一种铝质扩口杯及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本
发明涉及一种铝质扩口杯及其制造方法。【背景技术】
[0002] 目前，市场上普通的金属杯外型单一，基本都是简单拉伸加工直筒的圆柱形，在日益丰富的生活需求上，这种简单的直筒圆柱形金属杯，无法显示出其魅
力；由于一般金属材料没有较好的延伸效果，无法加工制作多样化的艺术造型，只能维持底部和口部相同直径的圆柱形状，该类金属外观由于没有造型而显得没有美感，使用时手感也不如人意，无法提升其收藏价值；玻璃杯和塑料杯虽然外观有很多款式造型，但由于其材质存在有环保问题，以及使用过程存在容易破损等问题，因此不同程度地影响了人们对该类产品的珍藏价值和欣赏价值；铝材料延伸能力较好，只要在模具设计上能够合理配合设备工作条件，可以加工制作出多种形状的造型，但必须控制好加工造型渐变过程的形变量，以保证产品防护涂层和印刷漆膜不损伤，筒身光滑不起皱，符合国家标准GB/T 25164-2010中的相关要求，使产品整体外观造型具新颖性、创造性和实用性，吸引用户的眼球。考虑到同等规格的产品，在富余的这部分壁厚如改薄扩大直径范围，可以增加杯体的容积量；因此有必要改进现有
包装杯单一形状及其加工方法。
[0003] 1、现有的直筒圆柱形杯，其制作使用的工模具和生产工艺相对简单，外观的图文印刷可以任意设计和选择，因为是直面而不受印刷工艺的局限；如果杯筒体造型扩大或收缩，由于平表面产生曲线变化的影响，图文形状也发生相对
变形，所以对外观的图文印刷，需要根据造型状态、大小尺寸进行设计；但是现有的直筒圆柱形杯筒造型简单，没有新颖性和创造性，也无法吸引用户的眼球。
[0004] 2、普通的直筒圆柱形状实用性不足，容量偏小。
[0005] 本发明就是基于这种情况作出的。【发明内容】
[0006] 本发明目的是克服了
现有技术的不足，提供一种大于同类规格直径标准的铝质扩口杯及其制造方法，铝质扩口杯造型段筒身壁厚属于变壁减薄，能有效节约材料，制造方法简单，外形美观，抓取方便，可有效防伪，生产成本低，而且能够将产品的外观印刷设计完整保留。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008] 一种铝质扩口杯，其特征在于：从下至上依次包括杯底110、圆柱形杯筒120、内凹形杯筒130、外凸形杯筒140、内凹形杯口150和卷边杯口160，所述的杯底110、圆柱形杯筒120、内凹形杯筒130、外凸杯筒140、内凹杯口150和卷边杯口160为一体结构。
[0009] 如上所述的铝质扩口杯，其特征在于：所述的圆柱形杯筒120为等壁厚段，所述内凹形杯筒130的内凹段230、所述外凸形杯筒140的外凸段240、所述内凹形杯口150的内收缩段250为变壁段。
[0010] 如上所述的铝质扩口杯，其特征在于：所述内凹段230由下至上逐渐变薄然后又逐渐变厚，所述外凸段240由下至上逐渐变薄然后又逐渐变厚，所述内收缩段250由下至上逐渐变薄，所述内收缩段250为圆锥状变壁段，所述卷边杯口160向外卷边。
[0011] 如上所述的铝质扩口杯，其特征在于：所述圆柱形杯筒120断面为直线形，所述内凹段230断面为内凹弧线形，所述外凸段240断面为外凸弧线形，所述内收缩段250断面为锥线形。
[0012] 如上所述的铝质扩口杯，其特征在于：该扩口杯为下凹和上凸的S形造型，杯身各部壁厚大于0.6mm，，杯身壁厚变量均小于0.06mm，杯口直径最大可为杯底直径1.5倍。
[0013] 一种如上所述铝质扩口杯的制造方法，其特征在于包括有如下步骤：
[0014] a、炒铝圆片：将铝圆片批锋处理并加入
润滑剂，涂抹均匀；
[0015] b、通过
冲压机用冷
