液 壓 深 引 伸 之 發 展

提要：
這液壓深引伸加工是評論於本篇論文裡。而加工原理和特徵是在本論文裡有介紹，內容的描述有加工動作、理論原理和數值的模擬。這也算是一個簡要敘述其運用的論文。有有一些其他相關的液壓成形加工也跟此方法類似。

1、介紹：
液壓深引伸是一個新的薄板金屬成形技術，從液壓成形所衍繹出來的。他結合了傳統深引伸技術和液壓成形技術的所有特徵。在液壓深引伸的極限引伸比(LDR)值能達到2.8相較於傳統深引伸加工的LDR值大約只能達到2.2而已。在當初也發現液壓深引伸加工能擴大運用於工業上，例如運用在汽車和飛機的製造上。之後也繼續的改良和創新，更專業的技術和更多的方法去設計使用之。液壓深引伸加工能代替一些其他的金屬成形加工，因為這種加工能增進產品的性質而得到更多的優點，也不會造成生產力的損失。
液壓深引伸技術最先發展於西元1980年。然而，真實的發展始於二次世界大戰之後。在早期的研究工作主要是由德國和日本著手。
日本的研究人員在西元1955年開始調查加工方法。Kasuga以及其他人提出壓力潤滑的深引伸，也在1958年到1964年間完成其研究工作。後來在1970年中，Nakamura和Nakagawa開始他們在液壓成形加工方法上(FF法)的研究。而徑向壓力的深引伸方法是他們在研究期間所發表的。
德國的研究人員在西元1950年開始他們的工作，一個使用於模面的封閉環為了防止液體在模具和板料之間露出。
荷蘭研究人員在西元1961年描述了daalderop method而美國也在1973年開始研究液體深引伸法。瑞典也在1960年開始研究其加工方法，供應專門研究的技術和方法。之後各國有都有投入其研究，也是有相當不錯的研究成果。
在近年裡，液壓深引伸技術也在其他各國快速的發展，例如法國、美國、俄羅斯、以色列、瑞士、韓國和科威特等。
依據Amino和Bakagawa的分析，在液壓深引伸加工有下列的特點：(a)摩擦力保持的效果(摩擦力是產生於板料和衝頭之間)；(b)減少阻力的效果(摩擦阻力是在凸緣和模具之間，也因液體的流動減少其阻力；(c)初引伸的效果(伸出的部份在肩角附近，發生在突出前，於是厚度會變的更一致。
以上是其特點，以下所介紹的是其優點：(a)能有效阻止斷口的破裂和皺褶的產生，也能提高引伸比(LDR值之增加)，也能克服產品的極限性質和減少成本。(b)板料和冲頭之間的接觸力和潤滑的影響，可經由液體的流動而減少損失，深引伸的產品能有較好的表面性質，高精確的尺寸和減少模具的損耗。(c)因為摩擦力保持的影響能使厚度的分佈更一致。(d)這加工方法的有效價值能生產小量的產品，甚至使用於薄金屬片所有試驗。(e)這加工方法能使用於製造複雜的形狀工件。
然而，這方法也有缺點，主要的缺點是高引伸力和高壓料板力量相較於那些慣用的引伸技術困難。

