制桶技术培训讲义-工艺和技术部分.doc

制桶技术培训讲义工艺和技术部分（1） 杨文亮第一讲 钢桶基础知识 一、钢桶的种类按照不同的分类方法，钢桶可以分为多种类型。1、按钢桶的容器大小分：大桶（200升及以上）、中桶（200升80升）和小桶（80升以下）。2、按钢桶的桶口型式分：闭口桶（小型口桶、中开口桶）和开口桶（直开口钢桶、开口缩颈钢桶和开口锥形钢桶）。3、按钢桶的涂覆层种类分：烤漆桶、镀锌桶、电镀桶、内涂桶等。还有钢塑料复合桶、预涂卷材钢桶、覆膜板钢桶。4、按钢桶的材料厚度分：重型桶（1.5mm）、中型桶（1.2mm）、次中型桶（1.0mm）和轻型桶（0.8mm）。5、按钢桶的商业用运分：运输包装钢桶和销售包装钢桶。6、按钢桶的盛装货物危险性分：级、级和级。其钢桶试验要求不同。二、钢桶的容量钢桶容量分为公称容量（标准容量）和实际容量。盛装不同比重的货物、不同的季节和温度环境，安全容量都不同，公称容量只是一个基本的保证。一般情况下，实际容量比公称容量大5%左右。安全容量是根据钢盛装物品及环境的不同，进行科学计算得出的。这个计算方法在钢桶制造技术（专业版）有相关说明。正确选择钢桶的安全容量，盛装合理数量的货物，是保证运输安全的基本条件。三、钢桶的原材料1、按厚度分，有重型桶、中型桶、次中型桶和轻型桶。盛装不同比重的货物，钢桶的材料厚度就有所不同。2、按材料涂层种类分，有无涂层钢板（冷轧板）、镀锌板、预涂钢板、覆膜钢板。根据使用条件不同，选用不同的材料。3、原材料的性能、质量，对钢桶生产过程影响巨大。举例说明：材料过硬，过脆，容易产生破裂、回弹，影响质量。表面质量差，易产生拉伸裂现象。厚度超差，影响卷边质量。四、钢桶的直径系列钢桶直径的确定，要遵守国际运输货物的尺寸要求确定，不符合规定的，将造成运输空间浪费，或不准出口。相关国家标准有“硬质直方体运输包装尺寸系列”、“圆柱体运输包装尺寸系列”、“包装单元货物尺寸”和“运输包装尺寸界限”。在钢桶制造技术附录中可查询。传统钢桶的直径尺寸问题，解决方法：W筋桶、缩颈桶、国际标准钢桶。五、钢桶的结构1、钢桶的基本结构：桶底、桶身、桶顶、封闭器（闭口桶封闭器和开口桶封闭器）。2、钢桶结构的发展：锥形钢桶的结构，用途；开口钢桶的结构，用途及封闭器的类型；不留残余物钢桶结构：封闭器结构、桶顶结构。钢塑复合桶的结构和用途。如图为ODD桶顶结构、国家标准钢桶、国际标准钢桶、锥形桶及钢塑复合桶结构的比较。ODD桶顶结构国家标准钢桶结构 国际标准钢桶结构锥形桶 钢塑复合桶六、钢桶的辅助材料1、钢桶涂料：环境保护要求及水性涂料的发展、预涂卷材的发展、覆膜板的发展。2、钢桶内涂料：内涂料与内装货物的相容性、施工条件。3、密封胶：密封胶的选择，与内装货物的相容性。 制桶技术培训讲义工艺和技术部分（2） 第二讲 制桶工艺原理 一、钢桶机械加工的基本原理 钢桶的制造技术实际上是一个综合技术的具体应用，生产过程看似简单，但它却牵涉到许多技术领域。例如：钢板开卷校平轧钢整形技术；桶身卷圆、翻边、胀形金属材料塑性变形冷加工技术；点焊缝焊金属材料的焊接技术；桶底盖、封闭器的生产冷冲压技术；桶身除油除锈化学表面处理技术；喷漆烘干表面涂装技术和加热技术；钢桶表面的图案制作印刷技术。其中还用到诸如滚压技术、锻压技术、液压传动技术、气压传动技术、胀形技术、自动化控制技术等等。所以说，制桶技术不是一个单独的学科，它是多学科的综合应用。基本加工方法分类：1、成型。利用塑性变形原理将钢板坯板制成所需形装和尺寸的零件，其方法称为成型。板坯的弯曲（卷圆）、胀形、翻边和拉伸等。2、接合。利用塑性变形原理，把分离的材料采用拼接、咬口、卷边、扣缝、焊接等方法接合为一体，即为接合。在钢桶的卷边装配、封闭器压合等生产中正是采用这种方式。3、分离。利用材料的塑性变形到达最后阶段会产生断裂的性质，把材料分离为两部分以上而做成零件的加工方法。如剪板、落料、冲孔等加工。4、校正。用于提高零件形状、尺寸精度或表面状态，如精修、切边、校平等加工。二、钢桶材料校平的工艺原理 利用多辊工作原理，使板料在上、下校平辊之间反复变形，消除应力，达到校平的目的。在上、下排工作辊外侧，设刚性支撑辊(轮)，构成四重式组辊结构。板料通过校平，可明显改善其平整状态，提高工件的质量。可独立工作，用于单块板材的校平；亦可在校平前配置开卷、引料，后面配置剪切、垛料等，通过控制系统连成性能完备的生产线，对金属卷材进行整平、分切。 钢板校平原理图 三、钢板剪切的工艺原理 剪切工艺的基本原理，就是利用上、下剪刀把钢板剪断，剪切机下剪刀固定不动，上剪刀向下剪切，开始是剪刀刃口压入钢板，产生一对与剪力P相应的力矩，使被剪钢桶转动。接着在剪力的另一平面上也产生一对力T及相应的力矩，此二力相平衡时，被剪切的钢板就不再转动，直到被剪钢板在剪切力的作用下被剪断。剪切原理图四、桶身卷圆工艺原理 桶身卷圆的工作原理，如图（a）所示为对称式三辊卷圆的辊筒断面图。在两个下辊的中间对称位置上有上辊筒1，上辊筒能上下调节，是被动辊，下辊筒2为主动辊。