制桶機械的通用化

西安市機械研究所 景志平

直到九十年代，中國鋼桶制造業才真正認識到"市場"的確切含意。在此之前的數十年間，鋼桶制造工業尤其是大中型企業，一直沿用大批量單一品種的傳統生產方式。國家從原材料到產供銷一包到底，使企業具備了相當程度的依賴性。步入九十年代，這一陳舊經濟體制下產生的傳統生產方式已明顯不適應國民經濟發展的需要。用戶提出的鋼桶規格、品種不斷變化，與國際接軌的鋼桶國家標準一再更新，構思新穎的鋼桶結構日新月?異——凡此種種實在令制桶企業的原有生產方式無所適從。

制桶機械的通用化課題應運而生。它的主要意義在于研制一系列全新概念的鋼桶制造機械，使能適應多種規格鋼桶生產的需要。通俗地說，就是要使制桶設備都像沖床那樣，只要更換一次沖模便可生產一種新的鋼桶規格品種。

圖1 XJY44系列桶身聯合成形機

圖1所示的國產XJY44系列桶身聯合成形機（俗稱"三合一"桶身成形機）是制桶機械通用化的典型范例。它除將傳統的桶身折邊、波紋和環筋三臺成形機集成化為一臺外，主要特征是它已可適應GB325《包裝容器 鋼桶》標準中所列全部20至200升桶身生產的需要，實現了桶身制造機械的通用化。當生產計劃變更時，機床只需更換圖1中所示的"成形工具"并進行必要的調整，在數十彌分鐘內即可轉產另一規格的桶身。由于成形工具的可互換性，該機不僅可生產料厚0.4至1. 5mm、直徑280至600mm、高度300至1000mm內任一規格的桶身品種，而且可實現波紋和環筋沿桶身縱向的任意分布以及筋紋曲線在桶身橫截面內的各種變化。甚至已可實現在一次加工節拍內，按需做出波紋和環筋的同時，在桶身一端做出全開口桶桶底的折邊，另一端做出全開口桶桶口的卷管。當用戶只要求做出兩道環筋而不需波紋時，將波紋模拆下即可實現。當桶身其他部位無需變更，僅需改變折邊尺寸形狀時，機床成形工具已無必要整體卸下，只需將分體式折邊圈的折邊外圈（圖1中成形工具的根部）松開，從工具整體外緣貫穿而下，即可換裝另一尺寸形狀的折邊外圈。這就實現了兩重卷邊與三重卷邊、重型與輕型桶身折邊、平卷邊與圓卷邊、閉口折邊與開口卷管的桶身折邊機械的通用化。

"三合一"桶身成形機的通用化源于下列背景技術的支撐：液壓傳動系統壓力與速度參數的可調整性——借以實現不同料厚、材質和尺寸規格桶身成形加工的通用化；機床成形工具的可互換性——這是"三合一"成形機可囊括20至200升全部規格桶身加工范圍的核心因素；機床部件縱向和徑向完備的調整環節——這構成機床滿足桶徑和桶高變化范圍的硬件基礎。順便指出，上述三方面J技術背景是不可缺一的。例如，若缺少機床壓力的必要可調整環節，則當桶身料厚在0.4至1.Smm間變化時，機床或將由于壓力不足而無力完成折邊、波紋和環筋的擠壓成形，或將由于擠壓力過大而導致桶身材料的破壞，從而無法實現不同規格桶身加工的通用化。

圖2 XJY49型可調式通用卷邊機

圖2所示的國產XJY49型可調式通用卷邊機，可作為我國制桶機械通用化的另一典型范例。

為適應GB325標準中20至200升全部規格鋼桶卷邊生產的需要，機床設置了一系列通用化調整環節，主要有：

1、封口盤的軸向位置調節：使桶高300至1000mm的鋼桶均可在本機上加工。

2、卷邊輪的徑向位置調節：可滿足桶徑280至600mm的加工需要。

3、送料裝置軸向與徑向尺寸位置調節：可將20至200升間各種直徑和高度的鋼桶準確輸送至機床工作中心。

4、卷邊進給速度調節：使料厚在0.4至1. 5mm范圍內變化時，或材質在熱軋板與冷軋板、國產板與進口板、普通板與鍍鋅板、優質板與劣質板之間變化時，以及生產率要求有所變化時，機床均可調節卷邊進給速度以求適應。

