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
1.1 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)不開裂,較小的屈彈比能保證彎曲件具有準(zhǔn)確的形狀和尺寸。
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。
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(lián)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(lián)接在內(nèi)軸上。
圖2 沖模結(jié)構(gòu)圖
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(shí)現(xiàn)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(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)。
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。
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(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)