拉伸成型工艺及设备的制作方法

1.本发明涉及成型工艺技术领域，特别涉及一种拉伸成型工艺及设备。


背景技术：

2.不锈钢拉伸件普遍存在于电子零部件中，因不锈钢材料的延展率小、弹性模量较大，硬化指数较高，厚向异性指数r值很小(不锈钢为0.9～0.11，软钢为1.3～2.0)。所以不锈钢材料的拉伸工艺属于难度较高的一类对于结构简单的产品可以采用一步拉伸的工艺进行成型，但对于结构复杂，尤其是拉伸比(高度/直径)较高的产品，一步拉伸工艺无法满足品质和效率需求。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种拉伸成型工艺及设备，旨在提升产品的品质及生产效率。
4.为实现上述目的，本发明提出一种拉伸成型工艺，所述拉伸成型工艺包括：
5.准备原片，并对物料进行裁切，以得到具有待拉伸形状的原片；
6.按照预设拉伸参数，将所述具有待拉伸形状的原片依次传送至多个拉伸模具，以对所述具有待拉伸形状的原片进行多次连续拉伸，以冲压拉伸成型出具有圆柱体形凹槽的圆筒件；其中，每次拉伸后的圆筒件的筒身深度依次增加；
7.对所述圆筒件底部进行预冲孔，以形成下开口；
8.对所述下开口对应的端边进行处理，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致；
9.对所述圆筒件冲孔及落料，以得到成品件。
10.可选地，每次拉伸后的圆筒件的筒身深度在4.8～7.9mm之间依次增加。
11.可选地，所述拉伸成型工艺包括：
12.各个所述拉伸模具的冲头尺寸在14.00～5.04mm之间依次递减，各个所述拉伸模具的冲头r角半径在2.0～0.3mm之间依次递减；
13.各个所述拉伸模具的拉升凹模圆角半径在2.5～0.8mm之间依次递减。
14.可选地，第一次拉伸工序的冲头尺寸设置为14.00mm，冲头r角半径设置为2.0mm，凹模圆角半径设置为2.5mm；
15.第二次拉伸工序的冲头尺寸设置为11.00mm，冲头r角半径设置为1.5mm，凹模圆角半径设置为2.0mm；
16.第三次拉伸工序的冲头尺寸设置为8.6mm，冲头r角半径设置为1.2mm，凹模圆角半径设置为1.5mm；
17.第四次拉伸工序的冲头尺寸设置为7.00mm，冲头r角半径设置为1.0mm，凹模圆角半径设置为1.2mm；
18.第五次拉伸工序的冲头尺寸设置为5.90mm，冲头r角半径设置为0.8mm，凹模圆角
半径设置为1.0mm；
19.第六次拉伸工序的冲头尺寸设置为5.04mm，冲头r角半径设置为0.5mm，凹模圆角半径设置为0.8mm；
20.第七次拉伸工序的冲头尺寸设置为5.04mm，冲头r角半径设置为0.3mm，凹模圆角半径设置为0.8mm。
21.可选地，第一次拉伸工序与第二次拉伸工序之间，所述拉伸成型工艺还包括多次空步工序。
22.可选地，所述原片为不锈钢sus316l，原片厚度为0.5mm。
23.可选地，在所述准备原片，并对物料进行裁切，以得到具有待拉伸形状的原片步骤之后，所述拉伸成型工艺还包括：
24.空步，以给第一次拉伸提供模具空间。
25.可选地，所述对所述下开口对应的端边进行处理，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致的工序具体包括：
26.对所述下开口进行翻边处理；
27.对所述圆筒件的端面及下开口进行整形处理，以调整圆筒件的平整度。
28.本发明还提出一种拉伸成型设备，所述拉伸成型设备包括：
29.多个拉伸模具，沿每一所述拉伸模具设置有拉伸冲头及与所述拉伸冲头位置和尺寸对应的拉伸凹模；其中，各个所述拉伸模具的冲头尺寸在14.00～5.04mm之间依次递减，各个所述拉伸模具的冲头r角半径在2.0～0.3mm之间依次递减；
30.各个所述拉伸模具的拉升凹模圆角半径在2.5～0.8mm之间依次递减。
31.可选地，所述拉伸成型设备还包括：
32.预冲孔工站，用于对对所述圆筒件底部进行预冲孔，以形成下开口
33.翻孔工站，用于对所述下开口对应的端边进行翻孔，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致。
34.本发明拉伸成型工艺通过准备原片，并对物料进行裁切，以得到具有待拉伸形状的原片后，按照预设拉伸参数，将所述具有待拉伸形状的原片依次传送至多个拉伸模具，以对所述具有待拉伸形状的原片进行多次连续拉伸，以冲压拉伸成型出具有圆柱体形凹槽的圆筒件，之后再对所述圆筒件底部进行预冲孔，以形成下开口，然后对所述下开口对应的端边进行处理，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致，最后对所述圆筒件冲孔及落料，以得到成品件。本发明通过每步不同的拉伸参数对不锈钢材料进行连续拉伸，拉伸后通过预冲孔及翻孔等的工艺，得到需要的形状及尺寸，提升了产品的品质，提高了生产效率。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