2、加工原理和分類：
事實上，液壓深引伸加工有幾種軟工具成形技術或撓性成形方法，都起源於液壓成形技術。軟工具成形技術已廣泛使用於工業上，因為有簡單的設備和方便的方法，低能量的消耗，精密的產品性質和有效的成本。在以前有很多的研究人員引用液體膨脹而最近就引用液壓深引伸加工。而在最近的汽車工業裡有很多相關報導，尤其是管狀的成形和平板的成形。液壓深引伸加工能分成靜液壓類和動液壓類都是屬於液壓的基礎特徵。在大部份的情況液壓膨脹是在靜液壓的狀態，但也存在不同的情況，例如爆炸成形就在動液壓的狀態。
在慣用的深引伸加工，他的極限引伸比(LDR)值大約介於2.2~2.3，雖然理論上的預測大約是2.715。LDR值減少主要的理由是在管口蓋板與模具間的摩擦力，液壓深引伸加工主要是為了減少摩擦力以至於值得注目和為了在冲頭和板料間能夾緊以至於防止冲頭角落的破裂，於是就能夠增加LDR值。然而液壓能使用不同的方法，使LDR值增加到不同水準。通常液壓深引伸之LDR值能增加到2.7，有時候使用徑向液壓深引伸在一個階段能增加到3.2。而在一個報導中，於徑向壓力深引伸(兩個階段)能大約增加到6。液壓深引伸加工能分成以下不同的類型
2.1、液壓輔助裝置的壓料板：
液壓是由薄橡膠片轉換管口蓋板的壓力代替了傳統的壓料板。摩擦力的減少能使LDR值達到2.3，在少量生產的情況下。
2.2、液壓成形加工：
  在加工時冲頭決定工件最後形狀。這液壓可藉由裝置(閥或泵)來控制。這液體壓力是非常重要的，如果壓力不夠高就容易產生皺褶，但壓力太高時，工件可能會受到破裂得損害。這方法是一些研究員所提出的液體成形法，也能稱為可撓成形或內部高壓金屬成形法。
2.3、具代表性的液壓深引伸加工：
  當凹模被液壓所代替和冲頭決定工件最後的形狀，O形環主要是為了防止液體從凸緣流出。而壓料板的功能幾乎和慣用的深引伸相同。
2.4、動液壓深引伸加工：
  如果液體在壓料板之下可快速流動，然後液體藉由冲頭行程的增加可以快速改變。這方法是較複雜的，但能成形不同的工件，例如一個可變厚度的杯子可藉著球模自由旋轉製造之。一個六角杯也能使用此方法。
2.5、徑向壓力深引伸法：
這方法是由Nakamura和Nakagawa所貢獻的，這方法是修正動液壓深引伸法，包含了直接發方法和間接方法。在一個階段LDR值能達到3.2~3.2，是在一個厚0.8mm和直徑30mm的杯子，壓力25.0MPa。

3、實驗研究方法：
3.1發展動作方法和研究原理：是敘述一些研究員所提出的方法或修正。
  Buerk在液壓深引伸的報告工作是在西元1967年，他在管口蓋板和模具間使用封閉環。這決定了材料毀壞是伸展、壓縮和彎曲所組成。一個向上的圓緣通常成形時，在板料會自動分配適當液壓，有時迅速的增加時，冲頭會向下移動。這封閉環是一個抵抗磨耗的塑膠所製造。而Buerk也提出不同方法的液壓引伸，再引伸(二次引伸)和反向引伸法
  Becker和Bensmann報告一個修正液壓加工上的封閉環，由震動模環或震動壓料板所代替。這方法事實上是動液壓法。一個双動模設計於先引伸和再引伸加工。
  Yang以及其他人也提出一些修正徑向壓力深引伸法當成形非常長的杯子於慣用的先引伸和動液壓再引伸法。一個區別徑向壓力的系統使用細緻的差別在合適的徑向壓力和最合適的室壓之間去應用一個非常高的引伸比和引縮，使再引伸後杯子能有很好的表面性質和精確厚度分佈。
3.2、其他發展：
  Tirosh以及其他人提出靜液壓引縮法，這引縮法可促進靜液壓為了增加在冲頭(或心軸)和工件間的摩擦力。於是冲頭力能減少甚至忽略(一開始的壓力)和極限引縮比(LIR)能增加很多。
  近來有一個報告值得注意，是一個新的促進液壓深引伸法，這是引用HBU法(高壓薄金屬成形)。在每個工作循環成形兩個工件和凹模決定工件確實的形狀。這方法適用複雜薄零件成形和細小的產品。

