TWI789117B

TWI789117B - 用於衝壓加工機之防皺板

Info

Publication number: TWI789117B
Application number: TW110142401A
Authority: TW
Inventors: 済藤友明; 首藤祥史
Original assignee: 日商日本技術管理股份有限公司
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-01-01
Also published as: JP6970332B1; EP4245512A1; WO2022034930A1; TW202227201A; US20230405887A1; CN116547120A; JP2022079059A

Abstract

本發明之課題在於提供可保持製作精度且實現大幅降低價格的防皺板。對此，本發明係提供一種用於衝壓加工機之防皺板3作為解決手段，該衝壓加工機係使用設有模槽1的第一模具100與設有模芯2的第二模具200構成的一對模具進行衝壓成形，將被加工材料4成形為所需形狀的引伸加工品，該防皺板3係由複數個防皺板片31、32、33、34構成，該等防皺板片係分別具有沿著模槽1與模芯2之相向面之各轉角部分的外周朝向二方向延伸之臂，且配置於要進行引伸加工的轉角部分。

Description

用於衝壓加工機之防皺板

本發明係關於用於衝壓加工機之防皺板，此衝壓加工機係進行衝壓成形而使被加工材料成形為所需形狀的引伸加工品。

使用衝壓機的引伸加工，一般係使用由具有模槽之第一模具(也稱為凹模、底模)與具有模芯(或衝模)之第二模具(凸模)構成的上下一對模具。

引伸加工除了至今為止進行的以金屬板作為被加工材料(胚料或工件)的衝壓成形之外，也廣泛使用於以纖維強化複合樹脂(所謂的FRP(Fiber Reinforced Plastics))作為被加工材料的衝壓成形。

被加工材料為纖維強化複合樹脂時，一般係使用將環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂等熱固性樹脂、熱塑性樹脂等含浸於玻璃纖維、碳纖維等強化纖維材料而成之半固化狀態的中間材料(預浸體)。以衝壓機對此預浸體加熱、加壓而製造所需的加工品。

使用衝壓機進行纖維強化複合樹脂的引伸加工時，隨著模芯進入模槽而會發生強化纖維材料被扯入引伸空間(模槽與模芯之間的間隙)的情形。

此扯入的情形在加工品的轉角部分特別明顯，而發生強化纖維材料的局部的不規則拉伸變形、間隔的伸縮等，強化纖維材料密度改變，導致樹脂分佈不均而在加工品的側壁發生皺紋，某些情況下，會發生纖維斷裂。此會導致加工品的強度出現局部的不均勻，造成整體強度降低等不良情形，而成為成形品的品質劣化、不良品發生的原因。

為了避免此類不良情形的發生，至今為止係使用稱為「防皺板」的被加工材料保持治具。防皺板係圍繞被加工材料(以下假定為預浸料)的外緣的框狀板體(框緣狀的板體)，其亦具有將被加工材料保持於模具的預定位置之胚料保持器的功能。

圖3係說明習知的引伸加工機之一例的示意圖，(a)係由具有模槽1之第一模具與具有模芯2之第二模具構成之引伸加工機的側視圖，(b)係拆除(a)的第一模具與被加工材料之後，從上面觀看第二模具時的主要部分俯視圖。

此引伸加工機係由上述一對模具構成，使設於第二模具200的模芯2上升而進入設於第一模具100之模槽1，以對作為被加工材料4的預浸體進行引伸加工。

並且，設置有圍繞於沿著前述第二模具200之模芯2之外周的防皺板3。

圖3所示形式的加工機係固定於機台(衝壓機的基座)7，且構成為第二模具200相對於第一模具100上升而致使第二模具200的模芯2壓入第一模具100的模槽1。此外，亦有一對模具上下倒置的形式者。

如圖3(b)之俯視形狀所示，防皺板3係以一片框緣狀的板體構成，設置成圍繞於沿著設於第二模具200的模芯2之外緣，且可上升、下降。防皺板3通常係以與模具同類型的金屬板所構成。

引伸加工時，將被加工材料(例如預浸體)4載置於防皺板3之上(圖3(a)所示之狀態)。此防皺板3可藉由伸縮構件5升降，而於第二模具200開始上升之前或於第二模具開始上升的同時上升，將被加工材料4夾持於第一模具100的下表面與第二模具200的上表面(相向面)之間。

接著，藉由加壓機構6使第二模具200更朝向大箭號的方向上升，使模芯2壓入模槽1，而將被加工材料4引伸加工成預定的形狀。

防皺板3亦為對被加工材料4進行保持與對位的手段，惟，引伸加工中，為了使被加工材料在引伸過程中產生的被加工材料的周邊部分的材料組織適當地於模槽與模芯之間移動，故就主要的功用而言，主要在於避免發生於側壁的皺紋產生、材料厚度減少所導致的斷裂等。

