第四篇金屬包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造

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，2023年，2月20日，星期三12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。

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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、不銹鋼以及塑鐵復合材料和紙鐵復合材料容器等。

4.按容器功能分類主要分為密封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，2023年，2月20日，星期三第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三12.1.2基本結(jié)構(gòu)特征金屬包裝容器從力學角度看，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）。因此，在容器設(shè)計時應根據(jù)其受壓情況進行一定的強度、剛度驗算，或通過實驗進行檢測。當強度、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)計時應當加以高度重視。第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三12.2~12.3金屬容器基本制造工藝（自學，一般了解）第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三13金屬罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造13.1二片罐13.1.1二片罐引述

13.1.1.1二片罐發(fā)展簡史20世紀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用。第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三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，2023年，2月20日，星期三

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，2023年，2月20日，星期三第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三13.1.2二片罐的結(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?shù)臎_壓工藝，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行適當?shù)淖冃?，以增加容器的力學性能和提高美觀性。

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。

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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，2023年，2月20日，星期三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，2023年，2月20日，星期三

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，一般了解）第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三13.1.3二片罐的設(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，2023年，2月20日，星期三 13.1.3.2二片罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計二片罐的罐型、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)容物及相應的標準來選擇一種罐型、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，圓柱形罐應當為首選。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，2023年，2月20日，星期三1、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，2023年，2月20日，星期三1）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，2023年，2月20日，星期三2）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)的標準容器。

第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三2、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)構(gòu)；3）與罐體組封的方式多為二重卷邊；4）蓋面應有埋頭結(jié)構(gòu)。

第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三 13.1.3.3二片罐用料計算（自學，一般了解）第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期三13.1.4二片罐罐身制造

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，2023年，2月20日，星期三

13.1.4.2深拉深罐板料落料預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，2023年，2月20日，星期三

13.4.1.3變薄拉深（D&I）罐卷料展開涂潤滑劑下料和預拉深再拉深多次變薄拉深罐底成型修邊清洗表面