第四篇金屬包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造

1、第四篇金屬包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造第1頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二12 金屬容器結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造12.1 概述12.1.1 金屬容器類型及其結(jié)構(gòu)特性12.1.1.1 金屬容器的分類方法1. 按容器形狀分類 圓形、方形、橢圓形、扁圓形、梯形、馬蹄形等以及圓柱形、圓臺（錐）形、棱柱形、棱臺（錐）形等。第2頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二2. 按容器的結(jié)構(gòu)特點分類 主要有兩片罐和三片罐。 3. 按容器材料分類 主要有馬口鐵（鍍錫薄鋼板）、白鐵皮（鍍鋅薄鋼板）、黑鐵皮、鋁合金、不銹鋼以及塑鐵復(fù)合材料和紙鐵復(fù)合材料容器等。4. 按容器功能分類 主要分為密封

2、容器和非密封容器兩大類。5. 按容器開口方式分類 主要有開口式、中口式和閉口式三類。第3頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第4頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第5頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第6頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第7頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第8頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二12.1.2 基本結(jié)構(gòu)特征金屬包裝容器從力學(xué)角度看，都屬于薄壁容器。按其填充后的受力情況又可分為內(nèi)壓容器、外壓容器和常壓容器（工作壓力 70 10-3MPa

3、） 。因此，在容器設(shè)計時應(yīng)根據(jù)其受壓情況進(jìn)行一定的強度、剛度驗算，或通過實驗進(jìn)行檢測。當(dāng)強度、剛度不滿足實用需要時，采用添加加強結(jié)構(gòu)的手段來提高容器的強度和剛度，必要時可增加容器的壁厚。另外，金屬包裝容器的成型方式常采用焊接（罐身）和多重卷封（罐蓋和罐底）工藝。在運輸過程中，若受到?jīng)_擊，這些連接部位可能會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。這一點在結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝設(shè)計時應(yīng)當(dāng)加以高度重視。第9頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二12.212.3 金屬容器基本制造工藝（自學(xué)，一般了解）第10頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13 金屬罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造13.1 二片罐13.1

4、.1 二片罐引述13.1.1.1 二片罐發(fā)展簡史20 世紀(jì) 40 年代英國人將沖壓技術(shù)用于罐頭容器的生產(chǎn)，制造出了鋁合金淺沖罐（比如有些罐身與罐底為一體的罐頭）。在 20 世紀(jì) 60 年代，英國的一些企業(yè)又研制出了沖拔拉深法（DRD 法）和變薄拉深法（D&I 法）等制罐工藝。同時，美國在一些企業(yè)開發(fā)出易拉蓋制造技術(shù)。從而使得二片罐得到了廣泛的應(yīng)用。第11頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二鋁及鋁合金是金屬容器制造中的第二大耗材，其特點是資源豐富、重量輕、易加工、耐腐蝕等。同時它又是一種極為重要的工業(yè)原料。近幾十年來，由于對鋁材需求的不斷增長，鋁的價格也直線攀升。另外，歐洲是

5、一個貧鋁地區(qū)，鋁的價格飛漲對歐洲制罐企業(yè)產(chǎn)生了巨大的壓力。因此，20 世紀(jì) 70 年代末起，歐洲的一些企業(yè)相續(xù)開發(fā)出的鋼二片罐。目前，鋼二片罐和鋁二片罐在歐洲市場上呈平分天下之勢。第12頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.1.2 二片罐的分類淺拉深罐深拉深罐（DRD）拉深罐變薄拉深罐（D & L 罐）二片沖壓罐第13頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第14頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.2 二片罐的結(jié)構(gòu)13.1.2.1 二片罐的結(jié)構(gòu)特點二片罐的結(jié)構(gòu)特點主要有以下 4 個方面：1. 二片罐是采用適當(dāng)?shù)臎_壓工藝，

6、使圓形板坯經(jīng)若干次沖壓拉伸后成型的。其罐身完整、光滑、無接縫。2. 罐底與罐身渾然一體，無需卷封組裝。3. 二片罐的造型多為圓柱體，但其靠近罐蓋與罐底的部位可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃?，以增加容器的力學(xué)性能和提高美觀性。4. 二片罐多采用易開結(jié)構(gòu)，從而方便了用戶使用。 1、罐身無接縫； 2、外壁光滑無縫，印刷效果好； 3、兩片罐質(zhì)量輕； 4、成型工藝簡單、生產(chǎn)率高。 第15頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.2.2 二片罐的結(jié)構(gòu)形式1. 二片罐容器的結(jié)構(gòu)要素 二片罐由罐身、罐底、罐蓋（圖中未示出）、罐身上緣和罐身下緣組成。罐身罐底罐身上緣罐身下緣第16頁，共33頁，2022

