金屬包裝二片罐結構設計課程設計說明書

1、中北大學2015屆金屬包裝容器結構設計課程設計目 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34 兩片罐的制造工藝35 兩片罐結構與規(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 兩片罐配料尺寸計算87 兩片罐的技術要求10參 考 文 獻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，風行于啤酒飲料及其它飲料消費品市場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，一經上市就受到消費者的歡迎，在全世界范圍內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。鋁質易開蓋兩片罐在液體食品包裝中風行，更有壓過傳統(tǒng)玻璃瓶包裝啤酒的勢頭，其發(fā)展過程非常值得認真總結。鋁的材料密度為2.7，僅為鋼密度的1/3。其延伸性能更好，經試制成功沖拔與拉伸工藝（DRAWANDIRONING，簡稱DI罐）之后，有可能實現罐高大于罐經（H大于D），從而在液體食品行業(yè)的包裝上有了推廣價值。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，界面就會因為雙金屬電位差

3、而被腐蝕。同時對于酸性飲料包括啤酒都有一定的不穩(wěn)定性。因此，罐內涂層就成為必然考慮的屏蔽結構。目前定型的包裝材料兩片罐，內涂環(huán)氧樹脂130mg/罐用于包裝啤酒（CO2含量為5g/L），內涂環(huán)氧氨基180mg/罐用于包裝強蝕飲料（CO2含量為8g/L）。易拉罐的許多優(yōu)點有：不易破碎；質量比玻璃瓶輕得多（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行巴氏殺菌。國內鋁質二片罐的制造始于1985年，先后投資3億美元引進13條易拉罐生產線，具備年產110億只鋁罐的生產能力。2003年聽裝啤酒用罐20億只，約60萬噸（千立升），占全國啤酒總產

4、量的2.3%，同比增幅達8%以上，要高于啤酒平均56%的年增長率，體現了國內安全、輕量、美觀的一次性包裝市場，正日益擴大2 兩片罐的類型選擇兩片罐，按生產工藝特征可分為不變薄拉伸罐和變薄拉伸罐。在此次設計中，采用變薄拉伸罐，亦稱沖拔罐（DI），先經過一次或兩次不變薄的常規(guī)拉伸，然后再經過多次變薄拉伸，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1、兩片罐罐身無接縫，與罐蓋卷封質量好，涂層完整，氣密性高，內裝物安全衛(wèi)生；2、外壁光滑無縫，印刷效果好；3、與其他金屬容器相比，質量輕，節(jié)省材料；4、生成效率高，但設備投資大，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 內涂 縮頸，翻邊檢驗 （進入內裝物生產線充填） 封蓋（二重卷封） 圖1 變薄拉伸罐身生產流程5 兩片罐結構與規(guī)格尺寸 如圖所示。兩片罐由兩個零件罐身和罐蓋組成，其中罐身有三個部分側壁、罐底和口緣。 圖2 兩片罐結構5.1 罐身5.1.1 截面形狀與壁厚DI罐罐體較高，復雜的截面截面形狀經多次拉伸，成型的難度較大，質量也難于保證，所以采用圓形截面。圓形截面的罐體在拉伸成型時，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量。對非壓力容器根據要求選定壁厚，一般為01505mm左右；對于壓力容器（如盛裝含氣飲料），則應按下面公式計算罐壁所需最小厚度。 式中: 罐的內壓力，；(一般罐內壓為0.150.7) 罐內徑，cm； 罐材的許用應力，；（鋁的許用應力為400） 罐身板材厚度，。 最薄的兩片罐符合強度校核，可以取 所以經校核后，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構有直筒翻邊、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。對于盛裝充氣飲料的兩片罐罐底在設計時要保證軸向強度和彎曲強度的要求。因此采用如圖

7、3所示的形式。罐底內凹，周邊為環(huán)形支 承面，與罐體用斜面或圓弧過度。這種結構使罐底的耐壓強度和彎曲強度有很大的提高。 圖3 鋁易開蓋兩片罐罐底結構5.1.3 罐身的規(guī)格尺寸 圖4 罐體主要尺寸示圖 表1 罐體主要尺寸設計罐身的尺寸如下：罐體外徑=66mm；縮頸內徑=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 易開蓋主要尺寸設計罐蓋主要尺寸如下：鉤邊外徑d=64.8mm；鉤邊開度b=3mm；埋頭度=6mm；鉤邊高度=2mm罐蓋的設計由以下因素構成： 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 兩片罐配料尺寸計算兩片金屬罐的構件，無論罐身、罐蓋的形狀如何，都是由若干幾何形體構成。計算坯料時需首先認定，坯件在拉伸、成型后，變薄的拉伸成型其體積不變。根據這樣的原則，就可利用成型構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。計算成型構件的面積或體積時，對構件的非規(guī)則幾何形體部分需經分割形成規(guī)則幾何形體，然后利用公式計算。鋁質易開蓋兩片罐罐體是經過預拉伸，然后再經過多次變薄拉伸成型的。因此，計算坯料尺寸，應根據拉伸前后體積對等的方法計算。計算公式為：式中 坯料體積，； 工件成型后的材料體積，； 修正系數。拉伸后口緣高低不齊，需裁剪修邊，一般取=

9、1.15-1.2根據坯料體積推出：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算公式7 兩片罐的技術要求 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)生標準； 2、罐體、罐蓋符合標準或設計的規(guī)格尺寸，不應有折曲、凹痕、變形； 3、卷邊不應有假卷、跳封、鐵舌、垂卷和卷邊不完全等質量問題，均勻光潔； 4、成品密封性好、無泄漏，耐壓強度、軸向承壓力等性能指標符合要求。參 考 文 獻1. 宋寶峰.包裝容器結構設計與制造.北京：印刷工業(yè)出版社，2001.2. 趙延偉.包裝結構設計.長沙：湖南大學出版社，1989.3. 毛壽松.商品包裝容器設計.上海：上?？茖W技術出版社，1990.4. 孫風