[发明专利]金属板成形的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从优选为圆盘形的金属板获得基本圆柱形并且基本中空的最终金属部件的成形方法和系统，该最终金属部件的底部的厚度实质大于最终金属部件的壁的厚度。本发明具体地包括在金属加工领域中，并且更具体地包括在弹药弹壳的制造中。

背景技术

深拉伸是允许从具有特定厚度的、平面的并且实质上较薄的金属板来获得预定形状的并且基本是圆柱形的且中空的对象的技术。在该过程中，通过冲头的机械动作在深拉伸模中对板进行深拉伸。

多阶段深拉伸的特征在于，其是包括若干相继的深拉伸操作和再拉伸操作的处理。深拉伸是在冲头的辅助下抵靠深拉伸模使平面金属板机械地变形的动作。再拉伸包括重复的深拉伸阶段，在该重复的深拉伸阶段中反复地使部件逐渐地变形，直到部件变成所需最终形状。

有时在深拉伸阶段之后施加减径挤压处理(ironing process)。减径挤压的特征在于，其是允许先前被深拉伸的部件的壁的厚度减小并且包括使先前被深拉伸的部件穿过减径挤压模的处理。

在金属加工领域中，通过下述步骤来制造弹药弹壳：首先进行深拉伸操作以获得部件的内部形状，随后借助于连续的减径挤压操作来减小壁的厚度并且增加部件的长度。在不考虑材料的塑性演变并且不考虑阶段的组合或处理的优化的情况下，借助于基于经验性试验的设计规则从根本上定义深拉伸、再拉伸以及减径挤压阶段。

本发明提供了一种允许制造具有不同设计参数的最终部件的不同处理以及一种实质地改善到目前为止获得的结果的优化处理。

本发明是基于标题如下的文章中所作的贡献：“The development of competencies in manufacturing engineering by means of a deep-drawing tool”、“Prediction of the limiting drawing ratio and the maximum drawing load in cup-drawing”、“On multistage deep drawing of axisymmetric components”以及“Energía de estirado en deformación homogénea”。基于参数化的几何形状并基于满足质量标准，定义基于能够改善一些结果的辅助设计的新方法已经成为专利的目的，例如，名称为“Method of design a tool for deep drawing and tool for deep drawing of sheet metal”的美国专利7623939B2。

发明内容

本发明提供一种与现有技术的处理不同的处理，其允许制造具有不同设计参数的最终部件，通过使该处理的相关性基于制造力、功和时间来引起更低处理成本和更低功耗。本发明描述一种用于获得基本圆柱形并且基本中空的最终金属部件的金属板成形处理方法以及金属板成形系统。

在本发明的上下文中，术语“成形”指的是金属材料的成形，即，为金属板或金属圆盘赋予形状以获得具有所需形状和体积的部件的技术。“模制”或“成形”在下文中不加区分地称呼。

第一发明方面涉及用于在系统中获得基本圆柱形并且基本中空的最终金属部件的金属板成形处理，该系统至少包括以下元件：

●多个深拉伸模，用于以组合方式对金属板同时执行深拉伸、再拉伸操作和减径挤压操作，

●多个减径挤压模，用于在每个阶段同时执行迭代的深拉伸操作和减径挤压操作，

●多个压边元件，用于保持或紧固正被深拉伸的部件，该压边元件允许消除正成形的部件中出现折痕和褶皱，

●定心引导元件，用于确定部件的中心并引导部件穿过模，

●多个冲头，以及

●至少一些处理装置，其适于为前面的所有元件提供执行该处理的全面能力(深拉伸力和减径挤压力、运行速度等)。

在包括所描述的元件的系统中执行该处理，所描述的元件包括在用于处理的机器中，每一个元件在本发明的同时发生的深拉伸和减径挤压处理中执行功能。如在现有技术中那样，一个深拉伸模被用于每个深拉伸步骤，使得深拉伸模包含将赋予在每个步骤中要获得的金属部件的形状。本发明用符号i表示每个步骤以及完成n个步骤。

冲头适应于组合处理中要获得的中间阶段中的中间部件的内径的内部尺寸。在每个阶段i中每个冲头对板或圆盘(第一阶段)或金属部件(后续阶段)进行机械地操作，对于每个阶段，首先使部件穿过深拉伸模，然后使部件穿过减径挤压模等。