36.图1为本发明拉伸成型工艺一实施例的流程示意图；
37.图2为料带在各个工站被加工后的示意图；
38.图3为圆筒件在各个拉伸工序中的结构尺寸示意图；
39.图4为圆筒件在预冲孔和翻孔工序中的结构尺寸示意图；
40.图5为本发明拉伸成型设备一实施例的结构示意图；
41.图6为本发明拉伸成型设备另一实施例的结构示意图。
42.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
45.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
46.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
47.本发明提出一种拉伸成型工艺。
48.参照图1，在本发明一实施例中，该拉伸成型工艺包括：
49.步骤s100、并对物料进行裁切，以得到具有待拉伸形状的原片；
50.参照图2，图2为料带在各个工站被加工后的示意图，其中正面为俯视角所视面，反面为仰视角所视面，本实施例中，所述原片的材料可以为不锈钢sus316l，原片厚度为0.5mm。不锈钢拉伸件可以应用于电子零部件中。在进行拉伸成型工艺加工时，设置有多个工站，这些工站包括用于完成裁切工站：工站1、工站2，完成多步连续拉伸工站：工站4、工站7、工站8、工站9、工站10、工站11、工站12；将拉伸好的产品底部冲孔的预冲孔工站：工站15等。其中，在工站1、工站2，先在料带，也即呈带状的物料上裁切出拉伸所需的外形材料片，也即待加工产品的原片，例如产品为圆形，则在两次裁切后，裁切出圆形原片，这个过程中，去除边缘的边界区域而保留产品的主体，同时，对料带连接处做不脱带预切断。
51.步骤s200、按照预设拉伸参数，将所述具有待拉伸形状的原片依次传送至多个拉伸模具，以对所述具有待拉伸形状的原片进行多次连续拉伸，以冲压拉伸成型出具有圆柱体形凹槽的圆筒件；其中，每次拉伸后的圆筒件的筒身深度依次增加；
52.需要说明的是，因不锈钢材料的延展率小、弹性模量较大，硬化指数较高，厚向异
性指数r值很小(不锈钢为0.9～0.11，软钢为1.3～2.0)。所以不锈钢材料的拉伸工艺属于难度较高的一类，对于结构简单的产品可以采用一步拉伸的工艺进行成型，但对于结构复杂，尤其是拉伸比(高度/直径)较高的产品，一步拉伸无法将产品成型出来，为此，本实施例采用多步拉伸的工艺来成型。每一次拉伸的冲头尺寸及凹模尺寸均不相同，每个成品均会经过多次连续冲压拉伸成型，每一次的拉伸后，拉伸高度逐渐逼近为8.0mm，圆筒件的内径逼近4.0mm，拉伸比(高度/直径)逐渐逼近2。其中，预设拉伸参数包括拉伸次数、冲头尺寸大小、冲头r角半径、凹模圆角半径等。通过设置预设拉伸参数，可以满足成品平整度、垂直度、同轴度等技术要求。拉伸次数越多，越满足成品规格需求，拉伸次数越少，生产效率越高，为了平衡生产效率及生产质量，本实施例可选将拉伸次数设置为7次，在每个拉伸工站的拉伸深度逐级增大。因在低拉伸系数下以大的圆角半径进行拉伸，整体的减薄率可以得到有效保证，故可以在第一次拉伸工艺、第二次拉伸工艺中设置较大的拉伸高度，形成较大的筒身高度(例如可以超过筒身高度的一半)，为后几次拉伸工艺做好基础准备，而后续拉伸工艺则可以逐渐减小拉伸高度，使得降低了在大拉伸系数下拉伸高度过大而产生减薄率过高的情况。在这个过程中，还可以通过逐步调节冲头r角半径及凹模圆角半径参数来调节拉伸质量效果。可以理解的是，圆筒件的半成品底端下开口小于圆筒件的内径，后续还需要进行翻边工序，则下开口与圆筒件的筒壁的连接圆角过大则会导致后续翻边工序中应力过大致使产品报废，故在多次拉伸工序中逐步调节对应的凸模圆角半径及凹模圆角半径来适配降低该连接圆角参数，降低应力以供后续工艺应用。每次拉伸后的圆筒件的筒身深度在4.8～7.9mm之间依次增加。本实施例中，在将料带裁切出拉伸所需的外形后，每一次拉伸都越来越接近成品所需高度，在7次拉伸工序中，筒身深度依次为4.8mm、5.30mm、5.90mm、6.60mm、7.30mm、7.90mm、7.90mm。本发明结合精确的计算、模拟仿真和反复的实验，最终确定产品的拉伸成型工艺的拉伸次数，合理地设计拉伸工艺道次，以实现拉伸比零件的生产加工。
53.步骤s300、对所述圆筒件底部进行预冲孔，以形成下开口；
54.本实施例中，经过7次连续拉伸，次零件的拉伸结构就完成了，因为最终的零件是开口的，所以还需要工站15(预冲孔工站)对拉伸后的形状进行冲小孔。将拉伸好的产品底部冲孔，具体可以为冲出一个小于拉伸内径4.04的小孔，此孔孔径不能太小，如果此孔太小，会导致后工站的翻孔困难，且产品的整体拉伸高度也会变高，超出产品的尺寸要求。另外，孔径也不能过大，过大则容易导致筒壁减薄，或者高度不能达到产品的尺寸要求，经过分析，冲孔直径设置为3.86mm。