工作时板料置于上下辊间，上辊下压，使板料在支撑点间发生弯曲，当两下辊转动时，由于摩擦力作用使板料移动，从而使整个板料发生均匀的弯曲。根据弯曲原理可知，只有当板料与上辊筒接触到的部分，才会达到所需要的弯曲半径，因此板料的两端边缘各有一段长度没有接触上辊，不发生弯曲，称为剩余直边，剩余直边长度约为两下辊距离的一半。图（b）和（c）是不对称三辊和四辊卷板，其目的是减少两头的直边。卷板原理图五、桶身焊接工艺原理 如下图所示，为桶身点焊原理图。将准备焊接的桶件置于两电极之间加压，并对焊接处接通以电流，利用桶件电阻产生的热量加热并形成局面融化（或达到塑性状态），断电后，在压力继续作用下，形成牢固接头，这种工艺过程即称为电阻焊。电阻焊点焊原理图从理论上讲，电阻焊是利用内部热源来进行焊接的，根据焦耳定律，其总发热量：QI2Rt式中，Q为钢板焊接时内部发热量（焦耳）；I为通过钢桶焊接区的瞬时电流值（安培）；R为两电极间的总电阻（欧姆）；t为通过焊接电流的时间。由上式可知，电流I越大、电阻R越大、通电时间越长，产生的热量就会越大。而在这三个参数中，电流I的大小对热量起着最重要的作用。所以电阻焊中，常常为了提高热量，最主要的是提高电流强度。因此对于确定的材料来说，电阻是常数，而为了提高生产率，通电时间也要越短越好，所以，只有采用高电流、低电压，才能达到高效率的电阻焊目的。下图为缝焊原理图，缝焊其实是连续的点焊。通过电流控制装置产生脉冲电流，这就是频率，形成一个一个相连的焊点。国产传统缝焊机一般是工频，全自动焊动一般采用高频，这样焊点会比较密集，缝焊强度和密封性能会更高。电阻焊缝焊原理图六、桶身翻边工艺原理 桶身翻边工艺的原理是基于钢板材料具备塑性即指钢板受外力作用，在完整性不遭破坏的条件下产生永久变形的性能。桶身形状的变形过程是一渐变成形过程。在成形之初，翻边模具施于桶身板材的外弯力矩不大，在材料的变形区内的内、外表面上引起的应力数值小于材料的屈服极限，仅在材料内部引起弹性变形；随着成形模具施也的压力值的不断增大，也即外弯力矩的不断增强，当其超过了材料的屈服极限时，材料的内外表面首先发生由弹性变形状态过渡到塑性变形状态，然后塑性变形内、外表面向中心逐步扩展，直至成形。桶身翻边是伸长类曲面翻边的一种形式，在翻边时毛坯变形区的受力情况如下图所示：桶身翻边原理图由于翻边时变形区内金属在切向拉应力的作用下产生切向的伸长变形，所以极限翻边系数主要决定于毛坯金属材料的塑性。翻边时毛坯变形区内在半径方向上各点的切向伸长变形的数值是不同的，最大伸长变形发生在桶身毛坯的外边缘，所以在翻边时应保证毛坯边缘部位上金属伸长变形小于材料塑性变形能力所允许的极限值。七、波纹环筋滚压成形原理 滚压成形是利用摩擦力的作用使落在下波纹上的桶身在压力作用下与滚轮同步旋转，并使桶身在上、下波纹滚轮的作用下使其与滚轮接触的部位上产生局部的塑性变形。这种在桶身上辊轧波纹属局部成型，变形区材料受双向拉伸作用。如下图所示。桶身滚压成形原理图八、桶身胀形工艺原理 胀形技术应用很广，它不仅能胀形波纹、环筋、胀锥，还可以翻边，能够成型各种桶身形式，如下图所示，为常见各种类型桶身的胀型。桶身胀形类型胀形是采用一定形状的内胎模，以一定的张力向四周张开，张开后径向局部尺寸大于桶身径向尺寸，从而使桶身材料产生塑性变形而张大。胀形时毛坯的塑性变形局限于一个固定的变形区范围内，板料不向变形区外转移，也不从外部进入变形区内。如上图所示，桶身变形仅限于径向尺寸的变化，轴向不参与变形。胀形变形区内金属处于双向受拉的应力状态，变形区内板料形状的变化主要是由其表面积的局部增大实现的，所以胀形时毛坯厚度的变薄是不可避免的。制桶技术培训讲义工艺和技术部分（3） 杨文亮第二讲 制桶工艺原理 九、钢桶顶冲压成形原理 钢桶冲压成形主要有冲裁和拉伸两种成形。常见于桶底和桶顶、以及桶盖、密封器、桶件等零件的生产工序中。（一）钢桶的冲裁成形原理冲裁也称落料，其过程分为三个阶段，即弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段。如下图所示。冲裁成形过程示意图1、弹性变形阶段当冲头接触板料后，开始压缩材料，并使材料产生弹性压缩，拉深与弯曲等变形。这时凸模冲头略挤入材料，材料的另一侧也略挤入凹模洞口。随着冲头继续压入，材料内的应力达到弹性极限。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘，间隙越大，弯曲和上翘越严重。2、塑性变形阶段当凸模冲头继续压入，压力增加，材料内的应力达到屈服阶段。这时冲头挤入材料的深度逐渐增大，即塑性变形程度逐渐增大，材料内部的拉应力和弯矩都增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形力不断增大，直到刃口附近的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，冲裁变形力达到最大值。材料出现微裂纹，说明材料开始破坏，因而塑性变形阶段告终。由于存在冲模间隙，这个阶段中除了剪切变形外，冲裁区还产生弯曲和拉深，显然，间隙越大，弯曲和拉深也越大。