薄壁金属外壳全身图案成型模具及使用该模具的加工工艺的制作方法

1.本发明涉及杯体或壶体等薄壁金属外壳的加工方法，尤其是一种薄壁金属外壳全身图案成型模具及使用该模具的加工工艺。


背景技术：

2.现有杯子的常规表面处理一般是光滑平整的，再通过抛光、喷涂颜色、丝印或激光打标logo图案，进一步个性化杯子，有做水转印等表面处理图案的，还有将杯子表面冲压一个或多个非连续logo图案的。
3.目前杯子表面冲压图案的方法，常规采用的工艺为硬膜与硬膜之间的挤压成型工艺，且常规的方法只能先进行一面小范围的冲压，再进行另一面的图案冲压，以避免杯子变形，此种工艺不能一次性将大幅度环绕杯子一周的大图案冲压完成，且分次冲压的图案其接缝会影响美观。为避免冲压图案时杯子变形，本领域技术人员还采用一种先在金属薄板上雕刻或压制连续图案后，再将金属薄板卷成杯体或壶体的加工方法，但是采用这种工艺加工出的连续图案在制成筒状杯体或壶体后，连续图案容易发生形变，而且接缝处的图案对接难度增大，报废率较高。
4.为此，本领域技术人员也做出多方努力，例如专利号为zl 202010209563.7，专利名称为“一种具有表面连续压制图案的金属水杯外壳及其制造方法”，其可以实现一次性完成压制杯体全身图案，且图案连续美观无接缝；但该工艺涉及的模具和方法具有局限性，一是图案通过凸模和凹模对薄壁金属外壳的内外表面同时受力，压制图案，需要时刻保证凸模和凹模合模时的相对位置不偏移，模具精确度要求较高，加工成本较高；二是由于内芯内模为硬模，其活动范围单边不超过2mm，所以只能针对上下直径尺寸单边相差不超过2mm的杯体，对于超范围或异形形状的产品需加工连续图案，该工艺就不适用了，使用范围较小。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种薄壁金属外壳全身图案成型模具及使用该模具的加工工艺，其能够在降低加工精度前提下，扩大适用范围，能够加工上下直径大尺寸差异或异形外壳表面图案，确保图案清晰美观、不偏离偏位，且能够确保薄壁金属外壳不失圆不破裂，成品率高。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种薄壁金属外壳全身图案成型模具，包括上模组件、下模型腔组件、下模内模组件和下模卸料组件；
8.所述上模组件包括固定连接在上模板上的上模型腔头、固定连接在上模型腔头上的哈弗套；所述哈弗套的内壁设有斜面；
9.所述下模型腔组件包括固定连接在下模板上的下模型腔头、至少三个径向活动且周向均布于下模型腔头的型腔；所述型腔外表面设有与哈弗套内壁相配合的斜面，且型腔内表面设有加工的图案；
10.所述下模内模组件包括设于下模型腔头内的下芯棒、设于下模型腔头和下芯棒之间的夹紧组件；所述下芯棒内部设有进水通道；
11.所述下模卸料组件包括设于下模板上的固定板、连接固定板和型腔之间的螺栓、套于螺栓上且位于固定板外侧的卸料弹簧；待加工件口部置于夹紧组件上，上模组件下压合模时，哈弗套在与型腔配合的斜面作用下使型腔径向向内收拢，高压水由下芯棒进水通道进入，使待加工件向外膨胀贴紧型腔直至全身表面图案成型。
12.优选的，所述上模组件还包括通过t型槽固定在上模板和上模型腔头之间的上模芯子；所述上模芯子合模时下压下芯棒。
