TW201800163A

TW201800163A - 塔基製法及該方法使用的模具組

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Publication number: TW201800163A
Application number: TW105119391A
Authority: TW
Inventors: 陳富勝
Original assignee: 尤仁泉; 陳富勝
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2018-01-01

Abstract

一種模具組，包括一第一模具與一第二模具。該第一模具有一非圓的第一模穴，其陷入第一模具一定的深度。該第二模具有一第二模穴，其陷入第二模具一定的深度；多個凹槽，該凹槽在第二模具圍著第二模穴的壁面；若干溢料部，這些溢料部沿深度方向形成於第二模穴的底部，每個溢料部連接相應的凹槽。一種塔基製法，依序進行備料→雙向鍛造→熱處理→精細切削→表面處理等步驟。在備料步驟中，準備一胚料與一如前述的模具組。該胚料置入模具組，使胚料被鍛壓成一塔基的半成品，完成雙向鍛造步驟。對退出模具組的半成品，執行硬度提升的熱處理步驟，歷經精細切削步驟而可去除溢料，取得符合標準尺寸的塔基，再進行表面處理步驟，取得塔基的成品，達到雙向鍛造的效果，縮減塔基製作的時間。

Description

塔基製法及該方法使用的模具組

本發明涉及自行車的製作技術，特別是指一種塔基製法，以及該方法使用的模具組。

自行車通常有一車架，在車架安裝前、後二輪，每個前輪或後輪的軸心部位組裝一輪轂(又稱花鼓或Hub)，輪轂聯結一塔基(亦稱卡匣或Cassette)，二者共同套在一軸上，軸被一快拆(或稱Quick Release)安裝於車架，支撐後輪相對車架轉動，方便自行車行駛於路面。

塔基連接一飛輪(又稱Freewheel)，透過一鏈條(或稱Chain)將飛輪與一大齒盤總成(亦稱Chainwheel)聯結成為傳動系統，使人體踩踏的動能轉換成自行車移動的位能。

臺灣第201518005號專利公開案揭露的成型方法，製作塔基的半成品。

第9圖表現傳統式塔基完整的製造流程，不外乎是依序執行備料10→單向鍛造11→銑溝13→熱處理14→精細切削16→表面處理18等步驟。

在備料步驟，通常會準備胚料與模具組。所述的胚料通常是鋁、鋁合金或鈦、鈦合金之一製作的實心圓棒。

該模具組有一第一模具與一第二模具。如第10圖所示，該第一模具40有一第一模穴42，其陷入第一模具40一定的深度。其中，該第一模穴42形狀是圓的。

在第11圖中，該第二模具50有一第二模穴52與多個凹槽54。該第二模穴52陷入第二模具50一定的深度，其包括一大直徑段51與一小直徑段53。其中，該大直徑段51的直徑大致等於第一模穴42的直徑，其比小直徑段53靠近第二模穴52的開口。這些凹槽54形成於第二模具50圍著小直徑段53的壁面。另外，一中空的凸柱58自第二模穴52底部往開口方向延伸，其立在小直徑段53中央。

在單向鍛造步驟，該胚料置入一模具組，使胚料被鍛壓成一塔基的半成品。在第12圖中，該半成品輪廓符合第一、第二模穴42、52相併的容積形狀。其中，該半成品有一第一盲孔28與一第二盲孔21，該第一盲孔28形成於半成品對應凸柱58的部位，該第二盲孔21與第一盲孔28位於半成品的不同端，二者彼此不通。該半成品還有若干鍵22，這些鍵22環繞第一盲孔28周圍，並在二相鄰的鍵22之間形成一鍵槽24。因為半成品大於虛線表示塔基30尺寸的標準值，所以半成品二端分別擁有一溢料32、34。