3、断裂分离阶段凸模冲头仍然不断地继续压入，已形成上下微裂纹逐渐扩大并向材料内延伸，像楔形那样地发展，当上下两裂纹相遇重合时，材料便被剪断分离。（二）钢桶的拉伸成形原理拉深成形过程如下图所示。其凸模与凹模和冲裁时不同，它们的工作部分都没有锋利的刃口，而是做成一定的圆角半径，并且其间隙也稍大于板料的厚度。在凸模的作用下，原始直径的毛坯，在凹模端面和压边圈之间的缝隙中变形，并被拉进凸模与凹模之间的间隙里形成拉深零件的直壁。零件上直壁部分是由毛坯的外部环形部分转化而成的，所以拉深时毛坯的外部环形部分是变形区，而底部通常是不参加变形的不变形区。拉伸成形原理图十、桶底顶预卷工艺原理 桶底顶预卷是一道较为重要的工序。经过预卷边的桶底顶在与桶身进行卷边装配时更容易保证形成七层卷边。这是国外七层卷边桶的工艺先进性所在。如下图所示为桶底顶预卷的过程示意图，一般预卷的同时进行密封胶的喷涂，用以在预卷边处形成牢固的密封胶圈，有利于后道卷边装配的密封。桶底顶预卷喷胶过程示意图预卷边是利用成形滚轮对高速旋转的桶底顶边缘给予进给压力，迫使桶底顶边缘产生塑性变形，沿着滚轮的槽形逐步成形。然后密封胶在胶罐中压力的作用下由喷枪嘴喷出，在桶底顶旋转离心力的作用下，向已卷起的圆弧内移动，形成一完整均匀的胶膜，经自然晾干或烘干后就形成了富有弹性的胶圈。十一、钢桶封闭器螺圈压合工艺原理 旋螺型封闭器的螺圈是与桶顶压合锁装的。先在桶顶上冲孔、压形、翻边，然后把螺圈放于桶顶孔中，在压力机上进行压合。这种压合的方法是一种卷缘工艺，就是将螺圈拉深件边缘卷成一定形状的一种冲压方法。如下图所示，当压合模具逐渐下压时，螺圈垂直边缘逐渐卷成圆弧形的过程，当圆弧形包住桶顶的翻边直壁时，就完成了桶顶与螺圈的锁装（压合）。这里的压合锁装，其目的是把螺圈固定在桶顶上，所以它的密封性并不重要，因为螺圈与桶顶之间的密封，主要是靠螺圈上的垫圈来实现的。压合的另一个目的，是要给垫圈一定人挤压力，使其产生弹性变形，填满螺圈与桶顶之间的缝隙。桶顶螺圈锁装原理图十二、钢桶卷封装配工艺原理 钢桶卷封装配的基本原理实际上与旋转弯曲成形是一样的。下图为常见的卷封工作原理图。工作时，先将桶底顶放于桶身两端，然后用两盘夹紧，并使桶身和桶底顶随盘一起旋转，再把卷边成形滚轮靠上去，使桶底顶和桶身边缘沿滚轮槽形曲线卷曲，当滚轮完全靠上桶身后，卷边已基本形成。最后用二道修整滚轮靠上去，将卷边压紧，并消除回弹，使卷边形成所需要的形状。卷封装配原理图卷边的形成过程（如下图所示）：卷边形成过程示意图开始时，头道滚轮首先靠拢并拉近桶底顶，接着压迫桶底顶与桶身的翻边逐渐卷曲并相互钩合。当沿径向进给到卷封所需值时，头道卷封滚轮便立即退出，接着二道滚轮继续沿桶底顶边缘移动。二道滚轮能使桶底和桶身的钩合部分进一步受压变形紧密封合。） 制桶技术培训讲义工艺和技术部分（4） 杨文亮第三讲 制桶工艺方法及设备 本讲主要介绍制桶工序的工艺实现方法及相应的设备，由于各企业的工艺方法及设备不尽相同，所以，我们主要介绍各种工艺方法及设备的特点。一、开卷校平下料工艺及设备 常见开卷校平机如图所示：开卷校平下料生产线开卷校平设备主要由开卷机，送料小车（或天车）、校平机、剪切机（冲床）和堆垛机组成。目前比较先进的开卷校平生产线，采用伺服电机，计算机自动控制，实现高速、准确的下料，对保证后道工序的下料尺寸，起着重要的作用。钢板下料设备目前主要有斜刃剪板机、平刃剪板机和圆盘式剪板机。如下图所示为平刃剪板机和斜刃剪板机剪切部分示意图。平刃剪板机和斜刃剪板机原理图斜刃剪板机和平刃剪板机，按传动方式分为机械剪板机和液压剪板机，按刀架的运动形式分为直线运动剪板机和摆动剪板机。平刃剪板机，因为在剪切方向上剪切，所以剪切力大，但切面平整斜刃剪板机在剪切方向上是接触面小，因此剪切力小，但容易造成板料不平整，各有利弊。目前比较先进剪切机为圆盘式剪切机，其工作原理如下图所示。圆盘式剪板机的特点是：上、下切刀为圆盘形，剪切时上下圆盘刀以相同的速度不同的方向旋转。被剪裁的板料靠本身与刀片之间的摩擦力而进入刀片中，完成剪裁工作。有点像生活中压面机的切刀一样。圆刀剪板机常用来下条料或进行纵横联合下料，生产效率极高。如下图所示为纵横联合剪板机。圆盘剪板机原理图纵横圆盘剪板机外形图二、桶身卷圆焊接工艺及设备 在一般钢桶生产车间，桶身卷圆采用单独的卷圆机生产，如下图所示为常见卷圆机结构图。钢桶生产常用的三辊卷圆机，采用机械调节。支撑两下辊筒的轴承装于左右机架中，侧辊（下辊）的轴端伸出机架外，通过齿轮、减速器与电动机连接，两侧辊均由电动机驱动。普通的三辊卷圆机，因为两下辊距离较远，所以，生产出的桶圈两头都有一段直线段，影响钢桶表面的曲率圆滑度。三辊卷圆机结构图在采用全自动缝焊机生产时，卷圆装置通常集成在缝焊机上。下图为全自动焊缝机上的卷圆装置。它是非对称的三辊卷圆机，在下辊和后辊之间，设置了一个滑动辊。滑动辊的作用是把桶身料的前缘正确导向后辊的上半径，并将板料前缘可能存在的直线段减到最小。它的位置基本上是固定的，辊子是被动的。全自动缝焊机卷圆装置原理图在国内多数制桶企业中，桶身经过卷圆后，都要经过点焊机进行搭边定位，然后再在缝焊机上进行缝焊。