專利名稱：高張力金屬板的成型制法及該沖壓設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高張力金屬板的成型制法及該沖壓設(shè)備，特別是指一種 透過該沖壓設(shè)備的沖頭與壓料板的壓著部兩邊形成段差區(qū)，以該段差區(qū) 能避免高張力金屬板成型后的反彈作用力的方法及該沖壓設(shè)備。背錄技術(shù)金屬具有極佳的強度和適當?shù)膿?、韌度，常用來做為需要強度的結(jié) 構(gòu)件，在一單位面積上所施加的力量超過其拉伸強度時，金屬不會像陶瓷或磚塊等脆性材料一樣馬上斷裂，而是產(chǎn)生變形，也就是說金屬具有可塑性，故一般稱它為塑性變形；讓金屬產(chǎn)生塑性變形必須以強度更高 于金屬的鋼材來制作模具，通常其工作步驟是將鋼材依所要成形的形狀 做出上、下模具，然后把上下模具打開后置入材料，再把模具固定在稱 為沖床的設(shè)備上，讓沖床提供成形所需的力量，帶動模具做上下合模/ 開模的動作。合模使材料成形，開模讓原材料做進出的動作，以沖床、 模具及原材料構(gòu)成一套沖壓成形系統(tǒng)，在強壓之下，即使是強度甚佳的 金屬也不得不隨模具形狀而變形。請同時參閱圖1所示，為習知將高張力金屬板成型的步驟及該模具 設(shè)計。其中，高張力金屬板10置放在上模具20以及下模沖頭22之間， 在下模沖頭22沖壓的過程，由壓料板24進行夾持該高張力金屬板10, 但在沖壓的過程中，該高張力金屬板10的板材特性及其內(nèi)應力對于沖壓 的抗力影響，高張力金屬板10的尾端12時常容易產(chǎn)生大幅反彈(翹起)或撓曲，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量，其結(jié)果如圖2所示。又，因為金屬板尾端翹起或撓曲以致于沖壓后無法一次完成規(guī)格所 要求的角度以及形狀，故必須加上后制作業(yè)。故習知的做法加上后制作 業(yè)的制程為(一)成型、(二)剪邊、(三)整形、(四)再整形，共計 有四項制程。亦或是(一)下料、(二)成型、(三)二次成型、(四) 整形、(五)再整形，共計有五項制程。上述兩種制程方式過程冗長，生 產(chǎn)速度緩慢，影響甚巨的部分則在于金屬板材料經(jīng)過多道加工程序后， 將于表面留下壓紋、刮壓痕跡，成品質(zhì)量受到影響，更必需包含再次以 加工恢復光滑表面的再次加工制程。舉一實例來說，為避免反彈和增加成型產(chǎn)品的準確度， 一般如果要 成型--預定角度，則需要藉模具經(jīng)加上所述的多次的"成型"、"整型" 等沖壓彎折，和調(diào)整其沖壓成型的成品至標準的彎曲形狀，其需要經(jīng)多 次成型加工、整形調(diào)整，該沖壓時間、搬運過程、開模合模操作耗費人 力、工種和動力，作業(yè)相當繁瑣；再者，多次的"成型"、"整型"的沖 壓成型作業(yè)，不僅工時成本高，且減損模具使用壽命，同時成型制品也 會硬化，不利加工程序。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于，在預定彎折的產(chǎn)品外緣產(chǎn)生一段差結(jié)構(gòu)， 可形成該段差的模具將于沖頭與壓料板分隔的分模線，使高張力金屬板 在成型的過程中充分壓制金屬板避免反彈。本發(fā)明的次一目的在于，將金屬材料成型的制程縮減，利用該沖壓 設(shè)備將制程縮減為(一)成型、(二)剪邊、(三)整形，以減少人力、工時和降低功率消耗，大量降低開模成本及沖壓制程費用，且成型制品 不會產(chǎn)生刮、壓痕跡和硬化，便利于加工程序，提升成型制品質(zhì)量。本發(fā)明的高張力金屬板的沖壓設(shè)備，包括有 一沖頭， 一與該沖頭 為相對應的上模以及一壓料板，其中，該沖頭與壓料板的壓著部兩邊形 成有--段差區(qū)，該段差區(qū)相對設(shè)于高張力金屬板預定彎折的外緣部，使 具有--預定面積的高張力金屬板被放置在沖壓設(shè)備的沖頭與壓料板之 間，在金屬板材料成型的過程中，金屬板材料將充分受到該段差區(qū)的壓 制而在尾端形成一段差，可避免該金屬板材料成型后的反彈作用。透過上述的沖壓設(shè)備，本發(fā)明具有下列沖壓步驟將壓料板位于一 預計高度，該高度略與沖頭相同而形成一平面，將金屬板材料置放在該 平面上，之后進行第一階段沖壓。