TWI779614B - 複合構件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種複合構件的製造方法。該製造方法適用於製作一具有一第一結構體及一第二結構體的複合構件，並包含步驟A至D。該步驟A：將一板件放置於一成形模具。該成形模具包括一第一模體、一第二模體及一模穴。該步驟B：將該第一模體與該第二模體併攏，使該板件受到擠壓而變形。 該步驟C：將一熔融態的基材注入該模穴以沖壓並覆蓋該板件，使該板件再次變形而貼合於該第一模體，以將該板件形塑為該第一結構體。該步驟D：待該基材冷卻固化並與該第一結構體結合後，脫模並移除該基材多餘之部分以雕塑為該第二結構體。

Description

複合構件的製造方法
本發明是有關於一種複合構件的製造方法，特別是指一種沖壓成形的複合構件的製造方法。
傳統的複合構件的製造方法是先透過沖壓方式對薄板進行多次成形加工，以形成複合構件的外部結構。接著，再搭配射出製程以形成複合構件的內部結構。然而，傳統的複合構件的製造方法需要採用多副不同尺寸的沖壓模具依序對薄板進行多次成形加工，使得加工過程過於繁瑣。此外，傳統的複合構件的製造方法需要開發多副沖壓模具，導致成本上升。另外，傳統的複合構件的製造方法由於沖壓模具需要與外部結構脫模，使得複合構件的內角角度受到限制而無法小於90度。
因此，本發明的目的，即在提供一種可降低生產成本且易於加工的複合構件的製造方法。
於是，本發明複合構件的製造方法適用於製作一具有彼此結合的一第一結構體及一第二結構體的複合構件。該製造方法包含以下步驟：
一步驟A，將一板件放置於一成形模具之中。該成形模具包括一第一模體、一可相對於該第一模體位移的第二模體，及一由該第一模體與該第二模體共同界定的模穴。該第二模體具有一由外貫通至該模穴的注孔。該板件具有兩相反的一板面及一接合面。該板面面向該第一模體。該接合面面向該第二模體且對準該注孔。
一步驟B，將該第一模體與該第二模體併攏，使該板件受到該成形模具擠壓而相應地變形。
一步驟C，將一熔融態的基材由該注孔注入該模穴，以沖壓該板件的該接合面並覆蓋該板件，使該板件再次變形而讓該板面貼合於該第一模體的表面，以將該板件形塑為該第一結構體。
一步驟D，待熔融態的該基材冷卻固化並與該第一結構體結合之後，將該第一結構體與該第一模體分離，並將固化後的該基材與該第二模體分離。接著，移除固化後的該基材多餘之部分，以將固化後的該基材雕塑為該第二結構體，完成該複合構件的製作。
在一些實施態樣中，該步驟A前先將該板件透過一表面處理方法，使該板件的表面形成凹凸結構，以增進該板件與該基材之間的接合性。
在一些實施態樣中，該基材的材質為塑膠。該表面處理方法是利用化學蝕刻方式，使該板件的表面形成微米尺寸或奈米尺寸的凹凸結構，以供該基材接合。
在一些實施態樣中，該基材的材質為金屬。該表面處理方法是利用切削方式，使該板件的表面形成有倒鉤的凹凸結構，以供該基材接合。
在一些實施態樣中，該步驟B是先將該板件加熱，再使該第一模體與該第二模體併攏，以彎折該板件。
在一些實施態樣中，該步驟D是利用切削方式移除固化後的該基材多餘之部分，以將固化後的該基材雕塑為該第二結構體。
本發明之功效在於：先藉由該步驟B的合模動作，使該板件受到該成形模具擠壓而相應地變形。再透過該步驟C以熔融態的該基材沖壓該板件，使該板件形塑為該第一結構體，而能以射出成型的必要執行步驟作為二道沖壓成形加工程序來完成該複合構件的製作，無須在射出成型製程前先進行該板件2的成形加工處理，故可簡化加工過程，達到該製造方法易於加工的目的。同時，在該步驟B與該步驟C皆是使用該成形模進行該板件的沖壓成形加工，故僅需要一套沖壓模具即可完成該製造方法的二道沖壓成形加工，而能減少沖壓模具的數量，達到降低生產成本的目的。除此之外，該第一結構體的內角形態是藉由熔融態的該基材沖壓而成，故該第一結構體並不會受到該第二模體的結構限制而無法脫模，能達到該製造方法易於加工的目的。
