CN1039197A - 罐头端部壳盖 - Google Patents

Abstract

从板材成型增强耐压罐头端部壳盖用的设备，包括切削环(11)，可进入(11)冲切下材料圆片的切削冲压壳体(13)，与(13)轴向准直以支承圆片周边的环状拉拔环(14)，可在(14)内同轴滑动并有特定外形的模具中心环(15)，可在(13)内同轴滑动并与(15)轴向准真的推顶压力环(19)，可在(19)内同轴滑动的拉拔冲压中心(16)，及可在(15)内同轴滑动以相对于(16)啮合坯料的中央底盘的改形垫(20)。(16)的端部包括一个围绕凹口(23)的环状圆角凸头(22)，改形垫包括中央圆柱形部分和外环(31)。

Description

本发明涉及封接到罐头筒体的端部上以形成罐头用的罐头端部壳盖的生产，这种罐头能承受相当大的内部压力。

本发明涉及的罐头端部壳盖包括一个将壳盖封接到罐头筒体上用的环形法兰或封接盘，一个截头圆锥形卡盘壁，一个扁平的中央底盘盘，以及一个环状的通常为U形的被称为抗峰压卷边的槽，后者将卡盘壁连接到中央底盘上。制造这种类型的罐头端部壳盖用的设备在例如US3537291、US3957995、US4109599和EP0153115中得到说明。在US3537291和US3957005中，抗峰压卷边是通过一个成型冲床作用在相应的固定型模上而成形的。在US4109599中，在第一阶段中成形一个包括圆周形封接盘、截头圆锥形壁和扁平中央底盘的预制壳盖，在第二阶段中央底盘移向封接盘，使得在截头圆锥形壁和中央底盘之间形成一个增强抗峰压卷边。抗峰压卷边大部分利用弯曲成形，由预制壳盖的中央底盘外周边的材料构成。在EP0153115中，在US4109599中说明的两个阶段在单独一件设备中顺序要成。但是此时抗峰压卷边利用改形动作成形，改形动作从截头圆锥形壁将材料并入抗峰压卷边。

众所周知，罐头端部壳盖在封接到罐头筒体上之后对内部压力的抵抗取决于抗峰压卷边的外形和壳盖制成材料的厚度。由于抗峰压卷边没有张紧（没有改变形状），制造罐头端部壳盖的技术允许对直径约57mm的罐头端部（“206”型号）使用厚0.32mm的铝板。在EP0153115中说明的组合型壳盖拉拔和改形设备允许使用厚0。29mm的铝合金板，也可以使用厚0。27mm的板。为了用较低额定规格的材料制造罐头端部壳盖，人们希望将抗峰压卷边的标称半径制造得尽可能小，同时避免在抗峰压卷边中产生过载区，这种过载区会导致材料在压力下屈服或失效。

本发明涉及用薄规格的坯料（如厚度为0.245至0.29mm的铝合金板）制造罐头端部壳盖用的改进的方法和设备，这种壳盖具有小的标称半径的抗峰压卷边，卷边中不产生过载区。

本发明相应地提出制造一种预制壳盖，在冲压中心、模具和改形垫上利用相应的外形以可控的拉拔动作成形一种初步加工的抗峰压卷边，其形状为具有相当大的标称半径的通常为U形的槽。在第二阶段中，从截头圆锥形壁来的材料被改变形状进入抗峰压卷边，同时受到沿径向向内的推动，形成一个具有相当窄的标称半径的抗峰压卷边的最终壳盖。