13.优选的，所述下模内模组件还包括设于下模型腔头和下芯棒之间的下芯子；所述夹紧组件设于下芯棒和下芯子之间的环槽上；所述夹紧组件包括八个径向活动且周向均布设于下芯棒上的撑块、为撑块提供弹性回复力的弹性件、与撑块内侧斜面配合撑开撑块的锥块。
14.优选的，所述弹性件为套设在撑块上的弹性环形夹块；所述下模型腔组件还包括哈弗上卡扣和哈弗下卡扣；所述哈弗上卡扣至少为三个，且分别与型腔固定连接；所述哈弗下卡扣与下模型腔头固定连接，且哈弗下卡扣上设有供哈弗上卡扣径向活动的活动定位槽。
15.优选的，所述哈弗上卡扣上设有定位块；所述型腔底部设有与定位块配合的定位槽。
16.优选的，所述下模卸料组件还包括导向块；所述导向块一端活动插设于固定板的中间通孔，另一端与型腔固定连接。
17.优选的，所述导向块与哈弗上卡扣通过燕尾槽固定连接。
18.优选的，所述型腔分模线避开图案，根据图案进行型腔分模线分割设置。
19.一种使用上述薄壁金属外壳全身图案成型模具的加工工艺，其包括以下步骤：
20.步骤1：取一金属圆片，将金属圆片进行拉伸处理成薄壁金属外壳，将薄壁金属外壳口部处理平整，或取一薄壁金属圆管，将薄壁金属圆管的两端口部处理平整，形成薄壁金属外壳；
21.步骤2：将薄壁金属外壳外表面进行抛光处理；
22.步骤3：将抛光后的薄壁金属外壳倒置放入所述薄壁金属外壳全身图案成型模具内进行全身图案加工处理；
23.a.开模状态下，将抛光后的薄壁金属外壳倒置套设放入下芯棒中，使口部置于所述撑块和下模型腔头之间；使用压力设备给上模板施加向下的力，下移的哈弗套其倾斜内壁通过与之滑动配合的型腔斜面，驱动型腔沿径向向内移动，下移的上模型腔头和上模芯子，与下芯棒配合夹紧薄壁金属外壳底部，上模芯子下压驱动下芯棒向下移动，下芯棒驱动锥块向下移动，下移的锥块通过与撑块配合的斜面，驱动撑块径向向外移动，进而夹紧薄壁金属外壳的口部，合模完成，在此状态下，所述弹性件径向向外撑开，所述卸料弹簧向内压缩；
24.b.开启水胀设备，高压水从下芯棒进水通道进入，在水压作用下，薄壁金属外壳向外膨胀至贴紧型腔，直到表面图案成型；
25.c.图案加工完成后，压力设备带动上模组件向上运动，型腔在卸料弹簧弹力作用
下向外打开，撑块在弹性环形夹块弹力作用下向内收缩，向内收缩的撑块通过与之配合的斜面驱动锥块向上移动，进而驱动下芯棒向上复位，取出薄壁金属外壳，脱模完成。
26.优选的，在所述步骤2之前，对薄壁金属外壳进行退火处理。
27.与现有技术相比本发明的有益效果是：至少三个径向活动且周向均布的型腔内壁雕刻有图案，利用水压将待加工薄壁金属外壳向外膨胀贴紧型腔，直至图案成型，这样采用水胀的方式，不仅不受硬模图案压制工艺的活动量限制，降低加工精度，而且采用水胀方式也使得薄壁金属外壳胀型受力更加均匀；同时，可以根据水胀机械设备的吨位调节图案成型深度，还可以使图案加工不受杯体形状的限制，能够加工上下直径大尺寸差异或异形外壳表面图案，适用范围广，同时确保图案整体性、连续性，图案清晰美观、不偏离偏位，保证薄壁金属外壳不失圆不破裂，脱模容易，有效提高成品率。
