本發明涉及一種杯體加工方法。
背景技術:
金屬材質的杯體是廚房家電中常用的一種杯體,應當理解,在廚房家電技術領域,杯罐同源,實質結構相同,而具有基本相同的制作工藝。例如電水壺是廚房家電的一種,其整體上可以理解為是一種杯體結構,也可以理解為是一種罐體結構,因此,此類具有筒壁和下端通過底封堵的結構,統稱為杯體。
受現有制作工藝的限制,杯體底部與杯壁間的配合R角較大。原因在于,由于容器底部R角過小,現有技術通常無法一次性成形,為生產出底部R角滿足設計要求的容器,當前本行業使用的辦法是基于傳統制造工藝的多次拉伸整形法,被加工容器在多個工位經過多個相互不同整形模具的多次拉伸,逐漸減小底部R角,以達到整形目的。
上述多次拉伸整形法盡管能夠得到所需要的R角,但該類多次拉伸整形法仍有許多不足:
1.使用多道拉伸工序,并需要轉換多個工位,生產工序過于繁瑣,加工周期長,生產效率低。
2.過多的生產操作容易產生更多不合格品,廢品率高,可以理解的是,拉伸工藝本身就屬于容易產生次品的工藝,比如容易產生拉裂,或者局部內應力過大,而容易損壞。
3.占用大型設備多,并投入較多模具、人員,生產成本高。
影響杯體推廣應用的再一個關鍵點在于杯體口部的成型工藝。本領域的技術人員應當理解,容器一般為板材成型,容器口成型后會產生相對銳利的邊緣,若不加以修整或者進一步的加工,非常容易劃傷人體。一般對容器口進一步的加工,遮蔽其邊緣。目前業界多使用卷圓工藝,使容器口卷繞,而使邊緣位于所形成的卷的內部,卷的其他部分對其邊緣形成遮蔽。
然而,卷圓工藝會使得容器口部的“卷”具有一個相對“封閉”的腔室,卷圓并不能使“卷”充分封閉,從而在使用過程中死于腔室容易藏污納垢,污垢的成分取決于食材類別,但無論那種類型的污垢因其藏于所述腔室,而無法實現有效的清洗,留下食品使用安全隱患。
可以參考的示例可見于雙層不銹鋼碗,其碗口采用金屬卷繞工藝而將切割基材所產生的刃口包繞在內,但長時間使用后雙層結構所形成的容腔內都會有水進入,非常容易滋生細菌。金屬卷繞所形成的結構密封性能非常差,污垢及水容易進入,但卻沒有辦法有效的進行清理。
此外制成成品使用后,所述腔室內囤積的污垢容易產生微電池,加上使用環境的潮濕性,極易形成腐蝕,嚴重降低不銹鋼的使用壽命。
現階段卷圓工藝的實現依賴于滾壓成形,此類成型工藝自身也存在著一些缺點,具體如下:
1.依靠工件轉動實現對其卷圓的加工,無法對方形等異形容器進行加工,功能性差。
2.加工繁瑣,耗時多,效率低,操作人員易與高速運行設備接觸,安全性差。
3.加工時使容器口部偏斜、變形,加工面易形成褶皺和明顯壓痕,或卷圓加工不足,縫隙較大。一致性差,廢品率高。
可參考地,如中國專利文獻CN201058491Y,盡管其所公開的卷邊裝置適用于塑料容器口的卷邊,但卷邊是有效避免容器口邊緣暴露在外的有效手段。專利文獻CN201058491Y通過環形凹槽實現卷邊,卷邊后所產生的容器口結構可見于其附圖1,大致是一種朝向容器底部的槽,屬于比較難以清理的結構,顯然,家庭條件下,金屬容器口所形成的大致呈圓形的卷的清理是基本無法實現的。
中國專利文獻CN203265586U公開了一種湯鍋口部成型的方法,其口部成型完全依賴于金屬流動或者說金屬的塑性變形模壓成型,湯鍋口部基于金屬在高壓擠壓狀態下的流動起級,不同于切割所產生的刃口,由金屬流動所形成的口部的邊棱比較圓鈍。應當理解,例如不銹鋼材質的容器,所使用基材往往比較薄,難以產生起級所需要的金屬流動量,因此,基于金屬流動的口部成型方法在很多應用中無法實現。
技術實現要素:
有鑒于此,本發明的目的在于提供一種在容器口部不容易藏污納垢的杯體加工方法,基本原理是容器口部內翻,并壓平,以消除口部容腔。
依據本發明的實施例中,提供一種杯體加工方法,對待成型口部的第一杯體中間件,依據給定的尺寸對口部切邊,形成口部成型坯件;
然后對口部成型坯件的口部向內卷圓,形成口部卷體,記為第二杯體中間件;
在杯體的軸向壓合口部卷體,消除口部卷體內的容腔。
依據本發明的實施例,通過先將容器口部內翻,然后將其在杯體的軸向壓平的方式,消除了容器口部的容腔,從而不容易在此處藏污納垢,并且壓平后的切割邊也沒有暴露在外,不會劃傷用戶。
附圖說明
圖1為一實施例中杯體加工方法流程圖。
圖2為相應于圖1的工藝卡片圖。
