论文参考资料：国内外罐用铝材减薄的研究现状与发展趋势

铝易开盖两片罐俗称易拉罐，易拉罐以其精美的外观、方便的使用及绿色环保等特点风行世界，广泛应用于饮料、啤酒业。当前全球的年需求量在2100亿只左右，占全球金属容器产量的一半左右。我国于八十年代中期引进易拉罐生产线，2021年总生产能力为157亿只。1.绪论1.绪论1.绪论国内外罐用铝材减薄的研究现状与开展趋势◆制罐企业主要通过三种技术途径进行材料减薄

新建罐厂或生产线

加大罐体毛坯落料直径及杯体直径，整体减少罐体重量

适合于新的罐型投入使用后的较短时间内材料减薄

调整模具配比间隙

适合于罐型投入使用了较长时间后的材料减薄设计新罐型，设计或改进模具、设备、工艺条件适合于1.3工程来源及目标1.绪论罐用铝板材厚度减薄工程漳州易拉罐厂希望减薄铝板厚度,进一步降低成本铝板减薄目标：由0.30mm减薄为0.28mm国产铝板材厚度最薄为产品质量风险需全面评估，周期较长。铝材减薄的程度每次控制在

本工程研究的主要工作1.绪论材料减薄主要工作应用CAD/CAE技术对原罐型进行分析、优化应用冲压理论及CAD技术设计、改进模具改进生产线工艺、设备技术方案实施、应用2.总体设计方案易拉罐生产工艺分析易拉罐生产流程

成形工艺分析

2.总体设计方案易拉罐生产工艺分析冲杯后

变薄拉深后

修边后

缩颈翻边后上述工序决定罐体成形易拉罐产品标准分析2.总体设计方案国标GB/T9106-2001结构尺寸物理性能指标涂层质量要求外观质量要求结构尺寸

2.总体设计方案易拉罐产品标准分析项目符号公称尺寸极限偏差罐体高度H122.22±0.38罐体外径D1

66.04-0.38缩颈内径D257.4±0.25翻边高度B2.22±0.252.总体设计方案易拉罐产品标准分析罐体物理性能项目性能指标轴向承压力/KN≥1.00耐压强度/kPa≥610内涂膜完整性/mA啤酒罐体单个≤25，平均≤3单个≤75，平均≤50软饮料罐体单个≤25，平均≤3单个≤30，平均≤82.总体设计方案2.3铝材减薄总体方案的主要内容调研论证■了解国内外技术信息■征求客户意见、了解灌装线条件■成本分析论证罐型优化设计■产品建模■原罐型的用料量分析

■原罐型物理性能模拟分析■工艺实验模具设计及工艺改进

■成型模具设计■工艺及设备改进■工艺试验及方案改进生产应用及结论

■技术措施应用于制罐生产线■产品在饮料啤酒行业应用3罐型分析与设计易拉罐结构分析◆成品罐外形尺寸

3罐型分析与设计易拉罐结构分析◆变薄拉深后罐体尺寸修边废料环修边后罐体原罐型分析3罐型分析与设计◆原罐型用料分析及试验

模拟结果：根据原罐型所用的模具及产品尺寸，采用厚度铝板材，进行三维实体造型，材料体积为4487.635mm3，大于毛坯材料体积4307mm3

试验结果：冲压试验无法加工出罐口平齐的罐体

用的铝板材冲不出原罐型的罐体结论◆原罐型物理性能的有限元分析

3罐型分析与设计原罐型分析罐体的耐压强度分析内压力约束部位罐体最大等效应力为268MPa,大于铝材的屈服强度260MPa，在模拟状态下，罐体会发生屈服。结论3罐型分析与设计原罐型分析◆原罐型物理性能的有限元分析罐体的轴向承压强度分析

轴向面压力底部约束结论

罐体最大等效应力为115MPa,小于铝材的屈服强度260MPa，罐体不会发生屈服。

3罐型分析与设计原罐型分析

结论：必须设计出新式罐型，该罐型用料比原罐型少，罐底部边缘的耐压强度比原罐型高

3罐型分析与设计新罐型设计与模拟分析

技术难点1：减少罐体材料用量措施1：减薄罐壁厚壁厚度措施2：减薄罐壁薄壁厚度措施3：缩短罐口厚壁部份长度3罐型分析与设计新罐型设计与模拟分析技术难点2：优化罐体底部形状提高罐底强度措施1：减小罐底直径措施2：优化α角度取值61°措施3：减小罐底沟内壁夹角β措施4：加大罐底部边缘反向成型的变形量3罐型分析与设计新罐型设计与模拟分析尺寸名称尺寸代号公称尺寸缩颈内径A57.40罐高B122.22外径C≤66.04底部深度D10.00底部直径E48.36颈部高度F17.72颈部封口距离G4.19颈部过渡半径H5.08翻边宽度I2.22翻边半径J1.52翻边角度K0-12o(参考)厚壁厚度M0.165厚壁段高度N13.67厚薄壁过渡段长度O6.35薄壁厚度P0.102修边后罐体高度Q123.92底部深度R10新型罐体设计图纸

