吳劍淼， 朱從容， 楊鵬

（浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，浙江舟山316022）

金屬罐蓋罩邊機(jī)沖模設(shè)計(jì)

吳劍淼， 朱從容， 楊鵬

（浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，浙江舟山316022）

分析了金屬罐蓋的沖壓工藝性，為了提高加工的效率和加工質(zhì)量，采用沖模罩邊工藝。設(shè)計(jì)了罩邊沖模結(jié)構(gòu)，該模具性能可靠，工作平穩(wěn)。實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)的沖模在保證罐蓋加工精度的前提下提高了加工效率，降低了加工成本。

罐蓋；沖模；罩邊

1 罐蓋罩邊工藝分析

1.1 加工要求

在金屬制罐工業(yè)中，其工藝分為罐蓋的制造、罐身的制造和卷封。在封罐之前罐蓋需要經(jīng)過(guò)罩邊、涂膠、烘干等多道工序。罩邊工序的內(nèi)容是需要將罐蓋周邊的豎直壁彎曲。罩邊后對(duì)蓋子外形尺寸和蓋鉤有嚴(yán)格的要求，必須符合國(guó)家輕工部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。罐蓋罩邊工序前后零件局部放大如圖1（a）、（b）所示，圖1（c）為罐蓋零件模型圖。

1.2 罐蓋工藝性分析

罐蓋制件形狀簡(jiǎn)單，之前工序已完成落料、成形、預(yù)彎，本工序是在此基礎(chǔ)上罩邊，彎曲內(nèi)半徑R=0.3 mm，彎曲角度漬=60°（已預(yù)彎90°），材料厚度t=0.2 mm，原直邊高度h=1.8 mm。

罐蓋纖維方向與彎曲線既有垂直也有平行，因此其最小相對(duì)彎曲半徑有以下兩種：垂直纖維方向最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t（垂）=0.1；平行纖維方向最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t（平）=0.4。該制件相對(duì)彎曲半徑為：r/t=0.3 mm/0.2 mm= 1.5，所以，罐蓋的相對(duì)彎曲半徑符合沖壓彎曲要求。

圖1 罐蓋零件圖

罐蓋原直邊高度h=1.8 mm，按折彎因子K=0.5計(jì)算折彎后的直邊高度h=1.274 mm。而［h］=r+2r=0.7 mm，h＞［h］，彎曲件的直邊高度符合沖壓彎曲條件。

罐蓋材料為10鋼，塑性、韌性很好，其足夠的塑性和較小的屈強(qiáng)比能保證材料彎曲時(shí)不開(kāi)裂，較小的屈彈比能保證彎曲件具有準(zhǔn)確的形狀和尺寸。

2 沖壓彎曲力計(jì)算

彎曲力是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)彎曲模的重要依據(jù)之一。彎曲力不僅與彎曲變形有關(guān)，還與坯料尺寸、材料性能、零件形狀、彎曲方式和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算彎曲力。

2.1 自由彎曲時(shí)的彎曲力

式中：F自為自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力，N；B為彎曲件的寬度，在這里取彎曲區(qū)中性層周長(zhǎng)，mm；r為彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，mm；t為彎曲件材料厚度，mm；滓b為材料的抗拉強(qiáng)度，取滓b＝340 MPa；K為安全系數(shù)，一般取K=1.3。彎曲區(qū)中性層周長(zhǎng)B=300.89 mm。將數(shù)據(jù)代入式（1），求得彎曲件自由彎曲力F自=6 383.68N。