圖3為一實施例中容器底部整形設備裝配結構示意圖。
圖4為一實施例中轉動裝置結構示意圖。
圖5為一實施例中動力裝置結構示意圖。
圖6為一實施例中氣動裝置結構示意圖。
圖7為一實施例中容器口部壓合設備結構示意圖。
圖8為一實施例中容器口部壓合裝置結構示意圖。
圖9為一實施例中復位盤組件結構示意圖。
圖10為一實施例中導向柱組件結構示意圖。
圖11為一實施例中成型塊組主視結構示意圖(局部剖)。
圖12為相應于圖11的俯視結構示意圖。
圖13為一實施例中成型槽塊俯視結構示意圖。
圖14為相應于圖12的主視結構示意圖。
圖15為作為工件的容器在容器口部壓合成型裝置的工位示意圖。
圖16為容器口部壓合過程流程圖。
圖中:11.氣動裝置,12.轉動裝置,13.按鈕,14.控制裝置,15.動力裝置,6.臺架。
1101.氣動閥門,1102.整形輪,1103.輪軸,1104.伸縮柱,1105.氣缸,1106.氣管接頭,1107.氣管接頭,1108.氣缸支架,1109.螺母,1110.螺柱,1111.轉軸,1112.螺栓,1113.下支架,1114.管路,1115.管路,1116.隔板接頭。
1201.螺釘,1202.整形塊,1203.鍵銷,1204.轉軸,1205.上密封板,1206.螺釘,1207.基座,1208.下密封板,1209.螺釘,1210.徑向軸承,1211.螺栓,1212.徑向軸承,1213.軸向軸承,1214.軸向軸承。
141.控制板,142.線路。
151.減速器,152.電動機。
161.固定柱,162.工作臺。
21.容器口部壓合裝置,22.控制裝置,23.控制面板,24.加工臺,25.液壓站,26.電動機,27.儲油箱,28.閥門組,29.液壓缸。
211.導向柱組件,212.復位盤組件,213.成型塊組,214.成型槽塊,215.底固定板。
2111.定位柱,2112.導向塊,2113.固定螺母。
2121.下固定盤,2122.過孔,2123.彈簧,2124.上固定盤,2125.定位螺母,2126.復位銷,2127.第一中心孔,2128.圓錐孔。
2131.避讓導引孔,2132.成型頭,2133.成型塊,2134.導引孔2135.彈簧帶。
2141.固定螺釘,2142.第二中心孔,2143.成型槽,2144.支撐導引部。
G.工件。
具體實施方式
對于杯體加工方法,依據本發明,其改進之處主要體現在口部加工和底部加工兩個層面,下面先就所以用的專用設備進行說明。
首先是底部整形:對于需要進行底部整形的容器,較為常見的可見于例如電飯煲的鍋膽,普通的較深的鍋等,其底部均需要有一定的R角,一方面為便于清洗,另一方面則是這類產品普遍采用拉深工藝制作,屬于冷加工工藝,拉深較深時,往往一次無法成型,需要多次拉深才能夠成型,否則容易拉裂。
此處的拉深與拉伸屬于不同的工藝,拉深屬于成型工藝,拉伸屬于成型工藝之后的處理工藝。拉深本身會使的工件產生冷作硬化,硬度增加,但更脆,容易破裂,拉深后的后續處理,即拉伸會進一步加重冷作硬化,容易產生廢品。
如圖3所述的一種容器底部整形設備,其大致是一種立式結構,取決于圖中所示的轉動裝置12的設置,其軸線是豎直方向的。就臺架16來講,可以將其分為兩個部分,其一是圖中所示的固定柱161,另一則是工作臺162。盡管在機械領域一般以主軸為主要的參考系,圖3中所示的結構大致上可以理解為是一種立式結構,但工作臺162的臺面是水平的,轉動裝置12的軸線也是臺面的法線,以水平的工作臺162為基準,將工作臺162定性為臥式結構也能夠為本領域的技術人員所理解。相應地,應為圖4中所示的轉軸1204是一個立軸,可以理解為主軸。
如圖3~6所示的一種容器底部整形設備以及其主要部件,其基本結構應該包括臺架16、轉動裝置12、動力裝置15,以及與轉動裝置相匹配的整形輪總成。此外,對于圖中所示的控制裝置14,對于機電類設備屬于常規的配置,在下文中會有簡單的描述,在此暫不贅述。
首先,關于臺架16,其主體包含兩部分,即如前所述的固定柱161和工作臺162,其中,工作臺162可以作為主架體,除了提供工作臺面外,還用作其它部件的安裝基礎。
其中,固定柱161是一個立柱,提供一個合適的安裝高度,容易理解的是,由于整形輪1102的特殊結構,決定了整形輪1102與轉動裝置12的配合關系,從而也決定了立柱的設置高度。
