向制桶設備現代化邁進
上海機電設計研究院 施百新 顧榮寶 孫中凱
鋼桶是一種重要的金屬包裝容器，廣泛應用于石油、化工、輕工、食品產品的包裝。鋼桶生產在我國已有好幾十年的歷史，目前國內從事制桶生產的廠家約有300多家，年產各類鋼桶1800萬只。隨著國民經濟和對外貿易的發展，生產量將有更大的增長。
長期以米，由于鋼桶生產廠家規模小、技術力量薄弱，加上投入技改的資金較少，所以至今大多數廠家使用的設備仍比較落后。鋼桶產品質量較低、貨損事故時有發生，甚至產生嚴重后果，已給國家造成不應有的損失。目前《海運危規》的貫徹，將對鋼桶質量要求更嚴，因此桶廠技術改造的任務更為緊迫。
上海市機電設計研究院自80年代以來，對制桶設備的研制開發工作投入了大量的人力和物力，進行了近10年的探索，和制造廠家緊密合作，開發了從鋼板磨邊到鋼桶涂裝的整套設備，并且有多種類型，可適應不同規格鋼桶（80-200升）的不同要求。這種成系列的成套立體開發，使我院的制桶機械研究工作處于國內先進地位。
磨邊機組
我院開發的I型磨邊機是采用手工縫焊機的制桶廠所不可缺少的設備。根據磨削工藝要求，可以配位4個磨頭、8個磨頭或12個磨頭。經本設備磨邊的鋼板能穩定達到縫焊要求。鋼板在磨削時，用鏈條帶動實現磨削進給1磨頭主軸結構經精心設計，精度高，，剛度好；磨削深度是通過調整垂直方向的拖板實現的，磨削寬度和切入角度也可進行調整，，故使用非常方便。磨邊機送進速度為每分鐘6張，砂輪直徑幣300，轉速2500轉／分，電機4千瓦。
I型磨邊機有兩種規格，分別用于不同尺寸的鋼板，(2;08升或100升以下鋼桶)。
在I型磨邊機基礎上，將磨邊機與1臺橫剪、2臺縱剪設備聯動， 形成了Ⅱ型剪磨機組。該機組的主要特點是自動化程度高，勞動強度小，剪板機的間歇運動和磨邊機的連續運動通過2組傳動鏈及一些特別設計的部件相協調。 Ⅱ型磨邊機組設有自動上料臺，，借助幾個吸頭將鋼板送入夾送輥，進入剪板機，進行橫剪。剪切精度由擋鐵控制。然后進入縱剪工位，縱剪后再進行磨邊。全線共10臺電機，總功率36千瓦，由一個電控箱控制。
三輥卷圓機
我們研制的三輥卷圓機有A、B兩種型號，分別應用于209升鋼桶和100升以下中小桶的鋼板卷圓。為了實現與磨邊機聯動，進行自動化生產，還配置了自動喂料架（根據用戶不同要求，也可不帶動喂料架）。該機電機功率為2.2千瓦，工件尺寸A型為1766× 927×1.25毫米，B型為733×1414×1.25毫米。
扳邊脹筋、波紋聯合機組
本機組適用于鋼板壁厚1.25毫米以下，長650-950毫米，直徑由5dO的桶身加工，生產率為5只／分，液壓裝置功率2×15kW。
焊接好的桶身由輸送裝置傳送到加工位置，左右2個扳邊脹壓頭由液壓驅動進入桶身內，首先完成扳邊工序多然后完成脹筋和壓波紋工序。該機配有鏈式輸送裝置，采取PC控制。
200升閉口鋼桶中段生產線
我院曾在1981年為上海石油站設計了200升閉口鋼桶中段生產線。這條線對于我國制桶行業技術改造起了重要的啟迪作用。它的總體布局、驅動方式、輸送方案以及許多結構和工藝已為國內許多桶廠設備更新時所采用。
我們根據這條線兩年的生產實踐，在總結經驗的基礎上，提出了設備穩定、動作可靠、降低成本的開發目標，設計開發了新一代的I型中段生產線。
本線由前三機機組、卷邊封口機組、試漏機。1，輸送裝置等組成。為了滿足內噴涂桶的需要及用戶的特殊要求，全線各機組采用分段式的可分可合，靈活配置方案。全線總長24米、寬5米，總功率為66千瓦，總重25噸。壓縮空氣（壓力6公斤）耗量6米／分，生產率為5只/分。
在電控上，采用了2臺PC程序控制，特點是可靠性高、操作簡單、使用方便、程序更改靈活。各機組的電氣控制柜均分別獨立，使用方便，穩定可靠。
工型中段生產線各設備的結構特點是：
