CN108127052A - 一种高产出双动复合模冲杯机及其冲杯工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高产出双动复合模冲杯机，包括机架、驱动机构和双动复合模具组件，其特征在于：所述机架上设置有下模板、中模板和上模板，所述双动复合模具组件包括依次安装在下模板、中模板和上模板上的下模、上模和冲杆，所述下模板和上模板在驱动机构的驱动作用下可进行上下运动，所述驱动机构设置有凸轮和主轴，通过设计凸轮曲线和偏心主轴的运动关系，使得上下模板协同运动，实现在一台冲杯机上进行两次拉伸因而可以使用更大的直径和更薄的金属原料，同时本发明提供了一种可在同一台冲杯机上实现开料、两次拉伸和落料的高效、可靠、一体化的冲杯工艺。

Description

一种高产出双动复合模冲杯机及其冲杯工艺

技术领域

本发明涉及易拉罐生产技术领域，尤其是一种高产出双动复合模冲杯机及其冲杯工艺。

背景技术

易拉罐广泛应用在各种饮料的包装中，并具有使用方便和外形美观的优点。在人们生活水平不断提升和饮品产品品种越来越丰富的同时，对于易拉罐的需求也在不断增长。易拉罐通常分为铝质和铁质两种，其基本结构由罐体和易拉盖组成，其中罐体主要是经过冲杯，拉伸等工艺制成。

传统易拉罐厂要提高竞争力其实就是要提高吨铝材制罐数量，要实现这一目的，基本就从两个方面考虑：

其一就是增加冲杯机模具的数量，例如从10模增加到12模，增加两个模具数使得冲杯铝材的宽度可以增加，从而铝材材料利用率也会提高，吨铝材的产出杯数量就可以提高，每增加两个模具，吨产出能增加约0.18%--0.3%，若某易拉罐罐厂使用0.27mm厚度铝材，156mm开料直径，10个模具的冲杯机生产500毫升的易拉罐约为63232个/吨，如使用12模冲杯机，吨产出约为63400个/吨，提高产量为0.265%，可见增加模具数量可以提高吨产出率，但是效果不是很明显，同时由于设备的局限性，铝材宽度不可能无限增加，如今铝材的宽度基本达到极限了；

其二是采用更薄的金属材料，此方法是最重要的一个办法，也是国内各个罐厂想要提高本企业竞争力必须努力的方向，若铝材每减薄0.005 mm，就可使得罐的吨产出约增加1.7%--2.5%的数量，从以上数据可以看出，满足罐的基本要求前提下如能把冲杯铝卷厚度减薄能使罐厂的吨产能迅速提升，从而大大增强罐厂企业的竞争力。

然而，目前国内外制罐行业用于加工薄壁金属罐（如易拉罐）的流水线，制罐工艺普遍采用在冲杯机上做一次拉伸，再在另一台设备拉伸机上再做一次拉伸，然后进行减薄拉伸的工艺方法。由于受到金属薄板材料两次拉伸系数的限制，开料尺寸不易过大，目前国内外最先进的制罐企业采用最薄的铝材为0.265mm，单个易拉罐的用料成本已为极限。在目前现有设备，大部分生产厂家以减少金属基板材的厚度目标，以此来降低生产金属罐的成本，因为目前冲杯机只有一次拉伸成型，在这基础上改变效果不明显。而随着易拉罐市场规模的逐年增长及市场竞争的日趋激烈，易拉罐生产厂家在使用更薄的铝材和规模化生产方面面临更大挑战，从而亟需开发能高效、稳定、高产出的具有竞争力的易拉罐冲杯国产设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于生产制造薄壁铁罐或铝罐的高产出双动复合模冲杯机，可以在冲杯机上完成落料和两次拉伸工序，从而大幅度增加开料尺寸，减少金属板材的厚度，以此来降低金属罐的生产成本。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：

一种高产出双动复合模冲杯机，包括机架、驱动机构和双动复合模具组件，所述机架包括底板、以及设置在底板左右两侧的侧板，两侧的侧板之间设置有可以上下活动的上滑架和下滑架，上滑架的底部设置有上模板，下滑架的顶部设置有下模板，所述上模板和下模板分别位于机架的上部和下部，机架的中部设置有中模板，中模板位于上模板和下模板与下模板之间；

