件下,建議選擇壓板力 0.25ton(約為最大成形力之 0.0275 倍)作為參數設定。
4. 母模間隙:由模擬結果可見,當模具間隙等於或小於板件初
始厚度時,板件的成形性明顯下降;反之當模具間隙增大時,
由於下模具對於板件的拘束減小,板件的成形性因此而有所 提昇。所以在液壓室密封情況良好之條件下,建議選擇模具 間隙 0.8mm(約為板件厚度的 1.78 倍)作為模具設計。
5. 料片初始尺寸:控制截角寬度可以有效的增進板件在模具圓 角處的成形性,且當板件整體尺寸減小時,其受到模具夾持 的部位減小,使得整體的成形性有所提昇,因此在有足夠材 料夾持的情況下,建議選擇長寬尺寸較小而截角尺寸較大之 板件進行成形。
實際成品如圖 5.1 所示。本研究同時也利用實驗初步證實 Ti/Al 複合板件在此載具上之適用性。
圖5.1 手機背蓋之板液壓成形成品
未來工作的部份:
設計。
6. 本研究也針對不同幾何外型之載具進行有限元素模擬(附錄 A),後續可針對如此外型較複雜之載具應用進行二道次以 上的加工模擬,期望利用製程參數搭配,提高板件較均勻之 厚度分佈並減少板件破裂情況發生。
7. 在附錄 B 中,本研究藉由 V-bending 實驗觀察出當不同材料 面接觸模具時,其沖頭反力將有所不同,但由於 3C 產品殼 件需要特定板件材料覆蓋於外層,因此論文並未探討此一現 象對於實際板液壓製程之影響。後續可再做更深入之研究,
或許可藉由改變模具方向等方式達到增進成形性之目的。
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附錄 A 載具二(手機背蓋)之實驗與模擬
本研究也針對另一外型較複雜之手機背蓋載具進行板液壓成形 之探討,其模具之幾何外型如圖 A.1 所示,有限元素模型則建構 1/2 對稱之模型,並加上一幫助成形之剛體母模(圖 A.2)。
圖A.1 載具二模具之幾何外型
圖A.2 載具二之有限元素模型
由於本研究已討論出不同參數對於成形薄化的影響程度,在本節 中,由於受限於 Ti/Al 複合板件試片的數量問題,實驗驗證的部份將 利用 SUS304 作為材料進行實驗及模擬,將 SUS 視為等向性(isotropic)
之材料,材料性質由拉伸試驗所得,拉伸曲線及指數定律曲線如圖 A.3、A.4 所示,整理其機械性質如表 A.1。此外,由於機台設定參數 之穩定變異性,僅利用 Ti/Al 複合板件針對壓板力之不同設定進行模 擬,,實驗及模擬參數設定如表 A.2 所示。厚度分佈及薄化率之量測 部位如圖 A.5 所示。
圖A.3 SUS真實應力/真實應變曲線
圖A.4 SUS之真實應力/塑性應變曲線與指數定律曲線圖
表 A.1 SUS 單一板材之機械性質 E(GPa) K n
149.158 910 0.215
表 A.2 各項製程參數設定表
Material SUS Ti/Al Holding force – F (ton) 2 0.7 , 1 Internal Pressure – P (MPa) 16.6 11
Tooling Gap – D (mm) 0.6 0.6 Polled Width – d (mm)
(Blank Size) 20(114×74) 20(114×74) ,
圖A.5 板件成形結果量測部位示意圖
實驗驗證之結果如圖 A.6 所示,由結果可見,本研究所建構之有 限元素模型分析之結果與實驗結果十分吻合,由此可驗證其可信度。
而 Ti/Al 板液壓成形之模擬結果及各部位之減薄率如圖 A.7、A.8 所示,
由結果可見,板件成形之後,在 a 點處的薄化情況十分顯著,由實驗 結果(圖 A.9)也可見到在此處已有破裂之情況發生。
圖A.6 SUS實驗與模擬結果厚度分佈比較圖
F=0.7ton F=1ton
圖A.7 不同壓板力之Ti/Al板件厚度分佈圖
圖A.8 不同壓板力之Ti/Al板件減薄率
圖A.9 Ti/Al板材板液壓成形實驗結果 (1 ton)
由以上結果初步判斷利用 Ti/Al 複合金屬板材製造此一載具尚有 一定的困難性,後續可考慮改變其他製程參數,或是以多道次方式進 行加工,以改善破裂情形並使其厚度分佈更加均勻。
附錄 B 不同材料接觸面之沖頭反力
在參考資料[31]中提出,複合板材在 U-bending 實驗中以不同材 料面接觸模具、沖頭時,其沖頭反力會有所不同(圖 B.1)。而參考
圖B.1 U-bending實驗之沖頭反力差異[32]
圖B.2 深引伸製程中之成形性差異[33]
圖B.3 V-bending實驗之沖頭反力差異