扳邊機。扳邊工藝采用偏心盤滾壓扳邊工藝；這種工藝方式能比較好地保持扳邊的等高，同時又適應目前國內比較老式的手工縫焊的熱軋鋼板桶坯。扳邊機為兩面送進式，采用機械凸輪結構控制壓輪進行扳邊。機械凸輪由主軸齒輪傳動，帶動旋傳主軸和機械凸輪作間歇運動。升停由制動離合器控制。
波紋機。一對壓輪上下運動時產生壓制后的波紋，由于上波紋壓輪相對下波紋輪平動，故波紋清晰，所有波紋的深淺尺寸便于控制。
桶坯在壓波紋時處于4個托輪上，軸向定位。波紋機為兩面送進式，左右兩個上波紋壓· 輪由氣缸送入桶坯內加工完畢后退出。下波紋壓輪由主軸帶動旋轉，上波紋壓輪由機械凸輪通過杠桿帶動。主軸和機械凸輪為間歇運動，開停由制動離合器控制。
脹筋機。左右脹筋頭分別裝在左右兩根主軸上，由氣缸驅動兩面送進到桶坯內，然后由機械凸輪通過拉桿使錐塊運動。通過滾輪和軸將脹筋塊頂出完成脹筋。
輸送裝置。本輸送裝置是由傳動箱和鏈條組成。輸送帶分度定位是由槽輪機構實現的，工作時槽輪機構帶動輸送鏈將桶坯送到加工工位上，同時加工工位上桶坯亦由鏈條帶到下一工位上，平穩而準確地完成工件的輸送。輸送時噪音也很低。該裝置的研制成功是本院消化了進口技術后精心研究的結果，為我國制桶設備趕上世界先進水平打下了扎實的基礎。
卷邊封口機。本機主傳動是由主電機經氣動離合器帶動主軸旋轉。壓頭是由主傳動通過鏈條傳至減速器再傳至凸輪軸。由凸輪軸精確地控制壓輪的動作和進給量。凸輪曲線是總結許多成功經驗精心設計的，亦可按客戶的要求來加工。本機是單面主軸移動型，滑座和箱體設計合理，焊接牢靠，具有穩定剛性好的特點，產品質量可靠。
試漏機。試漏原理是在桶內充氣輔以在焊縫或卷邊封口處淋或涂刷肥皂水來進行檢查。試壓充氣由人工撳按鈕操作。試畢由推料缸將桶坯或桶推出。后試漏有兩種機型：一種是設備不帶電機，鋼桶在試壓和檢查過程中不能旋轉，以檢查焊縫和封口交接處為主，另一種是機器本身帶動力，能旋轉，可根據客戶要求而定。
為了滿足維修保養技術力量薄弱、資金不足的一些中小桶廠的需要，1987年來，我們又進一步開發了更接近傳統工藝的Ⅱ型中段生產線，但在結構上作了較多的改進。下面對Ⅱ型中段生產線作一簡單介紹。
該線全長22.6米，寬度約4米，總重20噸，裝機容量52.6千瓦，壓縮空氣耗量6米／分，電氣采用繼電器控制，生產率4-5只／分。本線工藝成熟，動作可靠， 造價降廉， 維修方便。
扳邊和波紋機。扳機機和波紋機兩機聯動，通過同一電機同時驅動扳邊與波紋機的主軸及凸輪軸。主軸和凸輪軸之間通過蝸輪蝸桿減速，并使兩端壓輪同步工作。扳邊機上下壓輪均有動力驅動，波紋機下輪為主動，上壓輪為被動。扳邊與波紋兩機交叉，使兩機的工作負荷不在同一高峰值。扳邊機通過傳動鏈，組成一套上桶機構，動作與主軸配合協調，輸桶流暢，兩機的下料均有單獨氣缸撥送。
脹筋機。脹筋機的傳動由主電機通過幾對齒輪減速至偏心軸，然后通過錐形推拉桿，驅使8塊脹塊作徑向移動，使鋼桶的兩大筋分別擴脹成形。脹筋機下部附設送料小車，鋼桶的送進退出均由該小車完成。該機同時也裝有制動離合器以及氣動撥桶下料機構。
卷邊封口機。卷邊機的主傳動是由主電機通過氣動離合器并通過兩端兩對齒輪使主軸同步旋轉。壓頭是由另一電機通過蝸輪減速箱減速，以及齒輪傳動傳至凸輪軸，再由4個凸輪分別驅使頭道二道壓輪上下運動。 4個壓輪在軸向和徑向均有調節機構。箱體為單向移動型，是由氣缸通過連桿機構以使箱體移動。輸送為多工位鏈式間歇輸送，由制動電機、齒輪副、馬氏機構等組成，輸送平穩。
擠壓扳邊機
我院在研制壓輪扳邊機偏心滾壓盤扳邊工藝的同時，還發展了擠壓扳邊新工藝，并設計了機械凸輪驅動和液壓驅動兩種不同類型的擠壓扳邊機。該機可替換偏心滾壓盤扳邊機，用于I型制桶中段生產線中。
擠壓扳邊模具裝在可移動主軸上，由油缸或機械凸輪驅動，在推進過程中，使桶身口扳邊。
