再談200升鋼桶圓卷邊工藝（1）

吳鐵麟

200升鋼桶圓卷邊工藝的熱潮， 曾席卷中圍鋼桶行業。我圈鋼桶質量扶搖直上，在極短的時間內， 接連達到GB、IMCO等標準或規則，使鋼桶密封性能步入世界先進行列。更可喜的是我國鋼桶制造者的感性認識產生了飛躍，正確認識了各道加工工序與卷工序的內在聯系，不再盲目的追求“萬能”的滾輪。

制造鋼桶要經過許多工序，卷邊工序是最后一道工序。它是將加工合格的桶體和桶的底蓋，用機械方法縫合在一起，使鋼桶卷邊達到設計的結構尺寸，并具有一定的強度和良好的密封性能。制造鋼桶的其它工序可總稱為準備工序。準備工序為卷邊工序提供合格鋼桶體和底蓋，為生產合格的鋼桶創造條件。一般說來，準備工序直觀，易懂，嚴格要求都能作好。但是，準備工序容易被忽視，致加工中達不到要求，破壞了卷邊工序應具備的條件，從而影響了鋼桶質量。圓卷邊工藝難度較大，要求有一定的理性認識，缺乏經驗者，往往把卷邊工序當做保證鋼桶質量的唯一因素，造成認識上的錯誤，致其質量徘徊不前；圓卷邊的興起，使多重次、多重復的加工工藝，逐步被眾多桶廠接受，特別是對予卷邊的認識尤為深刻，使我國200升鋼桶卷邊工藝得到發展。遺憾的是我國許多鋼桶企業，對200升鋼桶圓卷邊工藝的認識，仍滯解在感性階段。各種有關鋼桶的標準，并未提出圓卷邊的具體規范。因此，造成鋼桶質量不穩定，耐沖擊性能差，嚴重，響鋼桶薄型化的發展和鋼桶行業的經濟效益。

探求圓卷邊工藝的理性認識是我國鋼桶行業技術進步的當務之急。為了加深鋼桶制造的理性認識，提高鋼桶質量，繼“200升鋼桶圓卷邊工藝剖析”之后，本文再次反復地交待鋼桶卷邊的基本概念，并在非圓曲線的理論基礎上，推出簡單，易懂，實用的圓弧螺線圓卷邊，使圓卷邊工藝在理性的指導下，步入應用階段。

一．鋼桶圓卷邊

1．回顧圓卷的基本知識

在研究圓弧螺線圓卷邊之前，首先回顧一下圓卷邊的常識。圓卷邊的定名是相對平卷邊而言，并不是所有圓卷邊的斷面，都是真正的圓形斷面。圓卷邊的斷面形狀是各種各樣的。根據卷層曲線的形狀， 圓卷邊可分為圓弧曲線圓卷邊和非圓曲線圓卷邊。圓卷邊的層數為5-7層。鋼桶卷邊質量的好壞，不完全取決于層數的多少，而取決于卷層的合理、均勻、密實，荷蘭VANLEER公司的圓卷邊就是五層圓卷邊，但是它的各項性能測試指標，均居世界先進水平。它的注冊商標是Spiralon，意思是螺旋，它的質量好就好在螺旋上， “上藝剖析”中的理想鋼桶曲線和現在要探討的圓弧螺線，都是螺旋線。根據加工成型的次數，圓卷邊分二重卷邊，三重和四重圓卷邊。這里的“重”指的是完成卷邊加工的次數，二重卷邊就是通過兩次加工，或通過兩道滾輪加工而成型。一般圓卷邊是三重卷邊，即予卷邊、頭道卷邊、二道卷邊（兼擠壓）。特殊工藝使用四重卷邊，即予卷邊、頭道卷邊、二道卷邊和擠壓定型，經過了四次加工，第四次加工有著特殊的意義，主要的作用是擠壓定型，破壞三重卷邊原來曲線的形狀，進行技術保密， 申請自己的專利，或迥他人的專利。我深信，隨著鋼桶制造技術的發展，多重卷邊必定引起大家的關注。

從卷邊加工成型的過程來看，卷邊開始總是要進行圓卷邊。為了克服回彈，使卷邊牢固或得到…定的形狀，卷好圓卷后再進行一次擠壓定型。所以，無論何種卷邊形式（平卷邊、圓卷邊、三角邊、梯形邊等），何種加工過程（二重、三重、四重）卷邊，都包括兩個加工程序——圓卷邊和擠壓。圓卷邊是鋼桶卷邊的基本過程。也就是說，盡管鋼桶板材的厚度不同，卷邊的結構尺寸不闖，但卷邊的基本原理是相同的，任何鋼桶的卷曲都是圓卷邊。

