CN106270266B - 两片罐罐身生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种两片罐罐身生产工艺，依次包括以下步骤：A、将金属片冲压成为杯形坯体；B、将杯形坯体拉伸，拉伸到最后的坯壁拉伸高度值H大于所述罐壁高度设计值h；C、采用冲底设备进行冲底步骤，在对坯底实施冲压过程中，依靠坯底径向拉力和上模芯向下压力的共同作用，使坯壁拉伸过盈部位被向坯底中心方向拉扯并受压弯曲屈服而变成为坯底的组成部分。本发明可以大幅度降低在罐壁与罐底交界转折部位出现拉裂拉伤的危险。

Description

两片罐罐身生产工艺

技术领域

本发明属于金属包装罐生产工艺的技术领域，具体涉及一种两片罐罐身生产工艺。

背景技术

根据金属罐的生产工艺进行区分，金属罐分为两片罐和三片罐。其中三片罐是指罐盖、罐底、圆筒形罐壁分别由一片金属片加工而成，三片罐的圆筒形罐壁在一条素线位置形成竖向焊缝，罐底与圆筒形罐壁之间也形成有接缝。而两片罐是则由两片金属加工而成，其中罐盖由一片金属加工而成，而圆筒形罐壁和圆形罐底则利用另一片金属经过强力冲压、拉伸、压延而成，其罐壁和罐底合起来成为罐身，整个罐身只由一片金属加工而成，没有接缝。

对于包装食品（例如罐头）的两片罐而言，由于在封装食品后，还需要进行高温杀菌步骤，在高温消毒步骤中，密封的罐内气体会在罐腔23中形成高压，为了能更好地承受和消化这种高压，通常在罐底21形成隆起的环形凹槽，以及使罐底21整体上形成中央区域相对于外围区域向内隆起的趋势，如图1所示。这样，在高温杀菌过程中当罐内气压较大时，罐底21中央会向下鼓出，能够承受并消化内部压力，当温度下降恢复常温、罐内高压消失时，罐底21能够回弹，而且不会永久变形。

本申请文件中，所谓“向内隆起”，是指向罐体内腔23的方向隆起，即罐盖所在的方向隆起,隆起方向如图1箭头所示。具体地说，当罐体处于正放姿势（即罐底在下、罐口朝上）时，是指向上隆起，这意味当罐体倒立（即罐底在上面、罐口朝下倒扣）时，罐底中央区域“向内隆起”是指向下隆起。由于本申请文件中，叙述罐体时，有可能是指正立的罐体，也有可能是指倒立的罐体，所以隆起的方向不便于用“向上”或“向下”进行统一限定，故称为“向内隆起”。

两片罐的生产过程通常有包括冲杯、拉伸、冲底；其中冲杯是将金属片冲压成为杯形的坯料；拉伸是将杯形坯料的高度逐步拉大、同时直径逐步缩小，拉伸步骤中通常需要分多次逐步拉伸；冲底步骤是利用冲底设备的上模芯和下模芯，将原来平整的坯料底部冲压而形成有环形凹槽，并使罐坯底部的中央区域相对于外围区域向内隆起，其中下模芯的上表面形成有冲压罐底所需的凹凸结构，上模芯的下表面对应形成有冲压罐底所需的凹凸结构。由于罐坯底部的中央区域相对于外围区域向内隆起，因此当罐坯正立时，罐底的最低点一般位于罐底的边沿部位。

现有的两片罐的生产工艺中，拉伸过程通常是分为多次逐步拉伸，前面几次的拉伸步骤由拉伸设备实施，但最后一次拉伸不是由拉伸设备实施，而是在冲底设备实施，即最后一次拉伸与冲底步骤连贯进行（基本同时进行），以控制最后成品的高度。具体地说，坯体2在倒数第二次拉伸完成后，其直径大于设计罐体直径而等于冲底设备环形垫块42的外径（设计罐径相当于圆筒形外成型模32的筒腔320的内径），坯体的高度小于罐体设计高度，如图2所示；当即将进行最后一次拉伸时，坯体套在冲底设备的环形垫块42的外面，如图2所示；进行最后一次拉伸时，冲底设备的外成型模32及上压板33下降，最后一次拉伸的结果如图3所示，此时坯体2直径等于设计罐径，坯体的高度小于罐体设计高度，但罐底仍然呈平整状态，需要继续进一步实施冲底；拉伸完成之后进行冲底时，外成型模32及上压板33继续快速下降，上压板33将上模芯31用力下压，于是上模芯31和下模芯41便将罐坯的坯底冲压而形成有环形凹槽并向内隆起，这样，完成最后一次拉伸和冲底，冲底后的形态如图4所示形状。