在采用新型半自动缝焊机生产时，不需要进行点焊定位，通过缝焊机上的Z型导轨可直接定位并缝焊。采用全自动缝焊机生产时，可以直接将平板料供给缝焊机，缝焊机可完成卷圆、定位、缝焊的全过程。下图为常见半自动缝焊机结构图。其点焊机的结构与其基本相同，只是焊轮部分为点焊头，减少了焊轮驱动等部分。钢桶生产常见电阻焊机有点焊机、缝焊机和凸焊机，其工作原理都是属于电阻焊。半自动缝焊机结构原理图一般电阻焊设备由三个主要部分组成：（1）以电阻焊变压器为主，包括电极及次级回路组成的焊接回路。（2）由机架和有关夹持工件及施加焊接压力的传动机构组成的机械装置。（3）能按要求接通电源，并可控制焊接程序中各段时间及调节焊接电流的控制电路。除了以上基本装置外，钢桶用电阻焊机还有一些辅助装置，如定位装置、冷却水装置等等。新型半自动缝焊机，在机头部分安装有Z型搭边定位导轨和桶径定位腰鼓辊轮。冷却水装置主要用于电极的冷却，电极的冷却条件直接影响它的导电率、硬度以及使用寿命。电极在使用过程中，若冷却强烈，使其散热良好，不仅能保持其良好的导电率和硬度，同时延长了电极的使用寿命。下图为常见全自动缝焊机的结构图。全自动缝焊机结构原理图全自动缝焊机生产时，剪切好的钢板在焊机前部自动进料，经卷圆和初步定位后，由推进器沿Z形导轨送入定位滚轮和上下焊轮之间。当几万安培的电流通过时，由于桶身搭接处有较高的界面电阻，其热效应造成局部温升。随着温度的增加，钢桶内部的电阻迅速上升，两者相互作用，使得焊接部位的金属软化成塑性状态。此时，在上、下焊轮的压力作用下，通过匀速直线运动，高频电流按正弦波作周期的变化，则形成一个个连续的焊点，这样就在卷圆后的桶身两侧之间，形成一个具有共同晶粒的结合面。在焊缝修正辊的进一步压力作用下，则形成均匀、紧密、牢固的熔接焊缝，因而能承受翻边、压波纹、胀筋和封口过程中的应力，取得理想的工艺效果。焊接质量与焊机的性能、焊接工艺规范有很大的关系。焊接工艺规范指组成焊接循环过程和决定电阻焊规范特点的参数，主要有焊接电流、焊接压力、通电时间、电极工作端面几何形状和尺寸等。这些参数之间有着密切的关系，可以在相当大的范围内变化，以便控制焊接质量。为了正确选用规范参数，应掌握各个参数的特点、作用及相互间关系，了解规范选择、测量及控制的方法。一般来说，参数的选择，应主要依据焦耳定律来进行。Q=I2Rt从上式中可以分析出电阻焊各参数间的相互关系。其中的电阻，与材料的导电率、板厚和电极间的压力有很大的关系：压力越大，电阻越小，压力越小，电阻越大；材料导电率越好，电阻越小，导电率越差，电阻越大。1、改变焊接电流对焊接的影响。当电流过小时，焊接处不能充分加热，始终不能达到熔化温度；增大电流后出现熔化核心，但尺寸过小，仍未焊透；当电流过大时，电流密度提高，使加热加剧，若核心直径扩大速度远远超过塑性环扩大的速度，就出现飞溅。随着飞溅的形成，则可能形成深度压坑、大尺寸缩孔等缺陷，降低了接头强度。 2、改变电流脉冲持续时间对焊接的影响。当通电时间过短时，只能获得接触面的加热痕迹，不能形成塑性粘连的焊接区，或塑性焊接区很小，不能形成牢固的接头；当通电时间过长时，核心内液态金属在电极压力作用下，有可能突破相对变薄的塑性环，形成飞溅，引起表面过热、深压坑、搭边压溃等缺陷，使零件表面质量及接头承载能力大为恶化。 3、电极压力对焊接的影响。当电极压力过大时，板件-电极接触紧密，散热加强，因而总热量减少，焊点熔化核心尺寸减小有时会形成未焊透；当电极压力过小时，板间接触不良，会引起加热过急，形成大量焊前飞溅，以至零件烧伤、烧穿。 4、电极端面尺寸对焊接的影响。因为电极决定着电流分布及40%以上热量的散失，所以电极材料、形状、冷却条件及工作端面的尺寸都直接影响着焊点强度。当电极材料、形状、结构一定时电极端面大将使接触表面扩大，电流密度降低及散热能力加强，其结果是使焊透率很快降低。若电流密度和电极压力还能维持在一定范围之内，核心直径d则变化不大。 以上仅从点焊的部分情况来分析焊接工艺参数对点焊质量稳定性的影响。实际上焊接过程各参数间并非是孤立的变化，常常变动一个参数会引起另一个参数的改变，而几个参数按一定要求各自向不同方向变化，又能调节出具备不同特点，获得不同加热效果的规范。 制桶技术培训讲义工艺和技术部分（5） 杨文亮第三讲 制桶工艺方法及设备 三、桶身成形工艺方法及设备 1、桶身翻边桶身翻边的工艺方法一般有模具翻边、滚压翻边、胀形翻边和偏心轮滚压翻边等几种。（1）模具翻边如下图所示为模具翻边示意图。模具翻边机工艺方法示意图模具翻边机的工作过程是这样的：先由液压传动油缸（或气压传动气缸）拨桶机构将桶身拨入翻边机内初定位，然后压模顶杆在液压缸的作用下向中间移动，当压模头部进到桶两端时，由压盘的锥形斜面对桶身进行精定位，定好位压模进到中部使两盘将桶身夹紧，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，当翻边宽度达到工艺要求时，桶身翻出的边缘被压模外圈限位台阶顶死，模具内移受到较大的阻力。