挤压的方法将铝圆片挤压成直筒铝杯坯，此步骤由凸模芯和凹模杯配合控制，对铝圆片进行挤压和摩擦一次冲压成直筒式杯坯，杯坯包括所述杯底110、杯底110边缘向上延伸的杯筒体和杯坯口，所述杯筒体为等壁厚直筒；
[0016] c、用修边机对杯坯口进行裁剪，对杯筒体表面进行
抛光；
[0017] d、用洗罐机对杯坯整体进行
去污清洗后烘干；
[0018] e、用内涂机对杯坯筒体内壁喷上防护涂层后烘干；
[0019] f、用底漆机对杯坯筒体外表面涂布一层底漆后烘干，再用印刷机对杯坯进行图文印刷后烘干，用上光机涂布罩光漆后烘干；
[0020] g、杯身下部造型：通过收颈机和各站位收缩模具的配合控制，将杯底110上方向上延伸的筒身，由大至小进行逐步收缩形成内凹形杯筒130，内凹形杯筒130的内凹段230壁厚由等壁厚逐级减薄，收缩后的内凹形杯身131直径不小于杯底110直径的11％；
[0021] h、杯身中部造型：通过收颈机和各站位收缩模具的配合控制，将内凹形杯筒130的上延部位由小至大进行逐步向外扩大形成外凸形杯筒140，外凸形杯筒140的外凸段240壁厚由等壁厚逐级减薄，扩大后的外凸形杯身141直径超过杯底110直径的24％；
[0022] i、杯身上部造型：通过收颈机和各站位收缩模具的配合控制，将外凸形杯筒140的上延部位由大至小进行逐步向内收缩形成内凹杯口150，内凹杯口150的内收缩段250壁厚由等壁厚逐级减薄，收缩后的圆锥状杯口151直径大于杯底110直径的13％；
[0023] j、杯口卷边：对杯口进行切边修整和向外卷边形成卷边杯口160。
[0024] 如上所述铝质扩口杯的制造方法，其特征在于：所述步骤g、h、i中，杯筒直径形变量是实施逐步变形，每站位每次形变量为2.5mm以内。
[0025] 如上所述铝质扩口杯的制造方法，其特征在于：所述步骤g杯身下部造型过程至少需要使用3套模具，包括多个长模模芯132和多个长模模杯133，通过每级形变量2.5mm以内缩小的长模模芯132和长模模杯133，并且在长模模杯133的开口13处逐级加大弧度引导渐变，其内凹段230在长模模芯132和长模模杯133逐步缩小，然后引导开口13弧位渐级变窄，使内凹段230在模腔引
导轨上逐渐变壁减薄，杯底向上延伸的筒身也通过挤压摩擦由大至小向内收缩，形成杯身由下部起向上延伸直径缩小，收缩后的内凹形杯身131直径不小于所述杯底110直径的11％。
[0026] 如上所述铝质扩口杯的制造方法，其特征在于：所述步骤h杯身中部造型过程至少需要使用11套模具，包括多个扩充头142和多个中部模杯143，通过每级形变量2.5mm以内增大的扩充头142和中部模杯143，并且在扩充头142的内凸处14逐级加大弧位引导渐变，其外凸段240在扩充头142和中部模杯143逐步增大，然后引导内凸处14弧位渐级变窄，使外凸段240在模腔引导轨上逐渐变壁减薄，通过摩擦挤压将杯身中部向上延伸的筒身由小至大向外扩大，形成杯身中部起向上延伸直径增大，扩大后的外凸形杯身141直径大于所述杯底
110直径的24％。
[0027] 如上所述铝质扩口杯的制造方法，其特征在于：所述步骤i杯身上部造型过程至少需要使用4套模具，包括多个短模模芯154和多个短模模杯153，通过每级形变量2.5mm以内缩小的短模模芯154和短模模杯153，并且在短模模杯153的内凹处15逐级收小弧引导渐变，其内收缩段250在模芯154和短模模杯153逐步缩小，然后引导内凹处15弧位渐级变窄，使内收缩段250在模腔引导轨上逐渐变壁减薄，通过摩擦挤压将杯身中部向上延伸到杯口，由大至小向内收缩，形成杯身上部向上延伸直径缩小，收缩后的圆锥状杯口151直径大于所述杯底110直径的13％。
[0028] 与现有技术相比，本发明有如下优点：
[0029] 1、本发明生产成本低：挤压减薄的部位向上延伸，逐步加厚的部位，其厚度与杯底筒身壁厚同等厚度，杯身经至少两处造型减薄，