7、年，5月20日，3點30分，星期二罐身 其作用是作為容器的主體，形狀多為圓柱形，也有橢圓形甚至圓角矩形。對于變薄拉伸罐，由于工藝的限制，其形狀均為圓柱形。罐底 其作用主要是支撐整個容器，形狀通常為圓形。對于變薄拉伸罐，由于一般用來包裝含汽飲料，所以其形狀基本上均為內(nèi)凹的圓拱形。罐身上緣 其主要作用是連接罐身與罐蓋。對于拉伸罐，這一部分通常不太明顯，而對于變薄拉伸罐，通常采用縮口方式。其目的一方面是提高罐子的強度與剛度，改善罐子的造型；另一方面是縮小罐口的表面積，以減少被包裝的飲料與空氣的接觸面積。罐身下緣 其主要作用是連接罐身與罐底，同時提高罐子的強度與剛度。第17頁，共33頁，2022年，5

8、月20日，3點30分，星期二2. 二片罐容器的底部結(jié)構(gòu)3. 二片罐上緣部分結(jié)構(gòu)（自學(xué)，一般了解）第18頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.3 二片罐的設(shè)計13.1.3.1 制罐材料的選擇拉深罐的原材料有鍍錫板、涂料鍍錫板、黑鐵皮、涂料無錫板、鋁合金薄板，等。而淺拉深罐的材料則主要選用無錫板或涂料無錫板。深拉深罐由于材料變形量大，通常僅選用鋁合金板。目前，也常常采用鍍錫板來生產(chǎn)深拉深罐。變薄拉深罐在生產(chǎn)過程中材料的變形量最大，因此常采用鋁合金板或鍍錫板來制造。第19頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.3.2 二片罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計二片罐的罐型

9、、尺寸及封口形式均受到制罐設(shè)備的限制，因此，與其說是設(shè)計，不如說是造 型。通常，根據(jù)容器所要包裝的內(nèi)容物及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來選擇一種罐型、尺寸和封口形式。設(shè)計者所做的具體設(shè)計實際上僅為裝潢設(shè)計。在罐型選擇上，應(yīng)考慮經(jīng)濟原則，即盡可能地節(jié)省材料且加工方便。因此，圓柱形罐應(yīng)當(dāng)為首選。尺寸選擇的主要依據(jù)是內(nèi)容物的包裝量。封口形式常常需要考慮到內(nèi)容物的物理特性。通常，二片罐的封口形式均為易開式，若內(nèi)容物為固體或半固體，則可能考慮側(cè)開式；若內(nèi)容物為流體，則只能選擇頂開式。第20頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二1、罐身：罐身由側(cè)壁、罐底和口緣三部分構(gòu)成。 第21頁，共33頁，2022年，

10、5月20日，3點30分，星期二1）截面形狀與壁厚 淺拉罐多為圓形、橢圓形、方形、偏圓形的罐身； 深沖罐和變簿拉伸罐多采用圓形截面。 兩片罐的承壓強度按圓筒形壓力容器進(jìn)行。 式中：p：罐的內(nèi)壓力，MPa； D：罐內(nèi)徑，cm； t：罐身壁厚，cm。 第22頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二2）口緣、罐底 罐口緣部分的結(jié)構(gòu)有直筒翻邊、縮徑翻邊、雙縮徑翻邊和三縮徑樣翻邊等幾種形式。3）罐身的規(guī)格尺寸 一般原則是選用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)容器。 第23頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二2、罐蓋 1）按罐身的截面形狀決定罐蓋的外形； 2）開啟方式多為切開式和拉開式罐蓋結(jié)

11、構(gòu)； 3）與罐體組封的方式多為二重卷邊； 4）蓋面應(yīng)有埋頭結(jié)構(gòu)。 第24頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二第25頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.3.3 二片罐用料計算（自學(xué)，一般了解）第26頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.4 二片罐罐身制造13.1.4.1 淺拉深罐板料落料拉深罐底成型翻邊修邊拉伸原理示意圖（一次成型）第27頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.1.4.2 深拉深罐板料落料預(yù)拉深罐底成型翻邊修邊再拉深再次拉伸原理示意變薄拉伸原理 第28頁，共33頁，2022年，5月20日，3點30分，星期二13.4.1.3 變薄拉深（D&I）罐卷料展開涂潤滑劑下料和預(yù)拉深再拉深多次變薄拉深罐底成型修邊清洗表面印刷內(nèi)壁涂覆縮頸和翻邊檢驗包裝第2