金属罐盖罩边机冲模设计

吴剑淼， 朱从容， 杨鹏

（浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山316022）

金属罐盖罩边机冲模设计

吴剑淼， 朱从容， 杨鹏

（浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山316022）

分析了金属罐盖的冲压工艺性，为了提高加工的效率和加工质量，采用冲模罩边工艺。设计了罩边冲模结构，该模具性能可靠，工作平稳。实践证明，设计的冲模在保证罐盖加工精度的前提下提高了加工效率，降低了加工成本。

罐盖；冲模；罩边

1 罐盖罩边工艺分析

1.1 加工要求

在金属制罐工业中，其工艺分为罐盖的制造、罐身的制造和卷封。在封罐之前罐盖需要经过罩边、涂胶、烘干等多道工序。罩边工序的内容是需要将罐盖周边的竖直壁弯曲。罩边后对盖子外形尺寸和盖钩有严格的要求，必须符合国家轻工部标准规定的范围。罐盖罩边工序前后零件局部放大如图1（a）、（b）所示，图1（c）为罐盖零件模型图。

1.2 罐盖工艺性分析

罐盖制件形状简单，之前工序已完成落料、成形、预弯，本工序是在此基础上罩边，弯曲内半径R=0.3 mm，弯曲角度渍=60°（已预弯90°），材料厚度t=0.2 mm，原直边高度h=1.8 mm。

罐盖纤维方向与弯曲线既有垂直也有平行，因此其最小相对弯曲半径有以下两种：垂直纤维方向最小相对弯曲半径rmin/t（垂）=0.1；平行纤维方向最小相对弯曲半径rmin/t（平）=0.4。该制件相对弯曲半径为：r/t=0.3 mm/0.2 mm= 1.5，所以，罐盖的相对弯曲半径符合冲压弯曲要求。

图1 罐盖零件图

罐盖原直边高度h=1.8 mm，按折弯因子K=0.5计算折弯后的直边高度h=1.274 mm。而［h］=r+2r=0.7 mm，h＞［h］，弯曲件的直边高度符合冲压弯曲条件。

罐盖材料为10钢，塑性、韧性很好，其足够的塑性和较小的屈强比能保证材料弯曲时不开裂，较小的屈弹比能保证弯曲件具有准确的形状和尺寸。

2 冲压弯曲力计算

弯曲力是选择压力机和设计弯曲模的重要依据之一。弯曲力不仅与弯曲变形有关，还与坯料尺寸、材料性能、零件形状、弯曲方式和模具结构等多种因素有关，在实际生产中常用经验公式来计算弯曲力。

2.1 自由弯曲时的弯曲力

式中：F自为自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力，N；B为弯曲件的宽度，在这里取弯曲区中性层周长，mm；r为弯曲件的内弯曲半径，mm；t为弯曲件材料厚度，mm；滓b为材料的抗拉强度，取滓b＝340 MPa；K为安全系数，一般取K=1.3。弯曲区中性层周长B=300.89 mm。将数据代入式（1），求得弯曲件自由弯曲力F自=6 383.68N。

2.2 顶件力或压料力

本弯曲模有压料装置，其压料力FY可以近似取自由弯曲力的30%～80%，即

将数据代入式（2）得压料力FY=2 000 N。

2.3 压力机公称压力的确定

对于有压料的自由弯曲，压力机的公称压力

将数据代入式（3），则压力机公称压力P＝14 000 N。

3 冲模结构设计

罐盖制件的弯曲模为单工序罩边模，分上模和下模，其结构如图2所示。上模部分，罩边凹模垫片6与罩边凹模7一起通过螺钉固定在上模板5上，模芯轴4轴端螺纹联接上模芯9，锁紧螺母套在模芯轴4上顶住弹簧用以卸料，基座3通过螺钉固定在上模板5上，基座3上面垫垫块2，上压头1通过螺纹连接在模芯轴4上端。下模部分，罩边凸模垫片13与罩边凸模12一起通过螺钉联接在外轴上，定位模芯垫片11与定位模芯10一起通过螺钉联接在内轴上。

图2 冲模结构图

4 模具工作过程

下模的作用是将工件（罐盖）准确定位后抬升，与上模合模。为了使工件定位准确需要用到定位模芯，定位模芯与下模相对移动并高出罩边下模，利用定位模芯的周边凸起与工件凸起内边吻合，以及定位模芯镶嵌的4个小磁铁吸紧罐盖达到定位作用。为了调整下模与台面之间的位置高度，使凹凸模准确合模，需在下模与支杆（传动件）之间垫一块凸模垫片，通过改变凸模垫片改变垫片厚度，从而达到凸模与台面平齐的效果。同理，也需要在定位模芯与传动杆之间垫一块定位模芯垫片。

上模的作用是将下模顶上来的工件（罐盖）压在上模上，通过上模模具周边的锥度在压紧过程中实现罩边（卷边）。上模凹陷，在罩边过程中容易使工件因压紧而粘结在上模上。因此，上模需分上模罩边凹模和上模芯，上模芯镶嵌在上模罩边凹模上，通过弹簧连接，当分模时，上模芯在弹簧作用下将罐盖压在下模上，随下模移动。

5 结语

罩边工序在罐盖自动化生产线中是非常重要的环节。设计的冲模在保证罐盖加工精度的前提下大大提高了加工效率，减少了罐盖的加工成本。而且采用罩边技术，罩边模换模方便，各种盖型都能适用，能满足国内金属制罐包装行业对异形罐盖制盖设备的发展需求。

［1］ 向伟.冲压模具设计［J］.科技传播，2011（21）：20-22.

［2］ 刘华伟.精密垫片精冲模设计［J］.模具设计，2010（6）：9-11.

［3］ 王辰，刘春雷，赵炎.轿车后视镜安装板冲模设计［J］.模具工业，2012，38（10）：36－39.

［4］ 张春磊.发动机油底盒冲压成形工艺及模具设计［J］.机械工程师，2010（11）：128-129.

［5］ 芦新春.轴盖冲压工艺与模具设计［J］.机械工程师，2012（12）：20-21.

（编辑：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

吴剑淼（1990-），男，本科生，研究方向为机械制造及自动化技术；朱从容（1969—），男，教授，硕士生导师，研究方向为渔业机械装备自动化、超精密加工技术与装备等。

2014-02-16

舟山市科技计划项目（2013C41009）