TW201718223A - 變截面擠型裝置及擠型方法 - Google Patents

Abstract

一種變截面擠型裝置包括：一盛錠桶，用以容置一擠錠；一固定式擠型模具，固接於該盛錠桶，並包括：一擠型母模，包括一模穴，該模穴連通該盛錠桶；以及一擠型公模，固接於該擠型母模，其中該擠型公模與該擠型母模之間形成至少一斜向通道，且該斜向通道具有一斜方向；一複動式擠型模具，用以相對該固定式擠型模具而移動，並包括：至少一成形模塊，該成形模塊設置於該斜向通道內，並具有一頭部及一尾部，其中該頭部用以伸入該模穴中，並沿該斜方向移動至一預定位置，以改變該模穴之出口面積；以及一擠壓桿，用以沿一擠壓方向對該擠錠進行擠壓。

Description

變截面擠型裝置及擠型方法

本發明有關於一種變截面擠型裝置及擠型方法，特別是關於一種具有複動式擠型模具之變截面擠型裝置及擠型方法。

擠型是指將材料透過擠壓方式成型，其原理是將擠壓材/擠錠藉由適度加熱並加壓，等速擠入模具來製成所需形狀、尺寸及物理性質的產品，因此適合易塑形之金屬及塑料成品之加工。鋁擠型與人類生活息息相關，從食具、電子產品到汽車工業與建築等都被大量使用。

然而，現有的擠型製程中，只能生產相等截面的擠型件，若需要不等截面的擠型件則需要進行多次的加工。例如，先藉由擠型製程擠出的均勻截面型材，然後需要複雜的二次成形與焊接才能獲得不規則的變化截面，以導致工時的增加與成本的提高，喪失擠型製程該有的良好性能。

有鑑於此，因此，便有需要提供一種變截面擠型裝置及擠型方法，來解決前述的問題。

本發明的主要目的在於提供一種具有複動式擠型模具之變截面擠型裝置及擠型方法，用以製造變截面擠型件。

為達成上述目的，本發明提供一種變截面擠型裝置，包括：一盛錠桶，具有一容置空間，用以容置一擠錠；一固定式擠型模具，固接於該盛錠桶，並包括：一擠型母模，包括一模穴，該模穴連通該盛錠桶之容置空間；以及一擠型 公模，固接於該擠型母模，其中該擠型公模與該擠型母模之間形成至少一斜向通道，且該斜向通道具有一斜方向；一複動式擠型模具，用以相對該固定式擠型模具而移動，並包括：至少一成形模塊，該成形模塊設置於該斜向通道內，並具有一頭部及一尾部，其中該頭部用以伸入該模穴中，並沿該斜方向移動至一預定位置，以改變該模穴之出口面積；以及一擠壓桿，用以相對於該盛錠桶而移動，並沿一擠壓方向對該擠錠進行擠壓。

本發明之變截面擠型裝置具有下述優點：一、突破性之模具與製程開發，改變傳統擠型製程只能生產相同截面型材之固有模式。二、能結合現有擠型機之機構，且本發明之固定式擠型模具及複動式擠型模具之作動機構簡易，可節省模具製造成本。三、可依擠型裝置之規格與產品尺寸需求，本發明之複動式擠型模具及/或穿心桿相互搭配而得多截面變化之擠型件產品。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。