擠壓扳邊機可雙面推進，亦可單面推進，另一面固定。考慮到凸輪驅動行程受結構限制，我院設計的凸輪驅動擠壓扳邊機系為雙面推進型，而液壓驅動擠壓扳邊機為單面推進型。
擠壓扳邊較壓輪扳邊和偏心滾壓盤扳邊的質量為好，可以嚴格保持扳邊等高，較好地滿足制作三重圓弧卷邊的要求。
中桶中段生產設備的研制
本院研制了全套中桶中段成型設備（包括雙頭扳邊機，波紋、脹筋二用機， 卷邊封口機，試漏機），特點是全由單機組成，工藝成熟。經多年生產考驗，結構簡單、造價低，能適應100升以下各種規格的鋼桶生產。該設備既可單機獨立使用，亦可用料道使之聯系起來，能適應各種車間場地布置，生產率為2-4只／分。這套設備現已完成全套設備試制工作，并已提交使用。
目前我院正在研制生產率更高的中段生產線，其特點是全套設備均為機械氣壓傳動，各設備連成一線，前3機結構均相似，維修保養方便，改變規格時調整方便快速。
桶底蓋預卷機
本設備主要用于200升閉口鋼桶在卷邊封口前對桶底蓋進行預卷圓及噴膠之用。該機是實現三重圓弧卷邊新工藝的必要設備。整機由輸送、壓緊、主傳動部件、壓頭、推料三路板及電熱噴膠桶等裝置組成。壓輪由機械凸輪驅動，人工上料后進行自動生產，生產率為每分鐘8件。
200升閉口鋼桶涂裝線
我院近年來設計研制了多種涂裝生產線，積累了較豐富的經驗。用于200升閉口鋼桶的涂裝線包括前處理作業、噴涂水溶性漆及加熱固化。主要設備有聯合清洗機、脫水裝置、提升機、噴漆室、固化室以及4臺過道組成。根據車間實際場地，將設備分層布置，中間由提升機聯線。全線總功率為330千瓦，外形尺寸為17200X2480x 3200毫米。
綜上所述，我院在制桶設備領域耕耘了近10個春秋，幾乎涉足了滿足制桶工藝要求所需的較大部分設備。近年來由于一些兄弟單位的共同努力，設備的水平和質量均有所提高；另一方面，全國約有20多家工廠引進了國外的先進設備，對于發展我國的制桶設備是個有力的促進。但是與實現我國制桶設備現代化要求差距尚遠，這主要表現在設備的生產率和工作的穩定性以及整個工廠的自動化?度等方面。
歐姜一些工業高度發達國家，制桶企業為追求高效率和高效益，不僅采用高效加工設備，而且工序間的運輸都已實現了機械化和自動化。一般年產60-100萬只桶的工廠只有40_50工人在操作，加工設備本身可達到每小時720-900桶的生產率，個別能達到每小時1200桶的高效率。
但從我們國內絕大多數制桶企業的實際情況來看，其特點是分散，隸屬關系復雜，除了少數骨干大企業外，集體所有制企業占多數，技術力量薄弱，投資少，勞動力占用多，目前年產200升閉口鋼桶超過30萬只企業的全國僅幾家，絕大部分廠家在1 0萬只，以下，需要改造的正是這些工廠。所以我們把實現制桶設備現代化目標分為兩階段來實現，第一步把重點放在和年產30萬只．桶相配套的設備上，并且在實踐的基礎上使之不斷地完善提高。在此同時我們覺得還要把眼光看得更遠一些，爭取使我國制桶設備打到國外去。因此，，必須瞄準世界先進水平，對于一些關鍵零部件和設備進行技術攻關，為趕上國際先進水平打好基礎。
在這方面有很多工作可做：如制桶關鍵設備縫焊機的研制，高速穩定的輸送設備，蝸桿凸輪機構的研究，雙色絡面蝸輪副在制桶設備上的應用，各種特殊離合器的研制以及稀千油潤滑裝置等等。我們相信在不遠的將來會有許多更現代化的設備出現。
我們覺得技術進步還必須靠全行業的共同努力。目前我們大多數廠家的設備總體上說是落后的，但并不是沒有一點好的東西或點滴成功經驗。雖然近年來制桶分會組織的許多活動溝通了制桶行業相互之間的聯系，但交流還較少，這樣無論哪一家想搞一些新東西都從頭開始探索，低水平的重復，不僅浪費人力物力而且直接影響到行業技術水平的提高。我們希望有關領導部門能協調和組織全行業的協作及聯合攻關，為迅速改變我國制桶設備落后面貌而共同努力。
