TWI351325B - Device for producing patterns and a method thereof - Google Patents

Description

13513,25 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種利用管形胚料製作具表面圖紋之板 材之裝置及其方法，尤其是關於一種可以利用電磁成形法 使管形胚料成形具表面圖紋之板材之裝置及其方法。 【先前技術】 • 如美國專利號第US7〇76981號’揭露一種雙極板成形 方法’雙極板成形方法是利用電磁成形製程，專利之胚料 為金屬板材，因此金屬板材與導引框架需藉由外力強壓接 觸，以形成感應渦電流迴路，在脈衝電流感應過程中，時 吊會有跳火放電的問題產生，這對量產而言，不論是安全 性或良率是一大致命傷。 如美國專利號第US7178374號，揭露一種利用沖壓製 程製作雙極板之方法’專利藉由模具結構設計，在成形過 鲁程中控制板材之應力分布，使板厚變化更均勻，以降低因 工件殘留之内應力而產生翹曲現象，以提升整體成形效 果’然仍有可能殘留少許之殘留應力（residual stressp 如美國專利號第US6938449號，揭露一種簡化之液壓成 形褒置’包含有可上下移動之上模，與裝有液體之固定下 模’模内之液體藉由板材與壓料板進行密封。當上模向下 移動使模穴:内液體壓力升高，而產生板料之塑性變形。然 液壓之成形方法無法製作較細微之模紋。 4 13513,25 因此，有必要提供一種製作圖紋之裝置及其方法，以 改善先前技術所存在的問題。 【發明内容】 本發明之一目的係在提供一種可快速成形具 之板材之裝置及其方法。 園紋 本發明之另一目的係在提供一種近液壓效果之製作具 表面圖紋之板材之裝置及其方法。 、 本發明之另一目的係在提供一種可避免跳火放電問題 之製作具表面圖紋之板材之裝置及其方法。 為達成上述之目的，本發明提供一種利用管形胚料製 作具表面圖紋之板材之裝置，包括模具及電磁產生裝置； 其中模具之壁面包括至少一圖紋面及至少一斷開部，圖紋 面包括圖紋，斷開部可為一缺口或一凸部。藉此，管形胚 料係置於模具及電磁產生裝置之間，管形胚料之管壁係與 模具之各壁面相對’並使管形胚料之成形面與模具之圖紋 面相對應’電磁產生裝置係被供以脈衝電流後致使管形胚 料產生，應電流並與電磁產生裝置間形成互斥力，藉互斥 力致使管形胚料之管壁貼附於模具之壁面 ，成形面貼附於 紋面Μ吏成形面形成相對應之圖纹，且管形胚料在斷開 之相對應處位置斷開。 或外意的是’電磁產生裝置係可設置在模具之内部 製成上述之目的，本發明亦提供一種利用管形胚料 八面圖紋之板材之方法，包括下列步驟：將管形胚 5 13513.25 料置於模具及電磁產生裝置之間’且管形胚料之管壁係與 模具之各壁面相對，管形胚料之成形面係與模具之圖紋面 相對應；提供脈衝電流給電磁產生裝置致使管形胚料產生 感應電流並致使電磁產生裝置與管形胚料之間產生互斥 力’使成形面貼附於圖紋面並致使成形面形成相對應之圖 紋，剪切形成圖紋之成形面並與管形胚料分離而成板材。 惟須注意的是，在將管形胚料置於模具及電磁產生裝置 間之步驟前，更包括下列步驟：將模具設置在電磁 巧冬-Xut Jjm. 、置之内部或將電磁產生裝置設置在模具之内部。 【實施方式】 _為此·讓貝審查委員能更瞭解本發明之技術内容，特舉 〜固較佳具體實施例說明如下。 置以下凊一併參考圖i至圖4關於本發明之製作圖紋之裝 之第ί 一實施例。其中圖1係關於本發明之製作圖紋之裝置 :實施，之組合示意圖；圖2係關於本發明之製作圖紋 圖妓之第f施例之剖視圖；圖3係關於本發明之製作具 明板材之裝置之斷開部態樣示意圖；且圖4係關於本發 ’作具圖紋之板材之裝置之另—斷開部態樣示意圖。 電%不’本發明之製作圖紋之装置包括模具30、 狀， "40及集磁器50。