該第一階段沖壓是由一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使 沖頭上升一第一距離，使該高張力金屬板呈現(xiàn)粗略變形，同時該變形部 分以沖頭與壓料板的壓著部兩邊段差為變化，第二階段沖壓再由驅(qū)動機 構(gòu)驅(qū)使沖頭上升- -第二距離，使該高張力金屬板呈現(xiàn)大體變形，第三階 段沖壓則由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第三距離而沖壓到底，透過分階段 沖壓以及段差區(qū)的設(shè)置，將使高張力金屬板在成型的過程中在尾端形成 一段差充分到壓制，故高張力金屬板材料將塑性變形，產(chǎn)品成型過程僅 需成型、剪邊、整形三步驟即可。本發(fā)明更進一步在上模的側(cè)端邊設(shè)有一調(diào)整機構(gòu)，藉以調(diào)整沖頭與 壓料板之間的段差區(qū)，使本沖壓設(shè)備更具彈性。本發(fā)明在預定彎折成品外緣的模具設(shè)計一段差區(qū)，成為沖頭與壓料 板分隔的分模線，使高張力金屬板材料在成型的過程充分受到壓制，避 免高張力金屬板的邊為反彈或撓曲狀態(tài)，省卻沖壓后需經(jīng)多次整形的缺失。在制作相同經(jīng)沖壓產(chǎn)生的產(chǎn)品時，本發(fā)明較先前技術(shù)省略一到二步 驟可減少工種和作業(yè)人員，故相對可以提升生產(chǎn)效率且降低成本，避免瑕疵品形成的機率；以及通過本發(fā)明的金屬板成型制品，不會產(chǎn)生硬化, 同時可降低施加于沖壓模具的成型壓力，減省人力、工種和對于能源、 功率的消耗，且進一歩提升模具的使用壽命。以下將配合圖式說明本發(fā)明的實施例，下述所列舉的實施例僅用以 闡明本發(fā)明，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習此技藝者，當可做 些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視申請專利范圍所界定者為他 準o


圖i為習知高張力金屬板成型模具設(shè)備；圖2為透過習知模具設(shè)備所成型的高張力金屬板圖3為本發(fā)明的沖壓設(shè)備示意圖；圖4至圖6為展現(xiàn)一系列沖壓設(shè)備的沖壓過程；圖7為本發(fā)明沖壓高張力金屬板成型示意圖；圖8為本發(fā)明的沖壓設(shè)備搭配調(diào)整機構(gòu)示意圖。主要組件符號說明10高張力金屬板 12 尾端14段差 20 上模具22下模沖頭 24 壓料板30上模 32 沖頭34 壓料板36 調(diào)整機構(gòu) 364墊體S 段差區(qū)34a壓著部 362導蟪桿40 驅(qū)動機構(gòu)C 分模線具體實籮方式本發(fā)明所述的高張力金屬板，舉例來說可為將鋼材經(jīng)過加工的高張 力鋼板，由于其高性能及減輕重量的優(yōu)點，漸漸成為汽車材料的主角， 譬如使用在車身骨架、車架、保險桿等，該強度的增加是添加徼量合 金元素，如Mk Ce、 V、 Ti等，當然特殊的軋延及退火技術(shù)也是達到期 望特性的必要歩驟。當然，屬于高張力金屬特性者范圍廣泛，故當不以 此為限定。請參閱圖3所示，本發(fā)明的沖壓設(shè)備包括有沖頭32 (Punch)、上模 30 (DIE)以及壓料板34 (Blank Holder),而上模30也俗稱為母模。其 中該上模30或沖頭32通常受到一驅(qū)動機構(gòu)40的驅(qū)動，而可作上、下規(guī) 律性運動，又，除了設(shè)定為規(guī)律性，也可為受控制指令設(shè)定，為分階段 式的運行。與該沖頭32相對應的上模30,該上模30為搭配沖頭32的型 態(tài)而通常為一具有凹陷部的模具，如同本實施例，該沖頭32與上模30 分為"凸"、"凹"的相對應模具，但并不限于該型態(tài)。該壓料板34提供 —適當?shù)膲毫狭Φ?，可對高張力金屬?0 (板料)在沖頭32、上模30 進行相對性運動時進行夾持，故加工時，高張力金屬板10置于壓料板34 與上模30間，且被夾持住，然后沖頭32往高張力金屬板10移動，弓H申 至上模30中。