28.进一步的有益效果：一是上模型腔头中的上模芯子设计，一方面合模时，下移的上模型腔头和上模芯子与下芯棒配合夹紧薄壁金属外壳底部，这样既可以加工仅一端开口的金属薄壁外壳，也可以加工两头相通的薄壁金属管，另一方面上模芯子也可以根据不同的杯底尺寸进行更换，进一步扩大了适用范围；二是由弹性环形夹块、锥块和八个撑块组成的夹紧组件，合模时下芯棒下移推动锥块下移，锥块与撑块的斜面配合使得撑块向外撑开夹紧薄壁金属外壳的口部，撑块设置八等份，使得夹紧力更加均匀，避免薄壁金属外壳变形，脱模时，在弹性环形夹块的弹性回复力作用下，撑块收缩，锥块上移，下芯棒上移复位，脱模更加容易；三是型腔与哈弗上卡扣固定连接，哈弗下卡扣与下模型腔头固定连接，合模时哈弗套的下移，型腔在与哈弗套斜面配合作用下径向向内移动，而哈弗上卡扣与哈弗下卡扣的活动导向作用，使得型腔向内移动力度更加均匀平稳，提高图案加工精确度；四是哈弗上卡扣上的定位块设计，可以使型腔装配精度更高，进而使加工出的图案更加完美；五是型腔分模线设计避开图案，使加工出的图案更加完整、美观；六是加工前进行退火处理，能使材料硬度降低，进而加工图案更容易、加工出的图案更加美观。
附图说明
29.图1是本发明薄壁金属外壳全身图案成型模具的结构示意图；
30.图2是本发明薄壁金属外壳全身图案成型模具的立体分解图；
31.图3是哈弗上卡扣的俯视结构示意图；
32.图4是哈弗下卡扣的立体结构示意图；
33.图5是撑块的剖视结构示意图；
34.图6是本发明使用薄壁金属外壳全身图案成型模具加工时开模状态的结构示意图；
35.图7是本发明使用薄壁金属外壳全身图案成型模具加工时合模未进水状态的结构示意图。
具体实施方式
36.为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1
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7，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。
37.一种薄壁金属外壳全身图案成型模具，包括上模组件100、下模型腔组件200、下模内模组件和下模卸料组件300。
38.上模组件100，其包括上模板1、上模型腔头2、上模芯子3和哈弗套4；所述上模型腔头2固定连接在上模板1上；所述哈弗套4固定连接在上模型腔头2上；所述上模芯子3通过t型槽固定在上模板1和上模型腔头2之间；所述上模芯子3合模时下压下芯棒11；所述哈弗套4的内壁设有斜面。
39.下模型腔组件200，其包括下模型腔头7、型腔5、哈弗上卡扣8、哈弗下卡扣9和定位块6；所述下模型腔头7固定连接在下模板10上；所述型腔5至少为三个，本实施例以四个等分的型腔为例，四个型腔5径向活动且沿周向均布设于下模型腔头7上；所述型腔5外表面设有与哈弗套4内壁相配合的斜面，且型腔5内表面设有加工的图案，该图案可以是凹纹图案，也可以是凸纹图案；所述型腔5分模线避开图案，根据图案进行型腔分模线分割设置；所述哈弗上卡扣8至少为三个，且分别与型腔8固定连接，哈弗上卡扣8与型腔5数目相同，每个型腔8对应一个哈弗上卡扣8，即本实施例的哈弗上卡扣8为四个均等分；所述哈弗下卡扣9与下模型腔头7固定连接，且哈弗下卡扣9上设有供哈弗上卡扣8径向活动的活动定位槽90；所述哈弗上卡扣8上还设有定位块6，每个哈弗上卡扣8上均设有定位块6，即定位块6为四个；所述型腔5底部设有与定位块6配合的定位槽。