现有上述方法存在以下不足：在进行冲底时，罐坯的罐壁与罐底交界转折点（图3中的D\G点）非常容易出现拉裂拉伤的问题，特别是对深度较大（例如深度大于直径）的罐体，这种情况尤其严重,具体原因有如下两方面：

一方面，在进行冲底时，罐坯底部从平整形态演变成为隆起形态和形成出环形凹槽，意味着罐坯底部的展开面积变大，冲底的过程也是使坯体底部展开面积变大的过程，因此坯体底部会出现较大的径向拉应力，这个径向拉应力会作用到罐壁与罐底交界转折点；另一方面，罐壁与罐底交界转折点，在罐壁拉伸过程就已经承受长时间的竖向拉力，特别是对于深度大的罐体而言，竖向拉力更是剧烈。由于罐壁与罐底交界转折点先后受到上述两方面的因素（而罐坯其它部位只承受其中一种因素），使得该部位容易被拉伤或拉裂，特别是径向拉应力往往成为拉伤拉裂的“最后一根稻草”因素。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供及一种两片罐罐身生产工艺，它可以大幅度降低在罐壁与罐底交界转折部位出现拉裂拉伤的危险。

其目的可以按以下方案实现：一种两片罐罐身生产工艺，其设计的成品罐的罐壁高度设计值为h；所采用的冲底设备包括有上模组件和下模组件，其中下模组件包括有下模芯、环形垫块，下模芯呈圆柱状，下模芯的上表面形成有冲压罐底所需的凹凸结构，环形垫块套在下模芯外围且能竖向移动；上模组件包括有上模芯、外成型模、上压板、气缸，上模芯呈圆柱状，上模芯的下表面形成有冲压罐底所需的凹凸结构；外成型模呈圆筒状，上模芯位于外成型模的内腔中，气缸的缸体固定连接在上压板上方，上压板固定连接在外成型模的上方；气缸的活塞杆向下穿过上压板，活塞杆的下端连接上模芯，上压板的中央部位位于上模芯的正上方；

依次包括以下步骤：

A、冲杯步骤：将金属片冲压成为杯形坯体；

B、拉伸步骤：利用拉伸设备将杯形坯体的高度逐渐拉伸，使杯形坯体的坯壁逐渐增高，且杯形坯体的直径逐步缩小，杯形坯体拉伸到最后的坯壁拉伸高度值H大于所述罐壁高度设计值h ，两者差值为拉伸过盈值a，且拉伸过盈值a为0.4mm～2.0mm；杯形坯体拉伸到最后的内径等于下模芯的外径；杯形坯体最后一次拉伸之后成为罐坯；在罐坯的坯壁中，其中最靠近坯底、且竖向高度等于拉伸过盈值a的那一圈环形部位称为拉伸过盈部位；

C、冲底步骤， 采用所述冲底设备，包括以下分步骤：

C1、使环形垫块向上运动，直至环形垫块顶面的竖向位置与下模芯的上边沿处于平齐状态，然后将步骤B拉伸得到的罐坯倒立放置到环形垫块上面，罐坯的坯底位于下模芯的正上方；

C2、使气缸的活塞杆向下伸出，驱动上模芯压在罐坯的坯底上面，罐坯被环形垫块和上模芯夹住；

C3、下模芯固定不动, 驱动环形垫块和上模组件向下移动，罐坯被环形垫块和上模芯夹带着而相应向下同步移动，其中，环形垫块、气缸的活塞杆、上模芯、罐坯四者同步移动， 而上压板、外成型模、气缸的缸体三者同步移动，且上压板、外成型模、气缸的缸体三者向下移动的幅度大于环形垫块、气缸的活塞杆、上模芯、罐坯四者向下移动的幅度；当罐坯的坯底与下模芯上边沿之间的竖向间隙值等于所述拉伸过盈值a时，环形垫块、气缸的活塞杆、上模芯、罐坯四者暂停向下移动；

C4、上压板、外成型模、气缸的缸体三者继续向下运动；当上压板向下运动接触到上模芯之后，上模芯被上压板强制压下而继续向下移动，上模芯和下模芯对坯底实施冲压，使坯底形成有环形凹槽，并使坯底的中央区域相对于外围区域向内隆起；在对坯底实施冲压过程中，依靠坯底径向拉力和上模芯向下压力的共同作用，使步骤B中的坯壁拉伸过盈部位被向坯底中心方向拉扯并受压弯曲屈服而变成为坯底的组成部分。

