1、 易拉罐翻新机械翻边装置虚拟样机设计易拉罐翻新机械翻边装置虚拟样机设计 易拉罐翻新机械翻边装置虚拟样机设计易拉罐翻新机械翻边装置虚拟样机设计 摘摘 要要 铝质易拉罐由于材料是铝质合金，可再回收利用，但就国内目前的回收利用现状而言回收技术落后，铝质金属降级使用，造成了资源效用的浪费。易拉罐翻新机械翻边装置是翻新铝质易拉罐的专用机械，是翻新易拉罐中不可缺少的机械设备。为了适应翻新不同易拉罐要求，本次是利用 SolidWorks 软件进行易拉罐翻边机翻边装置虚拟样机设计，由于 SolidWorks 软件可以十分方便地绘制复杂的三维实体模型、完成产品装配和生成工程图。有利于发挥人的创造性思维，有利于新
2、产品、新方案的设计，本次设计首先是对机架、带轮、轴、旋压机头、夹具，拉杆，压杆进行在 Solidworks 三维建模设计，然后进行虚拟装配，并在 Solidworks 软件进行运动仿真，检测各零件干涉及运行稳定状态，为下一步研究提供科学依据。关键词：铝质易拉罐；翻边装置；虚拟样机设计 THE VIRTUAL PROTOTYPE CAN RENOVATE MECHANICAL FLANGING DEVICE DESIGN ABSTRACT Aluminum cans because the material is aluminum alloy,can be recycled,but in ter
3、ms of current situation recycling backward technology using domesticrecycling,aluminum metal relegated to use,not only the pollution is serious,is not conducive to environmental protection,the waste of resource utility.Canrenovate mechanical flanging device is a special machinery for renovation ofal
4、uminum cans,cans of mechanical equipment renovation is indispensable.In order to meet the different requirements of renovation of cans,the design of the rated power 1.5KW refurbished machine flanging device,which is composed of a frame,belt wheel,shaft,spinning head,upper and lowerpressing etc.,in t
5、he motor drives the big belt wheel rotation,so that the shellspinning head can flip is rotated about the axis,axial force the shell along the horizontal axis to the inner.The SolidWorks software can be very convenientto draw three-dimensional entity model,finished product assembly and the engineerin
6、g drawing generation complex.To give full play to the creative thinking,design new products,favorable Ding of the new design,mechanical design,help designers more accurate,faster and more efficiently will beinnovative ideas into market products.KEYWORDS：Aluminum cans；renovation of mechanical flangin
