铝质易拉罐成形工艺及模具

LIAOYAO

<P>变薄拉伸拉伸比的选择为：再拉伸：25．7％，第1次变薄拉伸：20％~25％，第2次变薄拉伸：23％~28％，第3次变薄拉伸：35％~40％。</P>
<P> 在成形过程中，影响金属内部所受拉应力大小的因素很多，其中凹模锥角。的取值直接关系到变形区金属的流动特性，进而影响拉伸所需成形力的大小，所以，其数值合理与否对工艺的实施有着重要影响。当α较小时，变形区的范围比较大，金属易于流动，网格的畸变小。随着α的增大，变形区的范围减小，金属的变形集中，流动阻力增大，网格歧变严重。而且，随着凹模锥角的增大，变形区材料的应变相应增加，这说明凹模锥角较大时，不仅金属的变形范围集中，而且变形量迅速上升，因而使得变形区金属的加工硬化现象加剧，导致金属内部的应力上升，从而对拉伸产生不利影响。另一方面，在α过于大或过小时都会引起拉伸力的增加，其原因在于：当α过大时，金属流动急剧，材料的加工硬化效应显著，并且随着锥角的增大，凹模锥面部分产生的阻碍金属流动的分力加大，因而所需拉伸力增加；当。过小时，虽然金属流动的转折小，但由于变形区金属与凹面的接触锥面长，锥面上总摩擦阻力大，因此网格畸变虽小，总拉伸力却增大。 </P>
<P> 由此可见，凹模锥角的合理确定应同时考虑变形区材料的变形特点以及模具与工件间的摩擦状况，凹模锥角合理范围的确定对拉伸工艺有着直接的影响。工艺试验表明，对于CCB-1A型罐用铝材3104H19，其凹模锥角合理取值在α=5°~8°为宜。</P>
<P>底部成形工艺分析。罐底部成形发生在凸模行程的终点，采用的是反向再拉伸工艺。图4为罐底成形受力状况示意图，底部成形力主要取决于摩擦力的性质以及压边力的大小。通常，材料的厚度和强度是一对矛盾，材料愈薄，强度愈低，因此轻量化技术要求减少罐底直径及设计特殊的罐底形状。工艺试验表明，罐底沟外壁夹角若α1大于40°，将大大减小罐底耐压。考虑到金属的成形性，凸模圆弧R不能小于3倍的料厚。但R太大，将会减小强度。球面和罐底沟内壁圆弧R1，至少为3倍料厚，通常R1取4~5倍料厚。减小罐底沟内壁夹角α2，将增加强度，生产中大多数采用10°以下。</P>
<P> </P>
<P>罐底部有两处失效点：一为底部球面；二为连接球面和侧壁的罐底部圆弧R。罐底球面的强度取决于以下几个因素：材料的弹性模量、底部直径、材料的强度、球面半径以及在底部成形时金属的变薄程度。罐底球面半径常用公式R球=d1／0．77确定，实际取R球=45．72mm</P>

