TWM479806U - 溝道型精密下料裝置 - Google Patents

Description

溝道型精密下料裝置

本發明係關於一種精密下料裝置，特別是一種提升下料成品光亮面品質(Burnish surface)、長度(Shear-zone length)、厚度(Thickness)、面積大小(Magnitude of Area)、毛邊(Burr)、塌角(Sunk angle)及模輥(Roll-over)之創新精密下料設計。

沖剪加工(Blanking)，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殻，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。相較於一般傳統下料的模具，精密下料模具在壓料板52上製有V型凸環52b(V-ring)，如圖11(習知技術)所示。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型凸環必須要壓入工件材料內加工，這就產生許多之問題，如下：

(1)V型凸環不易製作，尤其是對複雜之成品。

(2)V型凸環不易維護，當下料次數超過數千次後，V型凸環就會破裂而必需維修，因此維修成本很高。

(3)V型凸環無法壓入工件內過深，而此無法製作較厚之板材，因此傳統之精密下料只適用於10mm以下之薄板材。

(4)由於V型凸環不易製作，製作成品時也無法過深，這樣就會大大的限制了精密下料的用途。

簡單的舉例，如：需較高精密度之三葉泵擺線形齒輪以及一般常用之較厚齒輪，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)，再經由壓料板上之油壓流道62a注入液壓，如此利用液壓加壓於V型溝道上，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型凸環是刻於胚料上，造成胚料難以被壓料板拘束，因此就如同傳統之精密下料一樣，該法在下料時其塌角之問題，還是無法 解決。有鑑於此，若能提供一種創新精密下料裝置，除了能減少成品之塌角和模輥，且能應用於厚型或大型胚料，在毋須大幅提高成本支出下，更能適用於各種複雜外形成品(例如，精密齒輪等)之下料，此乃為業界極待開發的設備技術。

一種溝道型精密下料裝置，利用溝道裝置與背壓裝置(胚料下端面之成品出口處之壓力)之組合，以達到品質為高光亮面、高剪切長度、大面積、無毛邊、無塌角及無模輥之成品。藉由溝道裝置與背壓裝置之組合，本裝置可一次沖剪成型，以達到提升下料成品品質之創新精密下料裝置。本發明內容詳述如下：一種溝道型精密下料裝置，用以對一胚料執行沖壓，該裝置包括：一壓料板組，壓持該胚料，該壓料板組具有至少一模穴可讓沖頭穿經該壓料板組內部；一沖頭模組，該沖頭模組具有一導引模具，導引沖頭穿入壓料板組之模穴，並抵接於該胚料；一母模組，該母模組用來置放胚料；至少一種溝道裝置在母模組上及/或胚料上及/或壓料板組上，並環繞沖頭；及/或一背壓裝置，該裝置可由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之壓力，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及/或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。

一種溝道型精密下料裝置，用以對一胚料執行沖壓，該精密下料裝置包括： 一壓料板組，壓持該胚料，該壓料板組具有至少一模穴可讓沖頭穿經該壓料板組內部；一沖頭模組，該沖頭模組具有一導引模具，導引沖頭穿入壓料板組之模穴，並抵接於該胚料；一母模組，該母模組用來置放胚料；至少有一V型凸環在壓料板組上或在母模組上，並環繞沖頭；至少有一溝道裝置在母模組上或壓料板組上，並環繞沖頭；及/或一背壓裝置，該裝置可由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之壓力，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及/或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。

一種溝道型精密下料裝置，用以對一胚料執行沖 壓，該精密下料裝置包括：一壓料板組，壓持該胚料，該壓料板組具有至少一模穴可讓沖頭穿經該壓料板組內部；一沖頭模組，該沖頭模組具有一導引模具，導引沖頭穿入壓料板組之模穴，並抵接於該胚料；一母模組，該母模組用來置放胚料；胚料上端或下端刻有溝道裝置並環繞於沖頭；至少一溝道裝置在母模組上或壓料板組上並環繞於沖頭。及/或一背壓裝置，該裝置可由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之壓力，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及/或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。

