《鋼桶制造技術》
楊文亮 辛巧娟 編著
第十三章 鋼桶卷封裝配工藝
第三節 卷封裝配工藝設計
要想得到理想的卷邊狀態，必須先進行嚴格的工藝設計，才能達到所要求的卷邊形狀、層數、松緊程度和密封效果。與卷邊有關的主要環節是成形滾輪的形狀、凸輪的工作過程和密封膠的性能。
一、滾輪設計
滾輪曲線的形狀對卷邊的尺寸及形狀起著決定性的作用。但滾輪的設計是比較復雜的，影響因素較多，多數是經驗。但有一點是可以肯定的，不論對于五層矩形卷邊，還是七層圓弧卷邊，理論上的成形弧線應該是漸開線，經驗中較為合理的、比較實用的形狀，都是較接近于漸開線規律的。因為真正的漸開線較難加工，所以，我們所用的滾輪曲線，都是采用由接近漸開線的多個圓弧及斜面組成。
如圖13-13為一種實用的三重七層圓弧卷邊頭道滾輪曲線形狀。圖中ed段為斜面，卷封時，桶頂底邊緣首先接觸的就是這個面。α角度是一個重要參數，對于頭道滾輪來說，α角過小，易加快滾輪的磨損，且桶頂卷邊時易產生“外卷”現象，在圓弧段成形較突然；α過大，則影響圓弧段的正常成形。一般在7°～9°之間較為合適。
圖13-13 頭道卷封滾輪曲線示例
圖中cd段為卷邊過渡段，應使桶邊成形順理成章地變形，一般情況下，曲率半徑不宜過大，過大的半徑會給下段卷邊成形造成麻煩，阻力太大，易形成滯后成形。半徑過小，易形成提前成形，達不到預期目的。
圖中cb段為卷邊成形段，通過這個段要使卷邊達到要求的圓弧大小，它決定了卷邊的松緊程度和層次的多少，半徑越大，卷成圓尺寸越大，結合越松散，層與層之間縫隙也越大，密封性能越不好；半徑太小，因為受到材料厚度的限制，不能將材料包容，難以使卷邊部分與桶頂直壁處靠緊，成為未完成卷邊。
圖中ab段為直線段，目的確良使卷邊完成后滾輪容易退出。
圖13-14 漸開線滾輪理想曲線
如圖13-14為卷封滾輪理論曲線圖，為一漸開線形狀。設基圓的圓心為O，半徑為r，曲線初始點在A處，以O為原點，直線OA為X軸，建立直角坐標系。設M為曲線上任意一點，BM為圓的切線，連接OB，取∠AOB=φ（弧度）為參數，則由漸開線的定義，得BM=AB=rφ。
作ME⊥OX，BC⊥OX，MD⊥BC，則∠MBD=φ，由此可得
x=OE=OC+CE=OC+DM=rcosφ+rφsinφ
y=EM=CD=CB-DB=rsinφ-rφcosφ
因此，此曲線方程為
x=r(cosφ+φsinφ)????????????????????????????? ???????????(13-2)
y=r(sinφ-φcosφ)
轉換為極坐標方程為
將式14-2代入上式，整理后得
????????????????????? （13-3）
能用于卷邊滾輪的曲線，一般取φ角從0°～180°之間（即從0～π之間）的對應曲線。對不同的卷邊要求，基圓半徑r的值應取不同。r值的大小主要與材料的厚度和卷封層數的多少、卷封要求的尺寸有關。一般來說，可由下式進行估算：
r=n·t??????????????????? （13-4）
式中：r ——漸開線基圓半徑；t——鋼桶材料厚度；n——卷封層數，對于五層矩形卷邊，n=5；對于七層圓弧卷邊，n=7。
以上滾輪設計均對主要成形滾輪（頭道滾輪）而言，對于二道滾輪來說，設計較為簡單，即按照最終的尺寸和形狀進行制作，只要能把卷邊壓實就行了，至于形狀，盡可以依個人的愛好來選擇。
圖13-15 三重圓卷邊頭道滾輪槽形圖
圖13-16 三重卷邊二道滾輪槽形圖
如圖13-15和圖13-16為我們根據理論設計，采用最接近理論曲率的圓弧簡化標注的一對卷邊滾輪形狀尺寸。之所以這樣做，為的是滾輪槽形加工時較為方便，這是我們傳統的標注方法。一般來說，先根據圖形尺寸制作成樣板，在用樣板來加工檢驗滾輪的槽形，在樣板和滾輪加工中，盡可能的達到高精度的要求，滾槽表面盡量光滑。滾輪加工采用工具鋼，先粗加工，再熱處理，然后再精磨，使滾輪更加耐用。
在生產實際中，卷邊滾輪的槽形尺寸與許多參數有關，所以，在滾輪槽形的設計中，包括著許多實踐經驗，這是我們多年來不斷研究的結晶。卷邊滾輪的形狀和幾何尺寸都是隨桶身和桶底頂材料厚度變化的參數，根據產品及生產實際情況確定。滾輪槽形尺寸的設計是鋼桶制造技術中是最重要的核心技術，掌握了它，就可以大大地減少卷邊質量問題的發生。
二、凸輪設計
采用凸輪裝置使卷邊滾輪產生徑向進給運動，可以靈活地設計凸輪曲線，有效地控制徑向進給運動規律。特別是在完成第二道卷封后，可增加一段整修光邊過程，不僅有助于改善卷邊的工藝性能，同時還可大幅度增加卷封工藝角，以提高生產能力。當然，凸輪機構也有一定的缺點：結構龐大；一般難于保證凸輪加工質量；加之潤滑條件差，容易磨損。進而影響卷封精度。
如圖13-17a為常用卷封凸輪曲線升降規律。圖13-17b為對應圖13-17a曲線規律的凸輪曲線形狀圖。
a）凸輪運動規律；b）凸輪曲線圖
圖13-17 凸輪設計
圖中Rmax為凸輪最大半徑，Rmin為凸輪最小半徑，進給最大位移為L=Rmax-Rmin。圖中AB段為上升曲線，凸輪轉動，滾輪逐漸進給，當曲線位移到達B點時，滾輪達到最大位移，當凸輪繼續轉動，則曲線由B點向C點過渡。BC段是以凸輪轉軸為中心，以Rmax為半徑的圓弧，位移不變，這時滾輪進給位移為零，起到修整光邊的作用。凸輪再由C點轉向D點的過程中，凸輪半徑急驟減少為Rmin，對于滾輪來說是快速退回階段。從D點到E點，凸輪半徑保持在最小值不變，此時滾輪也停留在初始位置，以利于卸桶和上桶，為工藝滯留時間。
在具體的凸輪設計中，應對圖13-17a中的規律曲線加以修正，使A、B、C、D、E各點的轉折處能圓滑過渡，另外，根據生產的需要和具備實際工藝要求適當選擇各階段的工藝角，使之達到最佳狀態。
三、卷邊密封膠的選擇和使用
對于三重卷邊鋼桶的生產，大多數采用桶底頂預卷噴膠工藝，在卷封裝配時，不再進行密封膠的噴注。但對于雙重卷邊鋼桶的生產，或者采用三道滾輪卷封裝配工藝時，就必須在卷封的同時，向卷邊內噴入密封膠。
需要說明的是，在卷邊時噴密封膠，效果并不好，因為濕膠在卷邊縫隙里不容易干燥。有時卷邊內部可形成與外界隔絕的“密閉容器”，所以內部膠液中的溶劑不能揮發出來，致使密封膠長時間得不到固化，影響密封膠的密封性能。
密封膠的選擇和使用方法，請參照第十一章相關內容。
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