按照本发明的第一个方面，它提供一种从板材成形增强耐压罐头端部壳盖用的设备，该设备包括一个切削环，一个可以进入上述切削环冲切下其间的材料圆片的切削冲压壳体，一个与上述切削冲压壳体轴向准直以支承夹在其间的圆片周边的环形拉拔环，一个同轴而可以滑动地配置在拉拔环内并具有可确定罐头端部壳盖的封接盘表面的端面外形的模具中心环，一个同轴而可以滑动地配置在切削冲压壳体内并与模具中心环轴向准直的推顶压力环（使得当使用时坯料的周边材料被限制在模具中心环和推顶压力环之间），一个同轴而可以滑动地配置在推顶压力环内的拉拔冲压中心，以及一个同轴而可以滑动地配置在模具中心环内以相对于拉拔环冲压中心啮合坯料的中央底盘的改形垫;其中拉拔冲压中心的端部外形包括一个围绕并确定中央大体上为截头圆锥形凹口的环状圆角凸头，而改形垫包括一个中央圆柱形部分和一个外环，中央圆柱形部分的尺寸能使坯料的中央部分围绕冲压中心的凸头变形并进入凹口，外环与中央圆柱形部分间隔一个环状凹口，其尺寸能容纳冲压中心的凸头;外环有一个面向内部的大体上为截头圆锥形的面，此面从凹口向外扩大。

本发明也提供一种增强耐压罐头端部的成形方法，它包括的步骤有：提供一个具有中央部分和周边部分的大体上为平面的金属坯料，在第一变形阶段中使坯料变形，导致使中央部分的周边部分离开的运动，使上述两部分偏离出共同平面，从而将坯料拉拔成通常带法兰的杯子形状，它包括中央部分、一个通常为U形的槽、一个截头圆锥形壁和一个环状的封接盘，并在第二变形阶段中，使中央部分和环状封接盘互相靠近地运动，使至少一部分截头圆锥形壁的金属变形而进入U形槽，形成一个罐头端部壳盖的抗峰压卷边;其中，在第二阶段期间，截头圆锥形壁逐渐地沿径向向内受到推动。

本发明也提供具有一种特殊要求的外形的罐头端部壳盖。

下面参考附图详细地说明本发明，其中：

图1-15是表示在不同操作阶段形成罐头端部壳盖用的设备的部分视图;

图16和17是形成罐头端部壳盖用的设备的两种实施例的总体视图;

图18表示穿过一部分制成的罐头端部壳盖的截面图;

图19-21是一种改进设备的部分视图。

图1表示一块由铝合金或钢坯制成的板TL，它已由位于如图116和17中更详细地表示的双动式冲压机床的模具之上的标准机构送入。如图板1中所示，板坯紧靠在具有切削刃12的切削环11的上面。冲压板1（见图16和17）和其上载带的部件一起由冲床的推杆直接驱动，并降到一个点，在该点上冲压组件的引导件切削冲压壳体13恰好相对于环形拉拔环14接近于夹住板坯，拉拔环14例如通过气动（如图示）、水压或氮压或者通过弹簧之类办法被弹性地支承在模具组件上。当冲压组件继续下降时，冲压壳体13的切削刃和切削环11的切削刃将圆形的坯料切割下。当冲压组件继续下降时，坯料的周边被支承在冲压壳体13和拉拔环14的相对端面之间。当模具中心环15啮合坯料时，冲压组件的继续下降使坯料的周边向下变形。

如图2所示，坯料的外周边在冲压壳体13和拉拔环14之间受到沿半径向内的拉拔，它们的压力大到足以避免起皱。周边也在冲压壳体的引导面和内面的结合部围绕拉拔半径受到拉拔。因而坯料成形为一个倒扣的杯子，称为反向杯。该杯子可以有一个法兰边缘;杯子深度对法兰宽度的比例取决于冲压壳体的外形的冲压条件的选择。法兰宽度也取决于冲压壳体的长度。使得一个新的冲压壳体可以不产生法兰，而一个重新研磨的冲压壳体可以产生微小的法兰。