5‧‧‧密封手段

6‧‧‧背壓裝置

6a‧‧‧流道

7‧‧‧溝道裝置

8‧‧‧胚料

10‧‧‧沖頭

10a‧‧‧沖頭導引模穴

11‧‧‧沖頭模組

12‧‧‧壓力板組

13‧‧‧固定模具

14‧‧‧母模組

20‧‧‧沖頭

22‧‧‧壓力板組

22b‧‧‧壓力板組上之V型凸環

24‧‧‧母模

24b‧‧‧母模組上之V型凸環

30‧‧‧沖頭

32‧‧‧壓力板組

32a‧‧‧壓力板組油壓入口

34‧‧‧母模

37a‧‧‧胚料溝槽

40‧‧‧沖頭

42‧‧‧壓料板

43‧‧‧母模

50‧‧‧沖頭

52‧‧‧壓料板

52a‧‧‧壓力板上之V型凸環

53‧‧‧母模

54‧‧‧退料板

60‧‧‧沖頭

62‧‧‧壓料板

62a‧‧‧流道

64‧‧‧母模

66‧‧‧背壓室

66a‧‧‧流道

81‧‧‧胚料之剪斷面

82‧‧‧胚料下端面之成品出口處

出口處

圖1係為本發明溝道型精密下料裝置第一實施例之溝道裝置設置於母模組上之立體示意圖。

圖2係為本發明溝道型精密下料裝置第一實施例之溝道裝置設置於母模組上之標示A範圍部分之立體示意圖。

圖3係為本發明溝道型精密下料裝置第一實施例之溝道裝置設置於母模組上之平面剖面示意圖。

圖4係為本發明溝道型精密下料裝置第一實施例之溝道裝置設置於壓料板組上之平面剖面示意圖。

圖4係為本發明溝道型精密下料裝置第一實施例之壓料板組上與母模組上同時設計有溝道裝置組合之平面剖面示意圖。

圖6係為本發明溝道型精密下料裝置第二實施例之溝道裝置在母模上與V型凸環在壓料板組上之組合設計之平面剖面示意圖。

圖7係為本發明溝道型精密下料裝置第二實施例之溝道裝置在壓料板組上與V型凸環在母模上組合設計之平面剖面示意圖。

圖8係為本發明溝道型精密下料裝置第三實施例之溝道裝置在母模上與溝道裝置在胚料上端組合設計之平面剖面示意圖。

圖9係為本發明溝道型精密下料裝置第三實施例之溝道裝置在壓料板組上與溝道裝置在胚料下端組合設計之平面剖面示意圖。

圖10係為習知之一般下料之剖面示意圖。

圖11係為習知之精密下料裝置之剖面示意圖。

圖12係為習知之液壓精密下料裝置之剖面示意圖。

本發明主要是利用溝道裝置與背壓裝置之組合，以達到品質為高光亮面、高剪切長度、大面積、無毛邊、無塌角及無模輥之成品。本發明之溝道裝置是取代傳統精密下料V型凸環之功能，用於增加胚料上下端近沖頭和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。除此之外，本發明溝道裝置之溝道自身的形狀和環繞沖頭溝道裝置之形狀和方式皆無任何限制，皆屬於本專利範疇之內。而本發明所使用背壓裝置，除用來增加胚料在母模刀刃處之靜水壓力外，亦可用來消除成品之塌角及模輥。當然，如果只要求成品之光亮面而不去重視塌角及模輥之存在，本發明專利亦可不必使用背壓裝置。此外，傳統彈簧式之退料系統亦可適用於本系統，在此不為本專利所討論之範疇。

圖1為本發明精密下料裝置之立體示意代表圖，但並不代表本發明專利之所有發明專利之示意圖，圖1中之A區為本發明專利可置替之區域。圖1所示為本發明精密下料裝置的第一種設計，其溝道裝置設置於母模組上之立體示意圖。

本發明精密下料裝置之的第一種設計，其溝道裝置與背壓裝置之各種可能設計變化如下之敘述：溝道裝置7設置在母模組14之上及/或壓力板組12之上；亦即此種設計，是將溝道裝置7設計在母模組14之上(圖3)或壓力板組12之上(圖4)，或者將溝道裝置7 同時設計在母模組14之上與壓力板組12之上(圖5)。而各種設計可以結合背壓裝置6與一密封手段5來完成本發明之整體組合裝置。 請參考圖3至圖5，就可發現溝道裝置7已經取代了傳統精密下料V型凸環之功能，該溝道裝置7是用於增加胚料上下端近沖頭刀刃處和母模刀刃處之靜水壓力，而減緩撕裂面之產生。該背壓裝置6可由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之壓力，並作用於胚料的下端，該壓力用以壓擠胚料；其目的除用於增加胚料下端近母模刀刃處之靜水壓力外，可用來減少塌角及模輥，亦可用以退出成品之退料系統。該密封手段5，用來將本發明裝置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。

圖2係為圖4A區之本發明溝道型精密下料裝置之第 一實施例之溝道裝置設置於母模組上之立體示意圖，包括一壓料板組12，一沖頭10，一母模組14，一背壓裝置6，一密封手段5及一溝道裝置7。

