CN113198958B - 一种铜件的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜件的生产工艺，提供一种圆柱状的铜胚料，所述铜胚料经过至少三次冷锻处理，延伸自身长度从而得到所述铜件，所述铜件至少包括相互连接的头部和端子，所述端子设置为扁平状。本发明一种铜件的生产工艺材料利用率高，不仅生产工艺简单且成本较低。

Description

一种铜件的生产工艺

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别是涉及一种铜件的生产工艺。

背景技术

近年来新能源汽车受到广大消费者的喜爱，通常在生产过程中需要配备铜件产品，而现有的铜件产品采用热压或者CNC工艺加工，采用热压工艺时，由于热压工艺中使用高温，热压后的铜件产品外观容易氧化产生黑皮，无法满足外观要求高的产品需求，且由于生产工艺中需将铜件产品外观黑皮的部分去除等，原材料需要足够余量，即原材料长宽尺寸较成品需加大，这样可以保证热压成型后产品的饱满度，这种会使原材料利用率较低；而采用CNC加工方案时主要是通过将原材料剪裁成铜件产品，原材料也同样需要足够加工余量，且由于加工后废料多使其生产成本较高。所以，很急需一种铜件外观质量较高且成本较低的生产工艺。

发明内容

本发明提供一种铜件的生产工艺，以解决现有铜件外观质量较低且生产成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铜件的生产工艺，提供一种圆柱状的铜胚料，所述铜胚料经过至少三次冷锻处理，延伸自身长度从而得到所述铜件，所述铜件至少包括相互连接的头部和端子，所述端子设置为扁平状。

优选地，通过第一次冷锻处理得到第一中间件，所述第一中间件设有相互连接的头部和下端部，所述下端部设置为直径自远离所述头部逐渐增大的圆台状，且所述第一中间件的纵向长度相对于铜坯料延长5-20％。

优选地，通过第二次冷锻处理将所述下端部压至椭圆台状，且所述下端部的纵向长度相对于第一次冷锻处理延长5-20％。

优选地，通过第三次冷锻处理将所述椭圆台状的下端部进一步压平，形成所述端子，所述端子设置为扁平状的方体结构。

优选地，所述端子的侧表面设置为光滑的弧面。

优选地，在任一所述冷锻处理前，对待加工工件浸油处理；在任一所述冷锻处理后，对工件进行退火处理。

优选地，在工件进行所述冷锻处理后和所述退火处理前，还包括清洗处理。

优选地，在最后一次所述冷锻处理后，对所述头部进行冲孔处理。

优选地，所述退火处理包括加热阶段和冷却阶段，所述加热阶段的加热温度为500±0.10℃，所述加热阶段的加热时间为30min-40min；所述冷却阶段的冷却温度为20℃±5℃。

优选地，所述退火处理中采用氨气作为保护气体，所述氨气的气流量为0.25-1.0m³\H。

与现有技术相比，本发明一种铜件的生产工艺相对于现有技术中的热压生产方式，将材料经过多个冷锻工序循环加工成型，由于冷锻时使用常温，在温度不高的情况下铜件不易氧化，防止铜件外观氧化后产生黑皮，使铜件外观质量较高；该生产工艺避免了热压生产工艺和CNC加工方案中原材料利用率较低的问题，且避免了CNC加工方案时生产过程中工序多、时间长，且由于加工后废料多使其生产成本较高，本发明中的一种铜件的生产工艺材料利用率高，不仅生产工艺简单且成本较低。

经过一个冷锻工序后形成的第一个成型材料尾部从靠近头部的一端到远离头部的一端其横截面面积依次递增，通过从靠近头部的一端到远离头部的一端的大小落差设计，冷锻加工成型过程中由靠近头部的一端向外推挤，达到向外延伸的效果。每锻通过设计轮廓渐变及厚度实现产品锻压过程延伸，此设计为尾部靠近头部的一端到远离头部的一端有大小落差，成型过程料由横截面较小端向外推挤，达到向前延伸效果，冷锻方式产品表面不产生氧化黑皮，锻压原材料节省36％左右，提升竞争力，且产品外形及孔位特征全部锻准，取消CNC加工。