本發(fā)明的特色在于該沖頭32與壓料板34的壓著部34a兩邊形成有 —段差區(qū)S,該段差區(qū)S相對設(shè)于高張力金屬板10預定彎折尾端12 (或 稱為變形)的外緣，具體距離預定彎折尾端12約略5mm 20mm (可調(diào) 整值)，將令高張力金屬板10的尾端12外緣形成一段差14，該段差區(qū)S 成為沖頭32與壓料板34的分模線C。本實施例為以區(qū)塊型式的壓料板 34,表示于圖面的左右兩側(cè)，使具有一預定面積的高張力金屬板10被放 置在沖壓設(shè)備的沖頭32與壓料板34之上，在高張力金屬板10成型的過 程中受到壓料板34與上模30間的滑動作用，充分受到該段差區(qū)S的壓 制、而產(chǎn)生段差14來避免該高張力金屬板IO成型后的尾端反彈作用。請連續(xù)參閱圖4至圖6所示，為本發(fā)明沖壓設(shè)備一系列動作步驟， 在本發(fā)明中許多因素不加以考慮，如壓料板34與上模30或沖頭32間 的摩擦關(guān)系、壓料板34的壓料力道等，主要仍著重克服料件成型之后的 反彈以及省略制程，合先敘明。首先，沖頭32必須連接一驅(qū)動機構(gòu)，一 般為油壓機，藉以帶動沖頭作上、下運動，在之前的圖3已有說明。圖4 中，該沖壓步驟開始，壓料板34位于一預計高度，該高度略與沖頭32 相同而形成一平面，該高張力金屬板10置放在該平面上，亦或于開始階 段沖頭32與壓料板34即位于同--平面上(請參考圖3);參閱圖5，進 入第一階段沖壓，壓料板34或其壓著部34a提供一適當?shù)膲毫狭Φ?，?對高張力金屬板10在沖頭32、上模30進行相對性運動時進行夾持，而 由驅(qū)動機構(gòu)40驅(qū)使沖頭32上升一第一距離，使該高張力金屬板10呈現(xiàn) 粗略變形，該部分變形是隨著沖頭32逐漸進入上模30、并與壓料板34 的段差區(qū)S為變化；參閱圖6，進入第二階段沖壓，由該驅(qū)動機構(gòu)40驅(qū) 使沖頭32上升一第二距離，使該高張力金屬板10持續(xù)變形，該高張力 金屬板10隨著沖頭32頂起而逐漸貼于上模30的邊緣部位，段差區(qū)S也逐漸形成；參閱圖7，為其成型示意圖，在進入第三階段沖壓，由驅(qū)動機 構(gòu)40驅(qū)使沖頭32上升一第三距離，該第三階段沖壓將令沖頭32沖壓到 底至高張力金屬板10完成變形，并使該高張力金屬板10外緣12因沖頭 32與壓料板34的壓著部兩邊有一段差區(qū)S模具結(jié)構(gòu)而形成一段差14。 由此可了解，透過分階段沖壓以及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將使高張力金屬板 10在成型的過程中充分受到壓制，故該材料將塑性變形，產(chǎn)品成型后， 該段差14將壓制(抵銷)尾端外緣反彈力道，所以成型品僅需經(jīng)剪邊、 整形步驟即可完成。又，要說明的是，前述沖頭32上升的第一、第二、第三距離，是為 配合圖面所示而界定的，而實際上驅(qū)動機構(gòu)40驅(qū)使沖頭32上升是線性 連續(xù)的，即為不分段連續(xù)式的反復運動，在此特予釋明。本發(fā)明的變化實施部分請參閱圖8，進一步于上模30的至少一端邊 設(shè)有一調(diào)整機構(gòu)36，至少由一可旋控導螺桿362以及可調(diào)整的墊體364 構(gòu)成，該調(diào)整機構(gòu)36能夠調(diào)整沖頭32與壓料板34之間的模具段差區(qū)S。 譬如，若原先高張力金屬板的段差形成需在為外緣10mm,若規(guī)格需要改 變增減a時，則可操控該導螺桿362進而帶動墊體364使該成為lOmm土 a,該a值即為該調(diào)整機構(gòu)36的增減量，進而改變沖頭32與壓料板34 的模具段差區(qū)S相對深淺。故，以該調(diào)整機構(gòu)36可以配合不同厚薄度、 彎折角度需求或金屬板性質(zhì)，在一裕度范圍內(nèi)進行調(diào)整，達到最佳成型 效能。
權(quán)利要求
