易拉罐的制作工藝？
易拉罐是由三種不同成分的鋁合金組成罐體罐蓋拉環鋁質是制罐的關鍵罐體不成形罐蓋口拉不開都是鋁質的問題在國內開模具沒有問題下面是制造工藝希望對你有所幫助
罐體制造工藝和技術
罐體制造工藝流程
CCB-1A型罐罐體的主要制造工藝流程如下卷料輸送→卷料潤滑→落料拉伸→罐體成形→修邊→清洗/烘干→堆垛/卸→涂底色→烘干→彩印→底涂→烘干→內噴涂→內烘干→罐口潤滑→縮頸→旋壓縮頸
在工藝流程中落料拉伸罐體成形修邊縮徑旋壓縮徑/翻邊工序需要模具加工其中以落料拉伸和罐體成形工序與模具最為關鍵其工藝水平及模具設計制造水平的高低直接影響易拉罐的質量和生產成本
罐體制造工藝分析
1落料一拉伸復合工序拉伸時坯料邊緣的材料沿著徑向形成杯因此在塑性流動區域的單元體為雙向受壓單向受拉的三向應力狀態如圖1所示由于受凸模圓弧和拉伸凹模圓弧的作用杯下部壁厚約減薄10%而杯口增厚約25%杯轉角處的圓弧大小對后續工序罐體成形有較大的影響若控制不好易產生斷罐因此落料拉伸工序必須考慮以下因素杯的直徑和拉伸比凸模圓弧拉伸凹模圓弧凸凹模間隙鋁材的機械性能模具表面的摩擦性能材料表面的潤滑拉伸速度突耳率等突耳的產生主要由2個因素確定一是金屬材料的性能二是拉伸模具的設計突耳出現在杯的最高點同時也是最薄點將會對罐體成形帶來影響造成修邊不全廢品率增高
基于以上分析確定拉伸工序選擇的拉伸比m=36.55%坯料直徑Dp=140.20±0.0lmm杯直徑Dc=88.95mm
2罐體成形工序 51, 51, 51; text-indent: 2em;">變薄拉伸工藝分析典型的鋁罐拉伸變薄拉伸過程如圖2所示變薄拉伸過程中受力狀況如圖3所示 在拉伸過程中集中在凹模口內錐形部分的金屬是變形區而傳力區則為通過凹模后的筒壁及殼體底部在變形區材料處于軸向受拉切向受壓徑向受壓的三向應力狀態金屬在三向應力的作用下晶粒細化強度增加伴有加工硬化的產生在傳力區各部分材料受力狀況是不相同的其中位于凸模圓角區域的金屬受力情況最為惡劣其在軸向切向兩向受拉徑向受壓因而材料的減薄趨勢嚴重金屬易從此處發生斷裂從而導致拉伸失敗比較變形區和傳力區金屬的應力狀態可知變薄拉伸工藝能否順利進行主要取決于拉伸凸模圓角部位的金屬所受拉應力的大小當拉應力超過材料強度極限時就會引起斷裂否則拉伸工藝可以順利進行因此減小拉伸過程中的拉應力成為保證拉伸順利進行的關鍵
變薄拉伸拉伸比的選擇為再拉伸25.7%第1次變薄拉伸20%~25%第2次變薄拉伸23%~28%第3次變薄拉伸35%~40%
在成形過程中影響金屬內部所受拉應力大小的因素很多其中凹模錐角的取值直接關系到變形區金屬的流動特性進而影響拉伸所需成形力的大小所以其數值合理與否對工藝的實施有著重要影響當α較小時變形區的范圍比較大金屬易于流動網格的畸變小隨著α的增大變形區的范圍減小金屬的變形集中流動阻力增大網格歧變嚴重而且隨著凹模錐角的增大變形區材料的應變相應增加這說明凹模錐角較大時不僅金屬的變形范圍集中而且變形量迅速上升因而使得變形區金屬的加工硬化現象加劇導致金屬內部的應力上升從而對拉伸產生不利影響另一方面在α過于大或過小時都會引起拉伸力的增加其原因在于當α過大時金屬流動急劇材料的加工硬化效應顯著并且隨著錐角的增大凹模錐面部分產生的阻礙金屬流動的分力加大因而所需拉伸力增加當過小時雖然金屬流動的轉折小但由于變形區金屬與凹面的接觸錐面長錐面上總摩擦阻力大因此網格畸變雖小總拉伸力卻增大
由此可見凹模錐角的合理確定應同時考慮變形區材料的變形特點以及模具與工件間的摩擦狀況凹模錐角合理范圍的確定對拉伸工藝有著直接的影響工藝試驗表明對于CCB-1A型罐用鋁材3104H19其凹模錐角合理取值在α=5°-8°為宜
底部成形工藝分析罐底部成形發生在凸模行程的終點采用的是反向再拉伸工藝圖4為罐底成形受力狀況示意圖底部成形力主要取決于摩擦力的性質以及壓邊力的大小通常材料的厚度和強度是一對矛盾材料愈薄強度愈低因此輕量化技術要求減少罐底直徑及設計特殊的罐底形狀工藝試驗表明罐底溝外壁夾角若α1大于40°將大大減小罐底耐壓考慮到金屬的成形性凸模圓弧R不能小于3倍的料厚但R太大將會減小強度球面和罐底溝內壁圓弧R1至少為3倍料厚通常R1取4~5倍料厚減小罐底溝內壁夾角α2將增加強度生產中大多數采用10°以下