附图说明

图1是本发明一种铜件的生产工艺中铜件的立体图；

图2是本发明一种铜件的生产工艺中铜件的主视图；

图3是本发明一种铜件的生产工艺中第一中间件的主视图；

图4是本发明一种铜件的生产工艺中第一实施例中铜件从铜胚料到铜件成品的立体结构变化示意图；

图5是本发明一种铜件的生产工艺中铜件第一实施例中从铜胚料到铜件成品的结构变化示意图；

图6是本发明一种铜件的生产工艺中第二实施例中铜件从铜胚料到铜件成品的结构变化示意图；

图7是本发明一种铜件的生产工艺的流程图；

图8为图7所示生产工艺的步骤S2的具体流程图；

图9为图7所示生产工艺的步骤S2的具体流程图；

图10为图7所示生产工艺的步骤S2的具体流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1和图2所示，本发明一种铜件的生产工艺中，所述铜件1包括第一端部11、中间部12和第二端部13，所述第一端部11、中间部12和第二端部13一体连接，所述第二端部13为扁平矩形体，所述第一端部11、中间部12为厚度大于所述第二端部13的扁平体，且所述第一端部11、中间部12的宽度大于所述第二端部13的宽度；所述第一端部11设置一小孔111。本发明一种铜件的生产工艺中，成型的铜件1的第二端部13为一扁平矩形体。

请进一步参阅图3和图4，所述铜件1由圆柱形铜胚料2经过多次冷锻加工而成，所述铜胚料2包括一体连接的第一端部、中间部和第二端部，从原材料铜胚料2到成型的铜件1过程中成型为第一中间件21，所述第一中间件21的头部211包括第一端部211、中间部212和第一次冷锻处理后的第二端部213，第一次冷锻处理后的第二端部213自靠近所述中间部212的一端到远离所述中间部212的一端横截面依次递增；第一次冷锻处理后的第二端部213的长度大于所述铜胚料的第二端部的长度。作为一种变形，本发明要生产的所述铜件1的具体结构不作限定，所述铜件至少包括相互连接的头部和端子，所述端子设置为扁平状。

请进一步参阅图5，在第一实施例中，对所述铜胚料2进行多次冷锻工序加工，每个冷锻工序使用不同模具，成型过程中轮廓渐变。在第一个冷锻工序中，利用第一模具将所述铜胚料2冷锻工序加工成型为第一中间件21，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加；

在第一个冷锻工序中，利用第一模具将所述铜胚料2冷锻工序加工成型为第一中间件21，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加；

在第二个冷锻工序中，利用第二模具将所述第一中间件21冷锻工序加工成型为第二中间件22，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加；

在第三个冷锻工序中，利用第三模具将所述第二中间件22冷锻工序加工成型为第三中间件23，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加；

在第四个冷锻工序中，利用第四模具将所述第三中间件23冷锻工序加工成型为第四中间件24，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加；

在第五个冷锻工序中，利用第五模具将所述第四中间件24冷锻工序加工成型为第五中间件25，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加。

以此类推，在第n个冷锻工序中，使用第n个模具，将上一次冷锻工序加工成型后的第n中间件，使第二端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加，形成第n+1中间件，n为正整数。

本发明中，当n为1时，经过一个冷锻工序后形成的第一中间件21的第二端部213为圆台，当n为2时，经过两个冷锻工序后形成的第二中间件22的第二端部的圆台结构长度增加，当n≥3时，经过n个冷锻工序后形成的第三成型材料尾部为扁平矩形体。按照本发明一种铜件的生产工艺对铜胚料进行加工，提供的圆柱状铜胚料经过至少三次冷锻处理，延伸自身长度从而得到目标铜件。

请参阅图6，本发明第二实施例中，优选n＝3，即所述材料经过三次冷锻工序加工成型。具体生产工艺中可根据产品结构及饱满度的要求，将第二端部向外挤压来增加高度，且对成型次数进行调整。

当按照本发明优选方案对铜胚料加工时，在第一个冷锻工序中，利用第一模具将所述铜柱胚料冷锻工序加工成型为第一中间件31，所述第一中间件31设有相互连接的头部和下端部，所述下端部设置为直径自远离所述头部逐渐增大的圆台状，且所述第一中间件的纵向长度相对于铜坯料延长5-20％；

