論文參考資料：國內(nèi)外罐用鋁材減薄的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

鋁易開蓋兩片罐俗稱易拉罐，易拉罐以其精美的外觀、方便的使用及綠色環(huán)保等特點風行世界，廣泛應用于飲料、啤酒業(yè)。當前全球的年需求量在2100億只左右，占全球金屬容器產(chǎn)量的一半左右。我國于八十年代中期引進易拉罐生產(chǎn)線，2021年總生產(chǎn)能力為157億只。1.緒論1.緒論1.緒論國內(nèi)外罐用鋁材減薄的研究現(xiàn)狀與開展趨勢◆制罐企業(yè)主要通過三種技術途徑進行材料減薄

新建罐廠或生產(chǎn)線

加大罐體毛坯落料直徑及杯體直徑，整體減少罐體重量

適合于新的罐型投入使用后的較短時間內(nèi)材料減薄

調整模具配比間隙

適合于罐型投入使用了較長時間后的材料減薄設計新罐型，設計或改進模具、設備、工藝條件適合于1.3工程來源及目標1.緒論罐用鋁板材厚度減薄工程漳州易拉罐廠希望減薄鋁板厚度,進一步降低成本鋁板減薄目標：由0.30mm減薄為0.28mm國產(chǎn)鋁板材厚度最薄為產(chǎn)品質量風險需全面評估，周期較長。鋁材減薄的程度每次控制在

本工程研究的主要工作1.緒論材料減薄主要工作應用CAD/CAE技術對原罐型進行分析、優(yōu)化應用沖壓理論及CAD技術設計、改進模具改進生產(chǎn)線工藝、設備技術方案實施、應用2.總體設計方案易拉罐生產(chǎn)工藝分析易拉罐生產(chǎn)流程

成形工藝分析

2.總體設計方案易拉罐生產(chǎn)工藝分析沖杯后

變薄拉深后

修邊后

縮頸翻邊后上述工序決定罐體成形易拉罐產(chǎn)品標準分析2.總體設計方案國標GB/T9106-2001結構尺寸物理性能指標涂層質量要求外觀質量要求結構尺寸

2.總體設計方案易拉罐產(chǎn)品標準分析項目符號公稱尺寸極限偏差罐體高度H122.22±0.38罐體外徑D1

66.04-0.38縮頸內(nèi)徑D257.4±0.25翻邊高度B2.22±0.252.總體設計方案易拉罐產(chǎn)品標準分析罐體物理性能項目性能指標軸向承壓力/KN≥1.00耐壓強度/kPa≥610內(nèi)涂膜完整性/mA啤酒罐體單個≤25，平均≤3單個≤75，平均≤50軟飲料罐體單個≤25，平均≤3單個≤30，平均≤82.總體設計方案2.3鋁材減薄總體方案的主要內(nèi)容調研論證■了解國內(nèi)外技術信息■征求客戶意見、了解灌裝線條件■成本分析論證罐型優(yōu)化設計■產(chǎn)品建?！鲈扌偷挠昧狭糠治?/p>

■原罐型物理性能模擬分析■工藝實驗模具設計及工藝改進

■成型模具設計■工藝及設備改進■工藝試驗及方案改進生產(chǎn)應用及結論

■技術措施應用于制罐生產(chǎn)線■產(chǎn)品在飲料啤酒行業(yè)應用3罐型分析與設計易拉罐結構分析◆成品罐外形尺寸

3罐型分析與設計易拉罐結構分析◆變薄拉深后罐體尺寸修邊廢料環(huán)修邊后罐體原罐型分析3罐型分析與設計◆原罐型用料分析及試驗

模擬結果：根據(jù)原罐型所用的模具及產(chǎn)品尺寸，采用厚度鋁板材，進行三維實體造型，材料體積為4487.635mm3，大于毛坯材料體積4307mm3

試驗結果：沖壓試驗無法加工出罐口平齊的罐體

用的鋁板材沖不出原罐型的罐體結論◆原罐型物理性能的有限元分析

3罐型分析與設計原罐型分析罐體的耐壓強度分析內(nèi)壓力約束部位罐體最大等效應力為268MPa,大于鋁材的屈服強度260MPa，在模擬狀態(tài)下，罐體會發(fā)生屈服。結論3罐型分析與設計原罐型分析◆原罐型物理性能的有限元分析罐體的軸向承壓強度分析

軸向面壓力底部約束結論

罐體最大等效應力為115MPa,小于鋁材的屈服強度260MPa，罐體不會發(fā)生屈服。

3罐型分析與設計原罐型分析

結論：必須設計出新式罐型，該罐型用料比原罐型少，罐底部邊緣的耐壓強度比原罐型高

3罐型分析與設計新罐型設計與模擬分析

技術難點1：減少罐體材料用量措施1：減薄罐壁厚壁厚度措施2：減薄罐壁薄壁厚度措施3：縮短罐口厚壁部份長度3罐型分析與設計新罐型設計與模擬分析技術難點2：優(yōu)化罐體底部形狀提高罐底強度措施1：減小罐底直徑措施2：優(yōu)化α角度取值61°措施3：減小罐底溝內(nèi)壁夾角β措施4：加大罐底部邊緣反向成型的變形量3罐型分析與設計新罐型設計與模擬分析尺寸名稱尺寸代號公稱尺寸縮頸內(nèi)徑A57.40罐高B122.22外徑C≤66.04底部深度D10.00底部直徑E48.36頸部高度F17.72頸部封口距離G4.19頸部過渡半徑H5.08翻邊寬度I2.22翻邊半徑J1.52翻邊角度K0-12o(參考)厚壁厚度M0.165厚壁段高度N13.67厚薄壁過渡段長度O6.35薄壁厚度P0.102修邊后罐體高度Q123.92底部深度R10新型罐體設計圖紙