图3表示冲压组件的向下连续过程。紧接在图2所示的阶段之后，冲压中心16开始透入反向杯中心部分的水平面，从而沿向下方向使其变形，并在模具中心环15上围绕一个内半径拉拔反向杯，将其向下向内拉拔而形成一个通常为截头圆锥形的壁17和一个扁平中心部分18，后者具有一个其半径由冲压中心外形决定的结合部。在向下的中央变形开始后不久，推顶压力环19在被称为封接盘部分的模具中心环上部的对面与坯料接触。推顶压力环19有一个凹面外形，与模具中心环15的封接盘部分的外形互相补偿，但每个半径随标称材料规格而增大。因此，环19施加的压力对于从模具中心环凸面部分上边的反向杯法兰拉拔出的坯料部分提供一个限制力，从而防止了起皱。

图4表示冲压中心16和冲压壳体13继续下降到一个点，在该点处坯料的扁平中心18受改形垫20啮合，并在改形垫凸头21的上方在冲压中心凸头22周围以受控折叠的方式受到变形，从而进入冲压中心下表面中的基本上成截头圆锥形的凹口23中。改形垫20弹性地（例如气动地）支承在模具组件上，从此时以后坯料的中央底盘18被夹在冲压中心16和改形垫20之间。

在冲压中心如图5、6、7中所示那样地进一步下降期间，改形垫相对于模具中心环向下移动，从反向杯的壁上拉拔下更多的金属，反向杯逐渐减小，形成一个较深的截头圆锥形壁17。在图7所示的时刻，驱动冲压中心16的推杆已经到达下停止中心，坯料的外缘已达到其最终高度（称为开始卷曲高度），而截头圆锥形壁17已达到其最大浓度。

在这一阶段，已经形成了一个预制的罐头端部壳盖，它包括一个封接盘和开始卷曲部分25，一个截头圆锥形卡盘壁26，一个扁平的中央底盘18，以及一个通常为U形的槽27，后者是抗峰压卷边的预制形式。

当推杆通过它的下停止中心位置，如图8和9所示，推杆开始上升，向上带动冲压中心16和冲压壳体13。但是，环19继续将压力施加在壳盖的封接盘部分上，在推杆的向下冲程期间贮存了所需的能量。

改形垫20在向下运动期间贮存的能量导致它跟随冲压中心16上升，并在罐头端部壳盖的中央底盘18上施加一个向上的力，以使壳盖如下所述地改变形状。但是，这个力不足以克服由环19施加在封接盘上的力，这样在改变形状期间金属不会在模具中心环15和环19之间向后推出来，而壳盖的开始卷曲和封接盘部分25因此可以被认为是脱离了改形动作的影响。

由改形垫20施加的向上力大到足以克服壳盖的机械强度，因此壳盖受到变形，如图8、9、10所示。

如从图可见，改形垫包括一个由环形凹口30和外圆环部分31环绕的中心部分或凸头21，外圆环部分31有一个截头圆锥形面311，以与设备的轴成角度B从凹口向外扩大，当推杆在下停止中心位置（图7）时卡盘壁26以角A倾斜，而角B大于角A。因此当改形垫上升时，其外环31啮合卡盘壁26，并使其逐渐沿半径向内变形。该动作将壁26的材料推入抗峰压卷边27中，从同时改形垫凸头21的向上相对运动进行配合，而张紧槽27的“折叠”。

模具中心环15有一个凹表面，它与完全升高位置的外环31沿轴向邻接（图10），在该处截头圆锥形面311和模具中心环的封接盘部分形成一个大体上平滑的连续表面。

改形垫凸头21具有圆角状外形，它适应于从与中央底盘18啮合的改形垫端面28的平面过渡到与抗峰压卷边的径向内盘壁34相啮合的改型垫凸头21的通常为圆柱形的壁29。在该圆角半径中心线的紧下面，凸头具有通常为V形的切口32，该切口具有一个与凸头半径成切向的上表面33。切口32在改形垫凸头21和外环31之间形成增大的间隙，因而可以在卡盘壁和抗峰压卷边的结合部形成相当大的半径，并避免在该处产生极小的半径，而且避免该处的材料于改形阶段期间通过抗峰压卷边移向卷边的大体为圆柱形的内盘壁34之后随后产生壳盖的高度拉紧的脆弱区。