7、gdevice；virtual prototype design 1 绪论绪论 1.1 国内制罐业发展现状国内制罐业发展现状 1959年美国俄亥俄州帝顿市 DRT公司的 ERNIE.C.FRAZE(艾马尔 克林安 弗雷兹)发明了易拉罐，即用罐盖本身的材料经加工形成一个铆钉，外套上一拉环再铆紧,配以相适应的刻痕而成为一个完整的罐盖。这一天才的发明使金属容器经历了 150年漫长发展之后有了历史性的突破。同时，也为制罐和饮料工业发展奠定了坚实的基础。国内易拉罐业始于 20世纪 80 年代初期，虽然只有二十年的历史，却走过了四次危机。第一次是 1988年实行银根紧缩的政策背景下，国内舆论界对易拉罐生产
8、和消费是否符合国情展开激烈论战。同时国家将原辅材料进口关税由 20提高到 40，生产企业面临生死考验。第二次危机发生在 1989年 6 月，由于众所周知的原因，全国饮料市场一落千丈，易拉罐业陷入困境。第三次是“汇率风波”。20世纪 90年代后期，国内易拉罐业迅速发展，原来罐厂扩容，新建厂增加，从而达到年产 100亿只的生产能力，但由于需求量始终未能有效突破，生产过剩导致了第四次危机。近几年，由于一方面是国民的消费习惯及水平的影响，玻璃瓶仍主导着啤酒饮料包装；另一方面是易拉罐已不再被视为高消费品或成为时尚消费，但又由于它具有一定经济水平的消费价位，而难于替代玻璃瓶，国内对易拉罐的需求量始终保持在
9、 60亿70亿只之间。制罐业大多数处于困境中，受相关行业影响，罐厂要投入很大一笔资金进行大幅度技术改造，用于降低成本，从而使总体价位降下来促进消费。随着市场竞争加剧，优胜劣汰法则必将在国内罐业中表现出来，国内罐业必将参照国外罐业发展的路子，进行技术改造、资产重组以求发展1。1.2 国内易拉罐回收利用现状国内易拉罐回收利用现状 我国是世界上废易拉罐回收率较高的国家，同时，又是世界上废易拉罐利用档次较低的国家。据有关专家估算，我国废铝易拉罐的回收率为 85%左右，与国外相比并不逊色，回收的废易拉罐（包我国用于包装方面的铝机金属年消费量达到 90万吨，约占铝金属总消费量的 143。括进口的废易拉罐）
10、都被降低档次使用。易拉罐是一种 常用的消机耗品，用过即废。因此，我国每年至少产生 16万吨废易拉罐，另外还有少量的进口废易拉罐，总量在 20万吨左右。易拉罐的罐身、罐盖、拉环所含的元素成份均不同，目前还没有一种简单、经济的方法将易拉罐的三种不同成份的合金分开，只能采用全部重熔的方法得到含有较多合金成份的重熔铝锭。易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金，但我国技术落后，废易拉罐全部被降级使用。到目前为止，我国还没有利用废易拉罐生产原牌号铝合金的企业。开发废易拉罐生产 3004铝合金的项目，将会有很高的环境、资源和经济效益。废易拉罐还原生产制罐铝板带原料是最佳的利用方式。我国易拉罐再生利用在资源配置
11、上存在问题，多数废铝易拉罐被作为添加料用于其它领域的生产，或作为非标铝锭使用。真正被还原生产的并不多。这是由于废铝易拉罐在回收、储运、分选、预处理以及熔炼加工过程还处于粗放式生产阶段，易拉罐作为高价值的废铝资源被降级使用，特别是小企业普遍采用混炼的生产方式，从而造成了资源效用的浪费。本次易拉罐翻新机翻边装置虚拟样机的设计正是基于对国内易拉罐制造业及易拉罐回收利用发展现状的考虑，本着易拉罐回收再利用小污染、零污染的原则而展开的，用翻新代替回炉再造，从而达到环境上、经济上的双赢。随着国民经济的增长，百姓生活水平的提高，以及对环保的重视，国内易拉罐的发展利用之路会走得更好2。2 易拉罐翻新机械翻边装