在圖3中,固定柱161位于工作臺162的右側,兩者固定裝配,使整體結構相對可靠。圖中可見,固定柱161需要具有一定的高度,從而能夠將所載置的如圖中所示的氣動裝置11具有給定的高度,從而使例如氣動裝置11輸出控制的整形輪1102與轉動裝置12上的整形塊1202的位置相適配。
進而關于轉動裝置12,其應當具有裝配在所述工作臺162上的立軸,即如圖4所示的轉軸1204,同時還包括安裝在轉軸1204上的整形塊1202,整形塊1202大致是一圓柱塊,圓柱的外徑與待整形容器的內徑大致相等,使待整形容器能夠可靠地套在整形塊1202,所產生的徑向活動量相對較小。
整形塊1202與整形輪1102配合是一種點對應性對位配合,因此需要整形塊1202轉動,從而使整形塊1202與整形輪1102配合實現對待整形容器底部的滾動整形。
進而,整形塊1202需要被驅動而產生繞所述轉軸1204的轉動,轉軸1204則需要動力裝置15驅動。
整形輪1102為整形輪總成所提供,如圖7所示的氣動裝置11。如圖3所示,圖中,氣動裝置11安裝在固定柱161上,并向轉動裝置12所在側懸伸,適配整形輪1102與整形塊1202的配合間隙,從而滿足給定的R角條件下待整形容器的整形。
為滿足給定的目的,整形輪1102總成首先應當具有伸縮機構,例如圖7中所示的氣缸1105,以調整整形輪1102與整形塊1202間的配合間隙,從而在一個工位上實現分級的整形。
關于整形輪1102則是槽輪,槽輪的輪槽為90度輪槽,具體可見于附圖4,圖中可見,90度輪槽的輪軸1103與水平面成45度夾角設置時,輪槽的兩個壁面的最低處,其一與處于豎直狀態,另一則處于水平狀態,適配待整形容器的底和側壁。
整體上不考慮主軸,即如圖4中所示的轉軸1204,所述工作臺可以理解為臥式結構。將立柱,例如固定柱161固定安裝在如圖3所示的工作臺162的右側。固定柱161的底部獨立的支撐在地面上,可以提高其穩定性,以保證整形的可靠進行。
關于伸縮機構,其輸出端構造在一伸縮柱1104上,伸縮柱1104與固定柱161成45度夾角。
伸縮柱1104伸出的端部構造出整形輪1102的輪座,大致是一個槽型結構,整形輪1102通過圖中所示的輪軸1103裝配在槽型結構內。
輪軸1103與水平面大致呈45度配置,并且該位置需要保證具有相對確定的可靠性,否則在進行整形時,受容器底部的反作用力的影響,可能會產生輪軸1103的偏斜,而產生廢品。
此外,伸縮柱1104的角度設置屬于設計要求,加以保證的是固定柱161的剛度,以及圖中所示的例如氣缸支架1108、下支架1113的整體剛度。
由于存在裝配間隙,設計要求通常無法得到可靠的保證,因此,在優選的實施例中,配置調整伸縮柱1104與水平面夾角的調整裝置。
具體地,如圖6所示,圖中伸縮機構,例如氣缸1105的缸體在圖中的缸體左端(位置靠下)通過水平的轉軸1111安裝在固定柱161的上端左側,也就是靠近轉動裝置12的一側,而使伸縮機構具有繞轉軸1111軸線轉動的自由度,在此自由度條件下,使伸縮機構能夠擺動,控制擺角或者轉角即實現了所需要的調整。
調整涉及兩個方面的內容,一方面能夠實現調節,另一方面,調節完畢后,應當使相應的角度得到相對可靠地保持。加以保證的,整形輪總成還包括控制伸縮機構轉角的調整裝置。調整裝置調整完畢后,應當能夠鎖緊。常見的機械中可以進行調整后直接鎖緊的結構是自鎖螺紋結構。
自鎖螺紋結構是大部分螺紋連接的特點,最常見的螺栓與螺母的連接通常都是能夠自鎖的,在于其壓力角小于摩擦角,沒有額外的動力螺母與螺栓不會脫開。
在圖6中,即采用螺紋連接結構,具體地,在固定柱161的上端右側設有一豎直的螺柱1110,氣缸支架1108對位螺柱1110的位置開有螺栓孔,氣缸支架1108在設有該螺栓孔的位置是一板形件,在板形件的上下側,也就是螺栓孔的上下端各設有一個螺母1109,為了實現可靠地鎖緊,螺母1109的個數可以為四個,兩兩實現所在側的鎖緊。
另外,加以限定的伸縮機構轉動確定的伸縮柱1104的擺動路徑所在的平面過轉動裝置的轉動軸線,如此一來,能夠保證整形輪1102與整形塊1202之間的可靠配合。
