平面金属片的加工方法与流程

1.本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种平面金属片的加工方法。


背景技术：

2.一张平面的金属材料，可以通过拉伸或者旋压的方式，做成立体形状，这样处理的好处是整个部件是一件，没有接缝，常见的保温杯等产品就是这样处理的，但是，如果想要在金属材料上做出一些图案，由于图案相对于产品轴心的距离（半径）发生显著变化，导致图案在拉伸过程中产生极大的变形，结果与原始图案有天壤之别，甚至会导致拉伸破裂，所以这是一个当前存在的问题，没有明确的解决方案。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述现有技术中加工变形导致与所需要的图案不一致的技术问题，提出一种平面金属片的加工方法。
4.本发明采用的技术方案是：本发明提出了一种平面金属片的加工方法，包括步骤：预先设计平面金属片上的成型图案，所述成型图案由多个孔洞组合形成；根据预设算法对所述成型图案的相关参数进行计算，得到加工图案的相关参数；基于所述加工图案的相关参数对平面金属片进行加工打孔，再根据所述加工图案的相关参数对平面金属片进行拉伸或者旋压成型，以在所述平面金属片加工成型后的产品或部件上得到成型图案。
5.成型图案由以平面金属片未拉伸或者未旋压部分的圆点为中心排布形成多圈同心圆的圆孔组成。
6.成型图案的相关参数包括：所述圆点的位置参数，平面金属片进行拉伸或者旋压位置的半径r2，每圈同心圆的半径r1，以及每圈同心圆上圆孔的个数n、圆孔的间距t和圆孔的半径r4。
7.加工图案的相关参数包括：所述圆点的位置参数，平面金属片进行拉伸或者旋压位置的半径r2，每圈同心圆的半径r1，半径小于r2的每圈同心圆上圆孔的个数n、圆孔的间距t和圆孔的半径r4，半径大于r2的每圈同心圆上椭圆孔的个数n、圆孔的间距t，椭圆孔的椭圆长轴a和椭圆短轴b。
8.预设算法为：将所述成型图案的相关参数中半径大于r2的多圈同心圆上每个圆孔的半径r4，替换成对应的椭圆孔的椭圆长轴a和椭圆短轴b，替换完成后得到加工图案的相关参数，所述椭圆长轴a和椭圆短轴b通过公式r4=2π（r2
–
r1）/n a，r4= b 2(a
‑ꢀ
r4)/(π
‑
2)计算得到。
9.优选地，平面金属片为圆形或方形。
10.优选地，平面金属片通过刻蚀打孔。
11.进一步的，所述平面金属片通过拉伸或者旋压成型后形成一圈垂直板面的圆筒
壁。
12.与现有技术比较，本发明通过预设算法，将预先设计的图案转换成加工图案，通过加工图案加工出来的就是期望的设计图案。可以使拉伸或旋压加工出来的部件/产品的外形图案更加接近接近设计的图案，工艺更精美，提升产品附加值。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本发明的流程图；图2为本发明实施例中的结构示意图；图3为本发明实施例中拉伸或旋压后的结构示意图；图4为本发明实施例中拉伸或旋压前的结构示意图；图5为本发明实施例中拉伸或旋压后产品的立体结构示意图；图6为本发明实施例中拉伸或旋压后产品的正面视图；图7为本发明实施例中拉伸或旋压后产品的侧面视图；图8为本发明实施例中拉伸或旋压后产品的背面视图。
具体实施方式
15.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
17.下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
18.如图1所示，本发明提出了一种平面金属片的加工方法，包括步骤：预先设计平面金属片上的成型图案，成型图案由多个孔洞组合形成；根据预设算法对成型图案的相关参数进行计算，获取部分需要计算得到的相关参数，并将其他不需要计算的相关参数直接替换成加工图案中对应的相关参数，得到加工图案的相关参数；基于加工图案的相关参数对平面金属片进行刻蚀来加工打孔，再根据加工图案的相关参数对平面金属片进行拉伸或者旋压成型，在平面金属片加工成型后的立体产品上得到由多个孔洞组合形成的成型图案。通过该方式，实际加工出来的就是期望的图案。可以使拉伸或旋压加工出来的部件/产品的外形图案更加接近接近设计的图案，工艺更精美，提升产品附加值。
19.如图5至8所示产品为本发明的具体实施例，成型图案由以平面金属片未拉伸或者未旋压部分的圆点为中心排布成多圈同心圆的圆孔组成。即一圈左右间隔排列的圆孔组成一个同心圆，多圈半径不同的同心圆组成该成型图案。同理，孔洞也可以设计成其他形状，例如菱形等。即只要是通过孔洞组合形成的图案都可以作为本发明所提出的成型图案。