12、置易拉罐翻新机械翻边装置 本次设计是铝质易拉罐机械翻新机翻边装置的设计，该装置做成独立的一台机器，与去封盖装置、封罐装置构成一个翻新机系统。2.1 翻边方式简介翻边方式简介 翻边是冲压工艺的一种。翻边的定义:在坯料的平面部分或曲面部分上，利用模具的作用，使之沿封闭或不封闭的曲线边缘形成有一定角度的直壁或凸缘的成型方法称为翻边。目前常用的翻边方式有以下三种：（1）模具翻边 这是最简单、粗糙的方法，翻边时利用模具两端同时成形。因为翻边时在材料和罐颈的轴线方向会产生较高的应力，所以本方法适用于较大的罐径和较厚较软的材料。经柱销跟随或模具成形工艺缩颈的罐，在用模具翻边时，可能在罐颈轴向上产生压痕或翻边
13、裂口。模具翻边机械叫做挤压式翻边机，其工作原理是靠两个压盘 3沿桶框 4的轴线方向作相对运动而完成的翻边的。如图 2-1所示 图 2-1 模具翻边原理图（2）圆销翻边 圆销翻边对设备和模具的技术要求比模具翻边复杂。和传统的模具翻边工艺相比，圆销翻边是从圆销滚轮与罐体的接触点开始工作，罐体沿翻边滚轮旋转。翻边的成形与转动的滚轮的曲线相反，罐体沿着翻边滚轮径向旋转，翻边滚的肩胛有阻挡环，直至形成一定的翻边宽度，且保持罐体圆滑无棱角，圆销翻边对材料和罐颈的轴向边较小，该工艺适用于多种几何罐颈曲线的翻边。其原理图如 2-2所示 图 2-2 圆销翻边原理图（3）旋压翻边 该工艺对机械设备的要求高，模具相
14、对圆销翻边来讲要简单一些。旋压翻边的技术结合了模具翻边的优点（如模具和罐体间较小的相对运动、较小的磨损和较小的翻边宽度变化）以及圆销翻边的优点（从点到线的连续工艺），还避免了上述两种翻边技术的不足之处。旋压翻边的最大特点是模具旋转的工艺，内转轴的旋转带动翻边模头完成旋转运动，罐体与旋转的翻边模头接触，罐体沿着翻边模头的径向运动，逐步形成翻边宽度，翻边模头的肩胛控制了翻边宽度。翻边过程中，材料所受的作用力要 略低于模具翻边，而略高于圆销翻边。作用在罐颈的绝对载荷要高于圆销翻边。图 2-3为罐体翻边的原理图。图 2-3 旋压翻边原理图 工作时压辊和桶身三者之间相对运动（转动、平移或摆动），滚轮对桶
15、身进行旋压而使桶身端产生塑性变形得以翻边。圆筒壁厚度薄时，其本身的刚度差，在翻边轮的作用下容易产生不规则变形。在旋压加工时，薄壁筒刚度小，在转动时会产生附加弹性变形，附加弹性变形经过压辊后即产生塑性凹凸变形，形成压痕。因此，对于薄壁筒，加工时可降低压痕的厚度3。2.2 易拉罐翻边机主要参数易拉罐翻边机主要参数 2.2.1 易拉罐翻边机工作原理易拉罐翻边机工作原理 从成本的经济型、结构的合理性等方面综合考虑，充分融合了模具翻边和旋压翻边的加工原理，在结构上采用的是旋压式模具翻边，带传动。大致步骤为：电动机转动带动带轮，带轮与轴采用键连接，带动主轴转动，主轴带动旋压成型机头做圆周运动，然后将用夹具
16、夹紧的易拉罐罐身沿轴向上升到一定高度，与旋转的机头啮合，易拉罐缓慢上升，机头向下的旋压力逐渐增大，从而得到所需翻边。图 2-4即为易拉罐翻边装置的整体结构原理图4。图 2-4 易拉罐翻新机翻边装置的整体结构原理图 2.2.2 易拉罐翻边机的传动方案易拉罐翻边机的传动方案 在综合考虑其结构简易性，使用性能要求及经济合理性等各方面因素，普通 V带传动即可满足本设计的要求5。图 2-5所示为本设计的易拉罐翻新机械翻边装置结构简图。图 2-5 易拉罐翻新机械翻边装置简图 表 2-1 各零件名称 标标号号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 零零件件 电电机机 小小带轮带轮 大大带轮带轮 上上端盖端盖 主主轴轴 机机架架 轴轴承承 下下端盖端盖 限限位轴位轴 2.2.3 易拉罐翻边机其他各零部件的参数易拉罐翻边机其他各零部件的参数 易拉罐翻边机是由电机易拉罐翻边机是由电机,大小带轮大小带轮,上下端盖上下端盖,主轴主轴,机架机架,轴承轴承,旋压机头，夹具等组旋压机头，夹具等组成。成。（1)电动机 额定功率大小为 1.5KW，即电机型号为 Y100L-6，同步转速为 1000r/min6，主要性能