当按照本发明优选方案对铜胚料加工时，在第一个冷锻工序中，利用第一模具将所述铜胚料冷锻工序加工成型为第一中间件31，所述第一中间件31设有相互连接的头部和下端部，所述下端部设置为直径自远离所述头部逐渐增大的圆台状，且所述第一中间件的纵向长度相对于铜坯料延长5-20％；

在第三个冷锻工序中，通过第三次冷锻处理将所述第二中间件32的椭圆台状的下端部进一步压平，形成所述端子，所述第三次冷锻处理时利用第三模具将所述第二中间件32冷锻工序加工成型为第三中间件33，使所述第二中间件32的下端部沿着朝向远离中间部的方向延展，使材料的长度增加，使所述端子形成扁平状的方体结构。在本实施例中，所述端子的侧表面设置为光滑的弧面。

作为一种变形，本发明中经过第一次冷锻工序加工成型后的第一中间件21的第二端部213形状不限于圆台，第二端部213也可以为横截面为椭圆等形状的柱体，即第二端部213从靠近第一端部211的一端到远离第一端部211的一端其横截面面积依次递增即可，通过从靠近第一端部211的一端到远离第一端部211的一端的大小落差设计，冷锻加工成型过程中由靠近第一端部的一端向外推挤，达到向外延伸的效果。

请进一步参阅图6，本发明一种铜件的生产工艺包括如下步骤：

步骤S1：提供一铜胚料2，所述铜胚料2包括一体连接的第一端部、中间部和第二端部；在本实施例中，所述铜胚料2为圆柱体形状的铜。

步骤S2：第一次冷锻处理：利用第一模具对所述铜胚料2进行冷锻受压成型，得到第一中间件21；所述第一中间件21包括一体连接的所述第一端部211、所述中间部212和第一次冷锻处理后的第二端部213，第一次冷锻处理后的第二端部213自靠近所述中间部212的一端到远离所述中间部212的一端横截面依次递增；第一次冷锻处理后的第二端部213的长度大于所述铜胚料2的第二端部213的长度。

步骤S3：第二次冷锻处理：利用第二模具对所述第一中间件21进行冷锻受压成型，得到第二中间件22；所述第二中间件22包括一体连接的所述第一端部、所述中间部和第二次冷锻处理后的第二端部，第二次冷锻处理后的第二端部自靠近所述中间部的一端到远离所述中间部的一端横截面面积依次递增；第二次冷锻处理后的第二端部的长度大于第一次冷锻处理后的第二端部的长度，且第二次冷锻处理后的第二端部远离所述中间部的一端横截面小于第一次冷锻处理后的第二端部远离所述中间部的一端横截面。

步骤S4：第三次冷锻处理：利用第三模具对所述第二中间件22进行冷锻受压成型，得到第三中间件23，在本实施例中，所述第三中间件23为成型的铜件。所述第三中间件23包括一体连接的切边后的第一端部、所述中间部和第三次冷锻处理后的第二端部，所述第一端部上设置冲孔，第三次冷锻处理后的第二端部为扁平状结构；第三次冷锻处理后的第二端部的长度大于第二次冷锻处理后的第二端部的长度。经过三次冷锻后的第三中间件23包括头部和端子，所述头部为所述第一端部231，所述端子为所述第二端部233，所述头部和所述端子通过所述中间部一体相连，所述头部上设置冲孔，所述头部进行冲孔工艺时，先在所述头部上加工出与冲孔形状相同的凹印，再沿着所述凹印进行打孔。

请进一步参阅图7，所述步骤S2中包括如下步骤：

S21：对所述铜胚料20浸油；产品成型前对其浸油，有利于产品成型过程中材料的流动，同时提升模具寿命；

S22：将浸油后的所述铜胚料20放入第一模具中冷锻受压成型，得到第一中间件21；

S23：清洗冷锻受压成型后的所述第一中间件21；去除原材料表面的脏污油渍，防止在生产过程中将油渍深入产品；

S24：第一次退火处理清洗后的所述第一中间件21，使用连续退火炉进行热处理25分钟，使原材料的硬度从处理前hv90-100到处理后的hv60以下，同时对原材料进行氮气保护；退火过程中均衡产品内部组织，去除铜件成型过程中产生的应力。所述第一次退火处理具体为：在500±0.10℃的条件下，对清洗后的所述第一中间件21进行热处理；在20℃±5℃的条件下，对热处理后的所述第一中间件进行冷却处理；所述热处理的时间为30-40分钟。