就揭示了關於此種防皺板之習知技術而言，除了例如專利文獻1、專利文獻2等專利文獻之外，另亦有多數的一般文獻。

專利文獻1係揭示纖維強化複合材料成形品的衝壓成形裝置及方法，其衝壓成形裝置係使用具有凹狀部(模槽)的上模具與具有凸狀部(模芯)的下模具，且具備配置於下模具之外周的防皺板。

再者，專利文獻2係揭示具有凹模(相當於稱為底模之上述上模具))、凸模(相當於稱為衝模的上述下模具)、及防皺板之通用的衝壓機，並且揭示避免因高壓液體注入上述模具而使板材的引伸加工中的成形品發生皺紋與斷裂的方法與裝置。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特許第6587771號公報

專利文獻2：日本特開平07-144234號公報

如上述先前技術文獻的記載，引伸加工機中使用的防皺板(亦可稱為皺紋抑制板)一般係由開口成框緣狀以包圍凸模之模芯外周的單一個板體所構成。

模具之平面形狀(上下模具之相向平面的形狀)係如圖3(b)所示，通常為矩形。使用於此矩形之模具的防皺板也配合矩形的模具的表面形狀而構成包圍凸狀模具之模芯之外周的矩形。

引伸加工中，特別是轉角部分之凹狀部(模槽)與凸狀部(模芯)組合而成的引伸部分會扯入強化纖維，而容易因此發生纖維之間的偏移、切斷、樹脂層之膜厚減少等不良情形。

防皺板之主要的功能係使用於為了避免如上述之被加工材料的構成部分的過大的扯入，以達到適當的扯入之目的。

以往的框緣形狀之單一板體的防皺板係以衝切大片的板材來製作。由於製作精度會影響到引伸加工品的品質，故必須進行切斷面的精修、平面度之確保等精修加工。

一般而言，此種形狀之尺寸較大的板體的精修作業比尺寸較小的板體還困難。

再者，由於此種框緣狀構件的材料取得效率極低，廢棄部分多，致使成本極高，因而成為阻礙降低加工品之製造成本的要因之一。

本發明的目的在於提供一種防皺板，可保持與上述以往的防皺板同等的製作精度，並且可實現大幅地低價格化。

為了達成上述目的，本發明係以複數個防皺板片來構成以往單一個構件的防皺板。

本發明之代表性的構成係如以下所述者。以下的說明中，為了易於理解本發明，對於各個構成要素附加實施例的元件符號，惟本發明不限於參照此元件符號的構成。

本發明係一種使用於衝壓加工機之防皺板3。該衝壓加工機係使用具有模槽1之第一模具100與具有模芯2之第二模具200而構成的上下一對模具進行衝壓成形，將被加工材料4成形為所需形狀的引伸加工品。該防皺板3係如以下所述的構成。

(1)防皺板3係包含複數個防皺板片31~34，各個防皺板片係分別具有沿著模槽1與模芯2之相向面之各個轉角部分的外周朝向二方向延伸之臂，且配置於要進行引伸加工的轉角部分。

(2)構成防皺板之複數個防皺板片31~34之沿著前述外周的二方向的各個臂的長度，係設為在轉角部分之一對模具之相向面內皆為相同尺寸。亦即，於圖1(b)的俯視圖中，將各個防皺板片31~34之X方向的臂的長度設為「X₃₁、X₃₂、X₃₃、X₃₄」，且將Y方向的臂的長度設為「Y₃₁、Y₃₂、Y₃₃、Y₃₄」時，四個角的全部的防皺板片31~34即成為「X₃₁=X₃₂=X₃₃=X₃₄=Y₃₁=Y₃₂=Y₃₃=Y₃₄」。此外，也可為「X₃₁=X₃₂=X₃₃=X₃₄」≠「Y₃₁=Y₃₂=Y₃₃=Y₃₄」。

(3)構成防皺板3之複數個防皺板片31~34之沿著前述外周的二方向的各個臂之至少一臂或二臂的長度係設為在轉角部分之一對模具之相向面內不同。

(4)構成防皺板3之複數個防皺板片31~34係安裝成為為可個別地調整作用於與一對模具之第一模具之間的前述被加工材料的夾持壓力。

本發明不限於上述構成及後述實施型態中說明的實施例的構成，而可在不脫離本發明的技術思想的情形下進行各種變更。

依據上述(1)的構成，能夠低成本地製作防皺板，抑制被加工材料之過大的扯入，避免因此而導致纖維之間的偏移、切斷、樹脂層之膜厚減少，而可抑制皺紋的發生、斷裂(成形品的撕裂、破裂)等。