图9表示接近完全改形位置的机具状态。此处可以看到，卷边27在该阶段包括数个半径;最重要的两个是卡盘壁结合部的半径35和与盘壁34结合部的半径36。已知抗峰压卷边的标称半径与壳盖封接到罐头上并承受内压时壳盖的峰值压力有关。可以观测到，在这些情况下，中央底盘18起隔板的作用，它向外倾斜（图中见到的是向上）。中央底盘的这种倾斜结果是使盘壁34及其具有抗峰压卷边底部的半径36置于试图展开抗峰压卷边的张力之下。可以看到到，展开的主要阻力是由受卡盘壁支承的半径35的材料形成的。抗峰压卷边将中央底盘中的张力转变为卡盘壁中的压力。

由此可见，形成外径35比内径36更小的抗峰压卷边但使形成卷边的槽的标称宽度不变，将会增大抗压能力。

图9表示在改性动作结束之前不久的具有大外径35和小内径36（即与所要的外形相反）的抗峰压卷边。但是，也可看到，当盘壁34降低延伸入凹口30时，它接触向下向外倾斜的切口32的下锥面40。

从图10可以看到，面40的影响是使盘壁34向外推进而大体上成为圆筒形。还可看到，改性垫的外环31在面311的下端形成切口41，并直接位于面40的外侧角的对面。切口41导致在壳盖中产生环状凸面弯折42，通常为锥形的卡盘壁的下端处是一个工件硬化区，当壳盖承受内部压力时，该硬化区抵抗卡盘壁的变形。在紧靠弯折42下面的点有一个较小的半径37。

在如图10所示的壳盖的最终形状中可以看到，抗峰压卷边的内径和外径之间所需要的差别已经实现了，而抗峰压卷边的标称半径小于预制壳盖（图7）中形成的U形槽27的标称半径。更具体地说，图10中所示的罐头端部有一个为最终的卷曲操作做好准备的周边法兰，一个从周边法兰的内部沿轴向向内延伸的截头圆锥形壁，一个包括环状弯折部分42和圆角部分的抗峰压卷边，圆角部分从截头圆锥形壁延伸而结合环状盘壁34，环状盘壁34沿大体上轴向的方向延伸以支承扁平的中央底盘18。

图11-15表示从设备上拆除已完成的壳盖。图11表示在改形动作完成后立即提升的机具状态。此时改形垫20已达到其最上位置而中央底盘18不再被夹住，但壳盖的封接盘仍然被推顶压力环119相对于模具中心环15夹住。

图12表示冲压机具的继续提升，此处推顶压力环19已从模具中心环15上提起移去，而壳盖的弹性膨胀使其在上升时保持在冲压壳体13的孔腔内。

图13表示位于上停止中心位置的冲压机具状态，此处推顶压力环由一个时控推杆和随动机构驱动而将壳盖从冲压壳体的孔腔中脱下。一个时控抖动器50起动，以已知方式将壳盖从机具中脱离下

图14和15分别表示在壳盖成形周期开始时支承坯料和在结束时推出壳盖的另一种方式。

在这另一种方式中，推顶压力环19的长度增大，现在环19通过大部分成形动作对壳盖的封接盘部分施加压力，并从冲压壳体的孔腔中脱下壳盖，不需要在上停止中心处驱动推杆。这一步将壳盖留在模具中，有一个提升环60将壳盖提升出模具之外，如图15所示。提升环60可以如图所示采用液动支承，或可以例如用时控推杆机构操作。壳盖最后用图15中以箭头指示的诸如抖动器或空气鼓风之类常规方法从机具上卸下。