1. 一種高張力金屬板的成型制法，指透過一沖頭，一與該沖頭為相對應的上模以及一壓料板所構(gòu)成的沖壓設(shè)備對一高張力金屬板所進行的沖壓步驟，其中，該沖頭與壓料板的壓著部側(cè)邊形成有一段差區(qū)，該步驟為將壓料板位于一預計高度，該高度略與沖頭相同而形成一平面，該高張力金屬板置放在該平面上；由一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第一距離的第一階段沖壓，使該高張力金屬板呈現(xiàn)粗略變形；由該驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第二距離的第二階段沖壓，使該高張力金屬板為持續(xù)變形；由該驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第三距離的第三階段沖壓，該第三階段沖壓為沖壓到底至高張力金屬板完成變形，并且使該高張力金屬板外緣具有一段差。
2、 一種高張力金屬板的成型制法，指透過一沖頭，一與該沖頭為相 對應的上模以及一壓料板所構(gòu)成的沖壓設(shè)備對一高張力金屬板所進行的 沖壓步驟，其中，該沖頭與壓料板形成有一段差區(qū)，該步驟為開始階段沖頭與壓料板于同一平面上，該高張力金屬板置放在該平 面上由一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第一距離的第一階段沖壓，使該高張 力金屬板呈現(xiàn)粗略變形；由該驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第二距離的第二階段沖壓，使該高張 力金屬板為持續(xù)變形；由該驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)使沖頭上升一第三距離的第三階段沖壓，該第三階段沖壓為沖壓到底至高張力金屬板完成變形，并且使該高張力金屬板外 緣具有一段差。
3、 一種沖壓設(shè)備，可利用沖壓使高張力金屬板變形，并且使該高張 力金屬板外緣具有一段差，該設(shè)備包括有一沖頭， 一與該沖頭為相對 應的上模以及一壓料板，其中，該沖頭與壓料板的壓著部兩邊形成有一 段差區(qū)，該段差區(qū)相對設(shè)于高張力金屬板預定彎折的外緣，使具有一預 定面積的高張力金屬板被放置在沖壓設(shè)備的沖頭與壓料板之間，使高張 力金屬板成型的過程將充分受到該段差區(qū)的壓制而形成一段差、而可避 免該高張力金屬板成型后的反彈作用。
4、 如權(quán)利要求3所述的沖壓設(shè)備，其特征在于進一步于上模的至 少一端邊設(shè)有一調(diào)整機構(gòu)，該調(diào)整機構(gòu)至少由一導蟝桿以及可調(diào)整的墊 體構(gòu)成。
5、 一種沖壓設(shè)備，可利用沖壓使高張力金屬板變形，并且該金屬材 料板外緣部具有一段差，該設(shè)備包括有-一驅(qū)動機構(gòu)；—受驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動，而可作上、下規(guī)律性運動的沖頭； 一與該沖頭為相對應的上模；可提供一適當?shù)膲毫狭Φ?，并對高張力金屬板在沖頭、上模進行相 對性運動時進行夾持的壓料板；于該沖頭與壓料板的壓著部具有段差區(qū)，該段差區(qū)相對設(shè)于高張力 金屬板預定彎折端的外緣。
6、 如權(quán)利要求5所述的沖壓設(shè)備，其特征在于進一步于上模的至 少一端邊設(shè)有一調(diào)整機構(gòu)，該調(diào)整機構(gòu)至少由一導螺桿以及可調(diào)整的墊 體構(gòu)成。7、如權(quán)利要求5所述的沖壓設(shè)備，其特征在于該段差區(qū)為沖頭與 壓料板的分模線。
全文摘要
一種高張力金屬板的成型制法及該沖壓設(shè)備，是利用沖壓設(shè)備使具有一預定面積的高張力金屬板成型，該具有一預定面積的高張力金屬板被放置在沖壓設(shè)備的沖頭、上模與壓料板之間，其中該沖頭與壓料板的壓著部兩邊形成有一段差區(qū)，該段差區(qū)相對設(shè)于高張力金屬板預定彎折的外緣部，在高張力金屬板成型的過程中，高張力金屬板將充分受到該段差區(qū)的壓制而在尾端形成一段差，可避免該高張力金屬板成型后的反彈作用；以及通過本發(fā)明的金屬板成型制品，不會產(chǎn)生硬化，同時可降低施加于沖壓模具的成型壓力，減省人力、工種和對于能源、功率的消耗，且進一步提升模具的使用壽命。
文檔編號B21D37/00GK101264495SQ20071007944
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者簡榮華 申請人:伍享工業(yè)股份有限公司