在銑溝步驟，對退出模具組的半成品執行切削作業，不僅去除多餘的溢料，並形成所需的容納槽26，如第13圖。該容納槽26與鍵22在半成品的不同端。

在熱處理步驟，對合乎塔基30標準尺寸的半成品，執行硬度提升的熱處理作業，使半成品免於熱漲冷縮的過度影響。

在精細切削步驟：除了第一、第二盲孔28、21被貫穿而形成單一的軸孔23以外，透過車削作業取得精密的尺寸，獲得幾乎完成的塔基30。

最後的表面處理步驟，只是針對塔基30的表面進行最後的處理。

但是，傳統的塔基製作方法，卻存在下列缺點：

首先，溢料多，廢料自然多，不僅浪費材料，而且成本居高不下，不利於市場的競爭。

其次，單向鍛造塔基的鍵。塔基另端的容納槽，則是在去除溢料後，再用銑刀切削所需的溝槽，所以多出一道製作程序，相對延長加工的時間。

再者，去除溢料需要設備、人力與時間，徒增無謂的加工成本。

因此，如何改善塔基的製作流程，就成為本發明亟待解決的課題。

鑒於此，本發明提供的塔基製法，其主要目的在於：採用雙向鍛造的方法，縮減塔基的製作流程，相對降低製作成本、提升市場的競爭力。

本發明提供的模具組，其主要目的在於：達到雙向鍛造的效果，縮減塔基製作所需的時間。

本發明的模具組，包括：一第一模具，其包括有：一第一模穴，其陷入第一模具一定的深度，該第一模穴形狀是非圓的；一第二模具，其包括有：一第二模穴，其陷入第二模具一定的深度；多個凹槽，該凹槽在第二模具圍著第二模穴的壁面；若干溢料部，這些溢料部沿深度方向形成於第二模穴的底部，每個溢料部連接相應的凹槽。

在二模具相併時，該第一、第二模穴可將一胚料鍛壓成一塔基的半成品。除了溢料部以外，二模穴深度總和大致等於塔基長度的公、英制規格之一。

其中，該第二模穴選自下列造型之一，實施在第一模具上：首先是若干異形塊，每個異形塊隆起於第一模具圍著第一模穴的壁面；其次，該第一模具圍著第一模穴的壁面是多角形、多邊形與齒輪形之一。

當然，該第一模具還有一隆起部，該隆起部凸出於第一模穴的底部中央。

具體而言，該第二模穴還包括一大直徑段與一小直徑段。該大直徑段比小直徑段靠近第二模穴的開口，該凹槽形成於第二模具圍著小直徑段的壁面。該第二模具還有一凸柱，該凸柱是中空的，其自第二模穴底部往開口方向延伸且立在小直徑段中央。

因此，本發明的模具組在一胚料置入二模穴時，該第一、第二模具相併，將胚料鍛壓成一塔基的半成品，除了部分的胚料被溢料部形成溢料外，該半成品二端被第一、第二模穴形成塔基所需的形狀，並限制半成品的長度大致等於二模穴深度的總和，而與塔基的標準尺寸相符。

本發明提供一種塔基製法，依序進行下列步驟：備料步驟：準備一胚料，其是鋁合金編號第7xxx號系列的實心棒材；一如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的模具組；雙向鍛造步驟：該胚料置入模具組，使胚料被鍛壓成一塔基的半成品，該半成品的輪廓符合第一、第二模穴相併的容積形狀，並在對應異形塊、凹槽與溢料部等部位，分別形成造型相符的一容納槽、一鍵與一溢料；熱處理步驟：對退出模具組的半成品，執行硬度提升的熱處理作業；精細切削步驟：經過熱處理的半成品，被切削工具去除溢料，取得符合標準尺寸的塔基；以及表面處理步驟：對塔基進行表面處理作業。

其中，該胚料的鋁合金系列編號可以是第7005號、第7072號、第7075號、第7116號、第7129號或第7178號之一。

假設，在雙向鍛造步驟中，該模具組所述的凸柱，可在胚料形成一第一盲孔。該模具組所述的隆起部，可在胚料形成一第二盲孔。在精細切削步驟中，對熱處理後的半成品執行鑽孔作業，使第一、第二盲孔相通。

