CN104607528A - 沟槽型精密下料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种沟槽型精密下料装置，用以对一胚料执行冲剪加工，其包含一冲头、一母模模组及一压料板模组，其中该母模模组具有一第一模穴，该压料板模组具有一第二模穴，该第一模穴及该第二模穴容许该冲头进入其内，该精密下料装置的特征在于：该母模模组及/或该压料板模组上形成有一沟槽式结构，其中，该沟槽式结构形成于该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴；及/或该沟槽式结构形成于该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。本发明的精密下料装置是经由一次冲剪加工即可达到提升下料成品质量的创新精密下料装置。

Description

沟槽型精密下料装置
技术领域
本发明涉及一种精密下料装置，特别是涉及一种提升或改善下料成品光亮面质量(Burnish surface)、毛边(Burr)、塌角(Sunk angle)及模辊(Roll-over)的创新精密下料装置。
背景技术
冲剪加工(Blanking)，在所有生产加工方法之中，占极其重要的一环。在实际应用的范围是非常广泛，例如：电子产品的面板，手机外壳，端子等、机械五金的齿轮，板金切断，五金工具(如活动板手、螺丝起子)等、运输工具如汽车的外殻，各种板金，轮圈的制造等产业均有它的存在，可说是不计其数。一般传统下料模具构造简单，如图10(公知技术)所示，由冲头40(Punch)、压料板42(Blank Holder)、母模43(Die)及胚料8(Sheet stock)组成的下料加工***，其针对自胚料处所冲出的下料成品的光亮面长度比例较低，约占总厚度的三到五成，并不符合商品要达全光亮面的需求。为了改善上述问题，精密下料在1922年由Fritz Schiess提出专利后(德国专利号码371004)一直沿用至今。如图11(公知技术)所示，相较于一般传统下料的模具，精密下料模具在压料板52上设置有V型凸环52b(V-ring)，其中，标号50为冲头，标号53为母模，标号54为退料板，。该V型凸环的目的是以增加胚料上下端接近冲头刀刃处或母模刀刃处的静水压力(hydraulic pressure)，来达成减少撕裂面的目的。精密下料虽能减少撕裂面(只剩1-2成左右)，但其负作用甚大，常会产生很大的塌角(sunk angle)和模辊(roll-over)，这样就会对产品的质量，有很大的伤害。除此之外，精密下料因其V型凸环必须要穿刺(piercing)而压入工件材料内加工，这将产生许多问题，例如：
(1)模具上的V型凸环除圆形凸环外，其它较复杂外形的凸环则不易制作，因此不适用于下料外形复杂的成品。
(2)模具上的V型凸环不易维护，当下料次数超过数千次后，V型凸环就会因应力集中破裂而必需维修，造成维修成本提高。
(3)针对大面积板材的下料，即使是圆形的V型凸环也不易制作及维护。
(4)V型凸环为V型的楔形对象因而无法压入工件内过深，无法对较厚(例如，10mm以上)的板材下料，因此传统的精密下料只适用于5mm以下的薄板材料，大大地限制了其精密下料的用途。
举例而言，需较高精密度的三叶泵、摆线形齿轮以及一般常用的较厚正齿轮，传统的精密下料就无法制作。图12(公知技术)为解决传统精密下料方式的公知技术(请参考期刊论文Int.J.Adv.Manuf.Technol(2013)68:2761　2769)，该方法是将V型凸环(或是其它形状的沟道)刻于胚料8上而形成V型沟道8a(V-shape cavity)，再经由压料板62上的油压流道62a注入液压，其中标号60为冲头，标号66为背压室，密封手段15设置于胚料8与压料板62之间以及胚料8与母模模组64之间。如此利用液压加压于V型沟道8a上，来取代V型凸环，可便于压力大小的控制。该法虽能解决传统精密下料的众多问题，诸如:可减少模具的制作和维护成本，可用于较厚较复杂的成品。但由于V型沟道8a是刻于胚料8上，造成胚料8难以被压料板62拘束，因此就如同传统的精密下料一样，该法在下料时，其塌角和模辊的问题还是无法解决，而且该法还须在胚料上制作沟道，并不适用于快速的大量工业生产。有鉴于此，若能提供一种创新精密下料装置，其可快速大量生产而无须大幅提高成本支出，除了能减少成品的塌角和模辊问题，且能应用于厚型或大型胚料，更能适用于各种复杂外形成品(例如，精密齿轮)的下料，此乃为业界亟待开发的设备技术。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种以沟槽设计为主的精密下料装置，借由一沟槽结构的设计，达成对高厚度与大面积的胚料进行一次冲剪加工即可得到质量为高光亮面、无毛边、无塌角及无模辊的下料成品。另一方面，本发明的精密下料装置亦可进一步包含或配合本领域中公知的V型凸环、胚料沟槽、背压模组及/或密封手段来更增进其功能。