当压模受到阻力，即液压力达到设定压力时，电磁换向阀换向，液压缸返回，使压模从桶身内快速退出。拨桶装置立即将翻好边的桶身拨出翻边机。模具翻边的主要优点是效率高，质量好，设备结构简单，体积小。采用液压传动不仅使机构缩小，也使翻边获得了较大的作用力。更主要的是以压力的大小来调定桶身的翻边程度，使每个桶身（不论桶身的长度有何误差），翻边宽度总能保证。如果采用机械传动，由于传动位置只能调成定值，但桶身的长度总有一定公差，故不能得到满意的效果，可能出现翻边宽度不够或超过的缺陷。模具翻边的缺点是翻边过渡圆弧不能太小，因为圆角太小不易成形，且翻边阻力大，压模圆弧部位易损坏。另外，翻边与桶身的夹角不易翻成直角边，一般情况下，翻边角度在90120之间。 如下图所示为模具翻边机简化液压系统原理图。当翻边压力达到一定的调定压力时，压力继电器2PD动作，即电磁铁2DT动作，于是三位四通换向阀换向，使液压缸退回，退到原始位置时，又有行程继电器动作，带动拨桶机构拨桶，拨桶机构复位后又撞开拨桶行程开关动作，即使电磁铁1DT动作，换向阀换向，液压缸又进入工作状态。以上为液压传动模具翻边机的工作原理简介，图中绘出了主要工作回路。液压传动方式极易实现自动化生产。模具翻边机液压系统简图（2）滚压翻边如下图为滚压翻边及翻边成表过程示意图。滚压翻边机工艺方法示意图如图示上下辊轮置于桶身上边，也有的翻边机是将上下辊轮置于桶身下边进行翻边的。滚压翻边过程如下：a)是成型前桶身毛坯置于下辊轮第一个台阶上进行定位，为了使桶身不至于左右窜动而影响翻边精度，左右两下辊均有一限位台阶，使桶身正好夹于辊内。b）为工作阶段，上辊下压，与桶身接触，桶身即随上下辊一同旋转，在上辊下压进给的过程中，桶身随上辊同时下降，桶边在上下辊的间隙中向外翻转。c）滚压结束成形阶段，随着上辊的不断下降，桶身被压下到最低的辊轮台阶上，翻边基本成形完毕，翻边结束时，上辊升起。（3）胀形翻边如图为胀形翻边机工作过程简图。胀形翻边机工艺方法示意图翻边机主要由定位盘、夹桶芯、胀形块等组成工作部分。其工作过程如下：（1）如图a，将桶身置于翻边机内，两边定位盘向中间移动，将夹紧芯及胀形块推入桶内，当两端桶边与定位盘顶紧时，定位盘停止移动。此时夹桶块沿桶径向中心移动将桶身夹紧于夹桶芯与夹桶块中间。（2）如图b，胀形块沿径向向外胀开，迫使桶边向外翻出。胀形块胀到最高点，翻边已基本完成，然后胀形块缩回，夹桶块松开，定位盘向两边移动退出桶身，翻好边的桶身由下部拨桶装置拨出。胀形的动作是胀锥凸模用液压缸或气缸推动实现的，胀锥模分为多瓣，即胀形块（胀形原理将在第十章详细介绍）。胀形翻边效率高，质量好，但设备较为复杂，体积也较大。目前此种工艺在国内多用在小桶或异形桶的翻边工序中，如小型方桶的桶身翻边，这种方法最为适合。胀形翻边多采用液压传动的方式，机构较小，工作平稳，力量较大，效果极好。2、桶身成形加工工艺方法（1）滚压成形下图为常见桶身滚压成形示意图。桶身滚压成形工艺方法示意图在桶身上加工波纹及环筋，是为了加强钢桶的机械强度，国内加工方法多以滚压方法成形。现在随着技术的发展和工艺的进步，出现了以胀形方式进行加工的设备。但滚压加工方法也有其独特的优点，所以在我国制桶行业中应用还比较广泛。尤其应用于中小桶的加工，显得它适用范围极大，它有别于胀形加工的最大优点是滚压加工使材料的变形，在变形区内应力分布及为平缓，材料纤维流向的内聚力得了保护，所以变形区内材料的强度较大。波纹环筋的滚压成形工艺是靠波纹机完成的。波纹机是在桶身上滚轧出波纹状加强筋的制桶专用设备。它属于特殊类专业机械，它的构造、性能、工作原理以及传动系统与前已详述的机械传动滚压成形翻边机类同。其成形方式也是滚压成形，但波纹机的动力传递是单流的，只将转动扭矩送至波纹滚轮轴。如图是波纹机成形部分示意图。波纹机是利用摩擦力的作用使落在下波纹轮上的桶身在压力作用下与滚轮同步旋转，并使桶身在上、下波纹滚轮的作用下使其与滚轮接触的部位上产生局部的塑性变形。这种在桶身上辊轧波纹属局部成形，变形区材料受双向拉伸作用。（2）胀筋成形桶身的胀形方法较多，随着桶身形状的不同而各有差异，但原理都如上一节所讲的一样，如图所示为一般圆柱形桶身环筋胀形机工作部分示意图。其胀形过程如下，由锥块9的移动推动胀块5，使其向外张开。该机的动力是由液压缸或凸轮机构加在芯杆1左端的，工作时，先将桶身套进桶身定位套4，靠紧机架定位板3。然后启动动作开关，使芯杆向右运动，芯杆上右边锥块9向外推动右滑块8，滑块沿径向滑轨6向外移动，并顶出右胀块5，分瓣胀块向外张开使桶身右边环筋成形。接着动作阀换向，芯杆向左移动；右胀块5在复位弹簧7的作用下向内收缩回到原位，芯杆越过中间位置（即图示位置），继续向左运动，使左锥块推动左滑块使左胀块向外胀开并使左环筋成形，最后动作阀再换向，芯杆回到中间位置，将胀形好的桶身卸下。桶身胀筋机结构原理图如下图所示为翻边、胀筋、波纹联合成形机，焊好的桶身由输送装置传送到加工位置，左右两个翻边胀形压头由液压驱动进入桶身内，首先完成翻边工序；然后模具挤压翻头外胀的油缸动作，通过芯轴以及芯轴上的胀筋锥块、压波纹锥块将胀筋模块推出，然后再将压波纹模块推出，完成胀筋和压波纹工序。