由于桶身在翻边卷圆时,桶口变形区内的金属在切向拉应力的作用下产生切向的伸长类变形,所以极限翻边系数主要决定于桶身钢板材料的塑性。桶口翻边卷圆时,桶身钢板变形区内在半径方向上各点的切向伸长变形数值是不相同的,最大伸长变形发生在桶身钢板的两端边缘处。因此,在翻边卷圆时应保证桶身边缘部位上金属的伸长变形小于金属材料本身塑性所允许的极限值。 桶口翻边卷圆时变形区外边缘上产生的最大伸长变形为: (公式略) 由上式可见,桶口翻边卷圆时的极限翻系数与钢桶桶身材料的延伸率(公式略)成反比例关系。但实际上,上式中所用的延伸率δ的数值,通常要大于在简单拉伸试验中所得到的均匀延伸率,其原因在于翻边变形区内直径方向上各点的延长变形大小不同:在边缘上伸长变形最大,而其余各点上的伸长变形随其与边缘距离的增大而迅速地减小。由于伸长变形较小的邻区对具有最大伸长变形的边缘的影响,使后者塑性变形的稳定性得到加强。抑制了翻边边缘部位上金属产生局部集中变形的趋势,因而翻边时毛坯边缘部分可能得到比简单拉伸试验大得多的伸长变形。 2、模具卷边时翻边(卷边)机的工作原理 前面我们分析了桶身模具卷边时在卷边初期,桶身边缘实际上是先进行翻边时所受应力的情况。下面我们来看以下模具卷边的形成过程。 使用模具卷边机进行桶身一端卷边的同时,桶身的另一端都是随着进行翻边。目前在国内,还没有一个制桶厂家专门为实现卷边而购买一台模具翻边机,而大部分都是利用现有的制桶设备,来完成开口桶生产的。所以一般情况下,具有模具翻边机的生产厂家在生产小开口钢桶时,是用模具翻边机同时翻两端的桶边,而生产开口桶时,都是更换一端的模具,在翻边的同时,进行桶口的卷边工序。 模具翻边、卷边的示意图如图二所示。这种工作方法一般采用液压传动。可以实现自动化生产。它的工作原理一般是先由液压(或气动)拨桶机构将桶身拨入翻边机内进行粗定位,然后压模顶杆在液压缸的作用下向中间移动,当压模头部进到桶身边缘内时,由压盘的锥形斜面对桶身进行精定位,定好位后,压模在推力的作用下继续向中间移动,使两端的压模盘将桶身夹紧,接着桶身边缘在液压力的作用下沿压模圆弧曲线面向外翻移和卷边,当翻边宽度和卷边圆弧达到工艺要求时,桶身翻边的外缘被压模外圈限位圈顶死,模具内移受到大的阻力。而桶口卷边处随着卷圆度的形成,强度增大,从而也限制了模具的内移。当压模受到的阻力达到设定液压力时,液压系统的电磁换向阀就开始换向,液压缸退出,从而使压模从桶身内快速退出。拨桶机构立即将桶身拨出翻边机。 3、模具卷边时卷边的形成过程 采用模具卷管技术,在国内已经是非常成熟的冲压加工工艺,而把它应用于钢桶桶口卷圆,还是近几年的事。这是因为近年来,薄钢板的超轻型(桶身板料厚度为δ=0.5mm、桶底顶板料厚度为δ=0.65mm )全开口钢桶已被广泛的应用于石油化工和食品等行业,由于其生产成本低,价格便宜,因此其市场前景不错。那些捷足先登者们为了尽快占领市场并扩大市场份额,先后从国外引进了几条开口桶生产线。从这些进口的生产线来看,全部都是采用模具卷边,故国内的许多制桶厂家纷纷效仿,但在生产实际中出现了各种各样的卷边结果,有些厂家卷出来的边比工艺要求尺寸小的多;有的卷出来的甚至不是圆而是和桶盖一样为敞开的圆弧等等。下面我们来分析模具卷边时的形成过程。 模具卷边过程其实和模具翻边过程一样的,只是翻边模具的槽型和卷边时模具槽型不同而已。翻边时,翻边模具的槽型如图三(a )所示;图中R为桶身翻边时的圆角半径;b为桶身翻边宽度;而卷边时,卷边槽型如图三(b) 所示。从图中我们可以看出,卷边时卷边槽型是由两个大小不同的R1和R2圆弧与半径为R的圆相切而组成,半径R的大小等于桶身卷圆直径的一半。一般情况下,在卷边时R1小于R,而R2大于R。其大于或小于R的数值由钢桶桶身卷边时桶身材料的屈服极限、桶口卷边时的曲率半径等因素决定的;所以,对于不同厚度材料的桶身来说,尽管卷边的直径大小要求是一样的,但由于材料厚度不同,因此卷边槽型内的R1和R2圆弧与半径为R的值也不是完全相同的;但当桶身材料的屈服极限、材料厚度和卷边时的曲率半径达到一定值时,这三个值是相等的,即R1=R2=R。另外,图中都有一斜面,桶身边缘无论是翻边还是卷圆,进入模具槽形前首先接触的就是这个面,所以这个斜面的角度(公式略)是一个重要的参数,对于翻边模具来说,它主要起导向定位作用;而对于卷圆模具来说,它不仅起导向作用,而且还决定桶身材料进入卷边槽型的多少。(公式略)角度过小,不利于进料,有时还会产生“外卷圆”现象;(公式略)角度过大,则会影响卷边圆的形成。一般情况下,(公式略)角度在5°~8°之间较为合适。 |