本发明提供一种用以对一胚料执行冲剪加工的精密下料装置，其包含一冲头、一母模模组及一压料板模组，其中该母模模组具有一第一模穴，该压料板模组具有一第二模穴，该第一模穴及该第二模穴容许该冲头进入其内，该精密下料装置的特征在于：该母模模组及/或该压料板模组上形成有一沟槽式结构(trough structure)，其中，该沟槽式结构形成于该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴；及/或该沟槽式结构形成于该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。
更具体而言，本发明提供一种用以对一胚料执行冲剪加工精密下料装置，其包含：一冲头；一母模模组，用于置放该胚料，该母模模组具有一第一模穴，其容许该冲头进入其内；以及一压料板模组，具有一第二模穴，其容许该冲头进入其内；其中，该母模模组及/或该压料板模组上分别形成有一沟槽式结构，其中，该沟槽式结构形成于该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴；及/或该沟槽式结构形成于该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。
根据本发明的部分具体实施例，该精密下料装置可进一含包含一V型凸环，其相对于该沟槽式结构而设置在该压料板模组或该母模模组上，其中，该V型凸环设置在该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴，或该V型凸环设置在该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。
根据本发明的部分具体实施例，该精密下料装置可进一步包含一胚料沟槽，其相对于该沟槽式结构而形成在该胚料的上端或下端，并使该冲头可通过该胚料沟槽所环绕的一区域，其中，该胚料沟槽上可施加一液压。
在本发明的一具体实施例中，该精密下料装置进一步包含一密封手段，设置于该胚料与母模模组之间及/或该胚料与压料板模组之间。
根据本发明的另一具体实施例，该精密下料装置进一步包含一背压模组用以产生一背压，该背压作用于该胚料下端的成品出口处并用以压挤该胚料。
根据本发明的部分具体实施例，该沟槽式结构中可进一步设有一填塞模组。
无须进一步的阐述，相信本发明所属技术领域中的技术人员基于前述说明即可利用本发明至最广的程度。因此，可以理解以下的说明仅仅是作为例示说明之用，而非以任何方式限制其余的揭露内容。
附图说明
图1a为本发明的精密下料装置的一具体实施例的立体示意图；
图1b为如图1a所示的精密下料装置的一具体实施例的立体分解图；
图2a是根据本发明的精密下料装置的另一具体实施例所绘制的立体示意图；
图2b为如图2a所示的精密下料装置的另一具体实施例的立体分解图；
图3为本发明的精密下料装置的又一具体实施例的平面剖面示意图；
图4为本发明的精密下料装置的又一具体实施例的平面剖面示意图；
图5为本发明的精密下料装置的再一具体实施例的平面剖面示意图；
图6为本发明的精密下料装置的又一具体实施例的平面剖面示意图；
图7是根据本发明的精密下料装置的再一具体实施例所绘制的平面剖面示意图；
图8是根据本发明的精密下料装置的又一具体实施例所绘制的平面剖面示意图；
图9是根据本发明的精密下料装置的又一具体实施例所绘制的平面剖面示意图；
图10为现有技术中一般下料装置的剖面示意图；
图11为现有技术中精密下料装置的剖面示意图；
图12为现有技术中液压精密下料装置的剖面示意图。
附图标记说明：5-密封手段；6-背压模组；7-沟槽式结构；8-胚料；8a-V型沟道；9-填塞模组；10-冲头；11-冲头导引模组；12-压料板模组；12a-第二模穴；13-固定模具；14-母模模组；14a-第一模穴；20-冲头；22-压料板模组；22b-V型凸环；24-母模模组；24b-V型凸环；30-冲头；32-压料板模组；32a-油压入口；34-母模模组；34a-油压入口；37a-胚料沟槽；40-冲头；42-压料板；43-母模；50-冲头；52-压料板；52a-V型凸环；52b-V型凸环；53-母模；54-退料板；60-冲头；62-压料板；62a-流道；64-母模模组；66-背压室；66a-流道；81-下料成品；82-胚料下端面的成品出口处。