關于轉軸位111,其可以位于固定柱161朝向轉動裝置12的一側,也可以位于與該側相對的一側,只不過位于轉動裝置12所在一側時,有利于調整裝置的設置。
在圖6所示的實施例中,伸縮機構的伸縮組件為氣缸1105,氣缸1105的推桿與所述伸縮柱1104固定連接。
氣缸的優點是響應速度快,但位置精度不高。
在一些實施例中,可以采用液壓缸,液壓缸的速度相對比較慢,但位置精度相對較高。
在一些實施例中,伸縮機構可以采用絲母絲杠機構,絲母絲杠機構屬于螺紋副的應用,螺紋副的典型特點是高精度,因此,優選為絲母絲杠機構,相應地,絲母的位置固定,絲杠帶動伸縮柱1104產生移動。
在一些實施例中,絲杠的位置固定,絲母帶著伸縮柱1104移動。
在一些可以替代的實施例中,還可以采用例如齒輪齒條機構,齒條被導軌導向,齒輪驅動齒條移動,齒條連接伸縮柱1104。
相對而言,例如齒輪機構和絲母絲杠機構,通常都采用電動機進行驅動,其接線相對比較簡單,并且不必考慮氣體或者液體泄漏的問題。
如果采用氣缸1105,其管路1114、管路1115的配置相對于電路要麻煩一些,需要考慮走管以及氣密性問題。
此外,還需要為管路1114和管路1115配置控制閥組,如圖6中所示的氣動閥門1101,圖6中懸空的管路為氣源管路,接入控制閥組。
為使整體的外觀相對比較簡潔,氣缸的控制閥組安裝在工作臺162內。
加以匹配的,工作臺162的主體為柜式結構,從而,其具有容納空間,容納孔間可以用于其它部件的安裝,例如前述的控制閥組,并且如圖1所示,圖中所述動力裝置15也位于工作臺的容納空間內,而使的容器底部整形設備的整體結構變得非常簡潔。
在圖5所示的結構中,動力裝置15包括電動機152和與電動機152相配的減速器151。
其中減速器151的輸出軸與所述立軸連接。
在圖4所示的結構中,所述工作臺162設有用于安裝轉軸1204的基座207,該基座1207提供豎直的軸承座孔.
圖4中設有四個軸承,從下至上依序是徑向軸承1210、徑向軸承1212、軸向軸承1213和軸向軸承1214,與整形時整形輪1102施加通過工件施加給整形塊1202的力相適配,包括豎直方向的分力和水平方向的分力。
此外,可以理解的是軸承組還可以全部采用角接觸軸承。
相應地,轉軸1204通過軸承組安裝在軸承座孔內。
進而,如圖4所示,圖中軸承所納入的軸承室是一種密封結構,避免灰塵進入,影響軸承的潤滑和使用壽命。
具體地,在軸承室的上部設有上密封板1205,在軸承室的下部設有下密封板1208。
上密封板1205和下密封板1208都采用螺釘1206或螺釘1209加裝密封圈進行裝配。
再看容器口部的成型裝置,參照說明書附圖15,圖中,工件G所表示的是一種桶形容器,在加工位置,即工位,容器口部在下,圖15以及圖16的前兩個步驟可見,容器口部的邊緣通過向內卷繞,以使其相對銳利的邊緣不暴露在外,對于常規的容器口部,圖中所示的結構并沒有卷繞到位,但能夠滿足本實施例中相關容器口部壓合設備的進一步成型。
有圖15可知,工件的口部形成藏污納垢的空腔,而容易滋生細菌,在容器中導入例如熱水,空腔會受熱,內部的部分污垢可能會隨著膨脹的空氣排出而進入容器,從而有比較高的衛生安全隱患。
同時,如圖15和16所示,依據本發明的實施例,相關容器口部壓合裝置及設備適用于容器口部邊緣向內卷繞的容器。關于內外,本領域的技術人員應有清楚的理解,是關于容器內和容器外所確定的基礎參考系。
對于圖7中所示的容器口部壓合設備,其整體上是一種上下結構,壓合的作動方向為上下方向,且為圖10的導向柱組件211的軸向所確定,即壓合的作動方向為導向柱組件211的軸向。
此外,應當理解,圖中導向柱組件211理想狀態下,優選為與成型塊組213、復位盤組件212以及成型槽塊214具有理想的同軸度,以此確定另外一個參考,即以同軸度所保證的基準軸為基礎,本實施例中的軸向、徑向以及周向均以此為基礎,有額外說明時,在描述特定的部件時除外。
圖16示出了容器口部壓合的成型過程,或者說流程,工件G放置在容器口部壓合裝置21的加工位置時,導向柱組件211還沒有作動,成型塊組213處于圖16的最左邊狀態,成型塊組213的成型頭2132支撐在成型槽塊214的支撐導引部2144上。若實現圖16中間和最右邊成型頭2132的移動,加以保證的是楔形結構的配置,本實施例中表現為錐形的導向塊2112與導引孔2134的配合,導引孔2134與導向塊2112的錐度相同,當導向塊2112下行時,能夠使成型塊2133產生徑向移動。同時,受例如圖11中所示的彈簧帶2135的反作用,成型塊組213會有一定的下壓力,當下壓力達到容器口部變形所需要的應變力時,就能夠壓合容器口部。