參閱圖1至圖6，為本發明複合構件100的製造方法的一實施例。該製造方法適用於製作一如圖6所示的具有彼此結合的一第一結構體2’及一第二結構體4’的複合構件100。該複合構件100是由兩種相異的材質所構成。在本實施例中，該第一結構體2’的材質是以金屬(例如：鋁)示例，但也可以是其他具有延展性的固體材料；該第二結構體4’的材質是以塑膠示例，但該第二結構體4’的材質也可以是與該第一結構體2’的材質相異的金屬(例如：鎂)，不以塑膠為限。也就是說，該複合構件100的製造方法適用於製作不同材料特性的雙層結構。然而，該複合構件100的製造方法也可以適用於製作相同材質但是由兩種不同塑形方式(沖壓成形、射出成形)分別製作的雙層結構。例如，該第一結構體2’與該第二結構體4’的材質皆為金屬鋁，或是該第一結構體2’與該第二結構體4’的材質皆為金屬鎂。如此，由兩種不同塑形方式所製作的該複合構件100其厚度可比一般沖壓成形製程所製作的單層構件大，而使該複合構件100的整體厚度不受限於沖壓成形的製程極限。以下詳細說明該製造方法的步驟。
參閱圖1、圖2、圖6與圖7，首先，將一用來製作該第一結構體2’的板件2(見圖2)透過一表面處理方法，使該板件2的表面形成凹凸結構，以增進該板件2與其他異質材料之間的接合性。該表面處理方法可以是利用化學蝕刻方式，使該板件2的表面形成微米尺寸或奈米尺寸的凹凸結構，以供其他異質材料(例如：塑膠)接合。該表面處理方法也可以是利用電腦數值控制(Computer Numerical Control, CNC)加工的切削方式，使該板件2的表面形成如圖7所示的有倒鉤的凹凸結構，以供其他異質材料(例如：金屬、塑膠)接合。
配合參閱圖2，接著進行一步驟A：將經過表面處理的該板件2放置於一成形模具3之中。該成形模具3包括一第一模體31、一可相對於該第一模體31位移的第二模體32，及一由該第一模體31與該第二模體32共同界定的模穴33。本實施例中，該第一模體31例如是母模件的形態，該第二模體32例如是公模件的形態。該第二模體32具有一由外貫通至該模穴33的注孔321。該板件2具有兩相反的一板面21及一接合面22。該板面21面向該第一模體31。該接合面22面向該第二模體32且對準該注孔321。
配合參閱圖3，接著進行 一步驟B：先將該板件2加熱，以增加該板件2的延展性，並使得該板件2的溫度與該成形模具3的溫度接近，而不會讓後續該成形模具3合模時的溫度受到該板件2導熱的影響而降溫。接著，將該第一模體31與該第二模體32合模，使該板件2受到該成形模具3擠壓而相應地彎折變形。在本實施例中，該板件2的該接合面22受到該第二模體32沖壓而對應該第二模體32的表面形狀彎折變形，但視實際需要也可以讓該第一模體31沖壓該板件2，不以特定實施方式為限。
配合參閱圖3與圖4，接著進行一步驟C：將一熔融態的基材4(以熔融塑膠示例)由該注孔321注入該模穴33，以沖壓並覆蓋該板件2的該接合面22，使該接合面22與該第二模體32分離。同時，該板件2繼步驟B之後再次變形，而能讓該板件2的該板面21在熔融態的該基材4的持續沖壓下貼合於該第一模體31的表面，以將該板件2形塑為與該第一模體31的表面相似的該第一結構體2’。
配合參閱圖5與圖6，最後進行一步驟D：待熔融態的該基材4冷卻固化並與該第一結構體2’結合之後，進行脫模程序。也就是將該第一結構體2’與該第一模體31分離，並將固化後的該基材4與該第二模體32分離。接著，移除固化後的該基材4多餘之部分，以將固化後的該基材4雕塑為該第二結構體4’，完成該複合構件100的製作。在本實施例中，該基材4多餘之部分的移除方式是利用切削方式，例如CNC加工切割，以將固化後的該基材4雕塑為該第二結構體4’。如此，該第二結構體4’可依據不同用途製作卡溝或螺絲孔等結構，以利後續該複合構件100作為材料用在產品製造上時，可透過該第二結構體4’的結構設計與其他構件組裝。此外，該第一模體31是由圖中未標示的左構件、右構件和中間構件所構成。在步驟B中，該第一模體31與該第二模體32合模時，該第一模體31的左構件、右構件和中間構件可分別由左方、右方和下方朝該第二模體32靠攏。反之，當該第一模體31與該第一結構體2’脫模分離時，該第一模體31的左構件、右構件和中間構件可分別朝左方、右方和下方移動，如此，可避免內角角度不大於90度的該第一結構體2’受到該第一模體31的結構限制而無法脫模。
