金屬包裝二片罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書

1、中北大學(xué)2015屆金屬包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目 錄1 選擇合適的金屬材料22 兩片罐的類型選擇23 兩片罐的特點(diǎn)34 兩片罐的制造工藝35 兩片罐結(jié)構(gòu)與規(guī)格尺寸45.1 罐身55.1.1 截面形狀與壁厚55.1.2 口緣、底罐55.1.3 罐身的規(guī)格尺寸65.2 罐蓋76 兩片罐配料尺寸計(jì)算87 兩片罐的技術(shù)要求10參 考 文 獻(xiàn)101 選擇合適的金屬材料 涼茶的灌裝工藝采用鋁制易開蓋兩片罐進(jìn)行冷灌裝、充氮灌裝。兩片罐是指罐底和罐身用一塊薄板坯件拉拔成型，然后將罐身與罐蓋用二重卷邊組封的金屬罐。目前，風(fēng)行于啤酒飲料及其它飲料消費(fèi)品市場(chǎng)的鋁制易開蓋兩片罐包裝（俗稱“兩片罐”、“易拉罐”）始于1

2、963年由美國(guó)鋁業(yè)公司（ALCOA）推出配有合金鋁易開蓋的啤酒飲料易拉罐包裝。這種安全、輕便、美觀的液體食品包裝，一經(jīng)上市就受到消費(fèi)者的歡迎，在全世界范圍內(nèi)其總量的大部分用于各種飲料的包裝，其余部分用于啤酒包裝。鋁質(zhì)易開蓋兩片罐在液體食品包裝中風(fēng)行，更有壓過傳統(tǒng)玻璃瓶包裝啤酒的勢(shì)頭，其發(fā)展過程非常值得認(rèn)真總結(jié)。鋁的材料密度為2.7，僅為鋼密度的1/3。其延伸性能更好，經(jīng)試制成功沖拔與拉伸工藝（DRAWANDIRONING，簡(jiǎn)稱DI罐）之后，有可能實(shí)現(xiàn)罐高大于罐經(jīng)（H大于D），從而在液體食品行業(yè)的包裝上有了推廣價(jià)值。但由于鋁位于元素周期表的序列末尾，其一旦與其它金屬接觸，界面就會(huì)因?yàn)殡p金屬電位差

3、而被腐蝕。同時(shí)對(duì)于酸性飲料包括啤酒都有一定的不穩(wěn)定性。因此，罐內(nèi)涂層就成為必然考慮的屏蔽結(jié)構(gòu)。目前定型的包裝材料兩片罐，內(nèi)涂環(huán)氧樹脂130mg/罐用于包裝啤酒（CO2含量為5g/L），內(nèi)涂環(huán)氧氨基180mg/罐用于包裝強(qiáng)蝕飲料（CO2含量為8g/L）。易拉罐的許多優(yōu)點(diǎn)有：不易破碎；質(zhì)量比玻璃瓶輕得多（355ml罐重僅14g）；一次性包裝，原材料有效回收；能很好地碼垛；不透光、無光照口味；包裝飲料可以封罐后進(jìn)行巴氏殺菌。國(guó)內(nèi)鋁質(zhì)二片罐的制造始于1985年，先后投資3億美元引進(jìn)13條易拉罐生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)110億只鋁罐的生產(chǎn)能力。2003年聽裝啤酒用罐20億只，約60萬噸（千立升），占全國(guó)啤酒總產(chǎn)

4、量的2.3%，同比增幅達(dá)8%以上，要高于啤酒平均56%的年增長(zhǎng)率，體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)安全、輕量、美觀的一次性包裝市場(chǎng)，正日益擴(kuò)大2 兩片罐的類型選擇兩片罐，按生產(chǎn)工藝特征可分為不變薄拉伸罐和變薄拉伸罐。在此次設(shè)計(jì)中，采用變薄拉伸罐，亦稱沖拔罐（DI），先經(jīng)過一次或兩次不變薄的常規(guī)拉伸，然后再經(jīng)過多次變薄拉伸，并最終成型。變薄拉伸成型的罐體，通常配封易開蓋，即常見的易開蓋兩片罐。3 兩片罐的特點(diǎn)1、兩片罐罐身無接縫，與罐蓋卷封質(zhì)量好，涂層完整，氣密性高，內(nèi)裝物安全衛(wèi)生；2、外壁光滑無縫，印刷效果好；3、與其他金屬容器相比，質(zhì)量輕，節(jié)省材料；4、生成效率高，但設(shè)備投資大，罐型也比較單一。4 兩片罐的制造工

5、藝罐蓋（拉環(huán)式）：板料下切 沖裁及成型（含鉚釘鼓包） 鉚釘成型 壓開口槽（安全折疊） 鉚合圓邊涂膠 烘干 罐身：板料分切 涂油 落料預(yù)拉深 二次拉深 多次變薄拉伸 罐底成型 修切口邊 清洗 外印涂 內(nèi)涂 縮頸，翻邊檢驗(yàn) （進(jìn)入內(nèi)裝物生產(chǎn)線充填） 封蓋（二重卷封） 圖1 變薄拉伸罐身生產(chǎn)流程5 兩片罐結(jié)構(gòu)與規(guī)格尺寸 如圖所示。兩片罐由兩個(gè)零件罐身和罐蓋組成，其中罐身有三個(gè)部分側(cè)壁、罐底和口緣。 圖2 兩片罐結(jié)構(gòu)5.1 罐身5.1.1 截面形狀與壁厚DI罐罐體較高，復(fù)雜的截面截面形狀經(jīng)多次拉伸，成型的難度較大，質(zhì)量也難于保證，所以采用圓形截面。圓形截面的罐體在拉伸成型時(shí)，板材周向各部位變形均勻，受