LIAOYAO

<P>　　3模具设计与制造</P>
<P> 　　3．1罐体拉伸模 </P>
<P>   罐体拉伸过程实际上是筒形件的拉伸过程，拉伸过程中，其材料的凸缘部分在压应力作用下易失稳，导致起皱，因此必须考虑设置防止起皱的压边装置。当材料通过凹模时，凹模圆角部分是一个过渡区，其变形较复杂，除了径向拉伸与切向压缩外，还受弯曲作用，因此凹模圆角选择尤为重要。材料通过凹模圆角后，处于拉伸状态，由于拉伸力来自凸模压力，是经过凸模圆角处传递的，凸模圆角处的材料变薄最严重，此处成为最易破裂的危险断面。</P>
<P> 落料一拉伸组合模结构如图5所示。</P>
<P></P>
<P> 　(1)模具材料：凸、凹模均选择镶硬质合金的材料。</P>
<P> 　(2)变形量：在易拉罐行业内，一般采用拉伸比δ表示变形量，δn=(dn-1—dn)／dn-1×100％，按此公式，计算如下：</P>
<P> 首次拉伸取δ1=(d0—d1)／d0×100％=(140．2001—88．951)／140．2004×100％=36．6％。</P>
<P> 再拉伸取δ2=(d1—d2)／d1×100％=(88．951—66．015)／88．951×100％=25．8％。 一般要求2次总拉伸比δ≤64％，δ1≥δ2≥……≥δn，δ1≤40％。</P>
<P> 　　(3)压边装置：采用波形压边圈，0．2—0．3MPa压缩空气作为动力源。</P>
<P> 　　(4)拉伸模工作部参数：</P>
<P> 　　　　圆角半径： 拉伸凹模圆角半径rA取3．556mm，再拉伸凹模圆角半径rA取1．78mm。 拉伸凸模圆角半径rB取2．921mm，再拉伸凸模圆角半径取rB2．286mm。</P>
<P> 　　间隙：</P>
<P> 拉伸模凸、凹模单边间隙Z／2大，则摩擦小，能减少拉伸力，但间隙大，精度不易控制；拉伸模凸、凹模单边间隙Z／2小，则摩擦大，增加拉伸力。</P>
<P> 单边间隙Z／2可按以下公式计算：</P>
<P> 　　Z／2=tmax+Kt </P>
<P>　　式中 tmax——最大料厚，取0．285+0．005mm </P>
<P>　　t——公称料厚，取0．285mm</P>
<P> 　　K——系数，当t&lt;0．4mm时，取0．08 </P>
<P>　　则Z／2=0．290+0．08×0．285=0．313mm。</P>
<P>　　3．2变薄拉伸模 易拉罐罐体成形实际上是将再拉伸和3道变薄拉伸组合在一起的组合工序。现将变薄拉伸模的设计介绍如下：</P>
<P>　　(1)模具材料。凸模：基体材料为合金工具钢，凸模材料为M2，热处理硬度60~62HRC，镀TiN。凹模(变薄拉伸环)：基体材料为合金工具钢，模口材料为硬质合金(牌号为VALENITEVCID-H．L．D或KE-84KENNAMETAL)。</P>
<P> 　(2)变形量。变薄拉伸比方的计算公式为：δ=(tn-tn-1)/tn×100％，其中tn、tn-1分别为n次及n—1次变薄拉伸后的零件侧面壁厚，计算得：δ1=(0．285—0．225)／0．285× 100％=21．05％；δ2=(0．225—0．170)／0．225×100％=24．44％；δ3=(0．170—0．106)／0．170×100％=37．65％。</P>
<P> 制罐工厂常常根据给定的材料厚度、罐体厚、薄壁要求、拉伸环和凸模尺寸、拉伸机精度等条件，编制拉伸环和凸模的匹配表供技术人员、模具维修人员和操作人员选配凸模和拉环。</P>
<P> 　　(3)模具的工作部分参数。凸模：凸模圆弧R1．016±0．025mm，再拉伸凸模圆弧R2．286mm，罐底沟外侧壁圆弧R10．478±0．013mm。变薄拉伸环：凹模锥角α=5°，工作带宽度h=0．38+0．25mm。</P>
<P>　　3．3罐底成形模 </P>罐底成形模结构如图6所示。

华哥

希望各位同行象楼主一样，少来虚的，多来些实的．那样才会让我们的论坛成为名副其实的模具论坛．谢谢[em05]

cjczq

全铝制易拉罐 又名　两片罐　E文： two pieces can   

罐体材料是：3004型合金带　0.25-0.29MM

盖体材料是：5082合金　5182合金薄带　0.27MM

拉环材料是：5052合金

制罐用铝合金带材的特点2007-04-06 21:43制罐用铝合金带材属于高精度特薄铝板，其产品要求尺寸精度高、表面质量和内部质量优良。该产品长期以来在我国是短线产品，每年国家须花费大量外汇进口。据调查，我国目前有两片罐装容器厂近30家，年生产能力约130亿只，年需铝合金制罐料约18万吨，到目前为止，国内制罐用铝合金带材几乎95％以上都依赖于进口。主要原因是：

