采用有限元方法對(duì)新型錐形食品罐的成形工藝進(jìn)行優(yōu)化，解決實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的蓋邊法蘭褶皺問(wèn)題，并對(duì)落料預(yù)成形進(jìn)行分析。結(jié)果表明，采用含加強(qiáng)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(shì)，相對(duì)于歐美發(fā)達(dá)國(guó)度，國(guó)內(nèi)依然擁有巨大的潛力。如何在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)先機(jī)是金屬包裝企業(yè)的共同目標(biāo)。

目前越來(lái)越多的食品2片罐采用錐形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其上大下小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使罐內(nèi)物體較容易倒出，同時(shí)可以降低空罐的運(yùn)輸成本（罐與罐相套），還有利于裝滿物體的實(shí)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(guò)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(huì)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(huì)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(yán)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(guò)對(duì)錐形鋁質(zhì)2片罐成形過(guò)程進(jìn)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(wèn)題。

錐形食品罐初步設(shè)計(jì)方案

零件圖設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)零件進(jìn)行理論分析，計(jì)算零件的落料尺寸及設(shè)計(jì)拉深成形工藝。落料尺寸的計(jì)算一般先采用分區(qū)域展開(kāi)計(jì)算的方法，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果將各個(gè)區(qū)域進(jìn)行平滑過(guò)渡連接，局部區(qū)域需要根據(jù)拉深經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(shí)的罐蓋配合問(wèn)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(gè)方向的應(yīng)力不均導(dǎo)致的。由于沖壓成形時(shí)，外圍材料不停地向零件中心流動(dòng)，說(shuō)明在局部區(qū)域材料存在收縮率過(guò)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(dòng)過(guò)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(jì)時(shí)針對(duì)壓料圈和下模，添加局部加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用有限元方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行模擬。采用有限元方法對(duì)新型錐形食品罐的成形工藝進(jìn)行優(yōu)化，解決了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的蓋邊法蘭褶皺問(wèn)題，并對(duì)落料預(yù)成形進(jìn)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(qiáng)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(huì)造成不同的法蘭邊界，并影響整體零件的減薄率和零件強(qiáng)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。