金屬罐蓋罩邊機沖模設計

吳劍淼， 朱從容， 楊鵬

（浙江海洋學院船舶與海洋工程學院，浙江舟山316022）

金屬罐蓋罩邊機沖模設計

吳劍淼， 朱從容， 楊鵬

（浙江海洋學院船舶與海洋工程學院，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量，采用沖模罩邊工藝。設計了罩邊沖模結構，該模具性能可靠，工作平穩。實踐證明，設計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過罩邊、涂膠、烘干等多道工序。罩邊工序的內容是需要將罐蓋周邊的豎直壁彎曲。罩邊后對蓋子外形尺寸和蓋鉤有嚴格的要求，必須符合國家輕工部標準規定的范圍。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

罐蓋制件形狀簡單，之前工序已完成落料、成形、預彎，本工序是在此基礎上罩邊，彎曲內半徑R=0.3 mm，彎曲角度漬=60°（已預彎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，因此其最小相對彎曲半徑有以下兩種：垂直纖維方向最小相對彎曲半徑rmin/t（垂）=0.1；平行纖維方向最小相對彎曲半徑rmin/t（平）=0.4。該制件相對彎曲半徑為：r/t=0.3 mm/0.2 mm= 1.5，所以，罐蓋的相對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比能保證材料彎曲時不開裂，較小的屈彈比能保證彎曲件具有準確的形狀和尺寸。

2 沖壓彎曲力計算

彎曲力是選擇壓力機和設計彎曲模的重要依據之一。彎曲力不僅與彎曲變形有關，還與坯料尺寸、材料性能、零件形狀、彎曲方式和模具結構等多種因素有關，在實際生產中常用經驗公式來計算彎曲力。

2.1 自由彎曲時的彎曲力

式中：F自為自由彎曲在沖壓行程結束時的彎曲力，N；B為彎曲件的寬度，在這里取彎曲區中性層周長，mm；r為彎曲件的內彎曲半徑，mm；t為彎曲件材料厚度，mm；滓b為材料的抗拉強度，取滓b＝340 MPa；K為安全系數，一般取K=1.3。彎曲區中性層周長B=300.89 mm。將數據代入式（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

將數據代入式（2）得壓料力FY=2 000 N。

2.3 壓力機公稱壓力的確定

對于有壓料的自由彎曲，壓力機的公稱壓力

將數據代入式（3），則壓力機公稱壓力P＝14 000 N。

3 沖模結構設計

罐蓋制件的彎曲模為單工序罩邊模，分上模和下模，其結構如圖2所示。上模部分，罩邊凹模墊片6與罩邊凹模7一起通過螺釘固定在上模板5上，模芯軸4軸端螺紋聯接上模芯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12一起通過螺釘聯接在外軸上，定位模芯墊片11與定位模芯10一起通過螺釘聯接在內軸上。

圖2 沖模結構圖

4 模具工作過程

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

上模的作用是將下模頂上來的工件（罐蓋）壓在上模上，通過上模模具周邊的錐度在壓緊過程中實現罩邊（卷邊）。上模凹陷，在罩邊過程中容易使工件因壓緊而粘結在上模上。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，通過彈簧連接，當分模時，上模芯在彈簧作用下將罐蓋壓在下模上，隨下模移動。

5 結語

罩邊工序在罐蓋自動化生產線中是非常重要的環節。設計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，罩邊模換模方便，各種蓋型都能適用，能滿足國內金屬制罐包裝行業對異形罐蓋制蓋設備的發展需求。

［1］ 向偉.沖壓模具設計［J］.科技傳播，2011（21）：20-22.

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

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

［4］ 張春磊.發動機油底盒沖壓成形工藝及模具設計［J］.機械工程師，2010（11）：128-129.

［5］ 蘆新春.軸蓋沖壓工藝與模具設計［J］.機械工程師，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，研究方向為機械制造及自動化技術；朱從容（1969—），男，教授，碩士生導師，研究方向為漁業機械裝備自動化、超精密加工技術與裝備等。

2014-02-16

舟山市科技計劃項目（2013C41009）