100‧‧‧變截面擠型裝置

102‧‧‧擠錠

110‧‧‧盛錠桶

112‧‧‧容置空間

120‧‧‧固定式擠型模具

121‧‧‧擠型母模

122‧‧‧模穴

122a‧‧‧中心位置

122b‧‧‧邊緣位置

123‧‧‧擠型公模

124‧‧‧斜向通道

125‧‧‧斜方向

126‧‧‧徑向通道

127‧‧‧徑向

128‧‧‧出料通道

129‧‧‧限位部

130‧‧‧複動式擠型模具

132‧‧‧成形模塊

134‧‧‧頭部

134a‧‧‧第一剖面

134b‧‧‧第二剖面

136‧‧‧尾部

142‧‧‧推動模塊

138‧‧‧第一斜面

140‧‧‧光滑接觸面

144‧‧‧頭部

146‧‧‧尾部

148‧‧‧第二斜面

150‧‧‧擠壓桿

152‧‧‧擠壓方向

160‧‧‧穿心桿

162‧‧‧線性滑動平台

164‧‧‧伺服馬達

190‧‧‧變截面擠型件

190’‧‧‧另一變截面擠型件

190”‧‧‧又一變截面擠型件

190a‧‧‧變尺寸擠型件

190b‧‧‧固定尺寸擠型件

190c‧‧‧另一變尺寸尺寸擠型件

190d‧‧‧另一固定尺寸擠型件

200‧‧‧變截面擠型裝置

290a‧‧‧變尺寸擠型件

290‧‧‧變截面擠型件

A1‧‧‧第一尺寸出口面積

A2‧‧‧第二尺寸出口面積

D1‧‧‧內徑

D2,D3‧‧‧外徑

S210~S230‧‧‧步驟

圖1為本發明之第一實施例之變截面擠型裝置之前視示意圖；圖2a為沿圖1之剖線A-A之變截面擠型裝置之剖面示意圖，其顯示一成形模塊之頭部在一第一預定位置；圖2b為沿圖1之剖線A-A之變截面擠型裝置之剖面示意圖，其顯示一成形模塊之頭部在一第二預定位置；圖3為本發明之第一實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖； 圖4為本發明之第一實施例之一成形模塊及一推動模塊之剖面示意圖；圖5為本發明之第一實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖，其顯示形成一變尺寸擠型件；圖6為本發明之第一實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖，其顯示形成一固定尺寸擠型件；圖7為本發明之第一實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖，其顯示形成另一變尺寸擠型件；圖8為本發明之第一實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖，其顯示形成另一固定尺寸擠型件；圖9為本發明之另一實施例之另一變截面擠型件之剖面示意圖；圖10為本發明之又一實施例之又一變截面擠型件之剖面示意圖；圖11為本發明之第一實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖，其顯示一變截面擠型件之內徑及外徑；圖12為本發明之第二實施例之變截面擠型裝置之剖面示意圖；圖13為本發明之第二實施例之變截面擠型方法的流程圖；以及圖14為本發明之第二實施例之一成形模塊之頭部及一模穴之剖面示意圖，其顯示形成一變尺寸擠型件。

請參考圖1、圖2a及圖2b，其顯示本發明之第一實施例之變截面擠型裝置100。該變截面擠型裝置100包括一盛錠桶(Container)110、一固定式擠型模具120、一複動式擠型模具130、一穿心桿(Mandrel)160及一擠壓桿(Stem)150。該盛錠桶110具有一容置空間112，用以容置一擠錠(Billet)102。該擠錠102之材質可為鐵、鋁、鎂、鈦等之金屬材質或其合金材質。

請參考圖2a該擠壓桿150用以相對於該盛錠桶110而移動，並沿一擠壓方向152(亦即軸向)對該擠錠102進行擠壓。舉例，該擠壓桿150可藉由一油壓動力源(圖未示)驅動而前後移動，進而使該擠壓桿150對該擠錠102進行擠壓或不擠壓。該穿心桿160亦設置於該盛錠桶110內。舉例，可藉由另一油壓動力源(圖未示)驅動而移動至一適當位置，使該穿心桿160伸入該複動式擠型模具130中。該擠壓桿150及穿心桿160可個別單獨作動。

該固定式擠型模具120及該複動式擠型模具130之材質可為模具鋼、碳鋼、不銹鋼或其他金屬材料與非金屬材料，上述中的模具鋼是指可用來製造冷沖模、熱鍛模或壓鑄模等模具的鋼種。

該固定式擠型模具120固接於該盛錠桶110，並包括一擠型母模(Female Die)121及一擠型公模(Male Die)123。該擠型母模包括一模穴122，該模穴122連通該盛錠桶110之容置空間112。該擠型公模123固接於該擠型母模121，其中該擠型公模123與該擠型母模121之間形成至少一斜向通道124(例如兩個斜向通道124)，且該斜向通道124具有一斜方向125。該擠型公模123更包括一徑向通道126及一出料通道128。該徑向通道126具有一徑向127。該出料通道128連通該模穴122。

該複動式擠型模具130用以相對該固定式擠型 模具120而移動，並包括至少一成形模塊132。該成形模塊132(Forming Die)設置於該斜向通道124內，並具有一頭部134及一尾部136。該頭部134用以伸入該模穴122中，並沿該斜方向125移動至一預定位置，以改變該模穴122之出口面積。在本實施例中，該複動式擠型模具130包括兩個成形模塊132，圖2所示之左右兩側的成形模塊可進行同步或不同步作動。在另一實施例中，該複動式擠型模具130可只包括一個成形模塊132，亦可達成改變該模穴122之出口面積。