3罐型分析与设计新罐型设计与模拟分析新罐型用料模拟验证结果：新式罐型的用料量比原罐型减少了，冲杯落料的圆形毛坯材料体积〔重量〕可以满足变薄拉深/修边的要求罐体的耐压强度及轴向承压强度模拟验证结果：符合GB/T9106-2001要求模拟分析结论：新罐型可行4工模具及工艺设计冲杯工艺及模具设计冲杯过程示意图

4工模具及工艺设计冲杯工艺及模具设计1-拉深冲头；2-压边圈；3-剪切凹模；4-脱料板；5-剪切与拉深模；6-铝板4工模具及工艺设计冲杯工艺及模具设计冲杯模具冲杯模具装配图4工模具及工艺设计冲杯工艺及模具设计冲杯试验及改进

●将冲杯模具总成装入模座，进行冲杯试验，冲出的杯体符合质量要求

●技术难题：冲床高速运行时震动较大改进措施：1.增大冲裁单面间隙，由上述设计的加大至0.038mm。2.剪切凹模做成斜刃，设计四个斜刃，在圆周方向均匀分布，刀刃在0°、90°、180°、270°四个方向沿径向倾斜2°。4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计底部成型后修边后变薄拉深过程示意

4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计冲铝杯后再拉深后一道变薄后二道变薄后三道变薄后4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计变薄拉深模具1-冲杆2-压边圈3-再拉深模环4-第一道变薄拉深凹模5-第二道变薄拉深凹模6-第三道变薄拉深凹模7-拉深凸模〔冲头〕8-锁紧螺栓9-铝罐10-罐底模11-底模压边圈变薄拉深模具装配图4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计变薄拉深模具4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计变薄拉深模具4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计变薄拉深工艺及模具设计4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计变薄拉深模具4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计罐底模冲杆拉深凸模铝罐底模压边圈第三道变薄拉深凹模第二道变薄拉深凹模第一道变薄拉深凹模再拉深凹模压边圈模具三维实体图4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计4工模具及工艺设计变薄拉深工艺及模具设计变薄拉深试验及改进●技术难题：连续的冲拉成形中，频繁出现拉断的现象改进措施：1.将变薄拉深凹模的锥度角α由原设计的10°减小为8°。2.再拉深凹模的圆角r凹由原设计的1.91mm减小为。●技术难题:个别罐口部缺口，通过检测发现罐壁厚度差较大改进措施：变薄拉深带动凸模运动的冲杆的定心装置由凸轮预紧改为液压轴承定心,稳定保持机床凸、凹模同心的动态精度●技术难题：出现个别罐体与底模沾粘改进措施：在罐底模的拱形面加了一圈通孔，用于在成形过程中防止模具对工件产生吸附，使工件不易脱出，同时又能及时排泄粘在罐底的冷却液。●将变薄拉深模具总成装入模座，进行冲压试验，冲出的罐体符合质量要求4工模具及工艺设计4.3.缩口/翻边模具的改进改进措施：加大各道模芯外径D，各道模芯外径相应加大。解决了罐口厚度减薄后罐口起皱的缺陷缩口/翻边模具示意图5试验与应用试验结论及改进措施存在问题：为数较多的罐体存在罐壁碰伤改进措施：生产线淘汰了皮带夹持式、单排导轨式的输送方式，全部换成气垫输送式和真空吸附式输送，有效减少了罐体输送过程中的碰伤。在生产线上做小批量试验

试验结论：●新设计的冲杯模具、变薄拉深模具、改进后的缩口模具符合生产要求。●用铝材生产的罐体检测结果符合国家标准5试验与应用生产应用及效果厚度的铝板材在易拉罐生产线投入了大批量使用，完全替代了厚度的材料。新罐型的易拉罐已灌装了可口可乐〔厦门〕饮料、百事可乐〔福州〕饮料、雪津啤酒、惠泉啤酒、健力宝销往福建及各省市。

铝材减薄为企业带来了明显的经济效益，这种效益也惠及到饮料、啤酒厂家。6结论、展望与问题探讨结论合理的罐型设计是材料减薄技术核心

CAD/CAE技术为罐型设计、减薄技术的研发提供了技术保障，缩短了研发周期，节约了试验本钱材料减薄是罐体轻量化的主要手段，是降低本钱的重要措施6结论、展望与问题探讨下一步方案厚度的国产铝材具备批量生产能力时，在易拉罐生产线试用厚度的材料。6结论、展望与问题探讨铝板材厚度减薄实施中存在的问题其建议措施存在问题：材料厚度虽然变薄了，但企业生产本钱