制桶工艺学
第四章 桶身整形
第一节 桶身整形设备和工艺
4.1.2 桶身整形工艺
一、桶身整形工艺流程
桶身整形的工艺流程在一般情况下，采用扳边——波纹——涨筋的全套整形工艺。在板材相对较厚或钢桶容量较小的情况下，可省略波纹工艺环节，采用扳边——涨筋的工艺流程。如图4-18所示是桶身整形一般的工艺流程图。
图4-18 桶身整形工艺流程图
二、桶身整形工艺尺寸的确定
1.扳边工艺尺寸的确定
扳边的工艺尺寸是根据卷边的需要确定的。卷边时，采用卷边滚轮将桶顶底盖与桶身封卷成一个完整的钢桶，就是将桶底盖的翻边凸缘与桶身的扳边凸缘卷合在一起的过程。为了使钢桶卷边达到一定的密封性能和足够的强度，对卷边的长度、搭接量以及卷边层数均有一定的工艺要求。这就是扳边工艺尺寸以及桶顶底盖翻边宽度尺寸的基本依据。
另外扳边工艺尺寸还须与桶顶底盖的尺寸密切配合，主要有两方面：一是两者的卷边搭接量；二是配合角度。桶身扳边宽度与搭接量的关系用桶身钩按百分率来衡量，桶身钩按百分率ρ按下式计算：
ρ=h/b?100%
式中 h——搭接量(mm)；b——桶身钩长度(mm)。
桶身扳边宽度必须满足钩接百分率超过百分之五十的要求。扳边角度也必须与桶顶底盖配合，对于二重平卷边，桶盖翻边角度即冲压翻边角度，约为90°，因此扳边角度也取90°±2°。对于三重圆卷边，由于桶顶底盖在卷边前先经预卷，因此某配合角度要大些，扳边角度取为108°±2°。
根据理论推算以及实际反复验证，对于200升闭口钢桶，采用二重平卷边时，其扳边宽度尺寸为12±1mm；采用三重圆卷边时，其扳边宽度尺寸为17.5±O.5mm。
2.波纹工艺尺寸的确定
波纹的主要作用是增强钢桶的强度和刚度，因此确定波纹工艺尺寸的主要依据是钢桶的强度分析。
钢桶一般由薄钢板制成，属于薄壳构件，其形状为圆筒形，属于回转体。因此，在正常情况下，其受力均匀，在与对称轴垂直的截面上，即桶身部分，所受的弯矩几乎为零，这就是所谓壳体无矩现象。但是钢桶如果碰到撞击或其它冲击，桶身便会变形。桶身形状若在某处发生突变，则会产生较大的局部荷载，并能在壳体中引起很大的弯曲。我们在钢桶桶身上旋压波纹的目的就是为了抵抗这种弯曲，增强桶身的抗弯强度。
如果材料不变，构件的抗弯强度只与材料的截面形状大小有关，通常用抗弯裁面模量来表示各种截面的抗弯能力。波纹的抗弯截面模量可近似地按下式计算：
式中 W——抗弯截面模量；
b——波纹宽度；
t——钢板厚度；
h——波纹高度；
h1——h1=(h+t)/2
h2——h2=(h-t)/2。
从上面计算式可知，波纹的抗弯强度除与钢板厚皮有关外，主要与波纹的宽皮和高度有关。而且波纹的抗弯截面模量要比没有波纹的钢板截面模量——t3/6要大得多。只要根据桶身的高度以及加工许可选择适当的波纹宽度和高度，就能大大加强钢桶的强度。
以200升闭口钢桶为例，若制桶钢板厚度为1.25mm，则可在环筋至桶顶底之间各旋压7道波纹，波纹高为3±1mm，宽为25mm。如果增加钢板厚度或者钢桶容量变小，则可减少波纹数目，也可适当减小波纹高度和宽度，甚至可以完全不加工波纹。
3.环筋工艺尺寸的确定
环筋的作用有两点：一是增加钢桶的强度和刚度，二是便于运输滚动，减小接触面，从而减小滚动摩擦力。因此，环筋工艺尺寸确定的依据除与波纹一样的强度因素外，还有便于滚动的稳定、省力等要求。
环筋的强度分析与波纹相仿，其抗弯截面模量公式也可借用波纹的计算公式。不一样的只是环筋的高度和宽度均要比波纹的高度和宽度大得多，因此从抗弯性能，即增加的强度来看，环筋要比波纹强得多。环筋成为钢桶必不可少的加强结构也主要是它的这种强度特性所决定的。
环筋的第二个作用，即便于运输滚动，主要与环筋的高度和环筋在钢桶上的分布位置有关。钢桶在卧置状态要靠两道环筋着地，则必须使环筋高度大大超过圆周上所有结构的高度。也就是环筋的最高处直径要远大于钢桶圆周上所有直径，其中包括波纹的外径、卷边凸缘的外径。只有这样，环筋才能充当钢桶运输滚动的两个支承点。
环筋在钢桶上的分布位置，当然与钢桶强度有关，必须使桶身在高度方向上强度保持基本一致，即由环筋、波纹以及卷边凸缘（卷边凸缘其实也起到加强桶身强度的作用）形成的加强因素均匀地使桶身整体强度得到加强。但是由于环筋还但任运输的作用，因此还必须考虑其支承的稳定性，从这个角度考虑，两道环筋还必须有一定距离，并对称分布在桶身的两侧。
