TWI720904B - 曲面鈑金件的成形方法 - Google Patents

Abstract

一種曲面鈑金件的成形方法，包含下列步驟：於電腦輔助設計軟體建構一虛擬曲面；對應於虛擬曲面設計一虛擬基準平面，虛擬基準平面與虛擬曲面之間具有間隔；於間隔空間建立一虛擬支撐件，虛擬支撐件的頂部曲面曲率完全與對應的該虛擬曲面表面區域的曲率一致；分別成形虛擬基準平面與虛擬支撐件為實體基準平面和實體支撐件；將欲成形的金屬板件貼合於實體支撐件的頂部曲面，並將金屬板件週邊銲於實體基準平面及實體支撐件上；加熱金屬板件至其軟化溫度；以及移除實體支撐件，以取得曲面鈑金件。

Description

曲面鈑金件的成形方法

本發明為一種曲面鈑金的成形方法，特別是有關於一種可成形複雜曲率鈑金的方法。

傳統鈑金可使用輥輪製成具有單一曲率的鈑材，但若是成形具有複雜曲率的鈑金件，則需要富有經驗的技師以目測方式反覆進行，且通常其成品與所欲成形的曲面公差甚大。

現代建築設計逐漸轉向單曲率、雙曲率甚至多曲率之設計，如圖1所示為一多曲率鈑金之範例，在圖中的鈑金件的實施例中，無法在某一個位置找到單一曲率，隨著位置的變化，其曲率都會改變，若以傳統的鈑金加工法，已無法滿足成型需求。

本發明的目的在於提供一種結合電腦輔助設計/製造軟體設計出一虛擬曲面並實體製作出對應該虛擬曲面的實體支撐件與供該實體支撐件架設的實體基準平面，並在該實體支撐件上成形包含該虛擬曲面之曲率的曲面鈑金件。

為達成上述目的，本發明提供的曲面鈑金件的成形方法技術手段的步驟包含：於電腦輔助設計軟體建構一虛擬曲面；對應於該虛擬曲面設計一虛擬基準平面，該虛擬基準平面涵蓋該虛擬曲面四邊範 圍，該虛擬基準平面與該虛擬曲面之間具有一間隔；於該間隔空間建立一由該虛擬基準平面至該虛擬曲面的虛擬支撐件，該虛擬支撐件的頂部曲面曲率完全一致於對應的該虛擬曲面區域曲率；分別成形該虛擬基準平面與該虛擬支撐件為實體基準平面和實體支撐件；將欲成形的金屬板件貼合於該實體支撐件的頂部曲面，並點銲該金屬板件週邊於該實體基準平面及該實體支撐件上；加熱該金屬板件至該金屬材料的軟化溫度，使其晶粒重新排列，以消除其回彈量；切割對應於虛擬曲面範圍的該金屬板件，並分離該實體支撐件與該金屬板件，以取得包含該虛擬曲面之曲率的該曲面鈑金件。

在一實施態樣中，該虛擬曲面包含2D曲率或3D複雜曲率。

在一實施態樣中，該虛擬基準平面與虛擬支撐件間分別設有可嵌合之公母榫接頭。

在一實施態樣中，該金屬板件的厚度小於3mm，該將欲成形的金屬板件貼合於該實體支撐件的頂部曲面步驟係應用鈑金技術為之。

在一實施態樣中，該實體支撐件為細分該間隔空間為多個相隔一距離的肋板，每個肋板頂部曲面包括該虛擬曲面對應的部分曲面區域。

在一實施態樣中，每個肋板為互呈平行排列。

在一實施態樣中，該金屬板件為鋁板或鋁合金，該金屬材料的軟化溫度約攝式260度。

在一實施態樣中，該金屬材料的軟化溫度加溫係應用加熱爐加熱。

在一實施態樣中，由該金屬板件加工完成的該曲面鈑金件與該虛擬曲面的公差為±1mm內。

本發明的特點在於：對於曲面或是建築鈑金，每一片產品都是獨一無二的，均屬100%客製化，故每一片成形之鈑金均需製作相對應之實體基準平面和實體支撐件，實體支撐件的高度及尺寸吻合鈑金之曲率變化，將作為複雜曲率鈑金之成形依據；本發明之組裝實體基準平面和實體支撐件，將實體支撐件依CAD圖面所標示之尺寸、順序進行組裝，確保組裝後順序、尺寸之曲面正確性，而於實體基準平面與實體支撐件之配合同時於3D設計時已設計對應的公母榫接頭，方便現場快速組裝之依據；本發明開發之金屬板件成形方法，使鈑金得以需求之尺寸呈現，後續已透由逆向掃描驗證尺寸，其公差可控制於±1mm內，可滿足建材業界之精準度需求；本發明之製程能具體應用於鈑金業及帷幕產業，並可產出複雜曲率之鈑金產品，該製程程須結合3D製圖設計、鈑金成型技術以及熱成型技術等，全為發明人首創並自行開發。