請參考圖3，當該成形模塊132之頭部134在一第一預定位置時，則伸入該模穴122中之該成形模塊132的頭部134具有一第一剖面134a，使該模穴122具有一第一尺寸出口面積A1；以及，當該成形模塊132之頭部134在一第二預定位置時，則伸入該模穴122中之該成形模塊132的頭部134具有一第二剖面134b，使該模穴122具有一第二尺寸出口面積A2。

在本實施例中，該擠型母模121之模穴122的外形可為矩形，且伸入該模穴122中之該成形模塊132之頭部134的第一及第二剖面134a、134b亦為矩形。該擠型母模121可更包括一限位部129(圖2所示)，用以限制該成形模塊132之頭部134伸入該模穴122中最遠的位置。

請再參考圖2a，該複動式擠型模具130更包括一推動模塊(Pushing Die)142，用以伸入該徑向通道126，並具有一頭部144及一尾部146，該推動模塊142之頭部144用以沿該徑向127而推動該成形模塊132之尾部136。

請參考圖4及圖2a，該成形模塊132之尾部136包括一第一斜面138。該推動模塊142之頭部144包括一第二斜面148，該第二斜面148接觸並對齊於該第一斜面138，且該第一及第二斜面138、148沿該第一及第二斜面138、148之間的一光滑接觸面140而相對移動。在本實施例中，該第 一斜面138及第二斜面148皆可與該徑向127具有夾角為45度。然而，45度並非用以限制本發明，該夾角亦可為其他角度值。

請再參考圖2a，該變截面擠型裝置100更包括一滑動平台(例如線性滑動平台162)；以及一驅動器(例如伺服馬達164)，用以驅動該滑動平台162而拉動該推動模塊142，進而推動該成形模塊132。

請參考圖5，在步驟A：當該成形模塊132之頭部134在一第一時段內由一第一預定位置(圖2a所示)移動至一第二預定位置(圖2b所示)時，則在該第一時段內該模穴122具有由一第一尺寸出口面積A1逐漸變成一第二尺寸出口面積A2的變尺寸出口面積，藉此該擠壓桿150在該第一時段內擠壓該擠錠102，使該擠錠102經過該模穴122之變尺寸出口面積而流出，以形成一變尺寸擠型件190a。舉例，該擠壓桿150等速向下擠壓，該伺服馬達164會驅動該線性滑動平台162以拉動該推動模塊142往兩側後退，進而使該成形模塊132分別向左下及右下方移動，使該變尺寸擠型件190a(沿該擠壓方向152之相反方向)的厚度逐漸增加。

請參考圖6，在步驟B：當該成形模塊132之頭部134移動至該第二預定位置(圖2b所示)後持續一第二時段保持不動，則在該第二時段內該模穴122具有該第二尺寸出口面積A2，藉此該擠壓桿150在該第二時段內擠壓該擠錠102，使該擠錠102經過該模穴122之第二尺寸出口面積A2而流出，以形成一固定尺寸擠型件190b。舉例，該擠壓桿150等速向下擠壓，該推動模塊142及該成形模塊132不作動，使該固定尺寸擠型件190b(沿該擠壓方向152之相反方向)的厚度維持固定。

請參考圖7，在步驟C：當該成形模塊132之頭部134在一第三時段內由該第二預定位置(圖2b所示)移動至 該第一預定位置(圖2a所示)時，則在該第三時段內該模穴122具有由該第二尺寸出口面積A2逐漸變成該第一尺寸出口面積A1的另一變尺寸出口面積，藉此該擠壓桿150在該第三時段內擠壓該擠錠102，使該擠錠102經過該模穴122之另一變尺寸出口面積而流出，以形成另一變尺寸擠型件190c。舉例，該擠壓桿150等速向下擠壓，該伺服馬達164會驅動該線性滑動平台162以拉動該推動模塊142往兩側後退，進而使該成形模塊132分別向右上及左上方移動，使該另一變尺寸擠型件190c(沿該擠壓方向152之相反方向)的厚度逐漸縮減。

請參考圖8，在步驟D：當該成形模塊132之頭部134移動至該第一預定位置(圖2a所示)後持續一第四時段保持不動，則在該第四時段內該模穴122具有該第一尺寸出口面積A1，藉此該擠壓桿150在該第四時段內擠壓該擠錠102，使該擠錠102經過該模穴122之第一尺寸出口面積A1而流出，以形成另一固定尺寸擠型件190d。舉例，該擠壓桿150等速向下擠壓，該推動模塊142及該成形模塊132不作動，使該另一固定尺寸擠型件190d(沿該擠壓方向152之相反方向)的厚度維持固定。