所述驱动机构包括驱动电机、主轴、飞轮、凸轮、连杆、主轴承和滚轮轴承，所述主轴通过两端的主轴承安装在机架两侧的侧板上，主轴的中部安装有飞轮，所述飞轮通过皮带连接驱动电机，主轴的左右两端分别安装有凸轮，所述凸轮相互对称且位于机架的内侧，凸轮的上方设置有滚轮轴承，所述滚轮轴承对称安装在下滑架的底部且始终与对应的凸轮接触，所述主轴伸出机架侧板的左右两外端均设置有偏心段，主轴的偏心段通过轴承连接连杆的底端，连杆的顶端通过轴承连接上滑架的两端；

所述双动复合模具组件包括依次安装在下模板、中模板和上模板上的下模、上模和冲杆，所述下模包括由里及外依次设置的内拉伸环、可上下活动的下压件I、下冲刀和可上下活动的下压件II，所述内拉伸环的中部设置为中空的出杯通道；

所述中模通过中模座固定在中模板上，所述中模包括由里及外依次设置的可上下活动的上压件、外冲头、压料圈和上冲刀，所述压料圈的顶部设置有驱动压料圈上下运动的驱动件，所述上压件的中部设置为贯通的与冲杆相配合的冲杆通道；

安装在上模板底部的冲杆伸入冲杆通道内部，所述冲杆的底部设置有和易拉罐杯体内腔相吻合的冲头。

所述上压件、下压件II和上压件均设置为活塞，对应为下活塞Ⅰ、下活塞Ⅱ和上活塞Ⅰ。

所述驱动件采用三级活塞式的驱动结构，即包括自上而下依次设置的一级活塞、二级活塞和三级活塞。

所述中模的顶部设置有压盖，所述压盖中部设置为贯通的与冲杆相配合的冲杆通道。

本发明配合现有技术中的步进式进料机构使用，冲杯工艺包括如下的步骤：

（1）下模板位于最低处，同时上模板位于最高处；

（2）金属料板在进料机构的作用下前进一定的

（3）下模板在凸轮的作用下上升，使得下活塞Ⅱ将金属板料压紧在上冲刀的下表面，由下活塞Ⅱ下部的气压提供落料剪切时的压料力；

（4）下模板继续上升，下活塞Ⅱ压紧金属板料不动，下冲刀的外刃口与上冲刀的内刃口相互咬合，从金属板料上剪下片料；

（5）下冲刀随着下模板继续上升，压料圈在驱动件的推动下，提供第一次拉伸时所需要的压料力；

（6）下冲刀随着下模板继续上升，下冲刀的内孔与固定在中模板上的外冲头的外圆相互作用下，对片料做第一次拉伸；

（7）当完成第一次拉伸以后，下模板在凸轮的支撑下，依靠凸轮的远点平角曲线，停留在最高点处，同时上模板在连杆的带动下向下运动，冲头随着冲杆沿着冲杆通道下行；

（8）下活塞Ⅰ将完成第一级拉伸的金属料板压紧在外冲头的下表面，上活塞Ⅰ的下表面也将金属料板压紧在内拉伸环的上表面，下活塞Ⅰ和上活塞Ⅰ提供第二级拉伸时的压料力；

（9）冲头随着上模板继续下行，冲头的外圆面和内拉伸环的内孔的共同作用下，对杯体做第二级拉伸；

（10）冲头下行到最低点，完成第二级拉伸动作，杯体完全成型；

（11）通过冲杆向杯体内部冲入高压空气，使杯体从冲头上脱落；

（12）脱落后的杯体通过下模板中的出杯通道离开冲杯机；

（13）下模板在凸轮的作用下下行直至最低点，上模板在上滑架的作用下上行直至最高点，完成一个工作循环。

本发明的有益效果为：

（1）本发明通过对冲杯机的结构进行优化设计，实现了在一台冲杯机上实现对金属原料的两次拉伸，从而使原料可以使用更大的直径和更薄的原料，使原料的使用更加充分，有效提高了单位吨数金属原料制罐的数量，吨产杯数量约为现有技术中同规格的冲杯机的1.15倍，通过提高原料的利用率减少废料的产出从而有效降低了生产成本，提高企业的竞争实力。