1:虛擬曲面

2:虛擬基準平面

21:公母榫接頭之母頭

3:虛擬支撐件

31:頂部曲面

32:公母榫接頭之公頭

4:實體基準平面

41:公母榫接頭之母頭

5:實體支撐件

51:頂部曲面

52:公母榫接頭之公頭

6:金屬板件

7:曲面鈑金件

A:電腦螢幕

S:間隔

步驟S11至步驟S17:本發明之曲面鈑金件的成形方法的步驟流程

圖1為本發明之電腦繪圖設計的複雜曲率之曲面的立體圖；

圖2為圖1實施例的前視圖；

圖3為根據圖1實施例之曲面建立虛擬基準平面與虛擬支撐件之立體分解圖；

圖4為圖3實施例之立體圖；

圖5為圖4實施例的前視圖；

圖6為本發明一實施例之根據虛擬基準平面與虛擬支撐件的真實尺寸建立的實體基準平面與實體支撐件的立體分解圖；

圖7為本發明一實施例之實體基準平面與實體支撐件組合後之金屬板件貼合至實體支撐件頂部曲面的立體分解圖；

圖8為圖7實施例之立體組合圖；

圖9為本發明一實施例之移除實體支撐件後之曲面鈑金件立體圖；

圖10為本發明一實施例之移除實體支撐件後之曲面鈑金件立體圖；及

圖11為本發明一實施例之曲面鈑金件的成形方法的步驟流程圖。

茲配合圖式將本發明實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本發明之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本發明有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。

另外，在發明圖式中未必按比例繪製，舉例來說，圖中的一些元件之尺寸可能增大或減小，以幫助改進對各種實施方式的理解。同樣地，為了討論某些實施方式，一些組件及/或操作可能被分為不同的區塊或組合為單一區塊。此外，儘管已於發明圖式中例示性地繪示特定實施例，並且在下文中詳細描述，本領域技術人員可看出修改、等同物以及替代物會落入所附申請專利範圍內。

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可據以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如 「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向及其使用者配戴時的相對方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明，另外，在發明說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語「包括」或「包含」應被解釋為意指包括該元件，但是不排除任何其它元件。

首先請參照圖1至圖10的實施例及圖11的步驟流程圖所示。本發明實施例之曲面鈑金件的成形方法，其步驟包含：

步驟S11(如圖1、圖2所示)，於電腦輔助設計軟體(未在圖式中示出)建構一虛擬曲面1；前述所謂電腦輔助設計(CAD)軟體可為商用、非商用的套裝軟體或自行研發軟體，而所述的虛擬曲面1可為單純的2D單一曲率或者是複雜的3D曲率之曲面。圖1~圖5揭示在電腦螢幕A中的虛擬曲面1、虛擬基準平面2及虛擬支撐件3的示意圖。

步驟S12(如圖3所示)，對應於該虛擬曲面1設計一虛擬基準平面2，該虛擬基準平面2涵蓋該虛擬曲面1四邊範圍，該虛擬基準平面2與該虛擬曲面1之間具有一間隔S；

步驟S13(如圖4、圖5所示)，於該間隔S空間建立一由該虛擬基準平面2至該虛擬曲面1的虛擬支撐件3，該虛擬支撐件3的頂部曲面31的曲率完全與該虛擬曲面1對應的區域表面的曲率一致，因此可互相貼近密合。

步驟S14(如圖6所示)，分別成形該虛擬基準平面2與該虛擬支撐件3為實體基準平面4和實體支撐件5；上述成形方式可應用電腦輔助製造(CAM)及/或3D列印(3D printing)技術為之，實體基準平 面4和實體支撐件5使用的材料不拘，只要可耐得住後續加熱溫度即可。

步驟S15(如圖7、圖8所示)，點銲欲成形的金屬板件6週邊於該實體基準平面4及該實體支撐件5上、並使該金屬板件6緊密地貼合於對應的該實體支撐件5的頂部曲面51；上述工法可應用鈑金、銲接工法，將該金屬板件6平貼於該實體支撐件5頂部表面51，且該金屬板件6的四邊點銲至該實體支撐件5或該實體基準平面4上。

步驟S16(如圖9所示)，加熱該金屬板件6至該金屬材料的軟化溫度；此步驟藉由對金屬材料加熱至其軟化溫度，以使其晶粒重新排列，進而降低甚至消除該金屬板件6材料的回彈量。