進而,成型塊2133的徑向移動會逐漸的使其脫離支撐導引部2144的支撐,而進入成型槽2143,進而對位于成型槽2143內的容器口部進行壓合。
本領域的技術人員據上述的各種技術條件可知,加以對應的,成型塊2133徑向移動到一定程度后,或者說成型塊組213的成型頭2132進入成型槽2143后,成型塊2133的徑向移動受到抑制,而變為向下或者軸向的移動,對容器口部進行壓合。
加以實現的,參照本發明所提供的附圖說明如下:
容器口部壓合裝置壓合卷繞所形成的容腔,從而消除藏污納垢的容腔,其基本結構包括成型槽塊214,、成型塊組213和導向柱組件211,以及驅動導向柱組件211的作動部件,作動部件提供導向柱組件211軸向的移動,基礎的運動形式是直線運動,例如液壓缸29活塞桿所提供的推拉運動。
參見說明書附圖13~16,關于所述成型槽塊214,其在圖中,整體上是一個盤形件,具有上盤面和下盤面,其中其下盤面與圖7中的加工臺24的臺面接合,然后裝配在加工臺24上。
成型槽塊214在一些實施例中可以采用螺栓連接的方式固定在加工臺24上,螺栓可以分布在成型槽2143之外,也可以位于成型槽2143之內,以不干涉成型為準。
在圖13所示的結構中,固定螺釘2141位于成型槽2143的外圍,減少對成型槽的影響。不過可以理解的是,在一些實施例中,固定螺釘2141可以位于成型槽2143內,采用沉孔,不影響成型,并且此處相對較薄,利于螺釘的穿設和固定。
成型槽塊214根據容器的口部形狀來確定,大部分的容器口部是圓形口,因此,在大多數的應用中,成型槽塊214可以是圓盤形,而一些容器口部是例如矩形結構,成型槽塊214可以配置為矩形盤。
可以理解的是,當容器口部為矩形口部結構時,成型槽塊214也可以是矩形結構。
成型槽塊214的上盤面或者說上表面設有成型槽2143,由于大多數的容器口部是圓形口部結構,因此,在圖13~16所示的結構均以適配于具有圓形結構的容器口部結構。
成型槽2143是一個環形槽,盡管成型塊組213張開后,成型塊2133之間存在間隙,但并不影響壓制成型,首先,從圖16中可以看出,成型塊2133的工作行程并不大,換言之,完全張開后,匹配附圖16最右邊的圖,成型塊2133之間的間隙并不大,而金屬受金屬組織的影響,即便成型塊組213張開后并不能壓制全在容器口部周緣,但對最終的壓合效果影響并不大。
所述成型槽塊214開有中心孔,即圖14中所示的第二中心孔2142,該第二中心孔2142的軸線為環形槽的軸線,同樣是成型槽塊214的軸線,換言之,第二中心孔2142的軸線是成型槽塊214的型心軸線。
如圖14所示,圖中約束出成型槽2143的結構包括位于成型槽2143內側的部分,此處的內側表示在成型槽2143徑向方向上的內外,記為支撐導引部2144,其最基本的功能是支撐功能,在圖16的左邊所示的狀態,用于初始狀態時,對成型塊組213的支撐。
圖16加工階段的依序變化和成型塊組213與成型槽塊2143的配合直接相關。進而,關于成型塊組213,其包含一組成型塊2133,各成型塊2133完全相同,成型塊2133為扇形塊,所有成型塊2133的圓心角總和為360度,從而當所有成型塊向心組配后,形成如圖12的俯視狀態的整圓柱結構。
成型塊2133組配完后,使用例如圖11中所示的彈簧帶2135抱箍,利用彈簧帶2135的彈力使所形成的成型塊組213保持相對可靠的整體,當成型塊2133受力而向離心側移動時,彈簧帶2135會受到進一步的拉伸,產生的回復力會更大。
如前所述,例如彈簧帶2135應具有一定的勁度系數,從而使成型頭2132的作用力足以將卷繞的容器口部壓合。
產生成型塊2133張開的結構配置為首先是成型塊組213所具有的結構,其開有中心孔,該中心孔為上大下小的錐形導引孔,即為導引孔2134,當導引孔2134的壁面受到向下的作用力時,會產生作用于成型塊2133徑向的分力,該徑向的分力會驅動成型塊2133向離心側移動。
