制桶技術培訓講義-工藝和技術部分(3)
楊文亮
第二講 制桶工藝原理
九、鋼桶頂沖壓成形原理
鋼桶沖壓成形主要有沖裁和拉伸兩種成形。常見于桶底和桶頂、以及桶蓋、密封器、桶件等零件的生產工序中。
(一)鋼桶的沖裁成形原理
沖裁也稱落料,其過程分為三個階段,即彈性變形階段、塑性變形階段和斷裂分離階段。如下圖所示。
沖裁成形過程示意圖
1、彈性變形階段
當沖頭接觸板料后,開始壓縮材料,并使材料產生彈性壓縮,拉深與彎曲等變形。這時凸模沖頭略擠入材料,材料的另一側也略擠入凹模洞口。隨著沖頭繼續壓入,材料內的應力達到彈性極限。此時,凸模下的材料略有彎曲,凹模上的材料則向上翹,間隙越大,彎曲和上翹越嚴重。
2、塑性變形階段
當凸模沖頭繼續壓入,壓力增加,材料內的應力達到屈服階段。這時沖頭擠入材料的深度逐漸增大,即塑性變形程度逐漸增大,材料內部的拉應力和彎矩都增大,變形區材料硬化加劇,沖裁變形力不斷增大,直到刃口附近的材料由于拉應力的作用出現微裂紋時,沖裁變形力達到最大值。材料出現微裂紋,說明材料開始破壞,因而塑性變形階段告終。由于存在沖模間隙,這個階段中除了剪切變形外,沖裁區還產生彎曲和拉深,顯然,間隙越大,彎曲和拉深也越大。
3、斷裂分離階段
凸模沖頭仍然不斷地繼續壓入,已形成上下微裂紋逐漸擴大并向材料內延伸,像楔形那樣地發展,當上下兩裂紋相遇重合時,材料便被剪斷分離。
(二)鋼桶的拉伸成形原理
拉深成形過程如下圖所示。其凸模與凹模和沖裁時不同,它們的工作部分都沒有鋒利的刃口,而是做成一定的圓角半徑,并且其間隙也稍大于板料的厚度。在凸模的作用下,原始直徑的毛坯,在凹模端面和壓邊圈之間的縫隙中變形,并被拉進凸模與凹模之間的間隙里形成拉深零件的直壁。零件上直壁部分是由毛坯的外部環形部分轉化而成的,所以拉深時毛坯的外部環形部分是變形區,而底部通常是不參加變形的不變形區。
拉伸成形原理圖
十、桶底頂預卷工藝原理
桶底頂預卷是一道較為重要的工序。經過預卷邊的桶底頂在與桶身進行卷邊裝配時更容易保證形成七層卷邊。這是國外七層卷邊桶的工藝先進性所在。
如下圖所示為桶底頂預卷的過程示意圖,一般預卷的同時進行密封膠的噴涂,用以在預卷邊處形成牢固的密封膠圈,有利于后道卷邊裝配的密封。
桶底頂預卷噴膠過程示意圖
預卷邊是利用成形滾輪對高速旋轉的桶底頂邊緣給予進給壓力,迫使桶底頂邊緣產生塑性變形,沿著滾輪的槽形逐步成形。然后密封膠在膠罐中壓力的作用下由噴槍嘴噴出,在桶底頂旋轉離心力的作用下,向已卷起的圓弧內移動,形成一完整均勻的膠膜,經自然晾干或烘干后就形成了富有彈性的膠圈。
十一、鋼桶封閉器螺圈壓合工藝原理
旋螺型封閉器的螺圈是與桶頂壓合鎖裝的。先在桶頂上沖孔、壓形、翻邊,然后把螺圈放于桶頂孔中,在壓力機上進行壓合。這種壓合的方法是一種卷緣工藝,就是將螺圈拉深件邊緣卷成一定形狀的一種沖壓方法。如下圖所示,當壓合模具逐漸下壓時,螺圈垂直邊緣逐漸卷成圓弧形的過程,當圓弧形包住桶頂的翻邊直壁時,就完成了桶頂與螺圈的鎖裝(壓合)。
這里的壓合鎖裝,其目的是把螺圈固定在桶頂上,所以它的密封性并不重要,因為螺圈與桶頂之間的密封,主要是靠螺圈上的墊圈來實現的。壓合的另一個目的,是要給墊圈一定人擠壓力,使其產生彈性變形,填滿螺圈與桶頂之間的縫隙。
桶頂螺圈鎖裝原理圖
十二、鋼桶卷封裝配工藝原理
鋼桶卷封裝配的基本原理實際上與旋轉彎曲成形是一樣的。下圖為常見的卷封工作原理圖。工作時,先將桶底頂放于桶身兩端,然后用兩盤夾緊,并使桶身和桶底頂隨盤一起旋轉,再把卷邊成形滾輪靠上去,使桶底頂和桶身邊緣沿滾輪槽形曲線卷曲,當滾輪完全靠上桶身后,卷邊已基本形成。最后用二道修整滾輪靠上去,將卷邊壓緊,并消除回彈,使卷邊形成所需要的形狀。
卷封裝配原理圖
卷邊的形成過程(如下圖所示):
卷邊形成過程示意圖
開始時,頭道滾輪首先靠攏并拉近桶底頂,接著壓迫桶底頂與桶身的翻邊逐漸卷曲并相互鉤合。當沿徑向進給到卷封所需值時,頭道卷封滾輪便立即退出,接著二道滾輪繼續沿桶底頂邊緣移動。二道滾輪能使桶底和桶身的鉤合部分進一步受壓變形緊密封合。
(鋼桶的涂裝工藝由其他老師講,這里就不多涉及了。)