（2）本发明提供的冲杯机可以实现开料、两次拉伸和落料的一体化冲杯作业，工艺模式新颖，生产效率高，冲压的杯型规整，耗材少，质量好。

附图说明

图1是本发明的主视图，

图2是本发明的侧视图，

图3是本发明的双动复合模具组件的截面示意图，

其中，1-下滑架，2-下模板，3-中模板，4-上模板，5-上滑架，6-连杆，7-侧板，8-滚轮轴承，9-凸轮，10-主轴，11-底座，12-飞轮，21-内拉伸环，22-下压件Ⅰ，23-下冲刀，24-下压件Ⅱ，25-金属板料，26-上冲刀，27-压料圈，28-外冲头，29-上压件， 31-一级活塞，32-中模座，33-压盖，34-冲杆，35-冲头，36-二级活塞，37-三级活塞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1至3所示：一种高产出双动复合模冲杯机，包括机架、驱动机构和双动复合模具组件，所述机架包括底板、以及设置在底板左右两侧的侧板7，两侧的侧板7之间设置有可以上下活动的上滑架5和下滑架1，上滑架5的底部设置有上模板4，下滑架1的顶部设置有下模板2，所述上模板4和下模板2分别位于机架的上部和下部，机架的中部设置有中模板3，中模板3位于上模板4和下模板2与下模板2之间；

所述驱动机构包括驱动电机、主轴10、飞轮12、凸轮9、连杆6、主轴10承和滚轮轴承8，所述主轴10通过两端的主轴10承安装在机架两侧的侧板7上，主轴10的中部安装有飞轮12，所述飞轮12通过皮带连接驱动电机，主轴10的左右两端分别安装有凸轮9，所述凸轮9相互对称且位于机架的内侧，凸轮9的上方设置有滚轮轴承8，所述滚轮轴承8对称安装在下滑架1的底部且始终与对应的凸轮9接触，所述主轴10伸出机架侧板7的左右两外端均设置有偏心段，主轴10的偏心段通过轴承连接连杆6的底端，连杆6的顶端通过轴承连接上滑架5的两端；

所述双动复合模具组件包括依次安装在下模板2、中模板3和上模板4上的下模、上模和冲杆34，所述下模包括由里及外依次设置的内拉伸环21、可上下活动的下压件Ⅰ22、下冲刀23和可上下活动的下压件Ⅱ24，所述内拉伸环21的中部设置为中空的出杯通道；

所述中模通过中模座32固定在中模板3上，所述中模包括由里及外依次设置的可上下活动的上压件29、外冲头28、压料圈27和上冲刀26，所述压料圈27的顶部设置有驱动压料圈27上下运动的驱动件，所述上压件29的中部设置为贯通的与冲杆34相配合的冲杆34通道；