圖3係為本發明溝道型精密下料裝置之第一實施例之溝道裝置設置於母模組上之平面剖面示意圖。如圖3所示，沖頭10穿入沖頭模組11之導引模具之模穴10a，並直接抵接於胚料8。在母模組14上，刻有溝道裝置7，溝道裝置7和胚料8間置有密封手段5。當壓料板下壓時，胚料會流入溝道裝置，母模刀刃處會對胚料下端產生極大之靜水壓力，再加上胚料下端面之成品出口處之背壓，可減緩胚料下緣之撕裂面產生。藉由溝道裝置與背壓裝置組合之手 段，本裝置可達到改良傳統精密下料裝置之缺失。於此需注意者為胚料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，如要以本發明的概念應用於實施面積更小，抑或厚度更薄的下料成品時，也是毫無問題，且會較習知之技術所產生的效果為佳。

圖4係為本發明溝道型精密下料裝置之再一設計，其 溝道裝置設置於壓料板組上，當壓料板下壓時，胚料會流入溝道裝置中，沖頭刀刃處會對胚料上端產生極大之靜水壓力，再加上胚料下端面之成品出口處之背壓，可減緩胚料下端之母模刀刃處之撕裂面產生。本發明裝置之功能就類似於傳統精密下料之V型凸環置於其壓料板上，但本發明裝置無傳統精密下料之V型凸環須穿刺胚料現像，故可改善傳統精密下料之缺失。

圖5係為本發明溝道型精密下料裝置之又一設計，其 兩溝道裝置分別設置於壓料板組上及母模組上，其雙溝道裝置可分別對胚料上下端產生極大之靜水壓力，加上胚料下端面之成品出口處之背壓，可減緩胚料上下端之沖頭和母模之刀刃處之撕裂面產生。

請參閱圖3做以下更詳細之說明：於執行沖壓時，壓料 板12先下壓胚料8，會使胚料8進入溝道裝置7，如此便會在胚料8之下端的母模刀刃處，產生壓痕而對胚料8之下端近母模刀刃處產生極大之靜水壓力，加上胚料下端面之成品出口處(圖3中標示82處)之背壓，則可減緩胚料下端面母模之刀刃處之撕裂面產生。接 著，使用者操縱沖頭10下壓，經一沖頭模組11之導引模具的導引而使沖頭10朝胚料8移動且沖頭10接觸胚料8後，仍繼續下壓前進，藉以沖壓胚料8並使一下料成品(圖3中標示81處)自原始的胚料8上分離；其中，由於該下料成品81係被沖頭10自胚料8向下頂出，故該下料成品81之側邊剪切面輪廓，係因應於沖頭10之橫截面輪廓形成。於本發明揭露中，使用者可藉由退出沖頭10的同時調高背壓室6內之背壓，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。當然，為了更能改善下料成品，本發明亦以溝道裝置7之不同位置之實施來作相應的位置變化，其設置亦已繪示於圖4以及圖5中。

本發明精密下料裝置的第二種設計(請參閱圖6和圖 7)，為壓力板組22之上至少有一V型凸環22b或母模組24之上至少有一V型凸環24b之設計，或壓力板組22之上至少有一溝道裝置7或母模組24之上至少有一溝道裝置7之設計。此種設計，可以將溝道裝置7和V型凸環設計(22b,24b)組合在壓力板組22之上或母模組24之上。但各種設計可以結合背壓裝置6與一密封手段5來完成本發明之整體組合裝置。如圖6係為本發明溝道型精密下料裝置之第二實施例之溝道裝置7是設置在母模組24之上與V型凸環22b是設置在壓料板組22之上組合設計之平面剖面示意圖。圖7係為本發明溝道型精密下料裝置之第二實施例之溝道裝置7是設置在壓料板組22之上與V型凸環24b是設置在母模組24之上之組合設計剖面示意圖。

如圖6至圖7所示，此兩種設計係揭露了一種利用本 發明所揭露之溝道型精密下料裝置技術，結合傳統精密下料之V型凸環22b或24b以擠壓胚料8，及胚料下端出口處施以背壓而使得胚料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，以達改善下料產品質之設計。

本發明精密下料裝置的第三種設計(請參閱圖8和圖 9)，為胚料8上端面上至少有一溝道裝置7或胚料8下端面上至少有一溝道裝置7之設計，或母模組34之上至少有一溝道裝置7或壓料板組32之上至少有一溝道裝置7之設計。這些溝道裝置7，優於傳統精密下料V型凸環之功能，用於增加胚料上下端近沖頭刀刃處和母模刀刃處之靜水壓力，而減緩撕裂面之產生。此種設計，是將溝道裝置7，設置於母模組34之上或壓力板組32之上以及/或胚料8上。 各種設計可以結合背壓裝置6與一密封手段5來完成本發明之整體組合裝置。