4、理論上的研究和數值模擬方法：
4.1、理論上的研究：
  Yossifon和Tirosh提出一個最大引伸比(MDR)的觀點，因為速度的壓力會引起破裂而不足夠的壓力可能會引起皺褶或挫曲。這壓力路線是一個忽略在工作表面區域和兩個臨界壓力值能合適於不同情況標準之下。一個好的方法能成功的通過壓力沒有觸到兩個臨界線。MDR達到一個最小值再n=0.1和0.2之間，這是由實驗所證實的。
  Tirosh和Konvalina報告動液壓法的LDR值，使用極限分析在可塑性理論關係和流動黏性分析，非慣性液體。LDR值理論上決定了上彈回和下彈回方法。
  Hsu和Hsieh分析破裂和皺褶在液壓加工冲頭所在範圍。板料是分開成三區域和應力和內部壓力的應用，為了壓力-冲頭行程能作成圖表以至於要以計算成形為原則
4.2、數值模擬：
  電腦模擬開始在研究和設計液壓深引伸加工。電腦模擬在近來發展的很快而相較於實驗方法電腦模擬的優點是低成本、時間短、更多的資料和很好的圖表說明。現在也廣泛用於金屬成形。
  Gelin和Delassus實行FEM模擬於液壓引伸的不銹鋼和低碳鋼工件。在數值分析一個使用3D述說清楚彈性塑膠規則和液壓模擬測定厚度的分佈。
  FEM分析液壓成形的管狀和複合汽車零件在近年來有報導。We以及其他人使用LS-DYNA3D法則去分析複合管狀零件，結果有好的證明和適當的規則分析和設計方法。

5、設備和裝置：
  普通的壓力能使用單動和双動。液壓冲床最合適是因為常數的引伸速度和單獨分開的控制動作。
  機械偏心壓力(曲柄傳動直接邊冲床，例如兩點滑動懸吊)測試於液壓深引伸加工和確定機械冲床也能使用之。如果冲頭速度增加相較於液壓加工，冲頭力會承受細微的增加。測試機械工作速度能達到每分24~41衝程。
  AP&T液壓成形法是獨立於液壓冲床和能安裝在不同的AP&T液壓冲床。這些裝置有他們獨立的液壓系統，能供給液體施加壓力、壓力保持、壓力卸料和濾油器。以下介紹三種AP&T液壓成形法：(a)數值控制類型：壓力能適應連續或控制汽缸運動，適合成形複合薄板工件。(b)極限壓力類型：是一個壓力控制範圍於壓力尖端藉由控制閥和人工的調整。(c)提升壓力類型：是一個升起壓力汽缸的裝置，汽缸上下運動改變體積為了能改變壓力，這適合細小的複合工件。

6、工業上的應用：
  液壓深引伸加工創立於許多工業上的應用，因為在加工上有明顯的特點，產品的優點和經濟的方向。主要的運用報告是在日本，以下有簡要的敘說：
6.1
(a)反射物的照明設備：這些零件是使用鋁薄板和有些複雜的形狀和較大的尺寸。這模具成本低，合適於多樣少量的生產。汽車照明的反射器生產速度是每分8件而機械每月可生產200000件。
(b)飛機零件：因為受到高安全標準，所以要避免局部較薄的產生。
(c)汽車零件：像要求多樣化的市場，人格化的工具能達到不貴的產品和良好的優點，在液壓深引伸加工的商業上。
(d)廚房器具和家電的運用：在早期就開始運用了，只是較少的報告發表。
6.2、其他國家的運用：
  圓錐的中空體，例如藉由液壓成形加工的反射器，開始運用是在西元1967年。液壓成形加工只要一次引伸就足夠完成中空圓錐的工件了，而傳統的深引伸則需要五次引伸和最後的整形。
近年在承油盤上在各國有報告，像部份的汽車發動機。在1977年藉由液壓深引伸加工家用馬達。在中國有電引式承油盤的製造。在Guangzhou有工廠製造出深200mm的不銹鋼杯。在中國也有一些專門研究壓力的設計。在德國也有生產一些管狀的汽車零件。
7、結論與心得：
  相信深引伸加工在薄板金屬成形工業上能有順利的發展，也能實現研究人員的控制方法和他們的運用。做這篇報告的確花了很多時間，查英文的意思就花了不少時間，其實是可以用翻譯軟體來翻譯的，但是有些較專業的專有名詞的可能翻不出來了，所以我就直接用查的，才能夠把較正確的中文意思翻出來，雖然花很多時間，可是查到後面有些單字也認識了，而且對於文章也大致了解了，也學到一些知識，對我的幫助還是滿大的。
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