相應地,與導引孔2134相配合的結構則是導向柱組件211,導向柱組件211包括一導引塊2112,導引塊2112的錐度與導引孔2134的錐度相同,兩者在圖8中可見形成錐面配合,當導引塊2112下行時,會產生擴張導引孔2134的力,從而使成型塊2133產生徑向移動。
產生徑向移動的再一個條件是,成型塊2133不跟隨導引塊2112下行,因此,產生如圖16最左端的狀態,需要支撐導引部2144在該階段支撐成型頭2132。
當成型塊2133徑向移動到一定距離后,而與支撐導引部2144脫開,成型頭2132會直接作用于容器口部而進入壓合階段。
隨著成型塊2133跟隨導向柱組件211的下行,而將容器口部壓合,產生如圖16最右端圖示的狀態,容器口部的容腔被消除。
加以匹配的結構還有如前所述的成型頭2132,成型頭2132位于成型塊2133的下端,是壓頭結構,初始狀態時成型頭2132支撐在所述初始支撐部上,即支撐導引部2144上。
導引塊2112需要在其軸向被驅動,如圖10所示,配置一在軸向連接該導引塊2112的定位柱2111,定位柱2111繼續向下延伸,以連接驅動定位柱2111的結構。
對定位柱2111驅動的部件記為作動部件,如圖7中所示的液壓缸29,圖中所示的液壓缸29是單作用缸,即只能向下拉,可以理解的是,可以采用雙作用缸,在采用雙作用缸時,可以不配置如圖7和8中所示的復位盤組件212,此處需要考慮導向塊2112能夠從導引孔2134中順利的退出,對此在下文中會有詳細的描述,在此暫不贅述。
成型完畢后,工件G向上取走,而把成型頭2132從成型槽2143中帶出,此時作動部件可以起作用,例如向上的作動,也可以解除作動,例如單作用缸處于單純的泄油狀態。
在優選的實施例中,作動部件可以選擇絲母絲杠機構,絲母絲杠機構的主運動副為螺紋副,精度比較高,且工作也非常平穩。
圖13中,支撐導引部2144用于構建成型槽2143的面為上部向心、下部離心的凸曲面,從而能夠在成型頭2132壓入成型槽2143的過程中產生相對可靠地導引。
以下再看成型塊組213的具體結構,如前所述,其大致是一個圓柱或者棱柱結構,通過具有一定勁度系數的彈性部件抱箍起來,需要考慮抱箍的相對穩定性。
圖7中可見,省略彈性部件,例如去除彈簧帶2135后,成型塊組213的表面形成有三條環形槽,這三條環形槽分別對應三條彈簧帶2135中的各一個,用于形成可靠地約束,使成型塊組213的張開相對可控。
為獲得良好的成型效果,成型塊組213中的成型塊2133個數越多越好,但組配成成型塊組213的難度也就越大,所述成型塊組中成型塊的個數為8~16個,優選為12個。
在圖16左端所示的初始狀態下,成型塊組213的長徑比為1:1.8~1:2.5,該長徑比的設計需要考慮兩個方面的因素,一方面的因素是彈性部件在成型塊組213上的設置,需要保證其抱箍的可靠性,同時,在張開時也需要有足夠的穩定性,而不至于散開,因此,需要成型塊組213有相對比較長的軸向長度,以便于布設多道彈性部件,使成型塊2133在其軸向各個部分受到的徑向力相對均衡,而不至于產生偏斜導致失穩。
另一方面的因素必然是成型塊組213越長,其裝配難度就會越大,對其他部件,例如導向柱組件211的長度要求就會越高。
在前文中指出,可以在成型塊組213上設置用于容置或者部分容置例如彈簧帶2135的環槽,從而提高彈簧帶2135抱箍成型塊的穩定性。進而,關于彈簧帶2135的選擇,其相對于其他的彈性部件,勁度系數的一致性相對較好,即不同的彈簧帶2135可以做到勁度系數大致相等。而對于例如橡膠帶,其勁度系數不容易做到一致。
另外,涉及到抱箍的整體穩定性,需要為成型塊組213提供一定數量的彈簧帶2135,如圖11所示,圖中顯示有三條彈簧帶2135,從上至下均勻設置。
進而,優選地,彈簧帶組最好選擇奇數個彈簧帶2135,從而在成型塊組的軸向,彈簧帶2135均勻排布。
當采用奇數個彈簧帶2135時,其具有這樣的優勢,可以在成型塊組213的中間設置一個彈簧帶2135,記為中間彈簧帶,其余彈簧帶與該中間彈簧帶的距離可以稍大,并且,位于中間彈簧帶上方的彈簧帶組與位于中間彈簧帶下方的彈簧帶組關于中間彈簧帶對稱,在此條件下,所獲得的成型塊組213的穩定性會更好。