图16和17更详细地表示设备实施例的总体装置。图16的设备是从欧洲专利申请No.0153115中描述的设备改进的，该专利更详细地说明了设备的总体结构的操作。在图16和17中设备均表示位于下停止中心。

图16和17中的设备在其它附图中尚未被参考到的主要部件说明如下：冲压板1，冲压机身2，压床承梁3，下压力组件4，上压力组件5，拆卸器6和止动器7。

图18表示一个已脱离机器的制成的罐头端部壳盖。在例子中，罐头端部壳盖用0.245mm厚的5182型号铝合金（H19热处理方式）制成。中央底盘18的厚度t与板坯的厚度相同。截头圆锥形卡盘壁26以角度C倾斜于壳盖的轴，该角度优先取12°至20°的范围，最好为12°至15°的范围。角度D代表弯折42以下的抗峰压卷边的角度，它优先取2°至10°的范围，最好为2°至4°的范围。角度E代表内盘壁34对轴的倾斜。盘壁34最好平行于壳盖的轴，但可以在两边倾斜5°以内。抗峰压卷边在其与盘壁的结合部的第一环状部分35有一曲率半径R，它最好位于0.18mm至0.5mm的范围内。抗峰压卷边在其与弯折42以下的卡盘壁26的结合部的第二环状部分36有一曲率半径r，它最好位于0.18mm至0.43mm的范围内。

环段38连接第一环状部分35和第二环状部分36。虽然我们认为最好是R大于γ，有用的罐头端部也可以R等于γ或R小于γ。半径R和γ的中心间隔一个距离L。

上述设备可以相当好地控制抗峰压卷边的形状，方法是选择改形垫21的尺寸和调节改形垫21的行程，以控制多大部分的截头圆锥形壁由于进入凹口30而被转移入抗峰压卷边，其宽度控制产生的抗峰压卷边的宽度。一个短的行程不产生弯折42;一个较长的行程将填满“V”形切口32和凹口30以控制半径R和γ。

图19至21表示一种改进的设备，其中截头圆锥形表面311已由平缓的凸弧312代替，其曲面起推杆的作用，调整卡盘壁材料进入展开的抗峰压卷边的运动速率，使得进一步控制抗峰压卷边的形状得以实现。

图19和20中表示的设备有许多部件与图1至15中说明过的部件相同，因此功能相同的部件用相同的编号表示，如机床顶部的压力套筒19和冲压中心16，以及机床底部的模具中心环15。但是，在图19中可以看到，改形垫的外圆环部分31有一个平缓的凸拱表面312，它在图20中看得最清楚。如图19中所示，预制的罐头端部壳盖的拉拔在下停止中心完成，而卡盘壁延伸成为截头圆锥形，两边离开冲压中心16的侧壁和凸弧312，凸弧312已经被通过金属板作用在改形垫凸头21上的冲压中心16推下。

图21表示图19的设备处于改形作业的结尾，外环部分31已提升到紧靠模具中心环15的卷边，同时在这样动作时，以受凸弧312控制的速率和距离将卡盘壁材料逐渐地推入抗峰压卷边。在用0.45mm厚的铝合金板制造直径57mm的罐头端部时，凸弧通常为约75mm的半径R，并延伸约3.8mm的垂直距离，如图20中的放大尺寸所示。

因此，为平缓的凸弧选择合适的尺寸，可提供一种局部改变抗峰压卷边形状的方法。由凸弧312或截头圆锥形表面311传递的侧推力可以导致抗峰压卷边材料的稍许有利的加厚。

在图19-21的实施例中，改形垫的凸头21有一个平滑的外形;该实施例省去了V形切口32。

Claims (9)