6、力平衡，容易保證罐體的成型質(zhì)量。對(duì)非壓力容器根據(jù)要求選定壁厚，一般為01505mm左右；對(duì)于壓力容器（如盛裝含氣飲料），則應(yīng)按下面公式計(jì)算罐壁所需最小厚度。 式中: 罐的內(nèi)壓力，；(一般罐內(nèi)壓為0.150.7) 罐內(nèi)徑，cm； 罐材的許用應(yīng)力，；（鋁的許用應(yīng)力為400） 罐身板材厚度，。 最薄的兩片罐符合強(qiáng)度校核，可以取 所以經(jīng)校核后，兩片罐的壁厚選擇0.15mm.5.1.2 口緣、底罐兩片罐口緣部分的結(jié)構(gòu)有直筒翻邊、縮頸翻邊、雙縮頸翻邊和三縮頸翻邊等幾種形式。翻邊要與罐蓋形成二重卷邊封合。這里口緣用縮頸翻邊形式。對(duì)于盛裝充氣飲料的兩片罐罐底在設(shè)計(jì)時(shí)要保證軸向強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的要求。因此采用如圖

7、3所示的形式。罐底內(nèi)凹，周邊為環(huán)形支 承面，與罐體用斜面或圓弧過度。這種結(jié)構(gòu)使罐底的耐壓強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度有很大的提高。 圖3 鋁易開蓋兩片罐罐底結(jié)構(gòu)5.1.3 罐身的規(guī)格尺寸 圖4 罐體主要尺寸示圖 表1 罐體主要尺寸設(shè)計(jì)罐身的尺寸如下：罐體外徑=66mm；縮頸內(nèi)徑=57.4mm；罐體高度H=122mm；翻邊寬度B=2mm5.2 罐蓋 圖5 易開蓋示圖 圖6 易開蓋主要尺寸示圖 表2 易開蓋主要尺寸設(shè)計(jì)罐蓋主要尺寸如下：鉤邊外徑d=64.8mm；鉤邊開度b=3mm；埋頭度=6mm；鉤邊高度=2mm罐蓋的設(shè)計(jì)由以下因素構(gòu)成： 按罐身截面決定罐蓋形狀； 開啟方式：易拉式，切開式； 二重卷邊； 蓋面有

8、埋頭度。6 兩片罐配料尺寸計(jì)算兩片金屬罐的構(gòu)件，無論罐身、罐蓋的形狀如何，都是由若干幾何形體構(gòu)成。計(jì)算坯料時(shí)需首先認(rèn)定，坯件在拉伸、成型后，變薄的拉伸成型其體積不變。根據(jù)這樣的原則，就可利用成型構(gòu)件的體積推算出變薄拉伸成型前坯件的體積和尺寸，從而解決下料和落料工序的工序尺寸。計(jì)算成型構(gòu)件的面積或體積時(shí)，對(duì)構(gòu)件的非規(guī)則幾何形體部分需經(jīng)分割形成規(guī)則幾何形體，然后利用公式計(jì)算。鋁質(zhì)易開蓋兩片罐罐體是經(jīng)過預(yù)拉伸，然后再經(jīng)過多次變薄拉伸成型的。因此，計(jì)算坯料尺寸，應(yīng)根據(jù)拉伸前后體積對(duì)等的方法計(jì)算。計(jì)算公式為：式中 坯料體積，； 工件成型后的材料體積，； 修正系數(shù)。拉伸后口緣高低不齊，需裁剪修邊，一般取=

9、1.15-1.2根據(jù)坯料體積推出：式中 坯料體積，； 坯料直徑，； 坯料厚度，。因在拉伸中罐底厚度基本不發(fā)生變化，1圓7球帶2圓環(huán)8球底圓筒3圓筒形9圓弧形4截頭圓錐101/4凹形球環(huán)5半球面111/4凸形球環(huán)6球塊12半圓截面環(huán) 表3 常用規(guī)則幾何形體表面積計(jì)算公式7 兩片罐的技術(shù)要求 1、罐體涂層良好，不得有脫落、變色、劃傷和起泡等缺陷，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)； 2、罐體、罐蓋符合標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)的規(guī)格尺寸，不應(yīng)有折曲、凹痕、變形； 3、卷邊不應(yīng)有假卷、跳封、鐵舌、垂卷和卷邊不完全等質(zhì)量問題，均勻光潔； 4、成品密封性好、無泄漏，耐壓強(qiáng)度、軸向承壓力等性能指標(biāo)符合要求。參 考 文 獻(xiàn)1. 宋寶峰.包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造.北京：印刷工業(yè)出版社，2001.2. 趙延偉.包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，1989.3. 毛壽松.商品包裝容器設(shè)計(jì).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990.4. 孫風(fēng)