具体实施方式
除非另有指明，所有在此处使用的技术性和科学性术语具有如同本发明所属领域的技术人员一般所了解的意义。
本文中所使用的“一”一词，如未特别指明，是指至少一个(一个或一个以上)的数量。
本发明的精密下料装置利用一沟槽式结构的设计，达成对高厚度与大面积的胚料亦可得到质量为高光亮面、无毛边、无塌角及无模辊的成品的功效。
据此，本发明提供一种用以对一胚料执行冲剪加工的精密下料装置，其包含一母模模组及一压料板模组，其中该母模模组具有一出料口，该压料板模组具有一模穴出口，该精密下料装置的特征在于：该母模模组及/或该压料板模组上形成有一沟槽式结构(trough structure)，其中，该沟槽式结构环绕该出料口而形成于该母模模组与该胚料接触侧；及/或该沟槽式结构环绕该模穴出口而形成于该压料板模组与该胚料接触侧。
更具体而言，本发明提供一种用以对一胚料执行冲剪加工精密下料装置，其包含：一冲头；一压料板模组，其具有一模穴可让该冲头穿经该压料板模组内部，其中该模穴在该压料板模组与该胚料接触侧形成一模穴出口；一冲头导引模组，其导引该冲头穿入该压料板模组的该模穴；以及一母模模组，其用于置放该胚料；其中，该母模模组及/或该压料板模组上分别形成有/形成有一沟槽式结构，其中，该沟槽式结构环绕该出料口而形成于该母模模组与该胚料接触侧；及/或该沟槽式结构环绕该模穴出口而形成于该压料板模组与该胚料接触侧。
本发明的精密下料装置亦可进一步包括本领域中公知的V型凸环、胚料沟槽、背压模组及/或密封手段。此外，该沟槽式结构中可更设有一填塞模组，以进一步增进该沟槽式结构的功能。该沟槽式结构可取代传统精密下料装置中V型凸环的功能，而增加胚料上下端近冲头及母模刀刃处的静水压力，以减缓撕裂面的产生，亦可避免传统精密下料V型凸环所产生的负面效果。公知技术中的背压模组，除用来增加胚料在冲头及母模刀刃处的静水压力外，亦可用来进一步消除成品的塌角及模辊。当然，如果只要求成品的光亮面，本发明的精密下料装置亦可不使用背压模组。此外，传统弹簧式的退料***亦适用于本***，在此不为所讨论的范畴。
本文中所使用的“沟槽式结构”是指形成于母模模组及/或压料板模组上的沟槽状、凹陷或阶梯状结构，该沟槽式结构环绕出料口而形成于母模模组与胚料接触侧；及/或该沟槽式结构环绕模穴出口而形成于压料板模组与胚料接触侧。该沟槽式结构可形成于母模模组或压料板模组其中一者之上，或母模模组及压料板模组两者之上皆各自形成有一沟槽式结构。该沟槽式结构的沟槽本身的形状在此并无限制，可由技术人员轻易决定合适的形状，例如，U形或V形。该沟槽式结构环绕出料口及/或模穴出口的环绕形状在此亦无限制，可由技术人员轻易决定合适的形状，其形状较佳为圆形或与出料口形状对应的形状。该沟槽式可以形成在母模模组及/或压料板模组与胚料接触的该侧的边缘(如图1a及2a所示)，也可以形成在该边缘与出料口及/或模穴出口之间的合适的位置(未图标)，只要可以形成环绕出料口及/或模穴出口的一凹陷的空间。
母模(或称“下模”)及压料板(或称“上模”)为现有技术中的下料装置的既有构件，本发明中的“母模模组”即对应于母模，而压料板模组则对应于压料板。
本发明的精密下料装置亦可进一步包含一填塞模组，设置于该沟槽式结构中。该填塞模组可为液压式、气压式、弹簧、O型环或其他软硬材料，其用以保持沟道内的压力均匀，有利于下料加工时提升下料成品的质量。当有液、气压作用于模具内时(例如，背压模组的液、气压)，则另须加装一密封手段于本发明的精密下料装置的适当位置，将有可能泄漏的油处给以密封，以防止油压***有漏油现象，而造成油压不足或有工作人员受伤的意外事件。本发明专利的密封手段并无设限而可依实际状况做适当的密封，诸如常用的O型环、轴承密封、油封、水封、及各种机械密封皆可适用于本发明专利。
图1a为本发明的一具体实施例的精密下料装置的立体示意图，图1b为如图1a所示的精密下料装置的一具体实施例的立体分解图。在此具体实施例中，该沟槽式结构7形成于母模模组14上。
图2a为根据本发明的精密下料装置的另一具体实施例所绘制的立体图，图2b为如图2a所示的精密下料装置的另一具体实施例的立体分解图。在此具体实施例中，该沟槽式结构7形成于压料板模组12上。
