采用有限元方法對新型錐形食品罐的成形工藝進行優(yōu)化，解決實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的蓋邊法蘭褶皺問題，并對落料預(yù)成形進行分析。結(jié)果表明，采用含加強筋的結(jié)構(gòu)及合理的壓邊力能減輕蓋邊法蘭褶皺現(xiàn)象，在落料尺寸足夠的前提下，生產(chǎn)的零件應(yīng)盡可能使法蘭邊規(guī)整。金屬包裝行業(yè)現(xiàn)已形成了包括涂印、制罐、制蓋以及制桶等完整包裝工業(yè)體系，零件生產(chǎn)線豐富，應(yīng)用廣闊。金屬包裝行業(yè)總體呈現(xiàn)發(fā)展的趨勢，相對于歐美發(fā)達國度，國內(nèi)依然擁有巨大的潛力。如何在激烈的市場競爭中，提供金屬包裝罐蓋，適應(yīng)多樣化零件種類的，滿足不同的客戶群體，搶占市場先機是金屬包裝企業(yè)的共同目標(biāo)。

目前越來越多的食品2片罐采用錐形結(jié)構(gòu)設(shè)計，其上大下小的結(jié)構(gòu)特點使罐內(nèi)物體較容易倒出，同時可以降低空罐的運輸成本（罐與罐相套），還有利于裝滿物體的實罐在超市貨架的碼放（罐底可以放在蓋面內(nèi)部）。但錐形結(jié)構(gòu)在拉深成形過程中，不可避免的出現(xiàn)懸空的變形區(qū)域，容易出現(xiàn)失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。傳統(tǒng)的壓邊結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)蓋邊法蘭褶皺現(xiàn)象，而蓋邊法蘭的平面度是罐蓋配合的關(guān)鍵。不同的落料尺寸會產(chǎn)生不同的法蘭邊界，可能加深材料成形的困難程度（材料變薄嚴重），還影響成形零件的美觀，后期導(dǎo)致成品質(zhì)量下降。鑒于目前CAE技術(shù)的發(fā)展以及在沖壓工程中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)通過對錐形鋁質(zhì)2片罐成形過程進行有限元分析，探討如何基于有限元模擬分析成形工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題。

錐形食品罐初步設(shè)計方案

零件圖設(shè)計完成后，需要對零件進行理論分析，計算零件的落料尺寸及設(shè)計拉深成形工藝。落料尺寸的計算一般先采用分區(qū)域展開計算的方法，再根據(jù)計算結(jié)果將各個區(qū)域進行平滑過渡連接，局部區(qū)域需要根據(jù)拉深經(jīng)驗進行調(diào)整，后期形成光滑平整連接的落料尺寸。

考慮零件封罐時的罐蓋配合問題，盡可能罐口R角處局部周邊法蘭的平面度，此區(qū)域的法蘭褶皺盡量降到低。根據(jù)零件成形原理，產(chǎn)生褶皺的原因是面內(nèi)2個方向的應(yīng)力不均導(dǎo)致的。由于沖壓成形時，外圍材料不停地向零件中心流動，說明在局部區(qū)域材料存在收縮率過快現(xiàn)象。這是由初始落料尺寸與后期零件之間的形狀差所決定，因此為了降低材料流動過程中產(chǎn)生的面內(nèi)張應(yīng)力和壓應(yīng)力的差值，減緩材料的環(huán)向收聚力，在模具設(shè)計時針對壓料圈和下模，添加局部加強筋結(jié)構(gòu)設(shè)計，并采用有限元方法對結(jié)果進行模擬。采用有限元方法對新型錐形食品罐的成形工藝進行優(yōu)化，解決了實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的蓋邊法蘭褶皺問題，并對落料預(yù)成形進行分析，結(jié)果表明：

（1）在不改變后期零件的結(jié)構(gòu)，采用含加強筋的輔助結(jié)構(gòu)及合理的壓邊力能減輕蓋邊法蘭褶皺現(xiàn)象。

（2）不同落料形狀及尺寸會造成不同的法蘭邊界，并影響整體零件的減薄率和零件強度，在落料尺寸足夠的前提條件下，生產(chǎn)的零件應(yīng)盡可能使法蘭邊界規(guī)整。