铝片厚度减薄后，原材料的重量就减少，当生产超百万只的扩口杯时，节约成本是非常可观的。
[0030] 2、本发明的扩口杯超范围扩口是属于同类产品的首创。扩口部位最大直径为85.5mm，杯底圆筒直径为66mm，是目前国内外一片式
铝罐最大直径规格的产品。
[0031] 3、本发明用铝杯来装液体，比塑料杯更环保，比玻璃杯更坚固轻便，表面拥有图文印刷更显美观，具有提高产品档次的功效。
[0032] 4、本发明铝质扩口杯下凹上凸的S形杯形设计，手感更为舒适，容量比直筒型增加，进一步提升产品的吸引力，增加了产品附加值，也减少了被仿冒的机率。
[0033] 5、本发明对杯身可以减的部份，以最大限度进行变壁减簿，实现节约材料的目的。【
附图说明】
[0034] 图1是本发明立体示意图；
[0035] 图2是本发明平面示意图；
[0036] 图3是本发明剖面示意图；
[0037] 图4是本发明杯坯筒身下部造型模具示意图之一；
[0038] 图5是本发明杯坯筒身下部造型模具示意图之二；
[0039] 图6是本发明杯坯筒身下部造型示意图；
[0040] 图7是本发明杯坯筒身中部造型模具示意图之一；
[0041] 图8是本发明杯坯筒身中部造型模具示意图之二；
[0042] 图9是本发明杯坯筒身中部造型示意图；
[0043] 图10是本发明杯坯筒身上部造型模具示意图之一；
[0044] 图11是本发明杯坯筒身上部造型模具示意图之二；
[0045] 图12是本发明杯坯筒身上部造型示意图。
[0046] 图中：110为杯底；120为圆柱形杯筒；130为内凹形杯筒；230为内凹段；131为内凹形杯身；132为长模模芯；133为长模模杯；13为开口；
[0047] 140为外凸形杯筒；141为外凸形杯身；240为外凸段；142为扩充头；143为中部模杯；14为内凸处；
[0048] 150为内凹杯口；250为内收缩段；154为短模模芯；153为短模模杯；15为内凹处；151为圆锥状杯口；
[0049] 160为卷边杯口。【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图对本发明技术特征作进一步详细说明以便于所述领域技术人员能够理解。
[0051] 一种铝质扩口杯，如图1至图12所示，从下至上依次包括杯底110、圆柱形杯筒120、内凹形杯筒130、外凸形杯筒140、内凹形杯口150和卷边杯口160，所述的杯底110、圆柱形杯筒120、内凹形杯筒130、外凸杯筒140、内凹杯口150和卷边杯口160为一体结构。
[0052] 如上所述的铝质扩口杯，所述的圆柱形杯筒120为等壁厚段，所述内凹形杯筒130的内凹段230、所述外凸形杯筒140的外凸段240、所述内凹形杯口150的内收缩段250为变壁段，如图2所示。
[0053] 如上所述的铝质扩口杯，所述内凹段230由下至上逐渐变薄然后又逐渐变厚，如图3所示，是在内凹段230拐弯处由薄变厚；所述外凸段240由下至上逐渐变薄然后又逐渐变厚，也是在外凸段240拐弯处由薄变厚；所述内收缩段250由下至上逐渐变薄，所述内收缩段
250为圆锥状变壁段，所述卷边杯口160向外卷边。
[0054] 如上所述的铝质扩口杯，如图3所示，所述圆柱形杯筒120断面为直线形，所述内凹段230断面为内凹弧线形，所述外凸段240断面为外凸弧线形，所述内收缩段250断面为锥线形。
[0055] 本发明还
请求保护一种如上所述铝质扩口杯的制造方法，包括有如下步骤：
[0056] a、炒铝圆片：将铝圆片批锋处理并加入润滑剂，涂抹均匀；
[0057] b、通过冲压机用
冷挤压的方法将铝圆片挤压成直筒铝杯坯，此步骤由凸模芯和凹模杯配合控制，对铝圆片进行挤压和摩擦一次冲压成直筒式杯坯，杯坯包括所述杯底110、杯底110边缘向上延伸的杯筒体和杯坯口，所述杯筒体为等壁厚直筒；