例如，被加工材料為金屬時，轉角部的形成上，其部分因延展性而變薄以致於可加工成預定形狀，然而由於其減少部分的金屬移動至其他部分，故會因多出的金屬而使金屬板形成波紋。形成了波紋的材料(具有凹凸起伏的材料)將無法再引伸入模具內。因此，被加工材料為金屬時，為了使加工品不產生凹凸而以圍繞周圍(360°)來設置防皺板為佳。另一方面，被加工材料為纖維強化複合樹脂(CFRP)時，由於轉角部係由纖維均勻地靠攏而形成，故防皺板限定於形成轉角的部分的範圍，除此以外的部分因波紋較少，故不須圍繞全周來設置防皺板。相反地，僅在轉角部附近之四點部分配置抑制皺紋構件時，不須過度地施壓於被加工材料即可容易地獲得高精度的纖維強化複合成形品。

此外，依據上述(2)的構成，轉角部分的引伸量為相同程度的被加工材料時，或者，三維引伸的大小在轉角部分差別不大的情形時，以使用此防皺板為佳。由於不須依各個轉角部分分別選擇防皺板片，故設置作業容易且迅速。

並且，上述(3)之構成的防皺板係適於製作某一轉角部分的二維方向引伸量與其他的轉角部分的二維方向引伸量不同的加工品，或是具有三維方向(引伸的深度)局部地差異較大的部分之特殊形狀的加工品。

進行此種特殊形狀的加工品的引伸加工時，依據被加工材料之引伸量的預測(或模擬的結果)來選擇預先準備的二方向的各個臂的長度不同的防皺板片並裝設於衝壓機。

藉由選擇上述臂的長度不同的防皺板片來使用，有助於特殊形狀的引伸加工品的品質提升。

再者，上述(4)之構成的防皺板係藉由各個防皺板片依其所對應被加工材料(預浸體)的厚度、形狀等的不同來使夾持力最適化，而可進一步減少皺紋、裂縫的發生機率。

1:模槽

2:模芯

3:防皺板

4:被加工材料

5:伸縮構件

6:加壓機構

7:機台

30:轉角部分

31,32,33,34:防皺板片

100:第一模具

200:第二模具

T1、T2:臂

X₃₁,X₃₂,X₃₃,X₃₄:防皺板片之X方向的臂的長度

Y₃₁,Y₃₂,Y₃₃,Y₃₄:防皺板片之Y方向的臂的長度

圖1係應用本發明之用於衝壓加工機之防皺板之實施例1的引伸加工機的示意圖。

圖2係應用本發明之用於衝壓加工機之防皺板之實施例2的引伸加工機的示意圖。

圖3係說明習知的引伸加工機之一例的示意圖。

以下參照實施例的各圖來詳細地說明本發明的實施型態。

[實施例1]

圖1係應用本發明之用於衝壓加工機之防皺板之實施例1的引伸加工機的示意圖，(a)係由具有模槽1之第一模具與具有模芯2之第二模具構成之引伸加工機的側視圖，(b)係拆除(a)的第一模具與被加工材料之後，從上面觀看第二模具時的主要部分俯視圖。

此引伸加工機係與以圖3說明的加工機同樣地，由一對模具構成，使設於第二模具200的模芯2上升而進入設於第一模具100之模槽1，以對作為被加工材料4的預浸體進行引伸加工。

本實施例中，係在第二模具200之模芯2之外周，於模芯2的各個轉角部分30配置防皺板片31、32、33、34。亦即，本實施例中，係以四個L字狀的防皺板片31、32、33、34構成一組防皺板3。

各個防皺板片31、32、33、34的俯視形狀係呈現相同或相合的圖形，而成為各個轉角部分的防皺板片可互換使用的形狀。圖1中，為了易於理解而對防皺板標示疏鬆間隔的陰影線圖樣來圖示。由於引伸加工的順序係與以利用圖3說明者相同，故省略說明。

構成防皺板3之防皺板片31~34之沿著前述外周的二方向的各個臂的長度(X-X方向的臂T1的長度、Y-Y方向的臂T2的長度)，係設為在轉角部分之一對模具之相向面內皆為相同尺寸。以圖1(b)來說明時，若將各個防皺板片31~34之X-X方向的臂的長度設為「X₃₁、X₃₂、X₃₃、X₃₄」，且將Y-Y方向的臂的長度設為「Y₃₁、Y₃₂、Y₃₃、Y₃₄」時，四個角的全部的防皺板片31~34即成為「X₃₁=X₃₂=X₃₃=X₃₄=Y₃₁=Y₃₂=Y₃₃=Y₃₄」。亦即，不須選擇應配置何防皺板片於四個角之中之任一角，故設置作業容易且可迅速化。