该机配有链式输送装置，一般采用PC控制。三合一桶身成形机结构图（3）胀锥（胀方）成形锥形桶是近年来在国内发展起来的新产品，目前最典型的锥形桶有20升方便桶和215升开口锥形桶。锥形桶的成形桶身展开是一个扇形，以前小批量生产的锥形桶，板材按扇形下料，不仅模具复杂、易损、冲压设备庞大，而且不利于大批量生产，故现在多采用胀锥法生产。胀锥法生产的工艺方法是：下料时按锥形桶小头直径展开，裁剪成长方形条料，经缝焊成为圆柱形桶身，再把桶身内套在一个胀锥模具上，模具通过液压机油缸顶入后胀开，桶身一次胀成。在大批量生产中，大多利用专业设备胀锥机进行桶身胀形生产，生产效率较高。一般胀锥机立式的较多，也有制成卧式的，以液压传动方式控制，并由油缸作为胀锥执行机构。如下图所示为常见的立式胀锥机外形图。锥形桶桶身胀形机外形图如图所示为矩形方桶胀形原理示意图。矩形桶桶身胀形工艺方法原理图在未胀形前桶身为圆筒形，胀形后桶身变成了矩形。胀形机主要由胀块、楔块、油缸及液压系统组成。当换向阀不带电（即图示位置）时，楔块处于下位；当换向阀电磁铁带电时换向阀换向。油缸活塞上行，楔块迫使胀块向两边移动，将桶身胀成矩形，当换向阀再次换向时，楔块下行，胀块在复位弹簧的作用下向中心移动，此时胀好的桶身即可取下。 制桶技术培训讲义工艺和技术部分（6） 杨文亮第三讲 制桶工艺方法及设备 四、桶底顶生产工艺方法 桶底顶的生产包括冲压（落料压形）、预卷喷胶、密封器装配等工序。桶底顶冲压是采用冲压模具，在压力机上进行工作的。1、压力机冲压设备通常有三种类型，即曲柄压力机、螺旋压力机和液压机。钢桶生产中最常用的是曲柄压力机。曲柄压力机是由机身、传动系统、离合器、制动器、曲轴滑块机构和下部拉伸垫等部件组成的。如图为曲柄压力机的结构示意图。 可倾压力机结构示意图 曲柄压力机工作时，电动机通过飞轮驱动曲轴旋转，曲轴轴心线与其上的曲柄轴心线偏移一个偏心距r。连杆是连接曲柄和滑块的零件。连杆用轴承与曲柄连接，连杆与滑块的连接是通过球头铰接的。因此，曲轴旋转时就使滑块作上下的往复直线运动，这就是曲柄-连杆机构。这机构不但能使旋转运动变成往复直线运动，还能起力的放大作用，即增力作用，使滑块在最下位置时产生最大的压力。 冲压模具的上模固定在滑块的下平面上，下模固定在工作台板的平面上，因此，滑块每上下运动一次就完成一次冲压动作。虽然滑块的往复直线运动是由曲柄的回转运动促成的，曲柄也是匀速的转动，但是滑块在其行程中各点的速度是不一样的。在滑块向下行程时，滑块在上死点的速度等于零。滑块继续向下运动，其速度就增加到某一个最大值，到达下死点时，其速度又重新降至零。在向上行程时和向下行程时一样，滑块的运动速度重复由零至最大再由最大降至零这个范围内变化。 压力机的飞轮有着比较特殊的作用。压力机是一种间歇作功的机器，曲轴回转一周滑块进行一次冲压工作，而实际工作行程仅占整个行程很小的一部分，在这很小的一段行程中却要做很大的功，属于冲击负荷的性质。按照压力机做功的要求，需要选定一个非常大的电机，但是这样大的电机，只有在很短的工作时间里才满负荷，而在大部分空程时间里负荷很小，这样必造成很大的浪费，飞轮就是为了解决这一问题设置的。飞轮一般是装在第一级齿轮传动的高速轴上，这样电动机的功率可以大为减少，因为当滑块不动时，电动机带动飞轮空转，把电机供给的能量储存起来。在冲压制件的那一短暂时间内，主要靠飞轮释放能量。释放的方式是转速降低。当制件冲压完成之后，负荷减少，于是电机带动飞轮加速旋转，使它在冲压下一个制件之前恢复到原来的转速。这样一来，冲压制件所需的能量，也就是高峰负荷，便可以大大减少了。 离合器和制动器在压力机上的作用是，在飞轮不停止旋转的情况下，开动或停止压力机。离合器和制动器一般是设置在飞轮轴上。当滑块需要开动时，通过控制系统，使制动器脱开，离合器结合，电动机、飞轮的旋转运动和能量通过离合器传递给传动齿轮和滑块。当需要停止滑块时，通过控制系统使离合器脱开，制动器制动，将飞轮以下的运动件制动住，使压力机停车。压力机在不工作时离合器总是处在脱开状态，而制动器则总是处于制动状态。 滑块机构包括滑块体、闭合高度调节机构、平衡装置、过载保护装置、退料装置等组成。滑块本体是一个箱形结构，下平面上开有梯形槽或螺丝孔，用于固定冲模的上模板。闭合高度调节机构是为了适应不同闭合高度的模具能在一台压力机上安装而设置的。平衡装置是为了消除上模零件之间的应力和摩擦，减小振动和噪声而设置的。退料装置的作用是在滑块向上回程时，把制件从上模中顶出来。过载保护装置的作用是为了防预防压力机在生产和调整的过程中，可能发生过载现象而损坏设备。 拉伸垫的作用有两个方面，一是在拉深工序时把板料的边缘压紧，使制件在拉深过程中不致出现皱纹。二是在冲压工序终于时把成形的制件从下模中顶出。拉伸垫有橡皮式和弹簧式的，也有纯气式的和液气式的。 2、模具 从冲模的结构来看，其主要零部件，依冲模类型不同而异。在钢桶生产中，结构比较典型的冲压模具有落料冲孔模、弯曲模、落料拉深模等，桶底顶冲压成形多为落料拉深模。从工艺上分析，落料拉深模是由一道落料基本工序和一道拉深基本工序复合而成。