5.1. 結論
本研究實際建置一引伸模具於伺服沖床機台上,並完成對高強度 鋼板引伸成形之實驗及有限元素分析模擬,藉由實驗及模擬可得知伺 服沖床相較於傳統沖床,可增加高強度鋼板之引伸成形性。
5.1.1 引伸成形試驗
為驗證伺服沖床具有優於一般傳統沖床之加工能力,本階段選用 厚度為 1mm 之高強度鋼板 SPFC780Y 作為引伸用板材,並設計一引 伸模具包含沖頭、壓料板、母模等零件組裝於伺服沖床機台上,機台 並配置荷重元及電阻尺以讀取力量及位移值。為求得此試片之引伸極 限,第一階段規劃較大尺寸範圍之試片(50mm 至 80mm)且每 5mm 取一區間,分別做引伸試驗後得知材料之引伸極限對應之試片直徑位 於 60mm 至 65mm之區間內。第二階段再細分為 61mm、62mm、63mm、
64mm 之試片,並更改壓料間隙為 1.0mm 及 1.2mm,以找出更精確 之引伸極限發生條件。結果顯示當加工速度增加時其成形性變佳,且 壓料間隙為 1.2mm 時之成形性優於 1.0mm,本階段亦找出 SPFC780Y 之 LDR 約等於 2.06。第三階段則選定一組直徑 64mm 之試片,並更
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改加工條件包括潤滑條件及加工曲線,藉此驗證脈波式運動曲線對於 成形性之影響。相比於傳統沖床無脈波曲線之成品會產生破裂情形,
在伺服沖床脈波曲線下材料皆無產生破裂,因此本階段證實伺服沖床 之脈波曲線確實可改善成形性。
5.1.2 引伸成形模擬
為探討伺服沖床脈波曲線改善成形性之原因,更改模擬中摩 擦條件之設定為摩擦係數隨沖頭行程改變,且在脈波曲線中沖頭 上升階段,摩擦係數會隨之降低,最後以材料模擬成形後之最薄 厚度作為判斷成形性之依據。模擬結果顯示脈波曲線在雙面潤滑 及單面潤滑之條件下,其最薄厚度相比於無脈波曲線皆有改善,
因此本模擬證明了脈波式曲線的確因重新潤滑的效果,改善了高 強度鋼板之引伸成形性。
5.2. 未來工作
本研究主要利用伺服沖床針對高強度鋼板做引伸成形,伺服沖床 有別於傳統沖床,其優點為適用多種型態之加工,並可任意調整加工 曲線以符合設計需要;而隨著環保意識升高與油價上漲,未來使用高 強度鋼板取代一般鋼板做為汽車結構件之比例將會越來越高。然而高 強度鋼板在成形方面仍有許多問題尚待解決,其最大的問題在於成形 後金屬回彈現象大於一般鋼板,因此相對應之模具設計亦須更精確之 設計,若能搭配伺服沖床之特性,利用如本研究之脈波運動曲線針對 高強度鋼板回彈現象做探討,在未來的確是可深入研究之課題。以下 將列出 5 點未來可發展方向:
1. 可使用不同種類之潤滑方式以探討摩擦條件對成形性之影響,例 如更換不同種類之潤滑劑或是於模具表面鍍上特殊抗磨耗表層,
例如鐵氟龍或是氮化鈦薄膜。
2. 設計一新型壓料板裝置以精確控制壓料力量,並研究壓料力量對 引伸成形之影響,並可找到最適合引伸加工之壓料方式,例如使 用程式控制可隨沖頭行程改變壓料力量之壓料裝置。
3. 設計一摩擦係數量測系統,量測在不同潤滑情況下,模具與板材 間之摩擦係數,以做更精確之成形模擬。
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4. 針對較複雜之成品外形設計模具,如方筒、異形筒等形狀,並利 用伺服沖床加工特性做成形性研究。而本研究以材料有無發生破 裂作為判斷成形性之依據,未來則可依材料發生破裂時之成形深 度作為判斷成形性之量化指標。
5. 研究指出熱間加工可改善高強度鋼板之成形性並減少回彈現象產 生,因此可設計一具升溫功能及冷卻系統之模具,研究高強度鋼 板在高溫環境下之成形性。
參考文獻
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附錄 A
安全氣囊氣體發生器下外殼引伸成形模擬
本階段將模擬安全氣囊氣體發生器下外殼之各道次成形,目的為 驗證利用 Abaqus 所建立之模型其模擬結果與成品之準確性,以作為 日後模擬引伸成形設計之參考。