因应运输工具轻量化、高性能、省能源之发展趋势，自1990年代起管件液压成形 (Tube Hydroforming) 或称管件内高压成形(Internal High Pressure Forming) 技术受
到工业界及学术界极大瞩目而蓬勃发展，目前已
成为国际间汽车产业主流制造技术之一，包括：德国双B、VW、AUDI、OPEL，美国GM、FORD、CHRYSLER，日本TOYOTA、HONDA、NISSAN、SUBARU、MAZDA、MITSUBISHI，韩国KIA、Hyundai等均已
投入生产或试量产，主要应用为底盘件、车身结
构件与排气系统零组件，在其它
产业应用亦不断扩大中，前景十分广阔。管件液
压成形技术具有：减轻重量/节省能源、产品一体型化、刚性佳、提高产品性能/精度及创新性，且在生
产过程中可减少半成品零件数量，减少焊接、机械加
工与产品组装道次等后加工处理，有效降低生产成本、缩短加工周期等优点。
1. 技术原理
管件液压成形技术，适用于
异厚异形之中空结构管件，顾名思
义是先将管材置于具形状的模具中，藉由管
件内部加入高压流体(目前主要以水为主)，搭配轴
向施加压力补偿管料，把管料
压入到模具腔体内成形。其成形
所需之液压力一般约2000Bar，特殊状况下甚至高达4000Bar。适用材料和应用范围：具备优
良的可延伸性为液压成形法的关键，原则上
适用于冷间成形加工的材料均适用于管件液压成形技术，目前主要以：碳钢、特殊钢、不锈钢、铝合金、铜合金等为主。
2. 技术特点
应用管
件内高压技术可达到减少结构件零件数目、焊接道
次并缩短组配时间，达成减
轻重量及降低成本之目标，其优点
因产品之不同而有所不同，相较于
传统生产技术的优势包括：
1.减轻重量：与车削、搪孔相比，管件液
压成形之空心轴类可减轻40%~50%，有些甚至可达75%；若与冲压焊接件相比，汽车上
用管件液压成形的空心结构件可减少20%~30%。
2.减少半成品零件数量：在成形
过程中可一次加工出如引擎托架、顶盖板架、门框等大型复杂的3D几何形状的工件。与冲压焊接件相比，副车架零件由6个减少到1个；散热器支架零件由17个减少到10个。
3.降低模具费用：管件液
压成形件通常仅需要一套模具，而冲压
焊接件由多个冲压件焊接而成，因此需
要多套冲压模具。
4.减少后
续机械加工和组装焊接量：以散热器支架为例，焊接点由174个减少到20个，制造道次由13道减少到6道，生产效率提高66%。
5.提高强度、刚性及疲劳强度：成形过
程中液体具冷却作用，使工件被"冷作强化"，获得比
一般冲压加工更高的工件强度。以散热器支架为例，垂直方向提高39%；水平方向提高50%。
6.降低生产成本：Schuler Hydroforming公司对
已应用的产品进行分析，管件液
压成形件比冲压焊接件成本平均降低15%~20%，模具费用降低20%~30%。
7. 创新性：克服传统制程限制，应用于
新产品设计开发。
3. 国内外产业应用现况
从近10年来的
应用发展历程来看，如【图2】所示，汽车业无疑地为******之应用产业，产品也由仪表板支架、引擎支架、散热器
支架等扩大至车架滑轨(Frame Rail)、引擎副支架(Sub Frame)等项目的使用；另外，在其它车辆产业中，机车之车架、后臂(Rear Arm)也于2002年正式应用在哈雷、Yamaha等越野车的车款中，自行车的车架、摇臂及
上管也有厂商应用的轨迹。至于水龙头、阀制品、球形容器、超导加速器、管配件等产品，也应用
液压成形技术来达到其质量及消费者需求。以下就
液压成形技术相关应用产品作一详细说明。
在机车
液压成形零组件上的应用厂商则属哈雷及YAMAHA公司。在YAMAHA方面，主要将
其液压成形技术应用于2002年的WR250F(四行程之越野车)的摇臂ngarm)方面，以减轻
重量并提高刚性。至于在
哈雷公司的应用方面，则是由