在圖16所示的流程中,成型塊組213上的成型塊2133隨著工進,逐漸的靠近工件G的內壁,但應當避免成型塊組213與工件G產生接觸,一旦產生接觸,一方面會產生附加的退料力,另一方面也容易造成工件G的變形或者不期望的劃傷。
再看導向柱組件211的具體結構,在前文中已經表明,如圖8中所示的復位盤組件212屬于可選部件,而不是必要部件,復位盤組件212提供的復位力,有利于工件G的卸料。
此外,關于復位盤組件212,從另外的角度來看,導向柱組件211的下固定盤2121支撐在成型塊組213的上端,在導向柱組件211的牽引下,對成型塊組213施加一定的下壓力,該下壓力是成型頭2132所需的有效力之一。如前所述,成型頭2132所需的成型力還來源于導向柱組件211的導向塊2112提供的分力。
在退料時,由于復位盤組件212提供給成型塊組213的力和提供給導向柱組件211的力的方向相反,可以有效的避免導向塊2112卡在導引孔2134內。
那么關于導向柱組件211,其一方面提供給成型塊組213一定的力,使其具有確定的運動形式,應當理解,導向塊2112所提供的徑向力,理想狀態下是各向同性的力,從而能夠給成型塊組213各個成型塊2133大致相同的張開力以及向下的牽引力。
圖10中,導向柱組件211具有三個部分,依次是定位柱2111、導向塊2112和固定螺母2113,其中導向塊2112是一個圓臺結構的塊,開有中心螺紋孔,定位柱2111的中上部為螺桿結構,定位柱2111與導向塊2112間是螺紋連接,便于拆卸和后期的維護。
定位柱2111的上端配有一固定螺母2113,用于與圖9中所示的上固定盤2124通過第一中心孔2127固定連接上固定盤2124通過彈簧123獲得復位力,從而可以通過第一中心孔2127牽引定位柱2111實現復位。
如前所述,圖7中所示的液壓缸29是單作用缸,在優選的實施例中,液壓缸29采用雙作用缸。如果導向塊2112能夠從導引孔2134中順利的退出,復位部件可以不配置,不過在優選的實施例中,復位部件為必備結構。
當液壓缸29采用單作用缸時,復位部件也并不必然設置,對此,在前文中已經進行了相關說明,在此不再贅述。關于所述復位部件優選為復位盤總成,該復位盤總成包括:
上固定盤2124,與定位柱2111的上端通過固定螺母2113固定連接;
下固定盤2121,與上固定盤2124對位設置,并開有用于定位柱2111以及導向塊2112通過的過孔2122。
并進一步配有彈簧總成,至少配有一對,并以過孔2122的軸線為軸環形陣列。
其中,彈簧總成的彈簧導柱,即圖3中所示的復位銷2126的下端固定于下固定盤2121,該復位銷2126的上端導向于上固定盤2124上預設的導向孔;彈簧總成的彈簧2123為圓柱彈簧,套裝在彈簧導柱,即復位銷2126上,且彈簧2123介于上固定盤2124與下固定盤2121之間。
進一步地,如圖9所示,所述導向孔包括上下兩部分,上部為圓柱孔,下部為上小下大的圓錐孔2128,該圓錐孔2128部分的容納所述圓柱彈簧,一方面為圓柱彈簧提供壓縮空間,另一方面,部分的容納圓柱彈簧有利于避免彈簧失穩。
再看配有上述容器口部壓合裝置的容器口部壓合設備,將容器口部壓合裝置裝配在容器壓合設備的工作臺,也就是圖7中所示的加工臺24上,加工臺24是柜式結構,柜式結構的上表面為工作臺面,前側或者說朝向操作人員的一側設有控制面板23,以利于操作人員的操作。
柜式結構內部具有相對較大的空間,可以用于安裝其他設備,例如圖中所示的電動機26、液壓站25,以及液壓缸29的主體,控制液壓缸29的閥門組28,液壓站的儲油箱27,以及相關的管路配置。
此外控制可以引入例如PLC,以進行整體的智能控制,具體為如圖7中所示的控制裝置22。
如前所述,口部成型和底部整形是本發明的核心,杯體成型的其他步驟可以采用現有的成型工藝,整體而言,參見說明書附圖1所示的實施例,在該實施例中杯體成型包括16個步驟(圖中的步驟不屬于附圖標記,S表示step,用于表示成型步驟,或者說工序),依次是:S1.杯底落料、S2.杯身落料、S3.杯身卷圓、S4.直縫焊、S5.切定位角、S6.口部翻口、S7.底部縮口、S8.底部沖圓、S9.底部環焊、S10.底部壓平、S11.杯體脹形、S12.測漏、S13.底部R角整形、S14.口部切邊、S15.口部卷圓以及步驟S16,即口部卷圓壓合,合計16個工序。