2．卷邊過程分析

為了研究方便，假設卷邊—次完成，見圖1。為了表達清晰，此圖只要底蓋部份，未畫桶體部份。因為底蓋卷層包著桶身，而且滾輪只與底蓋接觸，底蓋卷層曲線就是各重卷邊的滾輪曲線。

圖1

由于滾輪曲線的曲率不同，卷曲有三種情況。底蓋沿滾輪的卷曲方向和受力方向見圖2。

圖2

①等曲率卷曲。圖2a圓弧卷曲。

②由大曲率過渡到小曲率。圖2b底蓋卷邊離開滾輪表面，使卷曲不能進行。

③由小曲率到大曲率；圖2c底蓋卷邊沿滾輪表面卷曲。可見①、③是卷曲必要的條件，但不是最佳的卷曲條件。

當底蓋卷邊離開滾輪的瞬間，不再受切向力和法向力， 以原來的曲率進入滾輪槽內。卷曲將受到進給速度，桶體翻邊角度，長度，板材的性質，滾輪槽形的大小等諸多因素的影響，卷曲失去控制，呈自由狀態。

在一個完整的卷曲過程中，只要滾輪曲線滿足必要的條件，沿滾輪曲線這一段的卷曲受到滾輪曲線的控制，能夠保證一定的形狀，這時滾輪具有模具的作用。我們把這一段卷曲稱為強制卷曲段。離開滾輪曲線后的一段卷曲失去了控制，滾輪沒有起到模具的作用，我們把這一段卷曲，稱為自由卷曲段。

我們再觀察一下，鋼桶圓卷的卷曲過程和平面卷曲過程的區別。簡單的平面卷曲（如制作炮竹、冷軋薄板的卷曲等），應該是先卷里層，后卷外層，連續卷曲。

鋼桶圓卷邊卷曲過程是先卷小曲率，后卷大曲線。就一個過程來說， （用一個滾輪卷一次）是先卷外邊，后卷里層。外邊的曲率被予先設計的滾輪曲線所控制，而里邊是自由卷曲段，失去控制。這是鋼桶圓卷邊卷曲過程的先天不足。平面卷曲另一個特點是外層曲率依附于內層曲率，沒有自由卷曲段。平面卷曲最里層的最大曲率半徑是平面卷曲的基圓半徑。設想任何可以做平面卷曲的物體（紙、板條、帶等）進行平面卷曲時，開始都在基圓上進行，每卷一周，曲率變化一次，見圖3。

圖3 平面卷曲

通過以上分析，我們知道，鋼桶圓卷邊卷曲，致命的缺點是存在自由卷曲段，使卷邊失去控制。另一個缺點是卷曲方向與平面卷曲的方向相反，使卷曲不能卷密卷實。改進的指導思想是設法將整個卷曲過程，都變成強制卷曲段，消除自由卷曲段。具體的方法是：把一個完整的圓卷邊，分成二段或三段，用兩個或三個滾輪，分別加工出來，這樣就消除了自由卷曲段。加工的順序是先加工大曲率，后加工小曲率曲率部分。這樣，整個加工過程實現了由大曲率到小曲率卷曲，與平面卷曲的方向一致，能取得較理想的卷邊結果。

2、理想的卷邊曲線

從“工藝剖析”一文可以把理想的鋼桶卷邊滾輪曲線，概括為24個字：三重一線，曲率連貫，貴為螺線，螺距關鍵，一重一段，導向不變。

一般的滾輪曲線可分為三段；導向段、小?率變形段、大曲率變形段。見圖4。

圖4

導向段的作用是選用合理導向斜率，使底蓋邊順利地進入變形段。導向段斜線和變段曲線的接點，即是圓卷邊的起點。一般滾輪曲線，是由小曲率到大曲率，分段變形。

理想的滾輪曲線，應該分作兩段，導向段和變形段。變形段的曲率由小到大，連續均勻變化，沒有等曲率，卷曲效果是越卷越緊。曲線兩層之間距離相等，正好是兩個板厚，卷層沒有間隙。這條曲線能包括多重卷邊，各種滾輪的滾輪曲線。這確實是一條完美無缺的理想鋼桶滾輪曲線。在“工藝剖析”一文中，對這條曲線的形成，展開長度計算，在圓卷邊工藝中的應用，以及工藝過程分析圖，都作了詳細的論述。由于它是一條非圓曲線，故應用起來技術難度較大，主要是作圖困難。曲線是通過聯接各對應點而形成的，展開長度計算復雜，不符合我國鋼桶行業的實際情況。盡管它揭示了鋼桶卷邊的實質，還是難于推廣應用。為了克服理想桶卷邊曲線存在的問題，本文向大家推出最新的圓弧螺線圓卷邊。