40.下模内模组件，其包括下芯棒11、下芯子15和夹紧组件；所述下芯棒11设于下模型腔头7内；所述下芯子15套设在下芯棒11下部，且下芯子15设于下模型腔头7和下芯棒11之间；所述夹紧组件设于下模型腔头7和下芯棒11之间，且夹紧组件位于下芯棒11和下芯子15之间形成的环槽上；所述下芯棒11内部设有进水通道16；合模时下芯棒11上部位于上模型腔头7、上模芯子3、型腔5围成的加工腔体内；所述夹紧组件包括撑块13、弹性件、夹块14和锥块12；所述撑块13为周向等分的八个，八个撑块13周向均布设于下芯棒11上且均沿径向活动；所述弹性件为撑块13提供弹性回复力，在此弹性件以套设在撑块13上的弹性环形夹块14为例，即弹性环形夹块14套设在撑块13的环槽上；所述锥块12套设在下芯棒11上，且锥块12与撑块13内侧斜面配合撑开撑块13。
41.下模卸料组件300，其包括固定板17、卸料弹簧18和导向块19；所述固定板17为四个，即每个哈弗上卡扣8处均设有一个，四个固定板17下部均插接在下模板10上；所述固定板17和哈弗上卡扣8之间通过螺栓连接；所述卸料弹簧18套设在螺栓上，且卸料弹簧18位于固定板17外侧；所述导向块19一端活动插设于固定板17的中间通孔，另一端与哈弗上卡扣8通过燕尾槽固定连接；待加工的薄壁金属外壳口部置于夹紧组件的撑块13和下模型腔头7之间，上模组件100下压合模时，哈弗套4通过斜面与型腔5配合使型腔5径向向内收拢，上模芯子3下压下芯棒11下移，下芯棒11下压锥块12，在锥块12和撑块13的斜面作用下，撑块13向外撑开夹紧薄壁金属外壳口部，上模芯子3和上模型腔头2固定薄壁金属外壳底部，高压水由下芯棒11的进水通道16进入，使待加工件向外膨胀贴紧型腔直至全身表面图案成型，一次性完成杯体容器全身图案加工。
42.一种使用上述薄壁金属外壳全身图案成型模具的加工工艺，其包括以下步骤：
43.步骤1：取一金属圆片，将金属圆片进行拉伸处理成薄壁金属外壳，将薄壁金属外壳口部处理平整，形成一端开口的薄壁金属外壳，或者取一薄壁金属圆管，将薄壁金属圆管的两端口部处理平整，形成两端开口的薄壁金属外壳；
44.步骤2：对薄壁金属外壳进行退火处理，这样能使材料硬度降低，进而加工图案更容易、加工出的图案更加美观；
45.步骤3：将薄壁金属外壳外表面进行抛光处理；
46.步骤4：将抛光后的薄壁金属外壳倒置放入模具内进行全身图案加工处理；
47.a.开模—开模状态下，将抛光后的薄壁金属外壳倒置套设放入下芯棒11中，使口部置于所述撑块13和下模型腔头7之间；使用压力设备给上模板1施加向下的力，上模组件100向下运动；下移的哈弗套4其倾斜内壁，通过与之滑动配合的型腔5斜面，驱动型腔5沿径向向内移动；下移的上模型腔头2和上模芯子3，与下芯棒11配合夹紧薄壁金属外壳底部；上模芯子3下压驱动下芯棒11向下移动；下芯棒11驱动锥块12向下移动；下移的锥块12通过与撑块13配合的斜面，驱动撑块13径向向外移动，进而夹紧薄壁金属外壳的口部，合模完成，在此状态下，所述弹性环形夹块14径向向外撑开，所述卸料弹簧18向内压缩；
48.b.水胀成型—开启水胀设备，高压水从下模板1、下芯棒11的进水通道16进入；在水压作用下，薄壁金属外壳向外膨胀至贴紧型腔，直到表面图案成型；
49.c.脱模—图案加工完成后，压力设备带动上模组件100向上运动；型腔5在卸料弹簧18弹力作用下向外打开；撑块13在弹性环形夹块14弹力作用下向内收缩；向内收缩的撑块13通过与之配合的斜面，驱动锥块12向上移动，进而驱动下芯棒11向上移动，薄壁金属外壳口部的夹紧处松开；取出薄壁金属外壳，脱模完成。