技术领域
[0001] 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。
相关背景技术
[0002] 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。
具体实施方式
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 以下为本申请具体实施例的计算和原理，本申请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。
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 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。
