复合模具在钢桶生产中的应用

林陈彪

【摘要】100L和200L钢桶是化工产品的主要包装物，电石产品的钢包装桶属危险品包装物，生产工艺流程长，占用压力机多。通过改造生产流程、合并工序及应用复合模具等方法，可实现减少压力机台数，提高生产效率及经济效益。

【关键词】包装钢桶；复合模具；提高效率；节省投资。

1.引言

化工产品多属危险产品。其使用的包装钢桶则为危险品包装物，原生产工艺流程长，占用压力机多。还需要多台专用钢桶加工机械。

为满足用户的需求，三化机械厂包装钢桶系列及品种不断增加，所需的钢桶加工设备也越来越多。其中用于桶盖、小盖和桶底制作压力机需求也不断增加。如果依靠更换模具来减少压力机的投入。将无法提高生产效率，而且模具多次安装将可能出现上下模配合精度误差而影响产品质量。组织生产的灵活性也必然下降。本文采用复合模具等方法，对生产流程进行改造，达到减少压力机用量．提高生产效率的目的。

2.桶盖和桶底的生产工艺流程的改进

包装桶的桶盖、小盖和桶底的生产过程，零件结构的主要工艺，基本上都由压力机上安装各式模具来完成。钢桶生产线改造之前。使用常规模具、以单个结构的冲裁、弯曲或拉深工序来完成零件制作。以100L电石桶为例，桶盖和桶底材料均为10#钢，薄板厚为1mm。桶盖、桶底零件图见图1。

图1 100L电石桶桶盖、桶底示意图

桶盖改造前生产工艺流程：落料冲裁→拉深→成形→冲小孔→冲大孔→一次翻边→二次翻边→冲字成形。

桶底改造前生产工艺流程：落料冲裁→拉深成形→加强筋成形。

冲裁是完成桶盖的落料工序。其基本尺寸为Φ490；拉深是完成Φ428(Φ427)尺寸的成形工序：冲小孔完成2个透气小孔的制作工序。用于点焊M10螺帽并安装专用螺丝；冲大孔完成Φ190基本尺寸的冲裁，为一次翻过做准备，大孔用于装料及封小盖；一次翻边完成Φ229(Φ228)尺寸的翻边工序；二次翻边完成尺寸Φ245的翻边工序：冲字则完成内销或出口标志和产品批号等字体的成形工序。

钢桶生产线改造的设计重点是应用复合模具来合并工序。经过对工艺流程的分析研究，多种复合方案的比较确定，将桶盖工艺流程中落料冲裁与拉深成形合并、冲大孔与一次翻边合并、冲小孔、冲字成形合并；将桶底工艺流程中落料冲裁与拉深成形合并。并将此方案作为改造的优选方案。

改造后桶盖生产工艺流程：落料、拉深复合冲裁成形→小孔、字复合冲裁成形→大孔、一次翻边复合冲裁成形→二次翻边。
桶底改造后生产工艺流程：落料、冲压复合冲裁成形→加强筋成形。

3.复合模具设计的运用

由于复合模具生产效率高。冲裁零件的尺寸与外缘。相对位置精度较高，在需要依靠多道冷冲压生产工序完成的零件制作过程中，逐步得到广泛的应用，是冷冲压生产线性改造的主要方向之一。改造方案确定后，结合三化机械厂模具制造能力进行模具结构方案设计及加工图设计。

3.1 落料、拉深冲裁成形复合模

落料、拉深冲栽复合模的结构设计，上模采用上模刀口与上模座焊接方法制作，下模采用凹模刀口与下模座销子定位、螺丝紧固方法制作。

复合模的材料，上模刀口与凹模刀口均选用45#钢。要求热处理至HRC50～55，上模座和下模座则采用Q235A。以节约材料费用；卸料橡胶选用弹性好的天然橡胶或顺丁橡胶。落料、拉深冲裁成形复合模结构见图2。