在一實施例中，若只執行步驟A，則該第一變尺寸擠型件190a即為一變截面擠型件190，如圖5所示。

在另一實施例中，若依序執行步驟A及步驟B，則該第一變尺寸擠型件190a及該第一尺寸擠型件190b依序連接，以組合成另一變截面擠型件190’，如圖9所示。

在又一實施例中，若依序執行步驟A、步驟B、步驟C及步驟D，則該第一變尺寸擠型件190a、該第一尺寸擠型件190b、該第二變尺寸擠型件190c及該第二尺寸擠型件190d依序連接，以組合成又一變截面擠型件190”，如圖10所示。

請參考圖11及圖2，該穿心桿160伸入該模穴 122中之中心位置122a，用以使該變截面擠型件190成為一變截面中空擠型件，並可決定該變截面中空擠型件之內徑D1。該成形模塊132之頭部134伸入該模穴122中之邊緣位置122b，且伸入該模穴122中之該成形模塊132的頭部134剖面，用以控制該變截面擠型件190之外徑D2、D3。

本發明藉由該擠壓桿150、穿心桿160及該複動式擠型模具130之成形模塊132之時序移動，以控制中空擠型件之形狀特徵，達到製造變截面擠型件之目的。

請參考圖12，其顯示本發明之第二實施例之變截面擠型裝置。第二實施例的變截面擠型裝置200大體上類似於第一實施例的變截面擠型裝置100，相同的元件標示相同的標號。第二與第一實施例不同的地方在於：第二實施例之該變截面擠型裝置200沒有包括一穿心桿。請參考圖13及圖12，本發明之第二實施例之變截面擠型方法包括下列步驟：

在步驟S210中，提供一種變截面擠型裝置200，其包括一盛錠桶110、一固定式擠型模具120及一複動式擠型模具130，其中該盛錠桶110具有一容置空間112，該固定式擠型模具120包括一擠型母模121及一擠型公模123，該擠型母模121包括一模穴122，該模穴122連通該盛錠桶110之容置空間112，該擠型公模123與該擠型母模121之間形成一斜向通道124，該複動式擠型模具130包括一成形模塊132，且該成形模塊132設置於該斜向通道124內並具有一頭部134。

在步驟S220中，將一擠錠102容置於該盛錠桶110之容置空間112。

在步驟S230中，在一時段內擠壓該擠錠102，使該擠錠102經過該模穴122之一變尺寸出口面積而流出，以形成一變尺寸擠型件290a，即為該變截面擠型件290，如圖14所示，其中當該成形模塊132之頭部134在該時段內由一第一預定位置移動至一第二預定位置時，則在該時段內該 模穴122具有由一第一尺寸出口面積A1逐漸變成一第二尺寸出口面積A2的該變尺寸出口面積。由於該變截面擠型裝置200沒有包括一穿心桿，因此該變截面擠型件290為一變截面實心擠型件。

本發明藉由該擠壓桿150及該複動式擠型模具130之成形模塊132之時序移動，以控制實心擠型件之形狀特徵，達到製造變截面擠型件之目的。

本發明之變截面擠型裝置具有下述優點：一、突破性之模具與製程開發，改變傳統擠型製程只能生產相同截面型材之固有模式。二、能結合現有擠型機之機構，且本發明之固定式擠型模具及複動式擠型模具之作動機構簡易，可節省模具製造成本。三、可依擠型裝置之規格與產品尺寸需求，本發明之複動式擠型模具及/或穿心桿相互搭配而得多截面變化之擠型件產品。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

100‧‧‧變截面擠型裝置

102‧‧‧擠錠

110‧‧‧盛錠桶

112‧‧‧容置空間

120‧‧‧固定式擠型模具

121‧‧‧擠型母模

122‧‧‧模穴

123‧‧‧擠型公模

124‧‧‧斜向通道

125‧‧‧斜方向

126‧‧‧徑向通道

127‧‧‧徑向

128‧‧‧出料通道

129‧‧‧限位部

130‧‧‧複動式擠型模具

132‧‧‧成形模塊

134‧‧‧頭部

136‧‧‧尾部

142‧‧‧推動模塊

144‧‧‧頭部

146‧‧‧尾部

150‧‧‧擠壓桿

152‧‧‧擠壓方向

160‧‧‧穿心桿

162‧‧‧線性滑動平台

164‧‧‧伺服馬達

Claims (10)