[0058] c、用修边机对杯坯口进行裁剪，对杯筒体表面进行抛光；
[0059] d、用洗罐机对杯坯整体进行去污清洗后烘干；
[0060] e、用内涂机对杯坯筒体内壁喷上防护涂层后烘干；
[0061] f、用底漆机对杯坯筒体外表面涂布一层底漆后烘干，再用印刷机对杯坯进行图文印刷后烘干，用上光机涂布罩光漆后烘干；
[0062] g、杯身下部造型：通过收颈机和各站位收缩模具的配合控制，将杯底110上方向上延伸的筒身，由大至小进行逐步收缩形成内凹形杯筒130，内凹形杯筒130的内凹段230壁厚由等壁厚逐级减薄，收缩后的内凹形杯身131直径不小于杯底110直径的11％；
[0063] h、杯身中部造型：通过收颈机和各站位收缩模具的配合控制，将内凹形杯筒130的上延部位由小至大进行逐步向外扩大形成外凸形杯筒140，外凸形杯筒140的外凸段240壁厚由等壁厚逐级减薄，扩大后的外凸形杯身141直径超过杯底110直径的24％，超出目前国标GB/T 25164-2010和GB13042-2008产品最大范围规格；杯筒超常规扩大，证明生产工艺进步，杯筒增大后，杯体容积增加，其外观视觉更吸引人。
[0064] i、杯身上部造型：通过收颈机和各站位收缩模具的配合控制，将外凸形杯筒140的上延部位由大至小进行逐步向内收缩形成内凹杯口150，内凹杯口150的内收缩段250壁厚由等壁厚逐级减薄，收缩后的圆锥状杯口151直径大于杯底110直径的13％；
[0065] j、杯口卷边：对杯口进行切边修整和向外卷边形成卷边杯口160。
[0066] 成品直径从底部到口部基本逐渐放大，加工模具必须由底部逐步向口部造型，不可逆向由大而小。
[0067] 所述步骤g、h、i中，杯筒直径形变量是实施逐步变形，每站位每次形变量为2.5mm以内。
[0068] 所述步骤g杯身下部造型过程如图4至图6所示，至少需要使用3套模具，包括多个长模模芯132和多个长模模杯133，图4和图5是其中的两套模具，区别是每级的形变量不同，通过每级形变量2.5mm以内缩小的长模模芯132和长模模杯133，每级形变所使用的长模模芯132尺寸逐步缩小，图5中的长模模芯132直径小于图4中的长模模芯132直径，且在长模模杯133的开口13处逐级加大弧度引导渐变，即长模模杯133每级形变的开口13在变大，作用是便于将长模模芯132装入，引导渐变形成内凹段230。其内凹段230在长模模芯132和长模模杯133逐步缩小，然后引导开口13弧位渐级变窄，使内凹段230在模腔引导轨上逐渐变壁减薄，杯底向上延伸的筒身也通过挤压摩擦由大至小向内收缩，形成杯身由下部起向上延伸直径缩小，收缩后的内凹形杯身131直径不小于杯底直径的11％。
[0069] 所述步骤h杯身中部造型过程如图7至图9所示，至少需要使用11套模具，包括多个扩充头142和多个中部模杯143，图7和图8只是其中的两套模具，区别是每级的形变量不同，通过每级形变量2.5mm以内增大的扩充头142和中部模杯143，每级形变所使用的扩充头142尺寸逐步扩大，图8中的扩充头142尺寸大于图7中扩充头142尺寸，并且在扩充头142的内凸处14逐级加大弧位引导渐变，其外凸段240在扩充头142和中部模杯143逐步增大，然后引导内凸处14弧位渐级变窄，使外凸段240在模腔引导轨上逐渐变壁减薄，通过摩擦挤压将杯身中部向上延伸的筒身由小至大向外扩大，形成杯身中部起向上延伸直径增大，扩大后的外凸形杯身141直径大于所述杯底110直径的24％。