5、鋼桶旋轉速度調節：使鋼桶的旋轉速度與料厚、桶徑和卷邊工作進給速度四者之間取得合理的優化組合，以提高卷邊質量。

6、封口盤的軸向壓力調節：當鋼桶的料厚、材質、桶徑和桶高變化時，封口盤施加給鋼桶的軸向壓力既可產生，足夠的摩擦力矩帶動桶體旋轉，又不至于壓力過大引起桶體變形。

7、卷邊進給力調節：在鋼桶料厚、材質或卷邊緊密度要求變化時，機床可按需調整卷邊進給終了的壓緊力度。

不難看出，XJY49型卷邊機在具備上述調整環節后，便成為一種可調式通用型設備，基本滿足GB325標準所列20至200升全部規格的閉、開口鋼桶卷邊生產需要。

為進一步拓展通用范圍，該機兼容了預卷功能．六個卷邊進給動力頭中的兩個可用于桶頂底預卷邊。當不在本機上預卷時，可通過機床電氣選擇按紐將預卷程序調出，機床即變更為無預卷工序的卷邊機。

圖3 XJY28A型鋼桶頂底沖壓生產線

圖3所示為國產XJY28A型可調式鋼桶頂底沖壓生產線。該線適用于20至200升閉、開口鋼桶頂底的連續自動化沖壓生產。卷料在展卷機上對中撐緊并起動旋轉使卷料料端通過導料架伸入矯平機。七輥矯平機是連續運轉的，卷料輸送機、成品輸送機和廢料處理機則隨壓力機沖壓節拍作步距式間歇運轉，因而在矯平機和卷料輸送機之間自然形成一弧形卷料波浪帶使二者和諧。展卷和矯子卷料寬度可在300至1000mm間進行調整，以通用于20至200升鋼桶生產。矯平機運轉由液壓馬達提供動力，因而可實現無級調速，使與不同型號節拍的壓力機工作同步。液壓控制還提供矯平機的有效離合與制動。卷料輸送機采用液壓油缸通過倍增機構定長送料，其送料步距可通過變更和調節定距擋鐵在300至1900mm間進行設置，使兼容20至200升鋼桶生產的需要。成品輸送機的步距式運轉起動由壓力機沖壓成的桶頂底工件每次落入給出信號，并最終將成品定量堆放。每組成品堆放件數可通過PC程控器進行選擇。廢料處理機采用輥式送料，其速度可調送料輥液壓馬達使與沖壓節拍同步。廢料處理機最終將廢料送入廢料剪切機，每剪切一次完成成品沖壓的件數亦可通過PC程控器進行選擇。這些調整環節使生產線實現了20至200升范圍內鋼桶頂底沖壓的通用化。

若將圖3中自壓力機以后的設備取消，代之以包括橫剪和縱剪的板料剪切機，即組成將卷料剪切為板料的國產XJY系列落料生產線。其板料寬度可在360至1000mm范圍內兼容通用，而板料長度則可在300至1900mm之間調整。這就實現了20至200升間鋼桶頂底板料和桶身板料二者所需落料設備的通用化。

順便指出，國產XJY系列鋼桶頂底沖壓模具的總體結構，無論在圖3所示的沖壓生產線上，擬或在用戶單機沖壓時，均設計為導柱式模架結構。這種備有導柱的復合沖模較之無導柱沖模，對于在一臺通用壓力機上車產多種規格的鋼桶頂底是至關重要的。它不僅提高了模具的沖壓精度和刃口使用壽命，更重要的是在更換模具生產多種規格鋼桶頂底時，大幅度縮短了模具上下）口的對中找正時間，甚而能有效防止因刀口錯位引發的模具破壞事故。

國產XJY系列銑邊機、卷圓機、預卷噴膠機、試漏機、縮頸機等制桶機械也同樣具有類似的通用化特征，-這里因篇幅所限不再列舉。綜上所述，制桶機械通用化的主要任務，是在制桶設備中設置必要的調整環節，使動力部件的工作位置、作用尺寸、工作壓力、運動速度、循環程序等功能參數實現快變、快換或快調，以適應盡可能多的鋼桶規格品種的生產。

通用化制桶機械的研制和應用中，有兩個環節應予以足夠的重視。首先要防止因調整環節的設置而削弱設備的結構剛性。同時，一般用戶的生產品種不一定囊括20至200升的全部規格；因而二般無須進行全部柔性環節的調整。即通用化設備在具備完善的柔性化功能的同時，操作必須盡可能簡單、實用和方便。在一定程度上，上述兩個環節將折射出制桶機械通用化的生命力所在。