1、制罐用的铝合金带材是高精度铝板带材最具有代表性的产品。质量要求高、生产工艺复杂、生产工艺过程控制难度较大。

2、国内已建和在建的罐装生产线自动化水平越来越高，对制罐用的铝合金带材质量要求也越来越高。 

3、生产制罐料的大型铝加工设备主要是热连轧机组和冷轧机组的装机水平和控制手段要求高，价格昂贵。

尽管到目前为止，在我国罐体材料的技术性能尚无统一的标准，通常以满足制罐厂的实际生产要求为原则，这更增加了产品生产的难度。事实上，由于各个制罐厂的生产条件不尽相同，对罐体坯料技术性能的要求也是不可能完全相同的。

制罐用铝合金带材要求具有良好的深冲性能、抗疲劳、抗腐蚀能力，优良的表面质量、较高的强度，足够的塑性，严格的尺寸偏差。而要达到这些质量要求，则要求材料具有合适的合金成分，良好的冶金质量，合理的结构和板形公差。


目前国内已引进两条先进的1＋4热连轧生产线，其主导产品目标都瞄准了制罐用铝带材。我们期待着制罐用铝合金带材产品能够带动中国高精度铝板带材迈上一个新台阶。

金属包装罐的传统制作方法是：先将铁皮平板坯料裁成长方块，然后将坯料卷成圆筒（即筒体）再将所形成的纵向接合线锡焊起来，形成侧封口，圆筒的一个端头（即罐底）和圆形端盖用机械方法形成凸缘并滚压封口（此即双重卷边接缝），从而形成罐身；另一端在装入产品后再封上罐盖。由于容器是由罐底、罐身、罐盖三部分组成，故称三片罐。这种制罐方法150多年来，基本上无多大变化，只是自动化程度和加工精度等方面大为提高，近年来又将侧封口的焊缝改为熔焊。

70年代初出现了一种新的制罐原理。按照这一原理，罐身和罐底是一个整体，由一块圆形的平板坯冲压而成的，装入产品后封口，此即二片罐。这种罐有两种成型方法：冲压——变薄拉伸法（即冲拔法）和冲压——再冲压法（即深冲法）。这些技术本身并不是新的。冲拔法早在第一次世界大战中就已用于制造弹壳，制罐与之不同的是使用超薄金属和生产的速度高（年产量可达数亿个）。

1 三片罐的制造

制作过程是：用剪切机将卷材切成长方形板材；涂漆和装演印刷；切成长条坯料；卷成圆筒并焊侧缝；修补合缝处和涂层；切割筒体；形成凹槽或波纹；在两端压出凸缘；滚压封底；检验及码放在托盘上。


①筒体的加工。关键工序是卷曲成形和焊侧缝。侧缝的封合方式有锡焊法、熔焊法和胶接法三种。

锡焊罐的锡焊料一般由98％的铅和2％的锡组成。将平板坯卷成圆筒的筒体制作机是与进行锡焊的侧缝封合机成对使用的。筒体制作机内，板坯的边缘经清洗并弯成钩形，这样在形成圆筒时便于固定。然后筒体经过侧封口机，加上溶剂和焊料，用瓦斯喷枪预热封口区，通过纵向锡焊滚轮，进一步加热使焊料流满接缝，之后用旋转刮辊将主要以滴状存在的多余的焊料清除干净。
②简体的后加工。在简体的两端还必须加工凸缘，以便安装端盖。对于加工食品罐，在处理过程中罐可能要承受外部压力，或者在存放期间内部处于真空状态。为了增加罐的强度，简体表面可能还要制作加强筋。这个工艺过程称作压波纹。为提高生产效率，制浅容器的圆简长度往往为两至三个罐身长，这时，第一道工序要切断圆筒，传统的做法是，成型前板坯在切割机（刻痕机）上作不断开的切割。但是、近来由于为两片罐生产而开发的罐修整剪切机的出现。
  