请进一步参阅图8，所述步骤S3中包括如下步骤：

S31：对所述第一中间件21浸油；产品成型前对其浸油，有利于产品成型过程中材料的流动，同时提升模具寿命；

S32：将浸油后的第一中间件21放入第二模具中进行冷锻受压成型，得到第二中间件22；

S33：清洗冷锻受压成型后的所述第二中间件22；去除原材料表面的脏污油渍，防止在生产过程中将油渍深入产品；

S34：第二次退火处理清洗后的所述第二中间件22，使用连续退火炉进行热处理25分钟，使原材料的硬度从处理前hv90-100到处理后的hv60以下，同时对原材料进行氮气保护；退火过程中均衡产品内部组织，去除铜件成型过程中产生的应力。所述第二次退火处理具体为：在500±0.10℃的条件下，对清洗后的所述第二中间件22进行热处理；在20℃±5℃的条件下，对热处理后的所述第二中间件22进行冷却处理；所述热处理的时间为30-40分钟。

请进一步参阅图9，所述步骤S4中包括如下步骤：

S41：对所述第二中间件22浸油；产品成型前对其浸油，有利于产品成型过程中材料的流动，同时提升模具寿命；

S42：将浸油后的第二中间件22放入第三模具中进行冷锻受压成型，得到第三中间件23；

S43：对冷锻受压成型的所述第三中间件23进行冲孔和切边；精切产品外形和孔位特征；

S43：对冲孔和切边后的所述第三中间件23进行清洗；去除原材料表面的脏污油渍，防止在生产过程中将油渍深入产品；

S44：第三次退火处理清洗后的所述第三中间件23，使用连续退火炉进行热处理25分钟，使原材料的硬度从处理前hv90-100到处理后的hv60以下，同时对原材料进行氮气保护；退火过程中均衡产品内部组织，去除铜件成型过程中产生的应力。所述第三次退火处理具体为：所述第三次退火处理具体为：在500±0.10℃的条件下，对清洗后的所述第三中间件23进行热处理；在20℃±5℃的条件下，对热处理后的所述第三中间件23进行冷却处理；所述热处理的时间为30-40分钟。在本实施例中，所述第三中间件23为成型的铜件，所述第三中间件23的第二端部为扁平矩形体。

本发明一种铜件的生产工艺中采用冷锻方式，每锻通过设计轮廓渐变及厚度实现产品锻压过程延伸，此设计为第二端部靠近第一端部的一端到远离第一端部的一端有大小落差，成型过程料由第二端部上横截面较小端向外推挤，达到向前延伸效果，冷锻方式产品表面不产生氧化黑皮，锻压原材料节省36％左右，提升竞争力，且产品外形及孔位特征全部锻准，取消CNC加工。

本发明一种铜件的生产工艺中，在任一所述冷锻处理前，对待加工工件浸油处理；在任一所述锻压处理后，对工件进行退火处理。在最后一次所述冷锻处理后，对所述头部进行冲孔处理。所述退火处理包括加热阶段和冷却阶段，所述加热阶段的加热温度为500±0.10℃，所述加热阶段的加热时间为30min-40min；所述冷却阶段的冷却温度为20℃±5℃。所述退火处理中采用氨气作为保护气体，所述氨气的气流量为0.25-1.0m³\H。

具体的，退火工序中使用的热处理设备自带四个加热区域：第一区域、第二区域、第三区域、第四区域，每个区域的温度为500±0.10℃，生产工序中温度可调，退火过程中对材料进行气体保护，退火时间介于30-40分钟，优选为25分钟。气体保护为液氮经过分解炉分解的氮气及氢气，氢气燃烧耗尽，氮气作为保护工件表面的气体，其中液氮进入退火炉管道控制在0.25-1.0m³\H，氮气作为保护气体可防止铜件氧化，从而使铜件外观质量较高。