请参阅图1a-5，本发明的精密下料装置可包含一冲头10、一冲头导引模组11、一压料板模组12、一固定模具13以及一母模模组14。压料板模组12具有一第二模穴12a，其中该第二模穴12a在该压料板模组12与胚料8接触侧形成一模穴出口。冲头10借由冲头导引模穴11的导引而穿过该第二模穴12a，而可抵接至胚料8。母模模组14，具有一第一模穴14a，则设置于固定模具13上。本发明的精密下料装置可进一步包括一背压模组6(如图3-5所示，本文的各具体实施例中，背压模组6为采液气压***的一流道装置)，设于母模模组14中。该第一模穴14a亦可作为一背压室，与该背压模组6组合而成一背压/退料***。根据本发明，沟槽式结构7形成于该母模模组14之上及/或该压料板模组12之上；亦即，沟槽式结构7可形成在该母模模组14之上(如图3所示)或压料板模组12之上(如图4所示)，或者沟槽式结构7可同时形成在该母模模组14之上与该压料板模组12之上(如图5所示)。在沟槽式结构7中，可进一步设置一填塞模组9，其在压料板模组12下压时，可保持沟槽式结构7内的压力为均压。在其他具体实施例中，亦可于本发明的精密下料装置中加入一背压模组6及/或一密封手段5。参考图3至图5，可发现沟槽式结构7已经取代了传统精密下料装置中V型凸环的功能，该沟槽式结构7可增加胚料8上下端近冲头刀刃处及母模刀刃处的静水压力，而减缓撕裂面的产生。背压模组6可由液压***、弹力***或其它任何方法产生压力，并作用于胚料8的下端(参见图3，胚料下端面的成品出口处82)以压挤胚料8，其目的除了增加胚料8下端近母模刀刃处的静水压力外，亦可减少塌角及模辊，亦可用于退出成品的退料***。该密封手段5则可用以密封本发明装置有可能泄漏油处，以防止油压***有漏油现象，而造成油压不足或有工作人员受伤的意外事件。
图3为本发明的一具体实施例的精密下料装置的平面剖面示意图，其沟槽式结构7形成于母模模组14上，且进一步包含其他附属模组/元件。该精密下料装置包含一压料板模组12、一冲头10、一母模模组14、一沟槽式结构7，并进一步包含一填塞模组9、一背压模组6及一密封手段5。如图3所示，冲头10穿入压料板模组12的模穴，并直接抵接于胚料8。在母模模组14上，刻有沟槽式结构7，沟槽式结构7及胚料8间则设有密封手段5。当压料板模组12下压时，胚料8会受挤压而进入沟槽式结构7中，母模刀刃处会对胚料下端产生极大的静水压力，并可配合于胚料下端面的成品出口处(胚料下端面的成品出口处82)施加背压，如此将可显著减缓胚料下缘的撕裂面的产生。在沟槽式结构7中，可设置一填塞模组9，其在压料板模组12下压时，可保持沟槽式结构7内的压力为均压。于此须注意者为胚料8(或称为待生产的下料成品)的厚度与面积范围并无限制，厚度或面积可以是更大或更厚。当然，本发明的精密下料装置当然也可用于面积更小，抑或厚度更薄的胚料8的冲剪加工，且能够达成较公知技术更佳的效果。
图4显示本发明的精密下料装置的另一具体实施例。在此具体实施例中，沟槽式结构7是形成在压料板模组12上，当压料板模组12下压时，胚料8会受挤压而进入沟槽式结构7中，冲头刀刃处会对胚料8上端产生极大的静水压力，并可配合于胚料下端面的成品出口处施加背压，如此将能够有效减缓胚料8下端的母模刀刃处的撕裂面的产生。此外，在沟槽式结构7中，可设置一填塞模组9以在压料板模组12下压时保持沟槽式结构7内的压力为均压。另外，亦可以加设背压模组6及/或密封手段5。该第一模穴14a可作为一背压室，与该背压模组6组合而成一背压/退料***。本发明的精密下料装置所达成的冲剪加工效果，类似于在压料板上设有V型凸环的传统精密下料装置所能达成者，但本发明装置无传统精密下料装置中V型凸环须穿刺胚料的过程，故可改善传统精密下料的缺点。
图5显示本发明的精密下料装置的又一具体实施例。根据该具体实施例，该精密下料装置具有双沟槽式结构7，亦即，分别在压料板模组12上及母模模组14上形成有沟槽式结构7，该双沟槽式结构7可分别对胚料8的上下端产生极大的静水压力，并可配合于胚料下端面的成品出口处施加背压，如此将能够有效减缓胚料8的上下端的冲头及母模的刀刃处的撕裂面的产生。类似地，在沟槽式结构7中，可分别设置一填塞模组9以在压料板模组12下压时保持沟槽式结构7内的压力为均压。
参阅图3-5并做更详细的说明如下。于执行冲剪加工时，压料板模组12先下压胚料8，会使胚料8进入沟槽式结构7，如此便会在胚料8的下端的母模刀刃处，产生压痕而对胚料8的下端近母模刀刃处产生极大的静水压力，可再配合在胚料下端面的成品出口处82处施加背压，将能够有效减缓胚料下端面母模的刀刃处的撕裂面的产生。接着，使用者操纵冲头10下压，使冲头10朝胚料8移动且冲头10接触胚料8后，仍继续下压前进，借以冲剪加工胚料8并使一下料成品81自原始的胚料8上分离；其中，由于该下料成品81是被冲头10自胚料8向下顶出，故该下料成品81的侧边剪切面轮廓，是对应于冲头10的横截面轮廓形成。在本发明的精密下料装置中，如设有背压模组，用户可借由退出冲头10的同时调高背压室6内的背压，以使该下料成品自背压室6被向上推出或以其它方向或方法退出。