哈雷产品发展中心(Harley\"s Product Development Centre)将液压
成形技术应用于该2002年的V-Rod车款之车架中，以形成
无焊接性且具刚性之结构，该车架采用1.5吋管件
在预弯后以高压成形方式制成复杂的三次元结构。
4. 管件液
压成形技术研究发展动向
目前的研究******为如何
提高液压成形技术的竞争力，包括：降低资本支出(起始设备投资)、提高生产率及产量、提高材料使用率、制程合理化、不良率
降低以及一体型液压成形零件开发等，主要研
究发展项目说明如下：
4.1 管材成形性分析技术
主要为
材料特性基础数据与实验方法之建立，包括：鼓胀分析（Bulging test）、流动应力（K、n value）、管件成形极限图(FLD)等。
.2 管件液压成形CAD/CAE技术的应用
为了降低成本、缩短产品开发时程、提高开发成功率，CAD/CAE对新的
液压成形技术也越来越重要。数值模
拟能准确地反映管件液压成形过程、预测成形缺陷、显示工
件贴模与成形情况、计算出壁厚分布。而且可
以方便的调整内压与轴向位移的搭配关系，研究其
对成形缺陷和壁厚分布的影响，以获得******的加载曲线。因此管件液压成形的CAE模拟亦
受到各国研究者和工业界的重视。
5. 液压成产业发展趋势
以目前
液压成形技术的应用市场来看，无疑地，汽车业为未来******的开发市场。液压成
形技术最成功的应用应属汽车底盘，其广受欢迎的主因是：高刚性、尺寸精度与稳定性高、较为耐蚀、工件数少、制程简化、降低成本。因此，管液压
成形组件需求戏剧性的快速增加。此一需
求将迫使液压成形设备生产者和底盘系统供货商加速开发相关技术。未来北
美市场之汽车车体架构可能由液压成型组件取代，其理由包括：
(1)政府法规—企业平均燃料经济(CAFE)：此一法
规已让北美的汽车生产厂商大为紧张。在一加
仑油花费不到一瓶饮用水的年代，消费者
是不愿意放弃牺牲汽车宽敞、性能表
现或者安全来节省燃料。然而当CAFE法规与
顾客期望相互矛盾时，工程师
必须发展更具燃油效率和重量更轻的车辆。
(2)安全：撞击试
验标准越来越多，加上顾
客对车辆安全的认知与重视，促使OEM厂商必
须在不牺牲燃料效率下改进车体安全。
(3)车辆的性能表现：在美国
公路上的平均限速是每小时68.5英里，欧洲更
有许多国家高速公路无速限限制，车辆性
能必须跟得上顾客的期望。
(4)加速进入市场：过去一
辆新车从产品概念到市场推出通常需要4-6年的时间。车辆性能表现、款式和
对市场需求的满足点子是早在发展过程刚开始就已经确立。所以这
段时间拖得越长，代表观念越容易过时、市场风险越高，不利产品在市场销售。为了保
证将来车辆载具的成功，OEM业者须
将此一时程缩短百分之50或更多。而管件
液压成形技术即是能满足顾客在安全、轻量化
及时效要求的关键技术之一。
(5)依据美
国钢铁研究院汽车应用委员会的调查结果，在北美制造的轿车中，空心轻
体件在轿车总量的比例已从15年前的10%上升到16%，而在中型商用车、大吉普
车和小货车的比例还要更高。估计到2004年北美
生产的典型车型中将有50%结构体
零件采用管件液压成形技术制造。
(6)Daimler Chrysler预估，2005年管件
液压成形零组件将较2000年成长3倍。
(7)Dana公司(汽车零组件国际大厂)预估，2004年管件
液压成形零组件将占汽车底盘零组件的50%，为此，Dana将于未
来五年内于加州、泰国、巴西、委内瑞
拉及阿根廷等国家至少建立起12台以上
的液压成形机生产线的能量。
(8)Global Trade Consulting******的报告指出，美国汽
车用液压成形零组件在1998年产值为7.3亿美元，2000年约达16亿美元，2001年有约达19亿美元，而在未来3年(2002~2004年)内，年平均
成长率将可达到20%。
