性複材層以及金屬鈑料層交錯堆疊而成的結構。該成形模具2包含：一第一模座組件3、一第二模座組件4以及一支撐滑塊5；該第一模座組件3上固設一第一模具31，該第一模具31可為一上模，例如一沖頭元件；該第二模座組件4係與該第一模座組件3成對設置，其初始位置係該第一模座組件3與該第二模座組件4相隔一距離設置-即互相處於分模狀態，該第二模座組件4包括一第二模座41、固設於該第二模座41之一第二模具42，該第二模具42具有一模穴421，該模穴421具有一鏤空部位422，該鈑料P係放置於涵蓋該模穴421的區域之上，即位於該第二模具42與該第一模具31之間，該第二模具42可與該第一模具31相互進行合模與開模；該支撐滑塊5係設置於該鏤空部位422。在一些實施例中，支撐滑塊5及/或第一模具 31可加入冷卻機制，例如：水路的設計，以加快支撐滑塊5及/或第一模具31的冷卻速度，如此可更有效率地對鈑料P處理以減少成形周期。

如圖8至圖11所示，根據前述結構，該第一模具31可在一第一位置D1至一第三位置D3之間線性移動：該第一模具31的該第一位置D1係指該第一模具31與該第二模具42互呈開模狀態之相對位置(即該第一模具31與該第二模具42分離)，如圖8所示。

如圖9所示，該第一模具31的該第二位置D2係指該第一模具31往該第二模具42移動，並於該第一模具31剛接觸該鈑料P位置。

如圖11所示，該第一模具31的該第三位置D3係指該第一模具31與該第二模具42互呈一合模成形狀態時，該第一模具31移至該模穴421內之一成形定點：即是該第一模具31將該鈑料P壓至該模穴421之底面的行程終點位置。

根據前述結構，該支撐滑塊5可在一突出於該模穴421底面的第四位置S1與一位於該模穴421內的第五位置S2間線性移動，且該支撐滑塊5於該第四位置S1時係與位於該第二位置D2的該第一模具31保持一間隔(如圖8所示)，並在該第一模具31移至該第三位置D3時與該第一模具31維持該間隔而同步移至該第五位置S2(如圖9至圖10所示)。

在一些實施例中，本發明該第一模座組件3更包含一第一模座32、一固定於該第一模座32並對應於該模穴421外圍區域設置的壓料板33和一位於該第一模座32與該壓料板22之間的螺栓件34及對應於該螺栓件34設置的彈性件35(如壓縮彈簧)，該壓料板22係可沿著該螺栓件34的中心軸方向自由移動。

如圖12所示，本發明在一些實施例中，該鈑料P包含一平整區P1及一成形區P2，該支撐滑塊5所接觸之該鈑料P的區域為該平整區P1，該平整區P1外圍區域至與該壓料板33內圈對應接觸於該鈑料P的區域為該成形區P2。

如圖9所示，本發明在一些實施例中，更包含一隔熱機制(Insulation mechanism)6設置於該第二模具42及/或該壓料板33與該鈑料P接觸的表面，例如該壓料板33表面、該第二模具42之模穴421週邊表面，以減緩該鈑料P成形區P2的熱能喪失，而能維持較高的、適合成形的溫度。

本發明在一些實施例中，該隔熱機制6為一隔熱片。本發明在另一些實施例中，可以在該鈑料P與該第二模具42間保持一間隙。

請參見圖6至圖11並配合圖13、圖15所示。本實施例之殼件的局部持壓熱成形方法，其步驟包括：

步驟S11：提供如前述之成形模具2，並使該第一模具31位於該第一位置D1、該支撐滑塊5位於該第四位置S1，該第一模具31相對於該第二模具42係處於一分模狀態，如圖8所示之成形模具2的位置；

步驟S12：一加熱上料步驟，係加熱一熱塑性複材之鈑料P並移轉至該模穴421上方的該支撐滑塊5上，該鈑料P包含一平整區P1與位於該平整區外圍的成形區P2，如圖8所示；

步驟S13：一合模步驟，使該第一模座組件3朝向該第二模座組件4的方向移動，並使該壓料板33壓住該鈑料P的該成形區P2外部的同時，該第一模具31移動至該第二位置D2，如圖10至圖11所示；

步驟S14：一成形步驟，使該第一模具31由該第二位置D2移 動至該第三位置D3，同時使該支撐滑塊5與該第一模具31同步由該第四位置S1移動至該第五位置S2，使該第一模具31與該支撐滑塊5共同將該鈑料P的該平整區P1進行持壓作動位移成形，且在該第一模具31與該支撐滑塊5在進行鈑料P成形過程中維持一定的厚度間隙，如圖10至圖11所示，且因在整個鈑料P的成形過程中，該鈑料P因支撐滑塊5的作用，可避免鈑料P在該部位造成彎曲變形；以及

步驟S15：一持壓冷卻步驟，使該第一模具31與該支撐滑塊5於該成形位置持續接觸該鈑料P一設定時間以成形為該殼件7，並於該第一模具31與該第二模具42分模後頂出該殼件7，以完成一成型金屬層壓板(Forming metal laminate,FML)殼件7產品，如圖11所示。

