80L油脂类小开口金属圆桶设计.docx
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80L油脂类小开口金属圆桶设计
中北大学
课程设计说明书
学生姓名：
彭鹏学号:
1102064135
学院：
机械与动力工程学院
专业：
包装工程
题目：
80L油脂类小开口金属圆桶设计
指导教师：
李清职称:
副教授
指导教师：
成全职称:
讲师
2014年04月10日
中北大学
课程设计任务书
2013～2014学年第二学期
学院：
机械与动力工程学院
专业：
包装工程
学生姓名：
彭鹏学号：
1102064135
课程设计题目：
80L油脂类小开口金属圆桶设计
起迄日期：
04月10日～04月23日
课程设计地点：
中北大学
指导教师：
李清、成全
系主任：
下达任务书日期:
2014年04月10日
课程设计任务书
1．设计目的：
1、具体应用和巩固本课程及有关选修课的理论知识，了解金属包装容器的一般设计方法和步骤，培养学生的设计能力，为以后进行设计工作打下基础；
2、通过对金属包装容器的结构设计，加深对金属包装容器结构设计的认识，培养学生独立分析问题和解决问题的能力；
3、通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养金属包装容器设计的基本技能。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
1．依据内装物的特性，进行容器设计方案分析
2．选定罐形，罐容规格尽量选用标准规格尺寸
3．材料选择及依据
4．进行容器的结构设计
5．封口形式
6．装潢及外喷涂设计
7．编制制造工艺流程，应包含工序尺寸计算或型坯尺寸计算
8．要求结构设计合理，外形美观，工艺性好
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：
1．必要的相关图纸（A4，手绘或计算机绘制）
2．总体结构设计图纸一张（A4，手绘或计算机绘制）
3．设计说明书一份
4．现场答辩
课程设计任务书
4．主要参考文献：
[1].宋宝峰.包装容器结构设计与制造.北京：
印刷工业出版社，2001
[2].赵延伟.包装结构设计.长沙：
湖南大学出版社，1989
[3].毛寿松.商品包装容器设计.上海：
上海科学技术出版社，1990
[4].孙风兰.食品包装机械学.哈尔滨：
黑龙江科技出版社,1990
[5].陈海鱼.包装装潢设计［M］.湖南美术出版社.1997.5
[6].孙诚.包装结构设计[M].北京:
中国轻工业出版社,2003～12
5．设计成果形式及要求：
提交课程设计说明书及相关图纸。
6．工作计划及进度：
2014年06月18日～06月20日查阅资料
06月21日～06月22日完成课程设计
06月23日～06月24日答辩或成绩考核
系主任审查意见：
签字：
年月日
1内装物分析
1.1油脂的介绍
油和脂肪统称为油脂。
是油料在成熟过程中由糖转化而形成的一种复杂的混合物，是油籽中主要的化学成分。
油脂的主要成分是各种高级脂肪酸的甘油酯。
1.2油脂的特性
1.1.1植物性油：
（1）椰子油—硬油CoconutOil
椰子油得自乾椰子肉（Copra），来自椰子（Cocosnucifera）。
新鲜椰肉亦可使用。
这是一种淡黄色或无色非乾式油，於摄氏20℃以下会呈现固状。
椰子油用於肥皂、化粧品或盥洗用品、制造润滑油脂，人工洗濯剂、洗衣及清洁用品以及制造脂肪酸、脂肪醇、甲基酯类等。
精炼椰子油可以食用并且用在如人造奶油、膳食补充等产品。
可说是做手工皂不可缺少的油脂之一，富含饱和脂肪酸，可做出洗净力强、质地硬、颜色雪白且泡沫多的香皂。
但洗净力很强的皂难免会让皮肤感觉乾涩，所以使用份量不宜过高，建议不要超过全油脂的20%～30%左右。