如图为典型的落料拉深模结构示意图。它主要由上下模板、导柱导套、凸凹模，退料装置、挡料装置、压料装置等组成。 桶顶盖落料成形模具结构示意图 落料拉深模的工作过程是：放入的毛坯托在凹模21、压料圈17和托料板27上。依靠定位销8和挡料螺钉28定好位置。上模下行时，由退料板4将毛坯压住，然后凸凹模10开始落料。此时压料圈17借托杆19紧紧的压住了毛坯，防止拉深时起皱。上模回程时，压料圈17将制件从凸模15上顶出，卡在凸凹模10内，直到推杆13碰到压力机的打料横梁，推动顶出器14将拉深工件顶出。 组成模具的全部零件，根据其功用可以分成工艺结构零件和辅助结构零件两大类。工艺结构零件直接参与完成工艺过程并和坯料直接发生作用，包括：工作零件（直接对毛坯进行加工的零件）、定位零件（用以确定加工中毛坯正确位置的零件）、压料、卸料及出料零件。辅助结构零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善的作用，它包括：导向零件（保证模具上下部分正确的相对位置）、固定零件（用以承装模具零件或将模具安装固定到压力机上）、紧固及其他零件（连接紧固工艺零件与辅助零件）。 3、桶底顶预卷喷胶工艺方法桶底顶预卷是为了保证卷边封口工序的质量而设置的。经过预卷的桶底盖，不仅能够比较容易地实现七层卷边，而且由于预卷边的同时进行了密封胶的喷涂，使卷边密封性能得到了有力的保证。所以，国内外钢桶生产企业，均把桶底顶预卷作为一道必须的工序来做的。 预卷机由机架、上下压盘、卷边滚轮系统、传动系统、喷胶系统、控制系统以及送料架等组成。如图为预卷机外形示意图。 桶底顶预卷喷胶机结构图 预卷机的工作原理如下：下盘由电机经减速轮系统减速后带动运转，工作开始时，先将桶底顶从侧面放入上下盘之间，上盘由气缸驱动下压，把桶底（顶）紧紧夹于上下盘之间并随下盘转动，然后右边预卷滚轮由凸轮驱动经滑轨导向往左移动，移向桶底顶边缘，使桶底顶边缘沿着预卷滚轮向上卷起；在此同时，喷枪喷出一股密封胶液到桶边上，在离心力作用下向已卷起的圆弧内移动，形成一完整均匀的胶圈，然后，凸轮转入低谷，滚轮退出，接着上盘气缸动作，使上盘上移离开桶底顶。桶底顶失去夹紧力，在转动惯性的驱动下甩出预卷机。接着又重复以上的过程。 喷胶系统是由贮胶罐、喷枪、压力表、输气管、输胶管、气压系统以及控制系统等组成。把压缩空气通入贮胶罐中，使罐内的胶液获得一定的压力，再将胶液通到喷枪上，喷枪上设有控制阀门，当阀门打开时，胶液便从喷枪中喷出，当阀门关闭时，喷枪停止喷胶。喷枪控制系统由上下压盘控制系统协调工作。 4、桶顶密封器的装配 钢桶螺圈的常见锁装方法，在上一节已经简单介绍过，这里我们主要介绍一下目前比较先进的一种装配方法S型锁装法。在钢桶盛装货物后的运输过程中，经常会受到磕碰或跌撞，而桶口处在碰伤后，最容易产生泄漏。当我们解剖其结构仔细研究时，发现，原来的锁装结构被破坏了，密封性能也随之丧失了。如图所示，为传统标准螺圈锁圈结构在跌落试验前后的变形情况。标准桶顶螺圈部位跌落试验前后对比图为了解决桶口锁装结构的致命缺点，印度Technocraft工业公司研制了“S”型锁装结构，完美地解决了这一问题。如图为S型螺圈锁装结构的示意图。 这种S型锁装结构，由于S部位也是八方结构，在跌落试验后，不会产生如图6那样的变形情况，基本保持完好的锁装结构，大大地提高了桶口的密封性能。据统计，由于锁装结构的改变，桶口泄漏率能够有效减少90%以上，目前在国际运输包装中，重要的出口和危险品用钢桶，已大量采用了这种锁装结构。S型锁装生产时，使用S型螺圈锁装专用模具完成，与传统的模具生产效率相同，可以一次性锁装成形。使用GRT螺圈，并采用S型锁装技术，把这两项技术结合起来，桶口的密封性能可以达到100%的合格，桶口基本上能达到零渗漏的目标。这种S型锁装结构，由于S部位也是八方结构，在跌落试验后，不会产生如图6那样的变形情况，基本保持完好的锁装结构，大大地提高了桶口的密封性能。据统计，由于锁装结构的改变，桶口泄漏率能够有效减少90%以上，目前在国际运输包装中，重要的出口和危险品用钢桶，已大量采用了这种锁装结构。S型锁装生产时，使用S型螺圈锁装专用模具完成，与传统的模具生产效率相同，可以一次性锁装成形。使用GRT螺圈，并采用S型锁装技术，把这两项技术结合起来，桶口的密封性能可以达到100%的合格，桶口基本上能达到零渗漏制桶技术培训讲义工艺和技术部分（7） 杨文亮第三讲 制桶工艺方法及设备 五、钢桶卷封装配工艺方法 1、卷封装配机钢桶的卷封工序是在卷边封口机上进行的。目前国内外的钢桶卷边封口机类型非常多，归纳起来有以下几种：按钢桶的设备上卷封时的位置来分，有立式封口机和卧式封口机；按照生产效率分，有全自动封口机、半自动封口机和手动封口机；按照同时封口的数量来分，有单头封口机和双头封口机；按照钢桶的形状不同分，有圆桶封口机和异形桶封口机；按照封口机的传动方式可分为液压封口机和机械式封口机。不论什么类型的封口机，其封口部分的原理和过程都是相同的。如图为国内常见卧式装配机的结构示意图及工作原理图。