在此，若為模具的X-X方向與Y-Y方向的尺寸大幅不同的情形，也可設為「X₃₁=X₃₂=X₃₃=X₃₄」≠「Y₃₁=Y₃₂=Y₃₃=Y₃₄」。即使是此情形下，亦可目視形狀來判斷臂的方向而容易地進行設置。

防皺板片31、32、33、34各者係例如可藉由彈簧機構構成的伸縮構件5來升降。在已載置了被加工材料4的狀態下，第二模具200正要開始上升之前，使該被加工材料4夾持於第一模具100的下表面(與第二模具200之相向面之間)。此係與圖3所示者相同。

在此，若可調整伸縮構件5的夾持壓力，則可依被加工材料4之形狀、差異等來設定最適於成形品的引伸形狀的夾持力。

防皺板片31、32、33、34各者係例如圖1(b)所示，可設為具有臂T1、T2的形狀。該等臂T1、T2係以轉角部分30為中點而朝向沿著模芯2之外緣之互為相異的方向且為垂直的方向延伸相同距離。

防皺板片31、32、33、34的製作上，由於四個防皺板片皆為相同的L字形狀，故可從板狀素材進行使材料的浪費達最小化的衝切。因此，可使材料費大幅降低。

再者，相較於以往單一構件的框緣狀防皺板3，本實施例之防皺板片31、32、33、34整體尺寸較小，故亦可縮短要獲得預定的製作精度的精修作業，整體而言，可達到成本的降低。

圖1所示的實施例中，係將X-X方向的臂的長度與Y-Y方向的臂的長度設成相同。因此，以衝切加工所進行之材料取得效率佳，可達到低成本化。

由於將此四個防皺板片31、32、33、34安裝於模芯之周圍時，不須考慮配置位置，故作業變得極為容易。

如以上所述，相較於以往框緣狀的單一片構件之防皺板，本實施例之防皺板不僅對衝壓機之安裝作業中的處理容易度佳，且可廉價地製造。

[實施例2]

圖2係應用本發明之用於衝壓加工機之防皺板之實施例2的引伸加工機的示意圖，(a)係側視示意圖，(b)係拆除(a)的第一模具與被加工材料之後，從上面觀看第二模具時的主要部分俯視圖。在此，參照符號係與圖1相同。

本實施例中的防皺板係有效於第二模具200之模芯2的形狀並非簡單形狀而為加工品之二維方向(側壁)為複雜形狀者，或是深度方向(三維方向)具有多樣的形狀者。為了說明，圖2(b)係誇張地顯示模芯2的形狀之上述複雜程度。在此，引伸作業的順序亦與實施例1相同。

構成此防皺板3的防皺板片31、32、33、34係分別表示為X-X方向的臂的長度與Y-Y方向的臂的長度不同，然而，此等防皺板片31、32、33、34亦可為至少一片防皺板片的X-X方向與Y-Y方向之各臂的長度不同，而其餘的防皺板片與前述實施例1相同。

圖2所示的實施例係適當地選擇要設置於與加工品的形狀複雜的部分對應的轉角部分之防皺板片之臂的長度，藉此，可達成抑制或減少加工品產生皺紋、斷裂等。

因此，依據本實施例，不僅可達成前述實施例的功效，且藉由事先準備各式各樣的防皺板片以因應於預計的加工品的引伸形狀，可抑制不良品的產生而製作品質良好的加工品。

在此，本發明用於較大的模具時較易顯現功效，例如，模芯的角至角的一個邊(四個邊之中的一個邊)以1000mm以上為佳，1500mm以上較佳， 2000mm以上則更佳。

[產業上利用性]

上述實施例係以纖維強化複合樹脂作為被加工材料進行了說明，然而本發明亦可適用於非以纖維作為構造材料之單純樹脂板、玻璃纖維複合板、金屬板、樹脂金屬複合板、異質金屬壓著金屬板等作為被加工材料的引伸加工機。

Claims

一種用於衝壓加工機之防皺板，該衝壓加工機係使用具有模槽的第一模具與具有一個模芯的第二模具而構成的上下一對模具進行衝壓成形，將纖維強化樹脂的預浸體成形為所需形狀的引伸加工品者，該防皺板係用以避免產生於前述引伸加工品之側壁的皺紋的發生及材料厚度減少所導致的斷裂；

前述防皺板係由複數個防皺板片構成，該等防皺板片係分別於前述模芯之各個轉角部分的外側各配置一個，各個前述防皺板片係具有一對的臂，該一對的臂中之一臂係相對於另一臂垂直地延伸。
如請求項1所述之用於衝壓加工機之防皺板，其中，構成前述防皺板的複數個防皺板片之至少一個防皺板片係安裝成為可個別地調整作用於與一對模具中之一模具之間的前述被預浸體的夾持壓力。