1-上模座及上模刀；2-凹模刀；3-圆锥销；
4-卸料板；5-下成形模；6-卸料橡胶；7-螺钉
图2 落料、拉深冲裁成形复合模

3.2 小孔、字冲裁成形复合模

小孔、字冲复合模的结构设计。上模采用上模座与气孔上刀口螺纹联接的方法制作，上模座本体采用中板焊接方法制作；下模座采用厚板整体制作。气孔下刀口采用过盈配合及螺栓固定的方法，准确安装在下模座上；上、下字模采用销子定位、螺丝紧固的方法，分别安装在上、下模上。

复合模的材料，上下气孔刀口、上下字模均选用45#钢。热处理至HRC50～55。而上模座和下模座则选用Q235A。小孔、字冲裁成形复合模结构见图3。

1-上模座；2-螺母；3-弹簧垫；4-气孔上刀口；
5-螺栓、销钉；6-上字模；7-卸料板；8；卸料橡胶；
9-螺栓、螺母；10-销子；ll-下模座；12-下字模；
13-螺栓、销钉；l4-气孔下刀口
图3 小孔、字冲裁成形复合模

3.3 大孔、一次翻边冲裁成形复合模

大孔、一次翻边复合模结构设计，采用拉深(一次翻边)正装、冲裁倒装式复合。拉伸凸模与上模刀口合二而一，并与上模座螺纹联接的方法制作。下模中拉深凹模及下模刀口与下模座以销子定位、螺丝紧固方法联接。结构设计时要注意，上道工序完成字体的凸起后，对应下模设计。应铣出足够容纳凸起字体的凹槽。

复合模材料，上模刀口与下模刀口均选用45#钢，热处理至HRC50～55。上模座和下模座则选用Q235A。大孔、一次翻边冲裁成形复合模结构图见图4。

1-上模座；2-螺母；3-螺杆；4-螺母；5-垫片；6-螺杆；
7-卸料橡胶；8-拉深模及内刀口组合；9-卸料板；
1O-拉深下模；ll-螺钉；12-下模座；l3-下刀口；
14-小卸料板；15-螺钉；16-螺栓；17-卸料橡胶
图4 大孔、一次翻边冲裁成形复合模

模具结构设计是复合模具设计过程中的重点，设计过程参考了常规模具的设计思想及现场使用特点。模具间隙、工件变形量的计算和冷冲模模具设计手册。一般零件的选材及热处理要求参考相应的设计资料及现场使用经验。

4.复合模具的制作及试运行

复合模具制作关键是模具各部分的尺寸必须准确，能完整实现设计意图。根据三化机械厂多年制作钢桶模具的经验。模具制作完成后必须进行合模检测调试，调试采用安装试运行的方法。除落料、拉深冲裁成形复合模外，小孔、字冲裁成形复合模及大孔、一次翻边冲裁成形复合模均需制作专门试件，首先进行小孔、字体、大孔、一次翻边的单个要素冲压调试。成功后再进行复合模的完整调试。对搭边、模具的间隙、卸料能力等再做出适当调整后进行试生产。试生产过程，专业技术人员应跟踪测量、记录。对复合模具提出改进的建议，再根据建议对模具进行优化完善，最后正式投入生产。

5.复合模具的投用效果

通过生产流程改造，设计复合模具来合并工序，并成功地应用于100L电石桶等钢桶生产，实现了减少压力机，缩短工艺流程的效果。桶盖、桶底生产线经改造后，正式投入三化机械厂生产，节省了四台63t压力机的投入，减少了设备占地面积。同时，借鉴100L电石桶复合模具的设计理念及调试方式，应用于多种钢桶复合模具的设计，达到了同样的效果。生产效率及经济效益获得同步提高，产量逐年上升，目前钢桶年生产能力已达到10多万个。

6.结束语

100L和200L钢桶生产线改造实践表明，通过改造生产流程、合并工序及应用复合模具等方法，可实现减少压力机台数，提高生产效率并取良好经济效益。

参考文献：

【1】赵伟阁.膜具设计[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2006