步驟S17(如圖10所示)，切割對應於該虛擬曲面1範圍的該金屬板件6，並分離該實體支撐件5與該金屬板件6，以取得包含該虛擬曲面1之曲率的該曲面鈑金件7。

在一實施例中，該虛擬基準平面2與對應的該虛擬支撐件3之間具有可嵌合之公母榫接頭，因此，該實體基準平面4與對應的該實體支撐件5之間也會具有可嵌合之公母榫接頭，因此實體化之後的公母榫接頭已具備定位組裝機制：如圖6所示，該實體基準平面4上設置內凹的公母榫接頭之母頭41、對應的該實體支撐件5底面上設置外凸的公母榫接頭之公頭52，且該對應的公母榫接頭係於該虛擬基準平面2與對應的該虛擬支撐件3設計階段即具備之。

在一實施例中，該金屬板件6的厚度小於3mm，該將欲成形的金屬板件6貼合於該實體支撐件5的頂部曲面51步驟可應用鈑金技術施作。

在一實施例中，該實體支撐件5為可為一整塊，其頂部曲面51的曲率一致於該虛擬曲面1之曲率(未在圖示中表示)；在一實施例中也可細分該間隔S空間為多個相隔一距離的肋板，每個肋板的頂部曲面包括該虛擬曲面1對應的一部分曲面區域，較佳實施例為該每個肋板為互呈平行排列。

在一實施例中，該金屬板件6為鋁板或鋁合金的軟化溫度約攝式260度(其加熱方式可應用加熱爐加熱)，而後續透由逆向掃描驗證尺寸方式可知，該曲面鈑金件7與該虛擬曲面1的公差為±1mm。

值得一提的是，以該曲面鈑金件7外觀表面可加工的內凹弧度不產生材料皺折的曲率為較佳實施例。且若是原設計的曲率過大(即後續實體的金屬板件6表面收攏後仍有材料皺折)，可在其虛擬曲面設計時，再予以分割(例如分割成二分之一或四分之一，則曲率變小，曲面較平緩，金屬材料收攏後表面不易起皺折)，作成較原設計的曲面鈑金件表面積為小後，再予以拼成還原成原始設計的大面積、大曲率之曲面，然而，本發明揭露的加工法多用於建築鈑金(例如建築物外牆飾板等)，建築鈑金之相較於一般鈑金多較大、曲率較小，故此種疑慮較小。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非內以限定本發明。凡本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾。因此，本發明的權利保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

4:實體基準平面

5:實體支撐件

51:頂部曲面

6:金屬板件

Claims (10)

1. 一種曲面鈑金件的成形方法，其步驟包含：

   於電腦輔助設計軟體建構一虛擬曲面；

   對應於該虛擬曲面設計一虛擬基準平面，該虛擬基準平面涵蓋該虛擬曲面四邊範圍，該虛擬基準平面與該虛擬曲面之間具有一間隔；

   於該間隔空間建立一由該虛擬基準平面至該虛擬曲面的虛擬支撐件，該虛擬支撐件的頂部曲面的曲率完全與對應的該虛擬曲面的曲率一致；

   分別成形該虛擬基準平面與該虛擬支撐件為實體基準平面和實體支撐件；

   點銲欲成形的金屬板件週邊於該實體基準平面及該實體支撐件上，並使金屬板件貼合於該實體支撐件的頂部曲面；

   加熱該金屬板件至該金屬材料的軟化溫度；以及

   切割對應於該虛擬曲面範圍的該金屬板件，並分離該實體支撐件與該金屬板件，以取得包含該虛擬曲面之曲率的該曲面鈑金件。
2. 如請求項1所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該虛擬曲面包含2D曲率。
3. 如請求項1所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該虛擬曲面包含3D複雜曲率。
4. 如請求項1所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該實體基準平面與實體支撐件間分別具有可互相嵌合之公母接頭。
5. 如請求項1所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該金屬板件 的厚度小於3mm，該將欲成形的金屬板件貼合於該實體支撐件的頂部曲面步驟係應用鈑金技術為之。
6. 如請求項1所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該實體支撐件為細分該間隔空間為多個相隔一距離的肋板，每個肋板頂部曲面包括該虛擬曲面對應的一部分曲面區域。
7. 如請求項6所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該每個肋板為互呈平行排列。
8. 如請求項1所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該金屬板件為鋁板或鋁合金，該金屬材料軟化溫度約攝式260度。
9. 如請求項8所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該金屬材料軟化溫度係應用加熱爐加熱。
10. 如請求項8所述之曲面鈑金件的成形方法，其中該曲面鈑金件與該虛擬曲面的公差為±1mm內。

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