安装在上模板4底部的冲杆34伸入冲杆34通道内部，所述冲杆34的底部设置有和易拉罐杯体内腔相吻合的冲头35。

所述下压件Ⅰ22、下压件Ⅱ24和上压件29均设置为活塞，对应为下活塞Ⅰ、下活塞Ⅱ和上活塞Ⅰ。

所述驱动件采用三级活塞37式的驱动结构，即包括自上而下依次设置的一级活塞31、二级活塞36和三级活塞37。

所述中模的顶部设置有压盖33，所述压盖33中部设置为贯通的与冲杆34相配合的冲杆34通道。

本发明配合现有技术中的步进式进料机构共同使用，实现在同一台冲杯机上进行开料、两次拉伸和落料的高效、可靠、一体化的冲杯工艺，冲杯工艺包括如下的步骤：

（1）下模板2位于最低处，同时上模板4位于最高处；

（2）金属料板在进料机构的作用下前进一定的

（3）下模板2在凸轮9的作用下上升，使得下活塞Ⅱ将金属板料25压紧在上冲刀26的下表面，由下活塞Ⅱ下部的气压提供落料剪切时的压料力；

（4）下模板2继续上升，下活塞Ⅱ压紧金属板料25不动，下冲刀23的外刃口与上冲刀26的内刃口相互咬合，从金属板料25上剪下片料；

（5）下冲刀23随着下模板2继续上升，压料圈27在驱动件的推动下，提供第一次拉伸时所需要的压料力；

（6）下冲刀23随着下模板2继续上升，下冲刀23的内孔与固定在中模板3上的外冲头28的外圆相互作用下，对片料做第一次拉伸；

（7）当完成第一次拉伸以后，下模板2在凸轮9的支撑下，依靠凸轮9的远离圆心一侧的平滑曲面停留在最高点处，同时上模板4在连杆6的带动下向下运动，冲头35随着冲杆34沿着冲杆34通道下行；

（8）下活塞Ⅰ将完成第一级拉伸的金属料板压紧在外冲头28的下表面，上活塞Ⅰ的下表面也将金属料板压紧在内拉伸环21的上表面，下活塞Ⅰ和上活塞Ⅰ提供第二级拉伸时的压料力；

（9）冲头35随着上模板4继续下行，冲头35的外圆面和内拉伸环21的内孔的共同作用下，对杯体做第二级拉伸；

（10）冲头35下行到最低点，完成第二级拉伸动作，杯体完全成型；

（11）通过冲杆34向杯体内部冲入高压空气，使杯体从冲头35上脱落；

（12）脱落后的杯体通过下模板2中的出杯通道离开冲杯机；

（13）下模板2在凸轮9的作用下下行直至最低点，上模板4在上滑架5的作用下上行直至最高点，完成一个工作循环。

本发明的两次拉伸冲杯的驱动原理为：驱动电机通过皮带带动飞轮12转动，飞轮12的转动带动主轴10转动，安装在主轴10两端的左右凸轮9随之转动，由于凸轮9为非圆形结构，因此设置于凸轮9上方且与凸轮9始终接触的滚轮轴承8随着凸轮9的转动会上下运动，最终使下滑架1沿着左右侧板7中间的U形槽上下运动，安装在下滑架1上的下模板2随下滑架1一起上下运动；

与此同时，在主轴10转动的过程中，主轴10两外端设置的偏心段沿着主轴10的轴心做圆周运动，在主轴10偏心段的转动作用下与连杆6绕主轴10做曲柄运动，在连杆6的驱动作用下，上滑架5在沿着左右侧板7中间的U形槽上下运动，安装在下滑架1上的下模板2随下滑架1一起上下运动；

本发明通过设计凸轮9曲线和偏心主轴10的运动关系，使得上下模板2协同运动，实现一台冲杯机能实现开料、两次拉伸和落料的一体化冲杯动作。

冲杯机的制杯的过程其实就是剪料拉伸的一个过程，根据拉伸模的原理，每次拉伸都有拉伸比的限制的问题，就是一定直径的圆料只能拉伸到一定直径圆桶，如果要拉伸到更小的直径圆桶需要经过两处或者多次拉伸才能实现。传统冲杯机设备只是经过一次拉伸完成冲杯过程，设备已经把拉伸比计算到接近极限尺寸，也就是说在成品罐罐身直径一定的情况下，开料直径基本算到最大，由于拉伸比系数局限，已经不可能再大幅度增加开料直径。

本发明克服了这一技术难点，通过在一台冲杯机上实现对金属原料的两次拉伸，从而使原料可以使用更大的直径和更薄的原料，使原料的使用更加充分，有效提高了单位吨数金属原料制罐的数量，吨产杯数量约为现有技术中同规格的冲杯机的1.15倍，通过提高原料的利用率减少废料的产出从而有效降低了生产成本，同时通过在一台冲杯机上实现开料、两次拉伸和落料的一体化冲杯作业，有效提高了生产效率，大大提升企业的竞争力。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种高产出双动复合模冲杯机，包括机架、驱动机构和双动复合模具组件，其特征在于：所述机架包括底板、以及设置在底板左右两侧的侧板，两侧的侧板之间设置有可以上下活动的上滑架和下滑架，上滑架的底部设置有上模板，下滑架的顶部设置有下模板，所述上模板和下模板分别位于机架的上部和下部，机架的中部设置有中模板，中模板位于上模板和下模板与下模板之间；