本发明具有以下优点和效果：

本发明进行冲底步骤时，可以避免罐壁与罐底交界转折部位出现拉裂拉伤的危险，这主要有以下原因：

由于罐坯壁拉伸到最后的坯壁拉伸高度值H大于罐壁高度设计值h，多余出来的拉伸过盈部位原来是属于罐坯壁的组成部分，但在冲底步骤中，逐渐地拓变演化成为罐坯底部的组成部分，这在很大程度上为罐坯底部提供了冲底过程所需的面积补充量，使罐坯底部在冲底步骤中增大的展开面积不需完全依靠拉伸延展而得到，因此可以大幅度降低罐坯底部在冲底步骤中的拉伸程度，大幅度降低罐坯底部在冲底步骤中产生的径向拉伸应力，大幅度降低罐壁与罐底交界转折部位在冲底步骤中受到的径向拉伸力，减少了该部位被拉伤拉裂的“最后一根稻草”因素。

附图说明

图1是两片罐的罐底形成环形凹槽且中央区域相对于外围区域向内隆起的形状示意图 。

图2是传统生产工艺中开始进行最后一次拉伸前的状态示意图。

图3是传统生产工艺中开始进行最后一次拉伸完成后、冲底之前的状态示意图。

图4是图3中的坯体和上下模芯在冲底完成后的放大示意图 。

图5是本发明实施例的步骤A得到的杯形坯体示意图。

图6是实施例的步骤B得到的罐坯的示意图 。

图7是实施例的步骤C1结束时的状态示意图 。

图8是实施例的步骤C2结束时的状态示意图 。

图9是实施例的步骤C3结束时的状态示意图 。

图10是图9中局部放大示意图 。

图11是实施例的步骤C4结束时的状态示意图 。

图12是实施例得到的罐身示意图。

具体实施方式

一种两片罐罐身生产工艺，其设计的成品罐的罐壁高度设计值为h，其采用的冲底设备包括有上模组件3和下模组件4，其中下模组件4包括下模芯41和环形垫块42，下模芯41呈圆柱状，下模芯41的上表面形成有冲压罐底所需的环形凹槽和环形凸筋，下模芯41固定不动，环形垫块42套在下模芯41外围且能竖向移动；上模组件3包括有上模芯31、外成型模32、上压板33、气缸（包括缸体34和活塞杆35），上模芯31呈圆柱状，上模芯31的下表面形成有冲压罐底所需的环形凹槽和环形凸筋，上模芯环形凹槽的位置与下模芯环形凸筋的位置对应配合，上模芯环形凸筋的位置与下模芯环形凹槽的位置对应配合；外成型模32呈圆筒状，上模芯31位于外成型模的内腔320中，气缸的缸体34固定连接在上压板33上方，上压板33固定连接在外成型模32的上方，气缸的缸体34、上压板33和外成型模32三者同步竖向移动；气缸的活塞杆35向下穿过上压板33，活塞杆35的下端连接上模芯31，上压板33的中央部位位于上模芯31的正上方；

该生产工艺依次包括以下步骤：

A、冲杯步骤：将金属片冲压成为杯形坯体1，杯形坯体1的形状如图5所示；

B、拉伸步骤：利用拉伸设备将杯形坯体的高度逐渐拉伸，使杯形坯体的坯壁22逐渐增高，杯形坯体的直径逐步缩小，杯形坯体拉伸到最后的坯壁拉伸高度值H大于所述罐壁高度设计值h ， 两者差值为拉伸过盈值a，且拉伸过盈值a为0.9mm，杯形坯体最后一次拉伸之后形成为罐坯2，罐坯2的内径等于下模芯41的外径；在罐坯2的坯壁中，其中最靠近坯底21、且竖向高度等于拉伸过盈值a的那一圈环形部位（图6中DN/GM所示部位）称为拉伸过盈部位，如图6所示；

C、冲底步骤，采用所述冲底设备，包括以下分步骤：

C1、使环形垫块42向上运动，直至环形垫块顶面的竖向位置与下模芯的上边沿（图7中EF所示部位）处于平齐状态，然后将步骤B拉伸得到的罐坯2倒立放置到环形垫块42上面，罐坯的坯底21位于下模芯41的正上方，如图7所示；

C2、使气缸的活塞杆35向下伸出，驱动上模芯31压在罐坯的坯底21上面，罐坯2被环形垫块42和上模芯31夹住，如图8所示；

C3、下模芯41固定不动, 驱动环形垫块42和上模组件3向下移动，罐坯2被环形垫块42和上模芯31夹带着而相应向下同步移动，其中，环形垫块42、气缸的活塞杆35、上模芯31、罐坯2四者同步移动， 而上压板33、外成型模32、气缸的缸体34三者同步移动，且上压板33、外成型模32、气缸的缸体34三者的向下移动幅度大于环形垫块42、气缸的活塞杆35、上模芯31、罐坯2四者的向下移动幅度；当罐坯2的坯底21与下模芯41上边沿(如图9、图10中EF所示部位)之间的竖向间隙值等于所述拉伸过盈值a时，环形垫块42、气缸的活塞杆35、上模芯31、罐坯2四者暂停向下运动，暂停运动后的状态如图9、图10所示； 在本步骤中，虽然活塞杆35和缸体34都属于气缸，但由于活塞杆35和上模芯31受到罐坯2的向上阻挡作用，因此会使得活塞杆35的移动幅度小于缸体34的移动幅度，即活塞杆35与罐坯2同步移动，而不是与缸体34同步移动；