其中模具30係呈中空之管 部3)、、3〇之内壁面包括至少一圖紋面31及至少一斷開 圖、、文面31包括圖紋311。圖紋mi之紋路可介於丄 本:(明:)第至一 月之第實施例中，斷開部32可為一缺口 32i (如圖 不）或為一凸部322 (如圖4所示），但本發明不以此 6 13513,25 為限。在本發明之第一實施例中，電磁產生裝置40係電磁 線圈。 如圖1及圖2所示，在本發明之第一實施例中，電磁 產生裝置40置於模具30内；管形胚料20之管壁包括至少 一成形面21，管形胚料20置於模具30及電磁產生裝置40 之間，管形胚料20之管壁係與模具30之各内壁面相對， 且管形胚料20之成形面21係與模具30之圖紋面31相對 應。當電磁產生裝置40係被供以脈衝電流後致使管形胚料 20產生感應電流並與電磁產生裝置40間形成互斥力，此 * 互斥力致使管形胚料20之管壁高速向外貼附於模具30之 内壁面，使成形面21貼附於圖紋面31及斷開部32，使成 形面21產生變形而形成相對應之圖紋311，同時，管形胚 料20於斷開部32之相對位置處斷開。由於管形胚料20所 形成之圖紋311係高速成形且成形力近液壓，因此可達到 防止皺摺產生、減少回彈量及成形性佳等特性。並且本發 明之製作圖紋之裝置中，並無如前案中之導引框架，亦不 須另外以外力強壓管形胚料20與其它元件接觸，因此無跳 鲁火放電的問題。 在本發明之一實施例中，管形胚料20之厚度係實質上 介於0.1毫米至0.4毫米之間，但本發明不以此為限。管形 胚料20之材料係金屬或具有導磁性之複合材料，但本發明 不以此為限，任何於電磁產生裝置40被供以電流後，管形 胚料20能產生感應電流並與電磁產生裝置40間形成互斥 力之材料或其組合均屬於本發明精神之範疇。管形胚料20 係實質上選自於由紹、銅、鐵、金、銀、鈦及其合金所組 7 1351325 成之材料群組中之至少一種材料。 在本發明之一實施例中，管形胚料20產生之感應電流 係渦電流(Eddy currents)。管形胚料20變形之速度可達 300m/sec以上，使成形時間僅需10//sec至100//sec間， 達到快速成形之目的，但本發明不以此成形時間為限。前 述互斥力係一種非接觸力（non-contact force)，管形胚料20 係平均受力且快速貼附於圖紋面31，此係近液壓 (quasi-hydrostatic)之成形力，可將管形胚料20之殘留應力 _ 降到最低。 在本發明之一實施例中，管形胚料20與模具30係矩 形，但本發明不以此為限。舉例來說，管形胚料2〇與模具 30亦可為圓形、三角形或其他多邊形。於本實施例中，管 形胚料20與模具30係同為矩形，但本發明之應用不以此 為限，管形胚料20可為圓形，而模具3〇可為其他多邊形。 在本發明之一實施例中，集磁器5〇係銅塊，但本發明 不以此為限，集磁器50亦可為其他導電材料。當電磁產生 • 裝置4〇之尺寸遠小於模具30之内徑時，集磁器50可設置 在管形胚料20與電磁產生裝置4〇之間（如圖i及圖2所 不）’幫助官形胚料20與電磁產生裝置4〇感應。 以下请參考圖5關於本發明之製作圖紋之裝置之第二 實施例。其中圖5係關於本發明之第二實施例之剖視圖。 本發明之第二實施例與第一實施例最大的不同在於， 模具30呈柱狀，其外壁面包括至少一圖紋面3ι及至少一 斷開部32 ’圖紋面31包括圖紋3U，模具30置於電磁產 生裝置4〇内’管形胚料20係置於模具30及電磁產生裝置 8 1351325 40之間，管形胚料20之管壁係與模具3〇之各壁面相對， 且官形胚料20之成形面21係與模具30之圖紋面31相對。 當電磁產生裝置40係被供以脈衝電流後致使管形胚料2〇 產生感應電流並與電磁產生装置4〇間形成互斥力，此互斥 力致使管形胚料20之管壁高速向内貼附於模具3〇之外壁 面，使成形面21貼附於圖紋面31及斷開部32，使成形面 21產生變形而形成相對應之圖紋311，同時，管形胚料 於斷開部32之相對位置處斷開。