[0070] 所述步骤i杯身上部造型过程如图10至图12所示，至少需要使用4套模具，包括多个短模模芯154和多个短模模杯153，图10和图11只是其中的两套模具，区别是每级的形变量不同，通过每级形变量2.5mm以内缩小的短模模芯154和短模模杯153，每级形变所使用的短模模芯154尺寸逐步缩小，图11中的短模模芯154直径小于图10中短模模芯154直径，并且在短模模杯153的内凹处15逐级收小弧引导渐变，其内收缩段250在模芯154和短模模杯153逐步缩小，然后引导内凹处15弧位渐级变窄，使内收缩段250在模腔引导轨上逐渐变壁减薄，通过摩擦挤压将杯身中部向上延伸到杯口，由大至小向内收缩，形成杯身上部向上延伸直径缩小，收缩后的圆锥状杯口151直径大于杯底110直径的13％。
[0071] 如上述的形变部位其壁厚通过模具的控制，分别进行了减薄的处理，其壁厚减薄部位由于有弧度
支撑，以及经过伸缩挤压后金属
原子密度阵列，杯身仍然保持一定硬度。
[0072] 因为本发明扩口杯筒身造型有扩大和收缩，所以不能等造型完成后再进行图文印刷，要先印刷图文，再加工造型。由于平表面产生曲线变化的影响，图文形状也会发生相对变形，所以对筒身外观的图文印刷，需要模拟造型状态、大小尺寸进行设计。造型时，如果变量值不稳定、不均匀，与模拟造型时的变形量过大，则很容易破坏已印刷的涂层，使涂层脱落起皱叠，同时，变量值不稳定、不均匀，无法保证印刷设计的图案按预先设计好的变化量。但本发明因为采用了多套模具，多次分别造型，分级形变，变量值稳定均匀，使得本发明能够将产品的外观印刷设计完整保留。
[0073] 本发明铝质扩口杯造型有变化，加工模具的设计需要考虑造型变化过程，不能够破坏内涂防护层和印刷涂层，并保证造型后筒身光滑不起皱。本
专利是采用以下方法实现的：
[0074] 1、利用solidworks技术模拟扩口杯的成型过程，设计出产品成形模具的图型，并通过模拟技术分析杯体在各级模腔受压时金属的流向状态参数，预测成型关键的控制点和改变模具不同部位的参数值，计算出实现最佳的物理成型条件，制定出模具设计方案和图样板
块。
[0075] 2、通过改进模具结构，使模具能够限制和引导金属的流向，设定模杯和模芯的剂压
摩擦力作用下，制造出杯筒体变形和壁厚度数值符合设计要求。
[0076] 3、扩大筒体不能够无限制的扩大，必须考虑收颈机的加工
位置和夹持工具的受力能力，加工位置太少，无法加工，夹持工具过紧会将杯底圆部位造成创伤，夹持力度不够，加工过程很容易造成不稳和加工形状变形。
[0077] 本发明铝质扩口杯为有效扩大容量，在普通的直筒圆柱形状上，在筒体1/2位置上，扩大筒体直径，增加产品可盛装的容量，这样除需要对各加工站位的模具尺寸
精度的分配设计，还需要在生产工艺上进行探索和实践。如：为解决扩口杯的扩口造型，将收颈机原有的机械爪，改为
气动爪，使夹持能力随受压变化而变化，不会产生超压力的加工现象，保持加工过程的
稳定性。
[0078] 我司之前
申请过名称为《一种铝质变壁异形包装罐及其制造方法》的专利，之前专利的变壁段是有规律和大范围的变壁，其变壁位置主要是直筒部位，而本专利扩口杯刚好相反，圆柱形杯筒120是等壁厚，通过模具针对性对造型位置进行局部变壁，变壁的位置至少有两处，使变形位更容易形成，节约了原材料，视觉效果更好，容量更大，更容易实现。
[0079] 本发明扩口杯杯身各部壁厚大于0.6mm，可以有效增加杯身的受压能力。在实现杯身壁厚的均量变化中，必须需要设计成有下凹和上凸的S形本形，这样可以确保杯身壁厚大于0.6mm，并使杯身壁厚增加，以满足后续造型，杯身壁厚变量均小于0.06mm。
[0080] 本发明扩口杯杯口直径最大可为杯底直径1.5倍，杯身壁厚保持大于0.6mm；是一片式铝杯(罐)全自动生产工艺的首创，外型新张颖独特。
[0081] 扩口杯上半部扩大至国内首创一片式铝杯(罐)连续生产工艺极限口径，同时确保杯口的壁厚大于0.6mm，以增加杯口的硬度。
[0082] 本发明所述的
实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。