2.2 頂件力或壓料力

本彎曲模有壓料裝置，其壓料力FY可以近似取自由彎曲力的30%～80%，即

將數(shù)據(jù)代入式（2）得壓料力FY=2 000 N。

2.3 壓力機(jī)公稱壓力的確定

對(duì)于有壓料的自由彎曲，壓力機(jī)的公稱壓力

將數(shù)據(jù)代入式（3），則壓力機(jī)公稱壓力P＝14 000 N。

3 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

罐蓋制件的彎曲模為單工序罩邊模，分上模和下模，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。上模部分，罩邊凹模墊片6與罩邊凹模7一起通過(guò)螺釘固定在上模板5上，模芯軸4軸端螺紋聯(lián)接上模芯9，鎖緊螺母套在模芯軸4上頂住彈簧用以卸料，基座3通過(guò)螺釘固定在上模板5上，基座3上面墊墊塊2，上壓頭1通過(guò)螺紋連接在模芯軸4上端。下模部分，罩邊凸模墊片13與罩邊凸模12一起通過(guò)螺釘聯(lián)接在外軸上，定位模芯墊片11與定位模芯10一起通過(guò)螺釘聯(lián)接在內(nèi)軸上。

圖2 沖模結(jié)構(gòu)圖

4 模具工作過(guò)程

下模的作用是將工件（罐蓋）準(zhǔn)確定位后抬升，與上模合模。為了使工件定位準(zhǔn)確需要用到定位模芯，定位模芯與下模相對(duì)移動(dòng)并高出罩邊下模，利用定位模芯的周邊凸起與工件凸起內(nèi)邊吻合，以及定位模芯鑲嵌的4個(gè)小磁鐵吸緊罐蓋達(dá)到定位作用。為了調(diào)整下模與臺(tái)面之間的位置高度，使凹凸模準(zhǔn)確合模，需在下模與支桿（傳動(dòng)件）之間墊一塊凸模墊片，通過(guò)改變凸模墊片改變墊片厚度，從而達(dá)到凸模與臺(tái)面平齊的效果。同理，也需要在定位模芯與傳動(dòng)桿之間墊一塊定位模芯墊片。

上模的作用是將下模頂上來(lái)的工件（罐蓋）壓在上模上，通過(guò)上模模具周邊的錐度在壓緊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)罩邊（卷邊）。上模凹陷，在罩邊過(guò)程中容易使工件因壓緊而粘結(jié)在上模上。因此，上模需分上模罩邊凹模和上模芯，上模芯鑲嵌在上模罩邊凹模上，通過(guò)彈簧連接，當(dāng)分模時(shí)，上模芯在彈簧作用下將罐蓋壓在下模上，隨下模移動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

罩邊工序在罐蓋自動(dòng)化生產(chǎn)線中是非常重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)的沖模在保證罐蓋加工精度的前提下大大提高了加工效率，減少了罐蓋的加工成本。而且采用罩邊技術(shù)，罩邊模換模方便，各種蓋型都能適用，能滿足國(guó)內(nèi)金屬制罐包裝行業(yè)對(duì)異形罐蓋制蓋設(shè)備的發(fā)展需求。

［1］ 向偉.沖壓模具設(shè)計(jì)［J］.科技傳播，2011（21）：20-22.

［2］ 劉華偉.精密墊片精沖模設(shè)計(jì)［J］.模具設(shè)計(jì)，2010（6）：9-11.

［3］ 王辰，劉春雷，趙炎.轎車后視鏡安裝板沖模設(shè)計(jì)［J］.模具工業(yè)，2012，38（10）：36－39.

［4］ 張春磊.發(fā)動(dòng)機(jī)油底盒沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2010（11）：128-129.

［5］ 蘆新春.軸蓋沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2012（12）：20-21.

（編輯：立 明）

Design of the Die for Metal Can-cap Cover Edge Machine

WU Jianmiao， ZHU Congrong， YANG Peng
（School of Naval Architecture and Ocean Engineering,Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China）

The blanking technological property of metal can-cap is analyzed.Die cover edge technology is adopted to improve machining efficiency and quality of metal can-cap.The die which has advantages of reliability and endurance is designed.The productive practice shows that with the application of new process,the metal can-cap machining has high efficiency and low cost is obtained.

can-cap；die；cover edge

TG 385

A

1002－2333（2014）04－0007－02

吳劍淼（1990-），男，本科生，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造及自動(dòng)化技術(shù)；朱從容（1969—），男，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闈O業(yè)機(jī)械裝備自動(dòng)化、超精密加工技術(shù)與裝備等。

2014-02-16

舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2013C41009）