罐底部有兩處失效點一為底部球面二為連接球面和側壁的罐底部圓弧R罐底球面的強度取決于以下幾個因素材料的彈性模量底部直徑材料的強度球面半徑以及在底部成形時金屬的變薄程度罐底球面半徑常用公式R球=d1/0.77確定實際取R球=45.72mm
模具設計與制造
罐體拉伸模
罐體拉伸過程實際上是筒形件的拉伸過程拉伸過程中其材料的凸緣部分在壓應力作用下易失穩導致起皺因此必須考慮設置防止起皺的壓邊裝置當材料通過凹模時凹模圓角部分是一個過渡區其變形較復雜除了徑向拉伸與切向壓縮外還受彎曲作用因此凹模圓角選擇尤為重要材料通過凹模圓角后處于拉伸狀態由于拉伸力來自凸模壓力是經過凸模圓角處傳遞的凸模圓角處的材料變薄最嚴重此處成為最易破裂的危險斷面
落料一拉伸組合模結構如圖5所示
1模具材料凸凹模均選擇鑲硬質合金的材料
2變形量在易拉罐行業內一般采用拉伸比δ表示變形量δn=dn-1-dn/dn-1×100%按此公式計算如下
首次拉伸取δ1=d0-d1/d0×100%=140.2001-88.951/140.2004×100%=36.6%
再拉伸取δ2=d1-d2/d1×100%=88.951-66.015/88.951×100%=25.8% 一般要求2次總拉伸比δ≤64%δ1≥δ2≥≥δnδ1≤40%
3壓邊裝置采用波形壓邊圈0.2-0.3MPa壓縮空氣作為動力源
4拉伸模工作部參數
圓角半徑拉伸凹模圓角半徑rA取3.556mm再拉伸凹模圓角半徑rA取1.78mm拉伸凸模圓角半徑rB取2.921mm再拉伸凸模圓角半徑取rB2.286mm
間隙
拉伸模凸凹模單邊間隙Z/2大則摩擦小能減少拉伸力但間隙大精度不易控制拉伸模凸凹模單邊間隙Z/2小則摩擦大增加拉伸力
單邊間隙Z/2可按以下公式計算
Z/2=tmax+Kt
式中 tmax--最大料厚取0.285+0.005mm
t--公稱料厚取0.285mm
K--系數當t<0.4mm時取0.08
則Z/2=0.290+0.08×0.285=0.313mm
變薄拉伸模 易拉罐罐體成形實際上是將再拉伸和3道變薄拉伸組合在一起的組合工序現將變薄拉伸模的設計介紹如下
1模具材料凸模基體材料為合金工具鋼凸模材料為M2熱處理硬度60~62HRC鍍TiN凹模變薄拉伸環基體材料為合金工具鋼模口材料為硬質合金牌號為VALENITEVCID-H.L.D或KE-84KENNAMETAL
2變形量變薄拉伸比方的計算公式為δ=tn-tn-1/tn×100%其中tntn-1分別為n次及n-1次變薄拉伸后的零件側面壁厚計算得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%
制罐工廠常常根據給定的材料厚度罐體厚薄壁要求拉伸環和凸模尺寸拉伸機精度等條件編制拉伸環和凸模的匹配表供技術人員模具維修人員和操作人員選配凸模和拉環
3模具的工作部分參數凸模凸模圓弧R1.016±0.025mm再拉伸凸模圓弧R2.286mm罐底溝外側壁圓弧R10.478±0.013mm變薄拉伸環凹模錐角α=5°工作帶寬度h=0.38+0.25mm
罐底成形模
罐底凸模材料選用合金工具鋼Crl2MoV熱處理硬度60~64HRC其輪廓形狀應與罐型設計一致底壓邊模材料選用合金工具鋼Cr5MoV熱處理硬度58~60HRC其輪廓形狀應與凸模相匹配
1拉伸工序考慮的重要因素有拉伸比凸凹模圓弧半徑凸凹模間隙鋁材機械性能潤滑作業參數
2變薄拉伸工序中凹模錐角的大小關系到變形區金屬的流動性質應力大小以及模具的受力情況合理的取值范圍為α=5°-8°
3合適的罐型設計是輕量化技術能否實施的關鍵研究表明對于CCB-1A型罐設計參數選擇底溝外壁夾角α1=32°罐底溝內壁夾角α2=5°凸模圓弧R=1.016mm球面和罐底溝內壁圓弧R1=1.524mm罐底球面半徑R球=45.72mm可以大大增加罐體強度