20.成型图案的相关参数包括：圆点的位置参数，平面金属片进行拉伸或者旋压位置的半径r2（即旋压位置至圆点的距离），每圈同心圆的半径r1（需要说明的是，r1为多个不同的值，即每一圈同心圆会有一个对应的半径值，且该半径r1指的是组成该圈同心圆的任意一个圆孔的中心到圆点的距离），以及组成每圈同心圆的圆孔的个数n（需要说明的是，n可以为多个不同的值，即两圈相邻的同心圆上的圆孔数量可以相同，也可以不相同）、每圈同心圆上相邻圆孔之间的间距t（也可以称之为圆孔之间的壁厚，因为每圈同心圆上的圆孔是均匀间隔的）和圆孔的半径r4（同一圈同心圆上的圆孔的半径一样，不同圈层的同心圆的半径可以一样，也可以不一样）。且每圈圆孔是均匀间隔的，通过这些参数可以得到每个圆孔在平面金属片上的加工位置参数，即可在平面金属片上进行刻蚀加工。
21.实际加工图案的相关参数包括：圆点的位置参数，平面金属片进行拉伸或者旋压位置的半径r2，每圈同心圆的半径r1，半径小于r2的每圈同心圆上圆孔的个数n、相邻圆孔之间的间距t和圆孔的半径r4，半径大于r2的每圈同心圆上椭圆孔的个数n、相邻圆孔之间的间距t、椭圆孔的椭圆长轴a和椭圆短轴b。
22.加工图案的相关参数中需要通过计算获得只有椭圆孔的椭圆长轴a和椭圆短轴b，其他不需要计算的相关参数直接由成型图案的相关参数直接替换得到。也就是说，将成型图案中的大于半径r2的每圈同心圆上圆孔的半径r4通过计算并替换成椭圆孔的椭圆长轴a和椭圆短轴b，即可得到加工图案的相关参数，通过这些参数可以得到加工图案中每个圆孔和椭圆孔在平面金属片上的加工位置参数，即可在平面金属片上进行刻蚀加工再拉伸或旋压成型。
23.具体的计算公式为r4=(2πr2/n
–
t)/2 =2π（r2
–
r1）/n a，r4= b 2(a
‑ꢀ
r4)/(π
‑
2)。即每一圈大于半径r2的同心圆，其所组成的椭圆孔都能通过上述公式计算同心圆对应的椭圆长轴a和椭圆短轴b，即可知道椭圆孔的具体加工位置参数。通过不同的大于r2的r1，计算每个同心圆对应的椭圆长轴a和椭圆短轴b。
24.以下为本技术具体实施例的计算和原理，本技术的平面金属片可以是方形或者圆形，现在以圆形为例，即圆形金属片。
25.如图2至4所示，圆形金属片的圆心为圆点，平面金属片的半径为r0，平面金属片进行拉伸或者旋压位置在其半径r2的位置，半径r1大于半径r2，为每圈圆孔对应的同心圆的半径，现选取图中的半径r1上需要刻蚀的一圈孔洞（即组成一圈同心圆的圆孔），该孔洞在成型图案中为圆孔，圆孔的半径为r4。
26.假如直接按照成型图案（即最终需要展现在产品上的图案）进行加工，在旋压或者拉伸过程中，圆形金属片在半径r2处通过旋压或者拉伸，形成一圈垂直圆形金属片平面部分的圆筒壁，而距离圆形金属片中心的距离大于r2的圆孔会被拉伸成椭圆形，与最先设计的成型图案中的圆孔不一样，导致图案边缘变形，影响产品外观。
27.为此，需要将被拉伸的圆孔预先设计成椭圆孔，即椭圆长轴为a，椭圆短轴为b。在旋压或者拉伸过程中，预先设计的椭圆孔在挤压和拉伸力的作用下会变成一个近似圆的形
状，该圆孔的半径即为成型图案中的圆孔半径r4。
28.具体设计和计算过程如下：由于金属原子之间的距离是不可能被缩短的，所以圆孔的周长l是不会变小的，会变的只是形状，即椭圆孔（拉伸前）的周长l与圆孔（拉伸后）的周长l相等。
29.即公式：l = 2πb 4(a
‑
b) = 2πr4假设r1的圆周上有n个均匀分布的孔洞，则孔间的圆心距离为：d = 2πr1/n，孔间的壁厚t（即左右相邻两个孔洞的间距）为：t=d
–
2a=2πr1/n
–
2a。
30.拉伸过程中，a会变小，记为a’，b会变大，记为b’，由于所有的椭圆孔最后都会落到r2的圆筒壁上，所以：变化后的椭圆长轴a’的计算公式为：a
’ꢀ
= (2πr2 / n
ꢀ–ꢀ
t ) / 2 = 2π（r2
ꢀ–ꢀ
r1）/ n a；由于总周长不变，即2πb 4(a
‑
b) = 2πb’ 4(a
’‑
b’)；变化后的短轴b’的计算公式为：b
’ꢀ
= b 2(a
‑
a’)/(π
‑
2)；由于希望椭圆变化后的形状为一个圆，即：a
’ꢀ
= b
’ꢀ
= r4。
31.在上述公式中，r2（圆形金属片的拉伸位置的半径），r1（椭圆孔所在的同心圆的半径），n（围成一圈同心圆的椭圆孔的数量），r4（成型圆孔的半径），和t（孔间的壁厚）是预先设定的已知数。每一个同心圆的半径r1的值，可以推导计算出该同心圆上每个椭圆孔的长轴半径a和短轴半径b，即一个椭圆的形状，通过均匀间隔设计一系列的同心圆r1，则可以得到多列a和b，最后体现为，r1越大（越往外圈），椭圆的形状越明显，但是这些椭圆在拉伸之后，都会变成直径相同的近似圆，从而实现设计目的。
32.在实践中，r1的范围不可能无限变化，否则预设的椭圆变成了一条细线，拉伸处理不可能将其变成一个近似圆，通过微调r0, n, r4, 可以更好地实现a, b序列，实现尽可能多层的同心圆（即圆孔圈），最后通过椭圆孔拉伸出来的圆孔也更接近标准圆。
33.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。