如此，本發明的塔基製法比傳統的製法具備以下的優點：

一、沒有銑溝步驟，故本發明的塔基製作流程，比傳統的製法短。

二、本發明的雙向鍛造步驟，融合傳統式製作方法的“單向鍛造”與“銑溝”二步驟的效能，使塔基所需的輪廓或機能形狀可以一次到位，避免無謂的浪費。

三、有效的溢料控制，廢料自然比傳統的製法還要少，不僅節省材料，而且降低成本，相對提升市場的競爭力。

四、同時鍛造出塔基所需的鍵與容納槽，省去傳統製法以銑刀切削出溝槽的程序，有效的縮減工時。

五、溢料少，則“精細切削”所需的時間，當然比傳統式製法還短，相對降低加工的成本。

接著，基於圖式詳述相關的實施例，說明採用之技術、手段及功效，相信本發明上述目的、構造及特徵，當可由之得一深刻而具體的瞭解。

10‧‧‧備料

11‧‧‧單向鍛造

12‧‧‧雙向鍛造

13‧‧‧銑溝

14‧‧‧熱處理

16‧‧‧精細切削

18‧‧‧表面處理

20‧‧‧胚料

21‧‧‧第二盲孔

22‧‧‧鍵

23‧‧‧軸孔

24‧‧‧槽

26‧‧‧容納槽

28‧‧‧第一盲孔

30‧‧‧塔基

32、34‧‧‧溢料

40‧‧‧第一模具

42‧‧‧第一模穴

44‧‧‧壁面

46‧‧‧異形塊

48‧‧‧隆起部

50‧‧‧第二模具

51‧‧‧大直徑段

52‧‧‧第二模穴

53‧‧‧小直徑段

54‧‧‧凹槽

56‧‧‧溢料部

58‧‧‧凸柱

第1圖是本發明塔基製法及該方法使用的模具組的流程圖。

第2~4圖是備料步驟所需物料與模具組的示意圖。

第5、6圖是塔基半成品切削前、後的對照圖。

第7、8圖是其他的第一模具的實施參考圖。

第9圖是傳統式塔基製法的流程圖。

第10、11圖是用於傳統式塔基製法的模具示意圖。

第12、13圖是傳統式塔基半成品切削前、後的對照圖。

如第1圖所示，闡明本發明的塔基製法，依序執行：備料10→雙向鍛造12→熱處理14→精細切削16→表面處理18等步驟。

在備料步驟中，準備一如第2圖所示的胚料20與一模具組。所述的胚料20，選擇編號第7xxx號系列的鋁合金製成實心棒材來使用。因為鋁合金含有不同比例的物質，不同編號的鋁合金，擁有不同的金屬特性，對於胚料20的金屬特性影響甚鉅，即使按照下列步驟完成塔基的製造，也可能產生不同的效果。所以，建議編號第7005號、第7072號、第7075號、第7116號、第7129號或第7178號等系列之一鋁合金，是較佳的挑選參考。

另外，為了保障胚料20的金屬特性，符合塔基的標準規格，或縮短製造所需的時間，得依加熱→冷卻→退火等流程來提昇胚料20的硬度。

在加熱時，依上升溫度340℃~440℃的範圍對胚料20加熱，並依重量與時間的比例予以定時保溫。所述的重量與時間的比例大約是1 (噸)：5(小時)。

在冷卻時，溫度下降至大約210℃~310℃的範圍，使前述加熱後的胚料20降溫且維持一定的時間。具體而言，保持降溫的時間大約是6~9小時。

在退火時，前述降溫後的胚料20冷卻至常溫狀態，其擁有一定的洛氏硬度，譬如HRC45~55。此處所稱的常溫，也叫一般溫度或室溫，通常定義為攝氏25℃(大約是華氏77℉或是熱力學溫度300K)。

在第3、4圖中，所述的模具組包括：一第一模具40與一第二模具50。

該第一模具40有一第一模穴42，其陷入第一模具40一定的深度。在本實施例，該第一模穴42形狀是非圓的，在第一模具40圍著第一模穴42的壁面44隆起若干異形塊46，這些異形塊46彼此相隔一定距離或角度。另外，該第一模具40還有一隆起部48，該隆起部48凸出於第一模穴42的底部中央。

某些實施例中，該第一模具40圍著第一模穴42的壁面是齒輪形，如第7圖。有些實施例，該第一模具40圍著第一模穴42的壁面可以是多角形(或稱六邊形)，如第8圖。

在第4圖中，該第二模具50有一第二模穴52、多個凹槽54、若干溢料部56與一凸柱58。其中，所述的第二模穴52陷入第二模具50一定的深度。具體而言，該第二模穴52包括一大直徑段51與一小直徑段53，該大直徑段51比小直徑段53靠近第二模穴52的開口。這些凹槽54在第二模具50圍著第二模穴52的壁面，每個凹槽54形成於第二模具50圍著小直徑段53的壁面。這些溢料部56沿深度方向形成於第二模穴52的底部，每個溢料部56連接相應的凹槽54。該凸柱58是中空的，其自第二模穴52底部往開口方向延伸且立在小直徑段53中央。

在雙向鍛造步驟，將胚料置入模具組，使胚料被鍛壓成一塔基30的半成品，如第5圖。該半成品的輪廓符合第一、第二模穴相併的容積形狀，並在對應異形塊、隆起部等部位，分別形成造型相符的一容納槽26與一第二盲孔21。當然，該半成品對應凹槽、溢料部與凸柱等部位，也會各自形成造型相符的一鍵22、一溢料32、34與一第一盲孔28。該塔基30半成品外表形成若干鍵槽24，每個鍵槽24將二相鄰的鍵22隔開。

在熱處理步驟中，對退出模具組的半成品，執行硬度提升的熱處理作業，使熱漲冷縮現象對塔基30半成品的尺寸影響降至最低。

精細切削步驟：經過熱處理的半成品，被切削工具去除溢料，取得符合標準尺寸的塔基30，如第6圖。同時，對熱處理後的半成品執行鑽孔作業，使第一、第二盲孔相通而構成單獨的軸孔23。

最後，對塔基30進行表面處理作業，完成表面處理步驟而取得成品。