再谈200升钢桶圆卷边工艺（2）

吴铁麟

二、圆弧螺线圆卷边

圆弧螺线具有螺线的性质，同理想钢桶卷边曲线一样，两相邻曲线之间距离相等。螺线由有一定关系的圆弧组成。闯理想的钢桶卷边曲线相比，具有简单，直观，易于掌握等优点。在钢桶圆卷边工艺中，圆弧螺线有着广阔应用前景。

1．圆弧螺线的提出

在研究平面卷曲时，我们发现，在基圆上进行平面卷曲，卷层非常理想。其唯一的缺点是：在一个卷层上，曲率基本不变，近似等曲率卷曲，每卷一层，曲率变化一次1/3周变化一次，1/4周变化——次……其曲率变化就接近连续变化，卷曲的曲线就接近非圆螺旋线，而每一段等曲率的曲线，又都是圆弧，所以就产生了圆弧螺线。将它用在钢桶卷边工艺中，就是圆弧螺线圆卷边工艺。

现在我们来看一下，圆弧螺线断面模型见图5。

图5

①将直径为两个板厚的圆钉钉在木板上。若板厚b=1.25mm圆钉直径为2.5mm，见图5a。

②将以板厚为直径的两段铜丝，在圆钉两侧开始卷曲，见图5b。

③继续卷曲，见图5c。

这就是一个圆弧螺线圆卷边的雏形。十几年前我们就用这种方法，探索五层和七层圆卷边的结构和各部尺寸， 曾有过很大的收获。

2．圆弧螺线的作用方法。圆弧螺线有简单圆弧螺线和多点圆弧螺线。我们以简单圆：弧螺线为例，介绍作图方法，见图6。

图6

①划水平线，取AB为定长（一个板厚），见图6a。

②以A为圆心，AB为半径画弧，交水平线于C，见图6b。

③以B为圆心，BC为半径画弧，交水平线于D，见图6c。

④以A为圆心，AD为半径画弧，交水平线于E，见图6d。

⑤以B为圆心，BE为半径画弧，交水平线于F，见图6e。

这条曲线即为简单圆弧细线。

3．简单圆弧螺线的分析

(1)整个曲线由不同倍数的半径圆弧组成， AB, 2AB, 3AB, 4AB……。

(2)任意相邻两条弧线之间的距离相等，等于2倍AB，：）因为AB等于板厚，所以两弧之间的距离恰为两个板厚，适用于底盖，桶体等厚度的圆卷边。

(3)卷边断面形状确定，如果设计者非常强调钢桶的密封性能，则可选择小型断丽。其断面形状的作图方法，见图7。

图7

①使简单圆弧螺线为钢桶底盖卷边的外轮廊线。以B为圆心，BA为半径向反方向划虚线弧，重复圆弧螺线作图方法，所得虚线即为底盖和桶体的分界线。见图7a。

②留一个板厚为填料间隙，底盖涂色，桶体不涂色，即得到卷边断面图。轴向尺寸为8.75mm，径向尺寸为lOmm，见图7b。

如果设计者主要强调钢桶强度（或推行全焊工艺以后），则应选择大型断面的作图方法：

图8

①以简单圆弧螺线为钢桶底盖卷层的中心线，见图8a。以B为圆心，BA=δ为半径，向反方向画弧，重复上述作图过程得桶体中心线，见图8b。

②以A为圆心，0.5δ为半径，画1/4圆（虚线）； 以B为圆心， 1.5δ为半径，，画半团（虚线）；以A为圆心，2.5δ为半径， 画半圆（虚线）；以B为圆心，3.5δ为半径，画半圆（虚线），得底盖和桶体外层分界线，见图8b。

③以B为圆心，0.5δ为半径，画1/4圆（虚线）；以A为圆心，1.5δ为半径，画半圆（虚线）；以B为圆心，2.5δ为半径，画半圆（虚线）；得底盖与桶体内层分界线。

④以A为圆心，3.5δ为半径，画半圆（虚线）；以B为圆心，4.5δ为半径，画半圆（虚线）；将底盖与桶身直线部份用虚线补齐，得底盖和桶身外轮廊线，见图8b。

⑤底盖涂黑色，桶身空白，材料间隙为26，即得大型卷边断面图。板厚为1.25mm时，轴向尺寸为lOmm，径向尺寸为11.25mm,见图8c。

小型断面与大型断面，尽管尺寸不同，，但结构完全相同，只是填料间隙不同，圆弧螺线螺距相等，等于2个板厚。

4．七层简单圆弧螺线卷曲过程

现代钢桶制造圆卷边工艺的特点是多重次，多重复。这是圆卷边工艺的主要手段，我们仍然只研究圆卷边底盖的卷曲部分。

(1)将整个简单圆弧螺线圆卷边分成田区， 以大型断面为例，见图8c。

I区包括两段圆弧。第二段圆弧的外轮廊是以简单圆弧螺线A为圆心， 以R1=1.5δ为半径的的圆弧曲线。它是加工滚轮曲线的一部份。第一段圆弧的钢板厚度中心半径R1′=R-δ/2=δ，它是用于计算卷边展开长度和凸轮进给行程的。第二段圆弧的外轮廊是以简单圆功反螺线B为圆心，以R2＝2.5δ为半径的圆弧曲线。它也是加工滚轮曲线的一部份。第二段圆弧的钢板厚度中心半径R2′=2.5δ，它是用于计算卷边展开长度和凸轮进给行程的。

Ⅱ区包括两段圆弧。第一段圆弧外轮廊是以简单圆弧螺线B为圆心， 以R3=R2为半径的圆弧曲线。它是联接I区第二段圆弧，又和I区第二段圆弧等长，右边的1/4圆弧。第二段圆弧的外轮廓是以简单圆弧螺线A力圆心， 以R4=3.5δ为半径的圆弧曲线。它是头道滚轮i蜘线的组成部份。圆弧的中心半径R4′=3δ。它是用于计算卷边展开长度和凸轮进给行程的。

Ⅲ区也包括两段圆弧。其中第一段阐弧的外轮廓是以简单圆弧螺线A为圆心，以R5=3.5δ为半径的圆弧曲线（它是联接Ⅱ区，第二段圆弧又和Ⅱ区第二段圆弧等长，左边的4/1圆弧）。其中第二段圆弧的外轮廓是以简单圆弧螺线B为圆心， 以R6=4.5δ为半径的圆弧曲线，它是二道卷边滚轮曲线的组部份，圆弧的中心半径R6′=R6-2／δ=4δ、用于计算卷边展开长度和凸轮进给行程。

Ⅳ区圆弧和Ⅲ区第二段圆弧相同（右边的4／1圆弧），这段圆弧不卷曲成型。

(2)整个卷曲过程的关键是I区卷曲和Ⅲ区卷曲。