退火过程使材料的硬度从处理前hv90-100到处理后的hv60以下，退火后锻压成型，产品走料快，均衡产品内部组织，去除铜件成型过程中产生的应力；退火冷却为水冷，但是材料与冷却水不直接接触，冷却水通过管道流过带走热量的方式冷却材料，同时冷却水的温度控制在20℃左右。

退火工序中使用的热处理设备为连续式退火炉，该连续式退火炉为13米高退火炉，包括进料端和取料端，所述进料端和取料端分别位于退火炉的两端，靠近进料端的位置设置四个加热区域，四个加热区域相邻，靠近取料端的位置设置温度及液氮流量监控箱，液氮流量监控箱和四个加热区域之间设置冷却管。所述冷却管包括外壁和内壁两层管壁，内壁中放置冷却水，内壁和外壁之间为产品通道。

与现有技术相比，本发明一种铜件的生产工艺相对于现有技术中的热压生产方式，将材料经过多个冷锻工序循环加工成型，由于冷锻时使用常温，在温度不高的情况下铜件不易氧化，防止铜件外观氧化后产生黑皮，使铜件外观质量较高；该生产工艺避免了热压生产工艺和CNC加工方案中原材料利用率较低的问题，且避免了CNC加工方案时生产过程中工序多、时间长，且由于加工后废料多使其生产成本较高，本发明中的一种铜件的生产工艺材料利用率高，不仅生产工艺简单且成本较低。

经过一个冷锻工序后形成的第一中间件的第二端部从靠近第一端部的一端到远离第一端部的一端其横截面面积依次递增，通过从靠近第一端部的一端到远离第一端部的一端的大小落差设计，冷锻加工成型过程中由靠近第一端部的一端向外推挤，达到向外延伸的效果，使材料得到更好的延伸。每锻通过设计轮廓渐变及厚度实现产品锻压过程延伸，此设计为第二端部靠近第一端部的一端到远离第一端部的一端有大小落差，成型过程料由横截面较小端向外推挤，达到向前延伸效果。冷锻方式产品表面不产生氧化黑皮，锻压原材料节省36％左右，提升竞争力，且产品外形及孔位特征全部锻准，取消CNC加工。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种铜件的生产工艺，其特征在于：提供一种圆柱状的铜胚料，对所述铜胚料进行至少三次冷锻工序加工，每次冷锻工序使用不同模具，成型过程中轮廓渐变，延伸自身长度从而得到所述铜件，所述铜件至少包括相互连接的头部和端子，所述端子设置为扁平状；通过第一次冷锻处理得到第一中间件，所述第一中间件设有相互连接的头部和下端部，所述下端部设置为直径自远离所述头部逐渐增大的圆台状，且所述第一中间件的纵向长度相对于铜胚料延长5-20%；通过第二次冷锻处理将所述下端部压至椭圆台状，且所述下端部的纵向长度相对于第一中间件的下端部延长5-20%；通过第三次冷锻处理将所述椭圆台状的下端部进一步压平，形成所述端子，所述端子设置为扁平状的方体结构；在最后一次所述冷锻处理后，对所述头部进行冲孔处理。

2.根据权利要求1所述的一种铜件的生产工艺，其特征在于：所述端子的侧表面设置为光滑的弧面。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种铜件的生产工艺，其特征在于：在任一所述冷锻处理前，对待加工工件浸油处理；在任一所述冷锻处理后，对工件进行退火处理。

4.根据权利要求3所述的一种铜件的生产工艺，其特征在于：在工件进行所述冷锻处理后和所述退火处理前，还包括清洗处理。

5.根据权利要求3所述的一种铜件的生产工艺，其特征在于：所述退火处理包括加热阶段和冷却阶段，所述加热阶段的加热温度为500±0.10 ℃，所述加热阶段的加热时间为30min-40min；所述冷却阶段的冷却温度为20℃±5℃。

6.根据权利要求5所述的一种铜件的生产工艺，其特征在于：所述退火处理中采用氨气作为保护气体，所述氨气的气流量为0.25-1.0m³\H。

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