所述驱动机构包括驱动电机、主轴、飞轮、凸轮、连杆、主轴承和滚轮轴承，所述主轴通过两端的主轴承安装在机架两侧的侧板上，主轴的中部安装有飞轮，所述飞轮通过皮带连接驱动电机，主轴的左右两端分别安装有凸轮，所述凸轮相互对称且位于机架的内侧，凸轮的上方设置有滚轮轴承，所述滚轮轴承对称安装在下滑架的底部且始终与对应的凸轮接触，所述主轴伸出机架侧板的左右两外端均设置有偏心段，主轴的偏心段通过轴承连接连杆的底端，连杆的顶端通过轴承连接上滑架的两端；

所述双动复合模具组件包括依次安装在下模板、中模板和上模板上的下模、上模和冲杆，所述下模包括由里及外依次设置的内拉伸环、可上下活动的下压件Ⅰ、下冲刀和可上下活动的下压件Ⅱ，所述内拉伸环的中部设置为中空的出杯通道；

所述中模通过中模座固定在中模板上，所述中模包括由里及外依次设置的可上下活动的上压件、外冲头、压料圈和上冲刀，所述压料圈的顶部设置有驱动压料圈上下运动的驱动件，所述上压件的中部设置为贯通的与冲杆相配合的冲杆通道；

安装在上模板底部的冲杆伸入冲杆通道内部，所述冲杆的底部设置有和易拉罐杯体内腔相吻合的冲头。

2.根据权利要求1所述的高产出双动复合模冲杯机，其特征在于：所述上压件、下压件II和上压件均设置为活塞，对应为下活塞Ⅰ、下活塞Ⅱ和上活塞Ⅰ。

3.根据权利要求1所述的高产出双动复合模冲杯机，其特征在于：所述驱动件采用三级活塞式的驱动结构，即包括自上而下依次设置的一级活塞、二级活塞和三级活塞。

4.根据权利要求1所述的高产出双动复合模冲杯机，其特征在于：所述中模的顶部设置有压盖，所述压盖中部设置为贯通的与冲杆相配合的冲杆通道。

5.一种冲杯工艺，其特征在于，包括如下的步骤：

（1）下模板位于最低处，同时上模板位于最高处；

（2）金属料板在进料机构的作用下前进一定的

（3）下模板在凸轮的作用下上升，使得下活塞Ⅱ将金属板料压紧在上冲刀的下表面，由下活塞Ⅱ下部的气压提供落料剪切时的压料力；

（4）下模板继续上升，下活塞Ⅱ压紧金属板料不动，下冲刀的外刃口与上冲刀的内刃口相互咬合，从金属板料上剪下片料；

（5）下冲刀随着下模板继续上升，压料圈在驱动件的推动下，提供第一次拉伸时所需要的压料力；

（6）下冲刀随着下模板继续上升，下冲刀的内孔与固定在中模板上的外冲头的外圆相互作用下，对片料做第一次拉伸；

（7）当完成第一次拉伸以后，下模板在凸轮的支撑下，依靠凸轮的远点平角曲线，停留在最高点处，同时上模板在连杆的带动下向下运动，冲头随着冲杆沿着冲杆通道下行；

（8）下活塞Ⅰ将完成第一级拉伸的金属料板压紧在外冲头的下表面，上活塞Ⅰ的下表面也将金属料板压紧在内拉伸环的上表面，下活塞Ⅰ和上活塞Ⅰ提供第二级拉伸时的压料力；

（9）冲头随着上模板继续下行，冲头的外圆面和内拉伸环的内孔的共同作用下，对杯体做第二级拉伸；

（10）冲头下行到最低点，完成第二级拉伸动作，杯体完全成型；

（11）通过冲杆向杯体内部冲入高压空气，使杯体从冲头上脱落；

（12）脱落后的杯体通过下模板中的出杯通道离开冲杯机；

（13）下模板在凸轮的作用下下行直至最低点，上模板在上滑架的作用下上行直至最高点，完成一个工作循环。