55.步骤s400、对所述下开口对应的端边进行处理，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致；
56.本实施例中，具体可以对小孔进行翻边(将3.86mm的孔扩大至4.04mm，使产品的开口与拉伸后的内径尺寸一致，通过对下开口对应的端边进行处理可以使圆筒件的筒身高度增加到8.02mm，最终得到一个呈双向开口的套管管体，其中上开口、下开口高同轴度且具有翻边的圆筒件，以满足产品的尺寸要求。
57.步骤s500、对所述圆筒件冲孔及落料，以得到成品件。
58.本实施例中，可以在完成拉伸后，在工站19，即冲孔及落料工站，对产品圆筒件平面上的孔、边、角进行整体裁切，进行脱带切断，即完成产品成型，所有工序完成，并获得成品件。
59.本发明拉伸成型工艺通过对物料进行裁切，以得到具有待拉伸形状的原片后，按照预设拉伸参数，将所述具有待拉伸形状的原片依次传送至多个拉伸模具，以对所述具有待拉伸形状的原片进行多次连续拉伸，以冲压拉伸成型出具有圆柱体形凹槽的圆筒件，之后再对所述圆筒件底部进行预冲孔，以形成下开口，然后对所述下开口对应的端边进行处理，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致，最后对所述圆筒件冲孔及落料，以得到成品件。本发明通过每步不同的拉伸参数对不锈钢材料进行连续拉伸，拉伸后通过预冲孔及翻孔等的工艺，得到需要的形状及尺寸，提升了产品的品质，提高了生产效率。
60.参照图3，在一实施例中，所述拉伸成型工艺包括：
61.各个所述拉伸模具的冲头尺寸在14.00～5.04mm之间依次递减，各个所述拉伸模具的冲头r角半径在2.0～0.3mm之间依次递减；
62.各个所述拉伸模具的拉升凹模圆角半径在2.5～0.8mm之间依次递减。
63.其中，第一次拉伸工序的冲头尺寸设置为14.00mm，冲头r角半径设置为2.0mm，凹模圆角半径设置为2.5mm；本工站4(拉伸1)中，通过将板材进行拉伸得到高度为4.80mm的圆筒件。
64.第二次拉伸工序的冲头尺寸设置为11.00mm，冲头r角半径设置为1.5mm，凹模圆角半径设置为2.0mm；本工站7(拉伸2)，本工站对工站4的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为5.30mm的圆筒件。
65.第三次拉伸工序的冲头尺寸设置为8.6mm，冲头r角半径设置为1.2mm，凹模圆角半径设置为1.5mm；本工站8(拉伸3)，本工站对工站7的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为5.90mm的圆筒件。
66.第四次拉伸工序的冲头尺寸设置为7.00mm，冲头r角半径设置为1.0mm，凹模圆角半径设置为1.2mm；本工站9(拉伸4)，本工站对工站8的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为6.60mm的圆筒件。
67.第五次拉伸工序的冲头尺寸设置为5.90mm，冲头r角半径设置为0.8mm，凹模圆角半径设置为1.0mm；本工站10(拉伸5)，本工站对工站9的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为7.30mm的圆筒件。
68.第六次拉伸工序的冲头尺寸设置为5.04mm，冲头r角半径设置为0.5mm，凹模圆角半径设置为0.8mm；本工站11(拉伸6)，本工站对工站10的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为7.90mm的圆筒件。
69.第七次拉伸工序的冲头尺寸设置为5.04mm，冲头r角半径设置为0.3mm，凹模圆角半径设置为0.8mm，本工站12(拉伸7)，本工站对工站11的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为7.90mm的圆筒件。
70.参照图2，在一实施例中，第一次拉伸工序与第二次拉伸工序之间，所述拉伸成型工艺还包括多次空步工序。
71.工站5、工站6均为空步工序，用于为工站7(拉伸2)，也即第二次拉伸工序提供足够的模具空间。
72.在一实施例中，在所述准备原片，并对物料进行裁切，以得到具有待拉伸形状的原片步骤之后，所述拉伸成型工艺还包括：
73.空步，以给第一次拉伸提供模具空间。
74.本实施例中，工站3、以为工站4(拉伸1)提供足够的模具空间。
75.参照图1和图2，在一实施例中，所述对所述下开口对应的端边进行处理，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致的工序具体包括：