椰子油在秋冬气温下降时会呈现固态，可隔水稍微加热使之融化。
（2）棕榈油—硬油PalmOil
棕榈油是油料棕榈果肉中取得的植物脂肪。
主要来源是非洲油料棕榈，它原产於热带非洲，亦产於中美洲、马来西亚及印尼等地。
棕榈油经由萃取或压榨取得，且依其状态以及是否经过精炼，可有各种不同的颜色。
它们含有相当高的棕榈酸及油酸，与得自相同油料棕榈的棕榈仁油是可以藉此加以分辨的。
棕榈油用於制造肥皂、蜡蠋、化粧品或盥洗用品，当作润滑剂，供热浸锡涂布及生产棕榈酸等使用。
精制棕榈油则供食用，例如：
当作油炸油，以及制造人造奶油。
棕榈油亦是手工皂必备的油脂之一，可做出对皮肤温和、清洁力好又坚硬、厚实的香皂，不过因为没什麼泡沫，所以一般都搭配椰子油使用。
建议用量20%～30%。
棕榈油在秋冬气温下降时会呈现固态，可隔水稍微加热使之融化。
（3）棕榈仁油－硬油PalmFruitOil
主要来自非洲油料棕榈果实内之种仁，而非其果肉。
因为其具有良好味道及坚果风味，而被广泛用於人造奶油及糖果工业。
它也用於制造甘油、洗发精、肥皂及蜡烛。
含有较其他植物油高的抗氧化成分，也是非常好的维生素E来源，而他更是天然植物油当中葫萝卜素含量最高的（700-1000ppm），是葫萝卜的30倍。
由於本身及含有非常大量的抗氧化物质，棕榈果油本身不容易氧化酸败，也适合在较高的温度下使用。
1.1.2动物性油脂
动物性油脂的猪脂，因为便宜又容易取得，手工皂的历史一直有它的踪迹，可以做出泡沫丰富且雪白的皂，需配合硬油使用，以避免成品太软、在冷水下洗涤时效果不佳等缺点。
作为油脂的包装,必须适应其产品特性,国家对其生产包装都有相应的标准，通常考虑其易于搬运及使用，容量及质量都不应该太大，在此设计其包装容器为80L标称容量的钢桶。
2钢桶材料选择
2.1板材选择
钢桶材料应具有以下特性：
①良好的可塑性和可焊性；
②足够的强度和适宜的硬度；
③良好的耐腐蚀性能。
一般常用材料是优质或普通低碳钢板、镀锌钢板或镀锡钢板。
根据桶的大小、所装物的特性、加工工艺及价格因素来选择最合适的制桶料，以保证桶的质量，防止出现盛装物被污染、渗漏、破损等现象。
综合考虑经济因素，选用镀锡薄钢板板为原料来加工制桶。
镀锡薄钢板也叫马口铁，是以低碳薄钢板为原板材，两面通过热浸镀锡或电镀锡的方法，使薄钢板两面进行等厚或等差镀锡获得的。
镀锡薄钢板具有原板材钢板的力学性能，同时又具有表面锡层的保护，克服了无锡薄钢板易生锈，不耐腐蚀的缺点，成型的镀锡薄钢板金属包装容器，表面光亮美观，也易于涂饰和印刷。
镀锡薄钢板是制造金属包装容器应用最普遍，也是应用最多的金属板材，一般经过内喷涂后用来包装食品、药品及涂料类化工产品。
2.2板材厚度选择
钢桶按材料厚度可分为重型桶、中型桶、次中型桶和轻型桶四类，本设计为轻型开口桶。
公称容量L
重型桶
中型桶
次中型桶
轻型桶
桶身
桶顶底
208
1.5
1.2
1.0
1.2
0.8-1.0
200
100
1.2
1.0
0.8
1.0
0.6-0.8
80
65
1.0
0.8
0.5-0.6
50
0.6
0.8
45
0.8
0.6
35
0.6
0.5
0.3-0.4
表2-1钢桶板材厚度（GB/T325-2000）
根据上表，可确定本次设计的80L油脂类小开口金属圆桶中所用的镀锡薄钢板的厚度为0.8mm。
3钢桶结构设计
3.1外形尺寸设计
表3-1钢桶的规格和容量（GB/T325-2000）
钢桶主要由桶身、桶底和桶盖三个部分组成，桶身和桶盖（底）是分别加工，再经封口而成钢桶。
根据表3-1可得公称容量为80L的小开口桶的基本尺寸为：
内径d=415mm，内高H=615mm，环筋高h4=8mm，环筋间距L=210mm，波纹高h5=2mm，桶顶深h=16mm，桶底深h1=16mm，注入口中心至卷边内侧的距离L1=265mm。
3.2桶身结构设计