下面結合圖1和圖2,依序說明各工序,其中圖1為單純的工藝流程圖,不過應當理解,圖中的某些步驟或者說工序并不存在嚴格的順序上的關系,例如步驟S1和步驟S2,誰在先,誰在后,相互之間沒有任何影響。
圖2可以當做工藝卡片,具有適應的匹配性。
首先是步驟S1,即杯底落料,圖2中可見,杯底大致可以理解為是一個有一定錐度的皿,整體上是一個淺桶形結構,其中淺桶形結構的壁主要用于補償杯底環縫焊接前的變形,使杯底所焊接于的圓孔整體結合緊密。
在步驟S1的卡片中,位于上面的圖為杯底的俯視圖,位于下面的圖為其主視圖,其主視結構大致是梯形結構,為便于描述,以下稱這種淺桶形結構為梯形結構。
步驟S1中,使用符合給定尺寸且符合給定要求的卷料或者板料通過連續沖床落料、成形。
步驟S2,即杯身落料,使用符合給定尺寸要求的卷料或者板料通過連續沖床落料,料片四角有定位角結構,具體如圖2所示,區別于常規的卷圓工藝直接開矩形料不同,四個定位角在卷圓后,會在上下兩端形成兩個舌片,便于杯身直縫焊接時的定位夾緊,對此可參見步驟S4的卡片。
步驟S3,即杯身卷圓,具體可見圖2中步驟S3的卡片,將杯身料片通過卷圓機滾壓,出件呈圓弧狀,便于后工序彎曲、對接,比直接卷圓對接時內應力要小很多,據此容易產生圓度相對較好的杯身。
步驟S4,即直縫焊,具體可見于圖2的步驟S4的卡片,將步驟S3杯身卷圓的工件對接放置在直縫焊機的焊臺上,并通過焊機的固定工裝卡扣在工件的定位角上,拉緊對接,然后通過不銹鋼氬弧焊焊接牢固,焊接后工件呈圓筒狀。
步驟S5,即切定位角,如前所述,定位角屬于工藝結構,在相應的工序完成后就可以去除。具體地,將工件卡裝在沖床的剪切夾具上,沿圓筒兩側端面落沖去除多余的定位角。
步驟S6,即口部翻口,參見圖2步驟S6的卡片,位于該步驟卡片上面的圖上端具有翻邊。具體地,將工件放置在液壓機的翻口模具內,將工件一端的口部外翻,呈喇叭口狀。
步驟S7,即底部縮口,參見圖2步驟S7對應的卡片上圖底部結構,將工件放置在液壓機的縮口模具內,將工件另一未加工端擠壓縮口,呈內翻狀。
步驟S8,底部沖圓,,步驟S7縮口后的工件,端面會有部分區域褶皺較大,不利于后續環焊加工,所以在此步驟將縮口內側褶皺較大的區域切除、沖圓。
關于該步驟S8,底部沖圓所形成的圓口可以采用一致性的口徑,也可以分類處理,產生不同口徑的圓口。加以適配的,步驟S1所產生的杯底結構具有與不同口徑的圓口的適配性??梢岳斫獾氖?,盡管所形成的圓口尺寸可能不一致,但口徑范圍不會太大。
步驟S9,即底部環焊,將步驟S8底部沖圓后的杯身扣裝在環焊夾具上卡緊,將S1的杯底料片或者說具有梯形結構的料片放置在杯身底部圓孔(即前述的圓口)處(此時梯形結構的直徑小于圓孔孔徑),環焊設備的下壓裝置將杯底料片壓緊并迫使杯底料片底部外緣直徑擴張至與圓孔貼合,使用不銹鋼氬弧焊工藝將兩零件焊合,呈初態的杯體狀。
步驟S10,即底部壓平,由于梯形結構需要保證有一定的裕度,步驟9底部環焊后,容器底部可能并不平整,使用模具將步驟S9后的杯體底部壓平整形。
步驟S11,即杯體脹形,步驟S10后的杯體扣裝在脹形膠芯上,液壓機推動上模下壓,通過杯體喇叭口狀翻口的有效反作用力,將杯體下壓,杯體內膠芯受壓力向外走料并對杯體做功整形,使杯體表面平整并達到要求尺寸。
步驟S12,即測漏,將步驟S11后的杯體倒扣安裝在測漏夾具上,夾具下方有水池,夾具可向下移動,并攜帶杯體進入水池中,靜置20秒,觀察液面下杯體是否有氣泡冒出,無氣泡為合格。
步驟S13,即底部R角整形,本步驟使用容器底部整形設備,見圖附圖3~圖6,對此,前文有詳細的說明,在此不再贅述。
步驟S14,即口部切邊,將步驟S13后的杯體卡裝在切邊機上,將杯體口部輔助加工結構(喇叭口狀翻口)切除同時杯體高度符合給定的工藝尺寸。
步驟S15,即口部卷圓,將步驟S14后的杯體放置在帶有口部卷圓模具的液壓機上,將杯體口部直邊內翻至卷繞狀態,形成卷圓,所形成的結構更清楚地可以體現在說明書附圖16的最左邊的步驟上。
進而,步驟S16,即口部卷圓壓合,本步驟使用容器口部壓合設備,前文重點對該容器口部壓合設備進行了詳細的描述,在此不再贅述。
最后將步驟S16獲得的半成品送入倉庫,備用。