3罐型分析與設計新罐型設計與模擬分析新罐型用料模擬驗證結果：新式罐型的用料量比原罐型減少了，沖杯落料的圓形毛坯材料體積〔重量〕可以滿足變薄拉深/修邊的要求罐體的耐壓強度及軸向承壓強度模擬驗證結果：符合GB/T9106-2001要求模擬分析結論：新罐型可行4工模具及工藝設計沖杯工藝及模具設計沖杯過程示意圖

4工模具及工藝設計沖杯工藝及模具設計1-拉深沖頭；2-壓邊圈；3-剪切凹模；4-脫料板；5-剪切與拉深模；6-鋁板4工模具及工藝設計沖杯工藝及模具設計沖杯模具沖杯模具裝配圖4工模具及工藝設計沖杯工藝及模具設計沖杯試驗及改進

●將沖杯模具總成裝入模座，進行沖杯試驗，沖出的杯體符合質量要求

●技術難題：沖床高速運行時震動較大改進措施：1.增大沖裁單面間隙，由上述設計的加大至0.038mm。2.剪切凹模做成斜刃，設計四個斜刃，在圓周方向均勻分布，刀刃在0°、90°、180°、270°四個方向沿徑向傾斜2°。4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計底部成型后修邊后變薄拉深過程示意

4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計沖鋁杯后再拉深后一道變薄后二道變薄后三道變薄后4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計變薄拉深模具1-沖桿2-壓邊圈3-再拉深模環(huán)4-第一道變薄拉深凹模5-第二道變薄拉深凹模6-第三道變薄拉深凹模7-拉深凸?！矝_頭〕8-鎖緊螺栓9-鋁罐10-罐底模11-底模壓邊圈變薄拉深模具裝配圖4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計變薄拉深模具4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計變薄拉深模具4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計變薄拉深工藝及模具設計4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計變薄拉深模具4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計罐底模沖桿拉深凸模鋁罐底模壓邊圈第三道變薄拉深凹模第二道變薄拉深凹模第一道變薄拉深凹模再拉深凹模壓邊圈模具三維實體圖4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計4工模具及工藝設計變薄拉深工藝及模具設計變薄拉深試驗及改進●技術難題：連續(xù)的沖拉成形中，頻繁出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象改進措施：1.將變薄拉深凹模的錐度角α由原設計的10°減小為8°。2.再拉深凹模的圓角r凹由原設計的1.91mm減小為?！窦夹g難題:個別罐口部缺口，通過檢測發(fā)現(xiàn)罐壁厚度差較大改進措施：變薄拉深帶動凸模運動的沖桿的定心裝置由凸輪預緊改為液壓軸承定心,穩(wěn)定保持機床凸、凹模同心的動態(tài)精度●技術難題：出現(xiàn)個別罐體與底模沾粘改進措施：在罐底模的拱形面加了一圈通孔，用于在成形過程中防止模具對工件產(chǎn)生吸附，使工件不易脫出，同時又能及時排泄粘在罐底的冷卻液?！駥⒆儽±钅＞呖偝裳b入模座，進行沖壓試驗，沖出的罐體符合質量要求4工模具及工藝設計4.3.縮口/翻邊模具的改進改進措施：加大各道模芯外徑D，各道模芯外徑相應加大。解決了罐口厚度減薄后罐口起皺的缺陷縮口/翻邊模具示意圖5試驗與應用試驗結論及改進措施存在問題：為數(shù)較多的罐體存在罐壁碰傷改進措施：生產(chǎn)線淘汰了皮帶夾持式、單排導軌式的輸送方式，全部換成氣墊輸送式和真空吸附式輸送，有效減少了罐體輸送過程中的碰傷。在生產(chǎn)線上做小批量試驗

試驗結論：●新設計的沖杯模具、變薄拉深模具、改進后的縮口模具符合生產(chǎn)要求?！裼娩X材生產(chǎn)的罐體檢測結果符合國家標準5試驗與應用生產(chǎn)應用及效果厚度的鋁板材在易拉罐生產(chǎn)線投入了大批量使用，完全替代了厚度的材料。新罐型的易拉罐已灌裝了可口可樂〔廈門〕飲料、百事可樂〔福州〕飲料、雪津啤酒、惠泉啤酒、健力寶銷往福建及各省市。

鋁材減薄為企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟效益，這種效益也惠及到飲料、啤酒廠家。6結論、展望與問題探討結論合理的罐型設計是材料減薄技術核心

CAD/CAE技術為罐型設計、減薄技術的研發(fā)提供了技術保障，縮短了研發(fā)周期，節(jié)約了試驗本錢材料減薄是罐體輕量化的主要手段，是降低本錢的重要措施6結論、展望與問題探討下一步方案厚度的國產(chǎn)鋁材具備批量生產(chǎn)能力時，在易拉罐生產(chǎn)線試用厚度的材料。6結論、展望與問題探討鋁板材厚度減薄實施中存在的問題其建議措施存在問題：材料厚度雖然變薄了，但企業(yè)生產(chǎn)本錢