2 两片罐的制造
  
制造两片罐的两种成型方法均采用金属板成型法。这种方法是以在复合应力作用下，通过晶体结构重新排列而表现出的金属“流动性”为基础，而且在这一过程中材料不应发生断裂。
  
①冲压成型。即利用冲压机的一个冲头将一块平板冲进圆柱形的冲模中，从而使平板变形而成圆筒。在初始冲压后形成的杯的直径，可以应用再冲压工序来缩小。再冲压工序用一冲压套筒代替冲模，安装在冲头与冲杯内径之间。等面积规则决定了伴随直径缩小的是高度的增加，再冲压工序可再重复一次，书直径在一定的极限范围内逐渐缩小，并避免金属发生断裂。  

②杯壁的变薄拉伸。冲压后的圆柱形杯被套在冲头上，冲头沿轴向挤进一个模具，该模具与冲头之间的间隙小于杯壁的厚度，这样在直径保持不变的情况下，壁厚就得到减薄。变薄后筒体的金属体积等于变薄拉伸过程中杯的金属体积，也等于原始板坯的金属体积。在罐的制造中，这个过程要重复两次或三次，带杯的冲头先后通过一系列模具，一次冲程通过一个模具。将经冲压的林安装到冲头上最方便的方法，是在第一次变薄拉伸之前，进行一次再冲压操作。  

③冲拔罐的制造。冲拔罐的制造过程大体如下：展开普通带状卷材；徐润滑剂；下料和冲杯；再冲压；杯侧壁的变薄拉伸；底部成形；简体按正确高度切边；清洗和处理。对干饮料罐，则还要进行外表面涂层、印刷装演、内表面涂层、敞口端的凸缘成型和收口。对于食品罐，在清洗过程中进行外表面涂层、敞开端的凸缘成型、筒体压波纹和内表面涂盖或罐端是在多模具压力机上用预先涂覆的板材制造的，罐盖压有波纹（加强筋），以承担内、外压力。这里最后一道工序是卷边，以形成双重卷边接缝（见图1）。在最终的封口上放置填料，以充当密封垫圈。
                           

图1 双重卷边封合  
1-端盖卷边并折包在筒体的凸缘上 2-密封填料 3-封口搭接量 4-筒体 5-端盖
④深冲罐的制造。制造深冲罐的步骤如下：将薄板带材卷切成旋涡状的板料；涂覆和精饰板材（也可涂覆卷材）；圆片坯下料和冲杯；再冲坏（一次或二次，取决于罐的尺寸）；罐底成型；凸缘切边到正确宽度；检验和灭菌处理。
与冲拔工艺一样，使用多模具冲杯机，从宽的薄板带卷或板材上下料，并将其冲成浅杯。

浅杯通过一次和二次再冲压逐渐缩小直径和增加高度。到一定程度停止最终冲压时，罐上会留下一个凸缘，象其它所有金属板成型工艺一样。不规则的边缘要切除，罐底要加工成所要求的外形。

加工设备
制罐加工的主要设备包括各种冲压成形机、剪切落料机和其它辅助设备。这些设备种类繁多，不可能—一介绍。鉴于现代制罐工业多采用自动化生产的特点，本章仅以冲拔罐生产线的组成（图2）为例，作一简要说明。
               

图2 冲拔罐生产线的组成  
l-展卷机 2-选卷检查和润滑剂涂覆设备 3-冲林机个侧单变薄拉伸机（制作简体）5-切进机 6-罐清洗机 7-外表面涂布设备 8-箱式炉 9-装满设备 10-箱式炉 11妨回-凸缘成形机12-检验机 13-内喷涂机 14-固化炉 15-局部二次喷涂 16-固化炉