1. 一種變截面擠型裝置，包括：一盛錠桶，具有一容置空間，用以容置一擠錠；一固定式擠型模具，固接於該盛錠桶，並包括：一擠型母模，包括一模穴，該模穴連通該盛錠桶之容置空間；以及一擠型公模，固接於該擠型母模，其中該擠型公模與該擠型母模之間形成至少一斜向通道，且該斜向通道具有一斜方向；一複動式擠型模具，用以相對該固定式擠型模具而移動，並包括：至少一成形模塊，該成形模塊設置於該斜向通道內，並具有一頭部及一尾部，其中該頭部用以伸入該模穴中，並沿該斜方向移動至一預定位置，以改變該模穴之出口面積；以及一擠壓桿，用以相對於該盛錠桶而移動，並沿一擠壓方向對該擠錠進行擠壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述變截面擠型裝置，其中：當該成形模塊之頭部在一第一時段內由一第一預定位置移動至一第二預定位置時，則在該第一時段內該模穴具有由一第一尺寸出口面積逐漸變成一第二尺寸出口面積的一變尺寸出口面積，藉此該擠壓桿在該第一時段內擠壓該擠錠，使該擠錠經過該模穴之變尺寸出口面積而流出，以形成一變尺寸擠型件，即為一變截面擠型件。
3. 如申請專利範圍第2項所述變截面擠型裝置，其中：當該成形模塊之頭部移動至該第二預定位置後持續一第二時段保持不動，則在該第二時段內該模穴具有該第二尺寸出口面積，藉此該擠壓桿在該第二時段內擠壓該擠錠，使該擠錠經過該模穴之第二尺寸出口面積而流出，以 形成一固定尺寸擠型件，其中該固定尺寸擠型件連接於該變尺寸擠型件，使該固定尺寸擠型件及該變尺寸擠型件組合成另一變截面擠型件。
4. 如申請專利範圍第2項所述變截面擠型裝置，其中該成形模塊之頭部伸入該模穴中之一邊緣位置，且伸入該模穴中之該成形模塊的頭部剖面，用以控制該變截面擠型件之外徑。
5. 如申請專利範圍第4項所述變截面擠型裝置，更包括：一穿心桿，設置於該盛錠桶內，並伸入該模穴中之一中心位置，用以使該變截面擠型件成為一變截面中空擠型件，並決定該變截面中空擠型件之內徑。
6. 如申請專利範圍第1項所述變截面擠型裝置，其中：該擠型公模更包括一徑向通道，其具有一徑向；以及該複動式擠型模具更包括至少一推動模塊，該推動模塊用以伸入該徑向通道，並具有一頭部及一尾部，該推動模塊之頭部用以沿該徑向推動該成形模塊之尾部。
7. 如申請專利範圍第6項所述變截面擠型裝置，其中：該成形模塊之尾部包括一第一斜面；以及該推動模塊之頭部包括一第二斜面，該第二斜面接觸並對齊於該第一斜面，且該第一及第二斜面沿該第一及第二斜面之間的一光滑接觸面而相對移動。
8. 如申請專利範圍第1項所述變截面擠型裝置，其中該模穴之外形為矩形，且伸入該模穴中之該成形模塊的頭部剖面為矩形。
9. 如申請專利範圍第1項所述變截面擠型裝置，其中該擠型母模更包括至少一限位部，該限位部用以限制該成形模塊之頭部伸入該模穴中最遠的位置。
10. 一種變截面擠型方法，包括下列步驟： 提供一種變截面擠型裝置，其包括一盛錠桶、一固定式擠型模具及一複動式擠型模具，其中該盛錠桶具有一容置空間，該固定式擠型模具包括一擠型母模及一擠型公模，該擠型母模包括一模穴，該模穴連通該盛錠桶之容置空間，該擠型公模與該擠型母模之間形成至少一斜向通道，該複動式擠型模具包括至少一成形模塊，且該成形模塊設置於該斜向通道內並具有一頭部；將一擠錠容置於該盛錠桶之容置空間；以及在一時段內擠壓該擠錠，使該擠錠經過該模穴之一變尺寸出口面積而流出，以形成一變尺寸擠型件，即為一變截面擠型件，其中當該成形模塊之頭部在該時段內由一第一預定位置移動至一第二預定位置時，則在該時段內該模穴具有由一第一尺寸出口面積逐漸變成一第二尺寸出口面積的該變尺寸出口面積。