負載路徑之設計

依據三通管件與軸對稱管件等需要側推作用之管件液壓成形製 程相關文獻，可將管件受到液體壓力膨脹成形過程分為三個階段，分 別為(一)壓力充填階段(二)自由膨脹階段(三)校正階段。我們將此三 階段分別定義如下:

(1)壓力充填階段:液體壓力由零開始加壓，直至管件均勻膨脹貼附 模具內壁。

(2)自由膨脹階段:在管件貼附模具內壁後，液體持續加壓，可發現 管件中央欲形成凸柱處開始變形，此時便進入自由膨脹階段，直至管 件所形成之凸柱與模具頂部接觸為止，而在此階段通常需要較大之側 推作用，以補充管件材料成形為凸柱所需之材料。

(3)校正階段:待大部分管件與模具內側表面接觸後，由於受到摩擦 力之作用，管件材料流動不易，於此時給予側推對於管件成形幫助並 不大，此時便進入校正階段，在此階段僅能藉由加大液體壓力以脹出 微小之縐褶並進行校正管件圓角尺寸之工作。

依據以上之原則，我們可以將負載路徑設計如圖 3.2 所示，其中 有許多參數需要進行決定，包含(1)P¹壓力大小(2)P²壓力大小(3)P³ 壓力大小(4)B 點高度(5)C 點高度(6)D 點高度，茲將其分別敘述如下:

圖 7.2 三通管件之成形過程可區分為三階段示意圖 P displacement

P1 P2

I II III

Calibrating Free expansion

Filling

A B

C D

(1) P¹與 P²壓力大小:

(2)P³壓力大小:

P³為製程中之最大液體成形壓力，其主要功能有二，一為脹出管 件之微小縐褶缺陷，二為校正管件尺寸，並使管件圓角半徑能成形至 所要求之尺寸。若最大成形壓力太小，不僅不能脹出縐褶缺陷，亦不 能達到管件圓角半徑尺寸之要求，但若最大成形壓力過大，則過多之 液壓會造成成形時的不穩定性，以及增加無謂的壓模力等缺點。因 此，如何決定適當之最大成形壓力，將在後續章節進行深入探討。

(3)B 點高度:

一般而言，管件下料尺寸之決定，僅需略小於模穴內徑，宜採用 市面販售之管件尺寸，因此，在階段 I 所需之側推量不需太大，只要 能維持油封密封狀況即可，因此，假若管件直徑尺寸為 D¹ mm，當其 於階段 I 受壓力膨脹以致貼其模具內壁，其外徑改變為 D² mm，並假 設其厚度變化可省略，便可估算出其管件長度之縮短量，乘以一安全 係數，便可快速計算出階段一所需之側推量大小，其估算方式如下:

若:原始管件長度 L¹,原始管件外徑 D¹ 成形後管件長度 L²,成形後管件外徑 D²

且假設成形過程中厚度(t)不變,則依據體積不變原則:

L¹×D¹×t=L²×D²×t

側推量 L¹-L²=[(D²/D¹)-1]L²

(4)C 點高度:

於階段 III 管件凸柱之大部分面積已與模具內壁相接觸，因受摩 擦力之作用，此時給予側推幫助並不大，故道理同(3)，於階段 III 所需之側推量亦不需太大，僅需維持油封之密封狀態即可。

(5)D 點高度:

若以欲得到成形後不需切除多於管件餘料之前提下，亦即成形後 之管件長度等於產品之長度，則 D 點高度代表為製程管件一邊之總側 推量大小，所選擇之管件長度與所欲得到之零件長度其差值之半，便 為 D 點高度(單邊之總側推量) 。其計算公式如下:

原始管件長度 L⁰,產品長度 L^p 則總側推量為 L⁰-L^p

D 點高度即為一邊之側推量(L⁰-L^p)/2