圖12繪示本發明之鈑料與成形模具接觸部分上視示意圖，圖中該平整區P1係以虛線區域表示，係在鈑料P成形過程中為支撐滑塊5所接觸的區域，且該區域因受到支撐滑塊5的接觸，因此有相較鈑料P其他區域有較快的冷卻降溫速度；圖12中該第一模具接觸區P4(以粗實線繪示)係鈑料P成形過程中，受到第一模具31接觸移動的區域，其與該支撐滑塊5接觸的該平整區P1皆為模具持壓冷卻的區域，利於消除材料成形後的回彈力，特別是上述含有熱塑性複材層的鈑料或是薄型的鈑料於熱成形後因回彈產生的翹曲現象尤為嚴重；該壓料區域P3以格線表示，其為鈑料P成形過程中受壓料板33所壓持的區域，圖12中該第一模具接觸區P4外圍至該壓料區域P3內緣為成形區P2，其溫度相對較高，因自加熱鈑料P移入成形模具2後，即以該隔熱機制6作用，因此可維持較高的溫度而利於成形為殼件7之外牆部位。

值得一提的是，在本發明一實施例中更包括：步驟S16：一裁 切步驟，以移除該殼件7週邊的廢料區P5，而產生一成型之殼件7產品。

在一些實施例中，該加熱上料步驟S12之該鈑料P的加熱係採用在一加熱爐(未圖示)內加熱該鈑料P至160℃~250℃，並在8~13秒內將該鈑料P轉移至該支撐滑塊5上。

本發明在一些實施例中，該成形步驟之該成形區在成形過程維持溫度於160℃~250℃。

如圖14所示。本發明在一些實施例中，該鈑料P之該平整區P1包含一功能元件P11，該功能元件P11包括一天線、一加熱元件或一導熱元件。在一實施例中，天線可以是5G的陣列天線。

上述揭示的實施形態僅例示性說明本發明之原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

S11~S16:殼件的局部持壓熱成形方法之步驟

Claims (8)

1. 一種成形模具，適於對一鈑料進行局部持壓熱成形，該成形模具包含：一第一模座組件，其具有一第一模具；一第二模座組件，係與該第一模座組件成對，該第二模座組件包括一第二模具，該第二模具包含一模穴，該模穴具有一鏤空部位，該鈑料係放置於涵蓋該模穴的區域之該第二模具與該第一模具之間，該第二模具可與該第一模具相互進行合模與開模；以及一支撐滑塊，係設置於該鏤空部位；其中，該第一模具可相對於該第二模具在開模狀態之一第一位置、經一接觸該鈑料的第二位置至一合模成形的第三位置間移動，該支撐滑塊可在一突出於該模穴底面的第四位置與一位於該模穴內的第五位置間移動，且該支撐滑塊於該第四位置時係與位於該第二位置的該第一模具保持一間隔，並在該第一模具移至該第三位置時與該第一模具維持該間隔同步移至該第五位置，該第一模座組件更包含一第一模座、一固定於該第一模座並對應於該模穴外圍區域設置的壓料板和一位於該第一模座與該壓料板之間的螺栓件及對應於該螺栓件設置的彈性件，該彈性件的相對應的兩端係分別抵頂於該第一模座及該壓料板，使該壓料板係可沿著該螺栓件中心軸方向自由移動並於壓迫該彈性件時產生一反作用壓力；一隔熱機制設置於該第二模具及/或該壓料板與該鈑料接觸的表面；一冷卻機制設置於該支撐滑塊及/或該第一模具。
2. 如請求項1所述之成形模具，其中該鈑料包含一平整區及一成形區，該支撐滑塊所接觸之該鈑料的區域為該平整區，該平整區外圍區域至該壓料板內圈對應於該鈑料的區域為該成形區。
3. 如請求項1所述之成形模具，其中該隔熱機制為一隔熱片。
4. 如請求項1所述之成形模具，其中該隔熱機制為該鈑料與該第二模具間保持一間隙。
5. 一種殼件的局部持壓熱成形方法，其步驟包括：提供如請求項1所述之成形模具，並使該第一模具位於該第一位置、該支撐滑塊位於該第四位置，該第一模具相對於該第二模具係處於一分模狀態；一加熱上料步驟，係加熱一熱塑性複材之鈑料並移轉至該模穴上方的該支撐滑塊上，該鈑料包含一平整區與位於該平整區外圍的成形區；一合模步驟，使該第一模座組件朝向該第二模座組件的方向移動，並使該壓料板壓住該鈑料的該成形區外部的同時，該第一模具移動至該第二位置；一成形步驟，使該第一模具由該第二位置移動至該第三位置，同時使該支撐滑塊與該第一模具同步由該第四位置移動至該第五位置，使該第一模具與該支撐滑塊共同將該鈑料的該平整區進行持壓作動位移成形，且在該第一模具與該支撐滑塊在進行鈑料成形過程中維持一定的厚度間隙；以及一持壓冷卻步驟，使該第一模具與該支撐滑塊於該成形位置持續接觸該鈑料一設定時間以成形為該殼件，並於該第一模具與該第二模具分模後頂出該殼件。
6. 如請求項5所述之殼件的局部持壓熱成形方法，其中該成形步驟之該成形區在成形過程維持溫度於160℃~250℃。
7. 如請求項5所述之殼件的局部持壓熱成形方法，其中該鈑料之該平整區包含一功能元件。
8. 如請求項7所述之殼件的局部持壓熱成形方法，其中該功能元件包括一天線、一加熱元件或一導熱元件。

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