钢桶桶身有圆形桶和异形桶，其特点和作用各不相同。
由于圆形桶制造容易，使用方便，故在应用上最普遍。
3.2.1桶身制造
制造钢桶桶身的一般流程：
板料→剪板→磨边→卷圆→点焊→缝焊→翻边→滚波纹→胀环筋→桶身成型
原材料选用镀锡薄钢板，根据桶身设计尺寸剪切下料，将剪切好的桶身板料需缝焊的两长边的上、下平面磨削打薄，以保证缝焊质量；在卷圆机上将桶身板材卷成圆形，用点焊机将已卷圆的桶框按要求的搭边宽度搭合后点焊定位，再用缝焊机将桶身纵向两端搭接焊合，形成一条气密性的焊缝；在翻边机上将缝焊后的桶框两端边缘向外翻出，以便封口组合；在波纹机上将桶身进行滚压，使桶身获得波纹式加强筋；在胀筋机上通过位于桶身内可以张合的环形胀块将桶身胀出环形带，从而完成桶身的加工。
3.2.2桶身坯料计算：
计算公式为：
L=[π（d+tb）+ls]+0.2
B=[h+lb]+0.1
式中：
L：
桶身坯件长度
B：
桶身坯件宽度
tb：
桶身板材厚度0.8mm
d：
桶身内径415mm
ls：
桶身纵接缝搭接宽度20mm
lb：
桶身口缘翻边用料宽度16.38mm
h：
桶外高取615mm
代入数据经计算：
L=1326.47mm，B=631.48mm。
3.3桶盖设计
小开口桶的桶顶有一个注入孔和一个透气孔。
其封闭器的直径有国标可设计为56mm。
，此结构如图3-1所示。
图3-1小开口钢桶
桶顶制造工艺流程如下：
板料→剪板→落料拉延→冲孔翻边→锁紧→打印标记→涂封缝胶
3.4桶口件设计
钢桶顶上应根据开口类型设置桶口件，或称封闭件。
目的是便于开启、方便启用，并保证内装物不泄露。
各类型的钢桶由于开口不同，桶口件的封闭方式也不同。
同一开口的钢桶所采用的桶口件种类型号也可不同，这要根据内装物的性能来确定。
桶口件按结构类型分为四类。
类别
型式
适用范围
螺旋式
旋塞型
小开口钢桶
旋盖型
小开口钢桶、钢提桶
揿压式
压塞型
揿盖型
顶压式
螺栓型
中开口钢桶
压盖型
封闭箍式
螺杆型
全开口钢桶、缩颈钢桶
杠杆型
表3-2桶口件结构类型
根据设计要求，此中开口桶采用揿盖型密封，揿盖型封闭器由桶口和和揿盖型按盖组成。
其结构如图3-2所示。
桶口
根据GB235-2000，压塞的尺寸如下图所示，即直径d=56mm，高度h=10.2mm，厚度s=0.4mm。
桶盖制造工艺流程如下：
板料→剪板→落料拉深→卷线
其中，卷线工序是将桶盖周围凸起的边缘向下弯曲。
3.5桶底设计
桶底制造工艺流程如下：
板料→剪板→落料拉深→涂封缝胶。
图3-4桶底毛坯
首先根据桶底的设计尺寸确定排样方案，然后在剪切机上将原料切成桶底毛坯，再将毛坯送入冲床，利用模具同时完成落料和拉深两道工序而得到桶底。
将封缝胶喷涂在桶底的卷边部位，即可送到封口机上进行封口组合。
3.6三重卷边设计
钢桶制造工艺过程中需要把桶身、底盖卷合。
此为最关键的一道工序—卷边工序。
卷边好坏，直接影响钢桶品质的优劣。
卷合部要有良好的强度和刚度，抗抗冲击能力和密封性能，以承受住成品灌装、存储、运输和搬运过程中发生碰撞、重压、跌落等恶劣条件时所受的外部作用力。
为了增加钢桶的卷封性和抗冲击强度，现在通常使用七层卷边结构或三重卷边。
三重卷边的密封性和抗冲击强度比二重卷边好，罐盖和罐身，罐底和罐身的连接根据要求均采用三重圆卷边。
图3-5三重卷边
图3-6三重圆形卷边的组合尺寸
三重圆形卷边的组合尺寸设计公式如下：
式中L’：
桶身板边缘尺寸，mm；
L：
桶顶（底）凸缘尺寸，mm；
A:
三重圆形卷边厚度尺寸，mm；
B:
三重圆形卷边宽度尺寸，mm；
t：
桶板材厚度，mm；
R：
桶顶（底）转角半径，通常取（10-16）t，mm。
在近似计算条件下，A、B计算公式如下式所示：
A=B=7t+b
式中b：
修正系数，一般取0.25-0.5mm。
现取R=13t=13