薄板卷由运输车送到展卷机（展卷架）上。展卷机一般有两个臂，一个臂朝着薄板卷运输车，另一个臂给压力机供料，可通过旋转臂来更换薄板卷。薄板卷通过润滑剂涂覆设备，在两面均涂上润滑剂，并经过一对橡皮辊，除去过多的润滑剂、在较老的生产线上，润滑剂是配成正确的浓度后盛在一个容器里，需要时再补充到润滑剂槽里。在较新的生产线上，一般使用外部循环系统，它可以进行温度控制，连续地过滤并保持润滑油质量恒定。

冲杯压力机是专门设计的双动作压力机，它先冲下若干圆形板坯，接着将圆板坯冲压成浅杯状。这两个动作在一次行程中完成。

杯壁变薄拉深机的作用是将杯转变为侧壁厚度正确分布的圆筒，并将杯底变成在使用中能抵抗内部压力的设计形状。此处，冲杯受到再冲压并留在冲头上，然后依次通过三个变薄拉拔环，使杯壁减薄。在行程的末了进入辅助压机，成型圆拱和杯底。在回程的开始，借助冲压管送来的压缩空气，弹簧顶出杆将罐身从冲头上卸下，由传送带将罐送出机器。

每台杯壁变薄拉深机均与一台切边机联合工作。切边机有导轨式和滚轮式两种形式。导轨式切边机的旋转架上装有许多型芯，罐边在旋转的型芯和静止导轨之间被切下。滚轮式切边机上，罐的一端被送进两滚轮之间并绕自身的轴旋转，两滚轮相互靠拢而完成切边动作。



罐按固定的高度切边后，罐的敞口朝下，倒扣在网格传送带上，被大量地传送到装有喷雾嘴的一系列清洗室里，用洗涤剂将冲压与变薄拉伸时所用的润滑剂洗掉，最终在无离子水中进行漂洗，以确保无污点并进行干燥。

收口一凸缘成型机对饮料罐进行收口和凸缘成型加工，而对食品罐则是压波纹和凸缘成型。为避免在变薄拉拔时造成金属轴向表面粗糙，凸缘成型一般采用旋压工艺。饮料罐顶端的缩颈，可以在旋压凸缘后用模具进行收回成型。




[ 本帖最后由 cjczq 于 2008-3-3 17:24 编辑 ]

春亚兰迪

我见过旋转拉伸的。用立式钻床来拉不锈钢（自动走刀）。做波纹管。
看了楼主的，我可是大开眼界。我就怕拉伸模。
我们厂也有铝件拉伸，不过精度低。
感谢你们。

chunyc

原來鋁罐是這樣生產的

zzy780111

长见识了。。。。。。。

chairmancx

谢谢，受益匪浅，多多学习，多多努力

reacher432000

真是认本人大开眼界呀。

jiangrui

长见识，收下，谢谢！！！

tom

呵呵，原来一直以为这个东东很难，没有想到能见识到，多谢哈

rainy_day

正好现在要写有关易拉罐的论文 ，这些资料真是太重要了，谢谢

小李飞刀123

多谢楼主分享

mmmoving

非常感谢楼主这么丰富的资料

朱艳新

有三片罐的吗？老大们！

li421511

谢谢楼主分享,不知道有没有拉环和盖子的铆接模的图纸?

三水

感谢楼主的无私奉献～

小新3529902

我现在做的毕业设计就是易拉罐h＝120mm成型工艺的模具设计和CAD/CAE分析  谢谢楼主！
我想请问：成型工艺中一般选什么压力机?   一次拉深和三次变薄拉深在同一模具上完成，大概模具的闭合高度要多高？            我没有去毕业实习的，所以没什么经验。请多多指教！