1、从板材成形增强耐压罐头端部壳盖用的设备，该设备包括一个切削环(11)，一个可以进入上述切削环(11)冲切下其间的材料圆片的切削冲压壳体(13)，一个与上述切削冲压壳体(13)轴向准直以支承夹在其间的圆片周边的环形拉拔环(14)，一个同轴而可以滑动地配置在拉拔环(14)内并具有可确定罐头端部壳盖的封接盘表面的端面外形的模具中心环(15)，一个同轴而可以滑动地配置在切削冲压壳体内并与模具中心环轴向准直的排顶压力环(19)(使得当使用时坯料的周边材料被限制在模具中心环和推顶压力环之间)，一个同轴而可以滑动地配置在推顶压力环内的拉拔冲压中心(16)，以及一个同轴而可以滑动地配置在模具中心环内以相对于拉拔冲压中心啮合坯料的中央底盘的改形垫(20)；其中拉拔冲压中心的端部外形包括一个围绕并确定中央大体上为截头圆锥形凹口(23)的环状圆角凸头(22)，而改形垫包括一个中央圆柱形部分和一个外环(31)，中央圆柱形部分的尺寸能使坯料的中央部分围绕冲压中心的凸头(22)变形并进入凹口(23)，外环(31)与中央圆柱形部分间隔一个环状凹口(30)，其尺寸能容纳冲压中心的凸头；外环有一个面向内部的大体上为截头圆锥形的面(311，312)，此面从凹口(30)向外扩大。

2、根据权利要求1所述的设备，其中环状凹口（30）的径向内壁是由改形垫的中央圆柱部分（21）的通常为圆柱形的壁（29）形成的，并制成具有一个通常为V形的环状切口（32）。

3、根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中环状凹口（30）的径向外壁是由外环（31）的通常为圆筒形的壁形成的，并制成在它与截头圆锥形壁（311，312）的结合部有一个环状切口（41）。

4、根据权利要求1-3中任何一项所述的设备，其中模具中心环（15）有一个凹表面，它与处于完全伸高位置的外环（31）沿轴向邻接，而且其中当模具中心环（15）和外环（31）沿轴向邻接时，外环（31）的截头圆锥形面（311，312）和模具中心环的封接盘部分形成一个大体上平滑的连续表面。

5、一种增强耐压罐头端部的成形方法，它包括的步骤有：提供一个具有中央部分和周边部分的大体上为平面的金属坯料，在第一变形阶段中使坯料变形，导致使中央部分和周边部分离开的运动，使上述两部分偏离出共同平面，从而将坯料拉拔成通常带法兰的杯子形状，它包括中央部分、一个通常为U形的槽、一个截头圆锥形壁和一个环状的封接盘，并在第二变形阶段中，使中央部分和环状封接盘互相靠近地运动，使至少一部分截头圆锥形壁的金属变形而进入U形槽槽，形成一个罐头端部壳盖的抗峰压卷边，其中，在第二阶段期间，截头圆锥形壁逐渐地沿径向向内受到推动。

6、一种罐头端部，它包括一个周边密接盘（25），一个从周边密接盘的内周边垂挂的截头圆锥形壁（26），一个从截头圆锥形壁沿径向向内延伸的通常为“U”形的抗峰压卷边，一个从抗峰值卷边的内周边沿轴向延伸的环状壁，以及一个在截头圆锥形壁内由上述环形壁支承的通常为扁平形的中央底盘，其特征为：抗峰压卷边包括一个从环状壁34向外延伸的拱形截面的第一环状部分35，一个从大体上为截头圆锥形的卡盘壁26向内延伸的拱形截面的第二环状部分36，以及一个将上述第一环状部分连接到上述第二环状部分上去的环状连接部分38。

7、一种根据权利要求6所述的罐头端部，其中第一环状部分的曲率半径R大于第二环状部分的曲率半径。

8、一种根据权利要求6所述的罐头端部，其中第一环状部分35的曲率半径R小于第二环状部分36的曲率半径r。

9、一种根据权利要求6至8中任何一项所述的罐头端部，其中截头圆锥形卡盘壁包括一个将第二环状部分36连接到卡盘壁26上去的弯折42。

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