如> 圖5所示，在本發明之一實施例中，集磁器％係設 置在官形胚料20與電磁產生裝置4〇之間，以幫助感應。 且在本發明之一實施例中，集磁器50與電磁產生裝置4〇 係圓形，但本發明不以此為限。 社本發明亦提供一種製作具表面圖紋之板材之方法，以 下請參考圖6係關於本發明之製作圖狀方法之步驟流程 圖。 首先進行步驟S71 :將模具設置在電磁產生裝置之内

在本發明之一實施例中，模具之壁面包括至少一圖紋 面，圖紋面包括圖紋，圖紋之紋路可介於丨微米至1〇毫米 之間，但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，電 磁產生裝置係電磁線圈。 ^惟須注意的是，在步驟S71中，亦可視管形胚料或設 ，圖紋之需要，將電磁產生裝置設置在呈管狀之棋具之= 接著進行步驟S72:將管形胚料置於模具及電磁產生裴 9 1351325 置之間，管形胚料之管壁係與模具之各壁 形胚料之成形面與模具之圖 紋面相對應。 ' 在本發明之—實施射’管形胚料之形狀可為矩形、 三角形或其他多邊形管狀。管軸料之形狀與模具 可為相同或不相同。管形胚料之厚度係介於〇1 材·2毫米之間，但本發明不以此輕。管形胚料之 金屬或具有導磁性之複合材料，但本發科以此為 電磁產生裝置被供以電流後，能產生感應€流 發明=置間形成互斥力之材料或其組合均屬於本 在本發明之一較佳實施例中，管形胚料係實質上選自 銅、鐵、金、銀、鈦及其合金所組成之材料群組 τ之至少一種材料。 接著進行步驟S73:在管形胚料與電磁產生裝置之間放 1第磁器。 在本發明之一實施例中，集磁器係銅塊，但本發明不 可集磁器亦可為其他導電材料。惟須注意的是， 且省二乂胚料或電磁產生裝置之設計而不加入集磁器，並 名略步驟S73。 胚料Ϊ行㈣S74:提供脈衝電流給電磁產生震置致使管形 產生感應電流並致使電磁產生裝置與管形胚料之間產 形使管雜料之管壁職在模具之壁面，並使成 也附於圖紋面，致使管形胚料之成形面形成圖紋。 當電磁產生裝置係被供以脈衝電流後， 磁產生裝置並在電磁產生裝置本身產生一磁 1351325 I 瞧 係可產生感應電流進而產生與電磁產生裝置相斥之另一磁 場而形成互斥力，藉互斥力可致使管形胚料之成形面高速 貼附於圖紋面，使管形胚料之成形面產生永久變形而形成 與圖紋面上相同之圖紋。由於管形胚料之圖紋係高速成形 且成形力近液壓，因此可達到防止皺摺產生、減少回彈量 及成形性佳等特性。 最後進行步驟S75:剪切形成圖紋之成形面並與管形胚 料分離而成板材。 在本發明之一實施例中，模具係包括斷開部，斷開部 可為缺口或凸部，藉此，在電磁產生裝置被供以脈衝電流 後，管形胚料之管壁高速貼附於模具之壁面，致使管形胚 料在缺口或凸部之相對應處位置斷開，並與管形胚料分離 而形成板材，但本發明不以此為限，舉例而言，如利用習 知之機械剪切手段、雷射切割等，亦能達到相同之功效。 上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主 張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實 施例。 【圖式簡單說明】 圖1係關於本發明之製作具圖紋之板材之裝置之第一實施 例之組合示意圖。 圖2係關於本發明之製作具圖紋之板材之裝置之第一實施 例之剖視圖。 圖3係關於本發明之製作具圖紋之板材之裝置之斷開部態 樣不意圖。 11 1351325 圖4係關於本發明之製作具圖紋之板材之裝置之另一斷開 部態樣示意圖。 圖5係關於本發明之製作具圖紋之板材之裝置之第二實施 例之剖視圖。 圖6係關於本發明之利用管形胚料製作具表面圖紋之板材 之方法之步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 製作圖紋之裝置1 管形胚料20 成形面21 模具30 圖紋面31 圖紋311 斷開部32 缺口 321 凸部322 電磁產生裝置40 集磁器50 12

Claims (1)