主要由机座、左右传动系统、滚轮系统、上料装置、左右导板以及液压系统和电气控制系统等组成。 底座为钢板焊接结构，顶部有铸铁导轨，左右主轴箱沿导轨面滑动。 卧式双头钢桶卷封装配机结构图 卧式双头钢桶卷封机工作原理图 主轴箱体为焊接结构，顶部装有电动机，经皮带、电磁离合制动器、齿轮的传动，使主轴间断回转。主轴前端装有顶盘，其顶端装有液压缸驱动的两道滚轮。通过头道、二道滚轮分别与顶盘接触使钢桶两端进行卷边封口。主轴箱之进退由液压缸驱动，并可根据需要调整接近开关的位置，以控制主轴箱的行程。 上料装置是将未封口的桶身自动送至上料架上人工将桶底、桶盖放置在桶身的两端，由接近开关控制，上料油缸动作，将桶身送入主轴箱间，两主轴箱相对前进，夹紧钢桶，上料架随之复位。 卷边滚轮装于两主轴箱的上端部，头道滚轮与二道滚动之间有一定的距离（夹角），由液压缸推动滚轮沿滑座上下运动。滚轮材质一般为GCr15，卷边槽形部位需热处理HRC58-60。 左右导板是根据桶身长度，固定在左右主轴箱的前端的床身上。将卷边后的钢桶输送到指定的部位。 卷边装配机的操作，一般有手动操作和自动操作两种。将旋钮开关拨至手动位置，用于单机调试，各部件单动，排除故障等。将旋钮拨至自动位置时，用于连续生产自动控制。 2、卷封滚轮滚轮曲线的形状对卷边的尺寸及形状起着决定性的作用。但滚轮的设计是比较复杂的，影响因素较多，多数是经验。但有一点是可以肯定的，不论对于五层矩形卷边，还是七层圆弧卷边，理论上的成形弧线应该是渐开线，经验中较为合理的、比较实用的形状，都是较接近于渐开线规律的。因为真正的渐开线较难加工，所以，我们所用的滚轮曲线，都是采用由接近渐开线的多个圆弧及斜面组成。卷封滚轮工作曲线图如图为一种实用的三重七层圆弧卷边头道滚轮曲线形状。图中ed段为斜面，卷封时，桶顶底边缘首先接触的就是这个面。角度是一个重要参数，对于头道滚轮来说，角过小，易加快滚轮的磨损，且桶顶卷边时易产生“外卷”现象，在圆弧段成形较突然；过大，则影响圆弧段的正常成形。一般在79之间较为合适。图中cd段为卷边过渡段，应使桶边成形顺理成章地变形，一般情况下，曲率半径不宜过大，过大的半径会给下段卷边成形造成麻烦，阻力太大，易形成滞后成形。半径过小，易形成提前成形，达不到预期目的。图中cb段为卷边成形段，通过这个段要使卷边达到要求的圆弧大小，它决定了卷边的松紧程度和层次的多少，半径越大，卷成圆尺寸越大，结合越松散，层与层之间缝隙也越大，密封性能越不好；半径太小，因为受到材料厚度的限制，不能将材料包容，难以使卷边部分与桶顶直壁处靠紧，成为未完成卷边。图中ab段为直线段，目的确良使卷边完成后滚轮容易退出。渐开线原理图如图为卷封滚轮理论曲线图，为一渐开线形状。能用于卷边滚轮的曲线，一般取角从0180之间（即从0之间）的对应曲线。对不同的卷边要求，基圆半径r的值应取不同。r值的大小主要与材料的厚度和卷封层数的多少、卷封要求的尺寸有关。一般来说，可由下式进行估算：式中：r 渐开线基圆半径；t钢桶材料厚度；n卷封层数，对于五层矩形卷边，n=5；对于七层圆弧卷边，n=7。以上滚轮设计均对主要成形滚轮（头道滚轮）而言，对于二道滚轮来说，设计较为简单，即按照最终的尺寸和形状进行制作，只要能把卷边压实就行了，至于形状，尽可以依个人的爱好来选择。头道卷封辊轮槽形图二道卷封滚轮槽形图如图为我们根据理论设计，采用最接近理论曲率的圆弧简化标注的一对卷边滚轮形状尺寸。之所以这样做，为的是滚轮槽形加工时较为方便，这是我们传统的标注方法。一般来说，先根据图形尺寸制作成样板，在用样板来加工检验滚轮的槽形，在样板和滚轮加工中，尽可能的达到高精度的要求，滚槽表面尽量光滑。滚轮加工采用工具钢，先粗加工，再热处理，然后再精磨，使滚轮更加耐用。在生产实际中，卷边滚轮的槽形尺寸与许多参数有关，所以，在滚轮槽形的设计中，包括着许多实践经验，这是我们多年来不断研究的结晶。卷边滚轮的形状和几何尺寸都是随桶身和桶底顶材料厚度变化的参数，根据产品及生产实际情况确定。滚轮槽形尺寸的设计是钢桶制造技术中是最重要的核心技术，掌握了它，就可以大大地减少卷边质量问题的发生。关于卷封工艺的有关尺寸问题，我们将在后面专门讨论。（播放全自动生产线视频）。制桶技术培训讲义工艺和技术部分（8） 杨文亮第四讲 制桶工艺流程 本讲主要介绍生产线工艺流程，即工艺的安排方法，工艺流程设计的好坏，直接影响生产线的自动化程度、工作效率和工人的劳动强度。一、钢桶生产工艺流程 下图为常见的钢桶生产线流程。国内常见钢桶生产过程简图 以200升闭口钢桶为例，其制造的工序过程如图3-1所示。其它钢桶的工艺过程与之大致相似，由于所用材料不同，设备不同，工艺过程也有差异。 流程图既包括了平板钢材为原料的钢桶生产工艺，也包括了卷板为原料的钢桶生产工艺，同时还包括了采用半自动缝焊机的工艺流程与采用自动缝焊机的工艺流程，而且还包括了清洗磷化处理与内喷涂的工艺流程。 采用卷板生产钢桶需采用开卷、校平、定尺下料的工艺流程，这是目前国内最为先进的下料生产工艺。对于采用平板料生产的企业，“卷板开卷校平下料”工序就只是下料这一项。 采用半自动缝焊