在本发明的部分具体实施例中，在压料板模组22上相对于沟槽式结构7(形成于母模模组24上)而进一步设有一V型凸环22b(请参图6)，或在母模模组24上相对于沟槽式结构7(形成于压料板模组22上)而进一步设有一V型凸环24b(请参图7)。在沟槽式结构7中，可设置一填塞模组9以在压料板模组12下压时保持沟槽式结构7内的压力为均压。另外，亦可以加设背压模组6及/或密封手段5。
另外，根据本发明的部分具体实施例，胚料8上可进一步设有一胚料沟槽37a，其相对于沟槽式结构7而设置于胚料8上端面(参见图8)或下端面(参见图9)。沟槽式结构7中，亦可进一步设置一填塞模组9以在压料板模组12下压时保持沟槽式结构7内的压力为均压。另外，亦可以加设背压模组6及/或密封手段5。如图8及9所示，本发明的精密下料装置，可配合现有技术，在胚料上端面或下端面刻有胚料沟槽37a，并通过油压入口32a或34a施以液压。在沟槽式结构7中，可设置一填塞模组9以在压料板模组12下压时保持沟槽式结构7内的压力为均压。如在胚料下端成品出口处施以背压而使得胚料8的上下端在冲头刀刃处和母模刀刃处形成复合式静水压的做法，便可以达到改善下料产质量的设计。
本领域的技术人员会理解可对前述具体实施例进行改变而不偏离其广义的发明概念。因此，应明了本发明不受限于所揭示的特定具体实施例，而是涵盖权利要求书范围所定义的精神及范围内的修饰。

Claims (10)

1.一种沟槽型精密下料装置，用以对一胚料执行冲剪加工，其包含一冲头、一母模模组及一压料板模组，其中该母模模组具有一第一模穴，该压料板模组具有一第二模穴，该第一模穴及该第二模穴容许该冲头进入其内，其特征在于：
该母模模组及/或该压料板模组上形成有一沟槽式结构，其中，该沟槽式结构形成于该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴；及/或该沟槽式结构形成于该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。
2.一种沟槽型精密下料装置，用以对一胚料执行冲剪加工其包含：
一冲头；
一母模模组，用于置放该胚料，该母模模组具有一第一模穴，其容许该冲头进入其内；以及
一压料板模组，具有一第二模穴，其容许该冲头进入其内；
其特征在于，该母模模组及/或该压料板模组上分别形成有一沟槽式结构，其中，该沟槽式结构形成于该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴；及/或该沟槽式结构形成于该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。
3.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于该母模模组上形成有一沟槽式结构。
4.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于该压料板模组上形成有一沟槽式结构。
5.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于该压料板模组上及该母模模组上分别形成有一沟槽式结构。
6.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于其进一步包含一V型凸环，其相对于该沟槽式结构而设置在该压料板模组或该母模模组上，其中，该V型凸环设置在该母模模组与该胚料接触侧并环绕该第一模穴，或该V型凸环设置在该压料板模组与该胚料接触侧并环绕该第二模穴。
7.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于其进一步包含一胚料沟槽，其相对于该沟槽式结构而形成在该胚料的上端或下端，并使该冲头可通过该胚料沟槽所环绕的一区域，其中，该胚料沟槽上可施加一液压。
8.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于其进一步包含一密封手段，设置于该胚料与该母模模组之间及/或该胚料与该压料板模组之间。
9.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于其进一步包含一背压模组用以产生一背压，该背压作用于该胚料下端的成品出口处并用以压挤该胚料。
10.如权利要求1或2所述的精密下料装置，其特征在于该沟槽式结构中进一步设有一填塞模组。
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