76.对所述下开口进行翻边处理；
77.对所述圆筒件的端面及下开口进行整形处理，以调整圆筒件的平整度。
78.本实施例中，将工站15的小孔进行翻边(将3.86mm的孔扩大至4.04mm，使产品的开口与拉伸后的内径尺寸一致)通过本工站拉伸高度会增加到8.02mm，刚好满足产品的尺寸要求。再经过工站17(整形工站)将产品的拉伸形状进行平整、工站18(平面度工站)调整产品的平面度，以保证产品质量。
79.本发明还提出一种拉伸成型设备。
80.参照图2至图6，所述拉伸成型设备包括：
81.多个拉伸模具，每一所述拉伸模具设置有拉伸冲头10及与所述拉伸冲头10位置和尺寸对应的拉伸凹模20；其中，各个所述拉伸模具的拉伸冲头10尺寸在14.00～5.04mm之间依次递减，各个所述拉伸模具的拉伸冲头10r角半径在2.0～0.3mm之间依次递减；
82.各个所述拉伸模具的拉升凹模圆角半径在2.5～0.8mm之间依次递减。
83.所述拉伸成型设备还包括：
84.预冲孔工站，用于对对所述圆筒件底部进行预冲孔，以形成下开口
85.翻孔工站，用于对所述下开口对应的端边进行翻孔，以使所述下开口的口径与所述圆筒件的内径一致。
86.本实施例中，设备共有19个工站，其中工站1、工站2先将料带裁切出拉伸所需的外形，工站3、工站5、工站6均为空步，目的是为工站4(拉伸1)提供足够的模具空间。工站4、工站7、工站8、工站9、工站10、工站11、工站12、为多步连续拉伸工站。工站13、工站14为空步，目的为了工站15提供空间。工站15为预冲孔工站，目的是将拉伸好的产品底部冲孔。工站16为翻孔工站，目的是将工站15的小孔进行翻边。工站17为整形工站，目的是将产品的拉伸形状进行平整。工站18为平面度工站，目的是调整产品的平面度。工站19为冲孔及落料工站，产品成型完成。
87.第一次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为14.00mm，拉伸冲头10r角半径设置为2.0mm，拉伸凹模20圆角半径设置为2.5mm；本工站4(拉伸1)中，通过将板材进行拉伸得到高度为4.80mm的圆筒件。
88.第二次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为11.00mm，拉伸冲头10r角半径设置为1.5mm，拉伸凹模20圆角半径设置为2.0mm；本工站7(拉伸2)，本工站对工站4的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为5.30mm的圆筒件。
89.第三次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为8.6mm，拉伸冲头10r角半径设置为1.2mm，拉伸凹模20圆角半径设置为1.5mm；本工站8(拉伸3)，本工站对工站7的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为5.90mm的圆筒件。
90.第四次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为7.00mm，拉伸冲头10r角半径设置为1.0mm，拉伸凹模20圆角半径设置为1.2mm；本工站9(拉伸4)，本工站对工站8的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为6.60mm的圆筒件。
91.第五次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为5.90mm，拉伸冲头10r角半径设置为
0.8mm，拉伸凹模20圆角半径设置为1.0mm；本工站10(拉伸5)，本工站对工站9的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为7.30mm的圆筒件。
92.第六次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为5.04mm，拉伸冲头10r角半径设置为0.5mm，拉伸凹模20圆角半径设置为0.8mm；本工站11(拉伸6)，本工站对工站10的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为7.90mm的圆筒件。
93.第七次拉伸工序的拉伸冲头10尺寸设置为5.04mm，拉伸冲头10r角半径设置为0.3mm，拉伸凹模20圆角半径设置为0.8mm，本工站12(拉伸7)，本工站对工站11的形状进行再次拉伸，通过本工站拉伸得到高度为7.90mm的圆筒件。
94.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。