0.8=10.4mm，b=0.4mm，则A=B=7t+b=7
0.8+0.4=6.0mm
代入L、L’的计算公式得L=5.22mm，L’=11.42mm。
3.7波纹和环筋设计
图3-7钢桶上的波纹和环筋
钢桶身上的的环筋和波纹既能提高钢桶的强度和刚度，又可以使钢桶容易滚动。
钢桶桶身为加强其刚性，通常采用下列一种加强形式。
（1）具有两道环筋。
（2）桶身上下两端具有3-7道波纹
（3）具有两道环筋且环筋至桶顶、桶底之间各具3-7到波纹
（4）具有三道环筋
本设计采用第三种加强形式，具有两道环筋，根据GB/T325-2000,80L小开口桶环筋高h4=8mm，环筋间距L=210mm，环筋至桶顶、桶底之间各具7道波纹，每道波纹高h5=2mm。
4装潢设计
产品包装装潢既是产品的卖点，又是市场的亮点，新颖独特的包装往往最容易打动消费者的心。
因此，企业不仅要生产合乎标准和品质上乘的产品，而且要有端庄美观的商标和包装，如此才能使其产品更具吸引力和竞争力。
美观大方的包装造型、生动形象的图案和新颖别致的装潢可以衬托产品形象，提高产品的附加价值。
装潢设计一般包含以下几个方面的内容：
1.基本文字
包装牌号，品名和出产企业名称。
一般安排在桶的主要展示面上，生产企业名称也可以编排在侧面或背面。
牌名字体一般作规范化处理，有助于树立产品形象。
品名文字可以加以装饰变化。
2.资料文字
资料文字包括产品成分，容量，型号，规格等。
编排部位多在包装的侧面，背面，也可以安排在正面，设计要采用印刷字体。
3.说明文字
说明产品用途、用法、保养、注意事项等。
文字内容要简明扼要、字体应采用印刷体，一般不编排在包装的正面。
4.图案设计
图案应美观大方，生动形象，不落俗套，尽可能独立创造，要特别注意消费者追求新颖、方便、实用、高贵的心理，使人耳目一新。
图4-1效果图
5技术要求
5.1封闭件装配质量规定
封闭件配套齐全，装配后密封良好，并保证配合件的互换性；闭口钢桶封闭件装配后的高度应低于卷边沿口。
5.2钢桶外观质量规定
钢桶圆整、无毛刺、机械损伤和卷边无铁舌；钢桶的凹瘪不多于2出，每处面积不大于桶身面积的0.7%；桶身直缝补焊不多于2出，焊疤表面平整，宽度不大于原焊缝的10%，环筋顶部不允许补焊；钢桶卷边允许整圈补焊，焊缝平整均匀；桶内干净、无锈、无渣及其他杂质；漆膜平整光滑，颜色均匀，无起皱和流淌等缺陷。
6试验方法
6.1结构尺寸
结构尺寸采用精度为0.5mm的通用量具检测，应符合GB/T325-2000规定。
6.2气密试验
闭口钢桶按照GB/T17344进行试验，检查样桶有无渗漏。
6.3液压试验
此试验仅限于小开口钢桶。
将桶内注满水，把压力表与加压泵连接，并通过连通部件固定在注人口上，往桶内加压，达到试验压力后，保压，检查样桶有无渗漏。
6.4跌落试验
按GB/T4857.5的规定进行，满足下列条件:
a）小开口钢桶内灌装98%的清水，选钢桶边缘最薄弱部位跌落，跌落后在钢桶最高部位钻孔;
b）中开口和全开口钢桶内盛装95%、密度为1.2g/cm3的沙子和木屑混合物，选钢桶边缘最薄弱部位跌落。
6.5堆码试验
按GB/T4857.3的规定进行，试验时间为24h，经检查钢桶不应有可能降低其强度或引起堆码不稳定的任何变形和严重破损。
参考文献
[1]宋宝峰.包装容器结构设计与制造.北京：
印刷工业出版社，2001
[2]赵延伟.包装结构设计.长沙：
湖南大学出版社，1989
[3]毛寿松.商品包装容器设计.上海：
上海科学技术出版社，1990
[4]孙风兰.食品包装机械学.哈尔滨：
黑龙江科技出版社,1990
[5]陈海鱼.包装装潢设计［M］.湖南美术出版社.1997.5
[6]孙诚.包装结构设计[M].北京:
中国轻工业出版社,2003～12
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