1351325 « « 100年6月20曰修正替換頁 七、申請專利範圍： 1. 一種利用管形胚料製作具表面圖紋之板材之裝置，該管 形件胚料之管壁包括至少一成形面，該利用管形胚料製 作具表面圖紋之板材之裝置包括： 一模具，該模具之壁面包括至少一圖紋面及至少一斷開 部，該圖紋面包括一圖紋；以及 " 一電磁產生裝置； 藉此，該管形胚料係置於該模具及該電磁產生裝置之 間，該模具之各壁面係與該管形胚料之管壁相對，並使 該圖紋面與該成形面相對應，該電磁產生裝置係被供以 一脈衝電流後致使該管形胚料產生一感應電流並與該 電磁產生裝置間形成一互斥力，藉該互斥力致使該管形 胚料之管壁貼附在該模具之壁面，該成形面貼附於該圖 紋面及斷開部，使成形面形成相對應之該圖紋，且同時 該管形胚料在該斷開部之相對應處位置斷開而形成至 少一板材。 2. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該模具 係呈柱狀，且該模具係設置在該電磁產生裝置之内部。 3. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該模具 係呈管狀，且該電磁產生裝置係設置在該模具之内部。 4. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，更包括 一集磁器，係設置在該模具及該電磁產生裝置之間，且 該管形胚料係置於該集磁器及該模具之間。 5. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該斷開 部係一缺口。 13 1351325 • · 100年6月20曰修正替換頁 6. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該斷開 部係一凸部。 7. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該電磁 產生裝置係一電磁線圈。 8. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該管形 胚料係金屬或具有導磁性之複合材料。 9. 如申請專利範圍第1項所述之製作圖紋之裝置，該管形 胚料係實質上選自於由銘、銅、鐵、金、銀、鈦及其合 金所組成之材料群組中之至少一種材料。 10. —種利用管形胚料製作具表面圖紋之板材之方法，包括 下列步驟： 將該管形胚料置於一模具及一電磁產生裝置之間，該管 形件胚料之管壁包括至少一成形面，該模具之壁面包 括至少一圖紋面，該圖紋面包括一圖紋及一斷開部， 該管形胚料之管壁係與該模具之各壁面相對，且該管 形胚料之該成形面係與該模具之圖紋面相對應；以及 提供一脈衝電流給該電磁產生裝置致使該管形胚料產 生一感應電流，並致使該電磁產生裝置與該管形胚料 之間產生一互斥力，使成形面貼附於該圖紋面並致使 該成形面形成相對應之該圖紋，並同時以該斷開部剪 切該形成圖紋之該成形面並與該管形胚料分離而成 板材。 11. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，其中該 模具係一呈柱狀之模具，在將該管形胚料置於該模具及 該電磁產生裝置之間之步驟前，更包括下列步驟： 14 1351325 • I 100年6月20曰修正替換頁 將該模具設置在該電磁產生裝置之内部。 12. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，其中該 模具係一呈管狀之模具，並且在將該管形胚料置於該模 具及該電磁產生裝置之間之步驟前，更包括下列步驟： 將該電磁產生裝置設置在該呈管狀之模具之内部。 13. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，在將該 管形胚料置於該模具及該電磁產生裝置之間之步驟 中，更包括下列步驟： 在該管形胚料與該電磁產生裝置之間放置一集磁器。 14. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，該電磁 產生裝置係一電磁線圈。 15. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，該管形 胚料係金屬或具有導磁性之複合材料。 16. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，該管形 胚料係實質上選自於由紹、銅、鐵、金、銀、鈦及其合 金所組成之材料群組中之至少一種材料。 17. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，該斷開 部係一缺口。 18. 如申請專利範圍第10項所述之製作圖紋之方法，該斷開 部係一凸部。 15 1351325 • « 100年6月20曰修正替換頁 、圖式· 16 1351325

40

1351325

30 20 50 40 31 32 13513.25

屈

S GO

13513,25

圖5 1351325 S71

將模具設置在電磁產生裝置之内 部 S72 S73 S74 S75 將管形胚料置於模具及電磁產生 裝置之間 在管形胚料與電磁產生裝置之間 放置集磁器 致使產貼貼成 置致間壁面之 裝並之管形料 生流料之成胚 產電胚料使形紋 磁應形胚並管圖 t感管形，使成 給生與管面致形 流產置使壁，面 電料裝，t面形 衝胚生力具紋 脈形產斥模圖 供管磁互在於 提使電生附附 面 -剪切形成圖紋之成形面並與管 形胚料分離而成板材