值得一提的是，經由該步驟A至步驟D所製作完成的該複合構件100還可以再進行陽極處理、噴漆或電泳塗裝(Electro depositon, ED)等表面處理的後續加工，以將該複合構件100作為材料用在產品製造上。
綜上所述，本發明提出的製造方法在射出成型的過程中，先藉由該步驟B的合模動作，使該板件2受到該成形模具3擠壓而相應地變形。再透過該步驟C以熔融態的該基材4沖壓該板件2，使該板件2形塑為該第一結構體2’，而能以射出成型的必要執行步驟作為二道沖壓成形加工程序來完成該複合構件100的製作，無須在射出成型製程前先進行該板件2的成形加工處理，故可簡化加工過程，達到該製造方法易於加工的目的。同時，在該步驟B與該步驟C皆是使用該成形模進行該板件2的沖壓成形加工，故僅需要一套沖壓模具即可完成該製造方法的二道沖壓成形加工，而能減少沖壓模具的數量，達到降低生產成本的目的。除此之外，該第一結構體2’的內角形態是藉由熔融態的該基材4沖壓而成，故該第一結構體2’並不會受到該第二模體32的結構限制而無法脫模，能達到該製造方法易於加工的目的，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100:複合構件 2:板件 2’:第一結構體 21:板面 22:接合面 3:成形模具 31:第一模體 32:第二模體 321:注孔 33:模穴 4:基材 4’:第二結構體 A至D:步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一流程示意圖，說明本發明複合構件的製造方法之一實施例； 圖2是一示意圖，說明該實施例的一步驟A； 圖3是一示意圖，說明該實施例的一步驟B； 圖4是一示意圖，說明該實施例的一步驟C； 圖5是一示意圖，說明該實施例的一步驟D； 圖6是一示意圖，說明以該實施例製作完成的一複合構件；及 圖7是一圖6的圈選部分的放大示意圖，說明該複合構件的一第一結構體與一第二結構體的連結關係。
A至D:步驟

Claims (6)

  1. 一種複合構件的製造方法，適用於製作一具有彼此結合的一第一結構體及一第二結構體的複合構件，該製造方法包含以下步驟： 一步驟A，將一板件放置於一成形模具之中，該成形模具包括一第一模體、一可相對於該第一模體位移的第二模體，及一由該第一模體與該第二模體共同界定的模穴，該第二模體具有一由外貫通至該模穴的注孔，該板件具有兩相反的一板面及一接合面，該板面面向該第一模體，該接合面面向該第二模體且對準該注孔； 一步驟B，將該第一模體與該第二模體併攏，使該板件受到該成形模具擠壓而相應地變形； 一步驟C，將一熔融態的基材由該注孔注入該模穴，以沖壓該板件的該接合面並覆蓋該板件，使該板件再次變形而讓該板面貼合於該第一模體的表面，以將該板件形塑為該第一結構體；及 一步驟D，待熔融態的該基材冷卻固化並與該第一結構體結合之後，將該第一結構體與該第一模體分離，並將固化後的該基材與該第二模體分離，接著，移除固化後的該基材多餘之部分，以將固化後的該基材雕塑為該第二結構體，完成該複合構件的製作。
  2. 如請求項1所述的複合構件的製造方法，其中，該步驟A前先將該板件透過一表面處理方法，使該板件的表面形成凹凸結構，以增進該板件與該基材之間的接合性。
  3. 如請求項2所述的複合構件的製造方法，其中，該基材的材質為塑膠，該表面處理方法是利用化學蝕刻方式，使該板件的表面形成微米尺寸或奈米尺寸的凹凸結構，以供該基材接合。
  4. 如請求項2所述的複合構件的製造方法，其中，該基材的材質為金屬，該表面處理方法是利用切削方式，使該板件的表面形成有倒鉤的凹凸結構，以供該基材接合。
  5. 如請求項1所述的複合構件的製造方法，其中，該步驟B是先將該板件加熱，再使該第一模體與該第二模體併攏，以彎折該板件。
  6. 如請求項1所述的複合構件的製造方法，其中，該步驟D是利用切削方式移除固化後的該基材多餘之部分，以將固化後的該基材雕塑為該第二結構體。
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