C4、上压板33、外成型模32、气缸的缸体34三者继续向下运动；当上压板33继续向下运动直至接触到上模芯31之后，上模芯31被上压板33强制压下而继续向下移动，上模芯31和下模芯41对坯底21部位实施冲压，如图11所示，将原来平整的坯底21冲压而形成有环形凹槽，并使坯底21的中央区域相对于外围区域向内隆起（在图11所示状态为向下隆起，在图12所示状态为向上隆起）；在对坯底实施冲压过程中，依靠坯底径向拉力和上模芯向下压力的共同作用，使步骤B中的坯壁的拉伸过盈部位（图6、图10中DN/GM所示部位）被往坯底中心方向拉扯并受压弯曲屈服而变成为坯底的组成部分，最终得到的罐坯2的坯壁22的高度为罐壁高度设计值h，最终得到的罐身坯体2如图12所示。

上述实施例中，拉伸过盈值a可以改为为0.4mm，或者1.5mm，或者2.0m，拉伸过盈值a的大小主要根据罐底设计的弯曲折皱程度、和罐身直径而相应进行取值。

Claims (2)

1.一种两片罐罐身生产工艺，其设计的成品罐的罐壁高度设计值为h，所采用的冲底设备包括有上模组件和下模组件，其中下模组件包括有下模芯、环形垫块，下模芯呈圆柱状，下模芯的上表面形成有冲压罐底所需的凹凸结构，环形垫块套在下模芯外围且能竖向移动；上模组件包括有上模芯、外成型模、上压板、气缸，上模芯呈圆柱状，上模芯的下表面形成有冲压罐底所需的凹凸结构；外成型模呈圆筒状，上模芯位于外成型模的内腔中，气缸的缸体固定连接在上压板上方，上压板固定连接在外成型模的上方；气缸的活塞杆向下穿过上压板，活塞杆的下端连接上模芯，上压板的中央部位位于上模芯的正上方；

依次包括以下步骤：

A、冲杯步骤：将金属片冲压成为杯形坯体；

B、拉伸步骤：利用拉伸设备将杯形坯体的高度逐渐拉伸，使杯形坯体的坯壁逐渐增高，且杯形坯体的直径逐步缩小，杯形坯体拉伸到最后的坯壁拉伸高度值H大于所述罐壁高度设计值h ，两者差值为拉伸过盈值a，且拉伸过盈值a为0.4mm～2.0mm；杯形坯体拉伸到最后的内径等于下模芯的外径；杯形坯体最后一次拉伸之后成为罐坯；在罐坯的坯壁中，其中最靠近坯底、且竖向高度等于拉伸过盈值a的那一圈环形部位称为拉伸过盈部位；

C、冲底步骤，采用所述冲底设备，包括以下分步骤：

C1、使环形垫块向上运动，直至环形垫块顶面的竖向位置与下模芯的上边沿处于平齐状态，然后将步骤B拉伸得到的罐坯倒立放置到环形垫块上面，罐坯的坯底位于下模芯的正上方；

C2、使气缸的活塞杆向下伸出，驱动上模芯压在罐坯的坯底上面，罐坯被环形垫块和上模芯夹住；

C3、下模芯固定不动, 驱动环形垫块和上模组件向下移动，罐坯被环形垫块和上模芯夹带着而相应向下同步移动，其中，环形垫块、气缸的活塞杆、上模芯、罐坯四者同步移动，而上压板、外成型模、气缸的缸体三者同步移动，且上压板、外成型模、气缸的缸体三者向下移动的幅度大于环形垫块、气缸的活塞杆、上模芯、罐坯四者向下移动的幅度；当罐坯的坯底与下模芯上边沿之间的竖向间隙值等于所述拉伸过盈值a时，环形垫块、气缸的活塞杆、上模芯、罐坯四者暂停向下移动；

C4、上压板、外成型模、气缸的缸体三者继续向下运动；当上压板向下运动直至接触到上模芯之后，上模芯被上压板强制压下而继续向下移动，上模芯和下模芯对坯底实施冲压，使坯底形成有环形凹槽，并使坯底的中央区域相对于外围区域向内隆起；在对坯底实施冲压过程中，依靠坯底径向拉力和上模芯向下压力的共同作用，使步骤B中的坯壁拉伸过盈部位被向坯底中心方向拉扯并受压弯曲屈服而变成为坯底的组成部分。

2.根据权利要求1 所述的两片罐罐身生产工艺，其特征在于：所述拉伸过盈值a为0.4mm～1.5mm。