如圖8所示，其胚料上端(即壓料板上有油壓入口32a) 刻有溝道裝置7之剖面示意圖；圖9為其胚料下端(即母模上有油壓入口34a)刻有溝道裝置7之剖面示意圖；如圖8至圖9所示，係揭露了一種利用本發明所揭露之溝道型精密下料裝置技術，結合胚料上下端刻有溝道裝置7並施以液壓，及在胚料下端成品出口處施以背壓而使得胚料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，以達改善下料產品質之設計。

對那些熟悉本技藝人士從研讀本發明之揭露，就能明 顯清楚本發明可以使用除了那些特定揭露在上面之外的其它形式之 具體實施方式。描述在上面的特別實施方式，是考慮做說明而不是限制。本發明的範圍如表達在申請專利範圍，而不是限定包含在前面描述的實施方式。

1‧‧‧溝道型精密下料裝置

5‧‧‧密封手段

6‧‧‧背壓裝置

6a‧‧‧流道

7‧‧‧溝道裝置

8‧‧‧胚料

10‧‧‧沖頭

10a‧‧‧沖頭導引模穴

11‧‧‧沖頭模組

12‧‧‧壓力板組

13‧‧‧固定模具

14‧‧‧母模組

Claims (17)

1. 一種溝道型精密下料裝置，用以對一胚料執行沖壓，該裝置包括：一壓料板組，壓持該胚料，該壓料板組具有至少一模穴可讓沖頭穿經該壓料板組內部；一沖頭模組，該沖頭模組具有一導引模具，導引沖頭穿入壓料板組之模穴，並抵接於該胚料；一母模組，該母模組用來置放胚料；至少一溝道裝置在母模組上/或壓料板組上/或胚料上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之溝道型精密下料裝置，至少有一溝道裝置在母模組上，並環繞沖頭；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之溝道型精密下料裝置，至少有一溝道裝置在壓力板組上，並環繞沖頭；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之溝道型精密下料裝置，至少一組溝道裝置在壓力板組上與母模組上，並環繞沖頭；以及\或一密封手 段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之溝道型精密下料裝置，至少有一溝道裝置在母模組上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之溝道型精密下料裝置，至少有一溝道裝置在壓力板組上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之溝道型精密下料裝置，至少一組溝道裝置在壓力板組上與母模組上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
8. 一種溝道型精密下料裝置，用以對一胚料執行沖壓，該精密下料裝置包括：一壓料板組，壓持該胚料，該壓料板組具有至少一模穴可讓沖頭穿經該壓料板組內部； 一沖頭模組，該沖頭模組具有一導引模具，導引沖頭穿入壓料板組之模穴，並抵接於該胚料；一母模組，該母模組用來置放胚料；至少有一V型凸環在壓料板組上或在母模組上，並環繞沖頭；至少有一溝道裝置在壓料板組上或母模組上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在母模組上，並環繞沖頭；至少一V型凸環在壓料板組上並環繞沖頭；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
10. 如申請專利範圍第8項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在壓料板組上並環繞沖頭；至少一V型凸環在母模組上並環繞沖頭；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
11. 如申請專利範圍第8項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在母模組上，並環繞沖頭；至少一V型凸環在壓料板組上並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口 處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
12. 如申請專利範圍第8項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在壓料板組上並環繞沖頭；至少一V型凸環在母模組上並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
13. 一種溝道型精密下料裝置，用以對一胚料執行沖壓，該精密下料裝置包括：一壓料板組，壓持該胚料，該壓料板組具有至少一模穴可讓沖頭穿經該壓料板組內部；一沖頭模組，該沖頭模組具有一導引模具，導引沖頭穿入壓料板組之模穴，並抵接於該胚料；一母模組，該母模組用來置放胚料；至少一溝道裝置在胚料上端或下端，並環繞於沖頭；至少一溝道裝置在壓料板組或母模組上並環繞於沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道 裝置在胚料上端，並環繞沖頭；至少一溝道裝置在母模組上，並環繞沖頭；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
15. 如申請專利範圍第13項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在胚料下端並環繞沖頭；至少一溝道裝置在壓料板組上，並環繞沖頭；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
16. 如申請專利範圍第13項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在胚料上端，並環繞沖頭；至少一溝道裝置在母模組上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。
17. 如申請專利範圍第13項所述之溝道型精密下料裝置，至少一溝道裝置在胚料下端並環繞沖頭；至少一溝道裝置在壓料板組上，並環繞沖頭；一背壓裝置，該裝置係由液壓系統、彈力系統或其它任何方法所產生之背壓，並作用於胚料下端面之成品出口處，該壓力用以壓擠胚料；以及\或一密封手段，設置於該胚料與母模組之間或該胚料與壓料板組之間。