400g奶粉全开口压合盖金属罐结构设计.docx

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400g奶粉全开口压合盖金属罐结构设计

400g咖啡全开口压合盖金属罐结构设计

1内装物的特性分析及咖啡罐方案设计

内装物的特性分析

内装物为咖啡，容量为500g，呈粉末状，要紧原料为咖啡因、丹宁酸、脂肪、酸性脂肪、挥发性脂肪、蛋白质糖、纤维、矿物质等。

阻碍咖啡保留的四大因素为光线、氧气、温度、湿度，因此保留时尽可能使这四个因素维持在最低状态为佳。

咖啡的要紧质量转变是芳香成份的挥发和因水分和氧气所致使的挥发性成份的转变，随着芳香物的转变，咖啡慢慢老化、腐败、变质。

在高温和受潮后加倍加速了变质的速度。

产品的包装要求

防潮：

咖啡在受潮后会加速其受潮速度。

防氧化：

咖啡中的油脂和芳香成份碰到氧气极易氧化。

阻气：

一般咖啡容易发生挥发性芳香成份的损失，而且受到异味的阻碍，因此要有足够的阻隔气体的性能。

防高温：

在高温的情形下会加速咖啡的生物化学反映及挥发速度。

咖啡罐方案设计

全开口压合盖的咖啡罐设计在保证咖啡阻气、防氧化、可不能受潮的前提下还方便了消费者的取用。

在盖子部份还会设计出一个拉环，用来方便消费者将盖子打开，盖子里面有一个能够折叠的勺子，用来取用咖啡。

材料的选择方面要选择无毒、无味，与内装物接触后不产生有害物质，而且能够隔间包装袋外的光线和空气侵入，幸免咖啡与光线和空气的接触而致使香味迅速散发和氧化。

同时罐体要有良好的装璜适应性，灌装后应符合卫生标准进入。

使咖啡能在最正确的保留包装状态下，维持咖啡的新鲜原味。

2选定罐形，确信罐容尺寸规格

金属罐的罐型、尺寸和封口方式都受到制罐设备的限制，目前许多罐装食物、饮料等用的金属罐的规格尺寸、结构形式都已标准化。

金属罐的标准化、规格化又增进了相关制造设备的标准化和规格化，从而使金属罐的成型制造变得相对简单和容易。

因此，金属罐架构设计实质上只是依照用户要求选定罐型、材料、封口形式和外在外表面进行装璜设计。

咖啡罐的罐型、结构的确信必需综合考虑被包装物的特点、包装要求和制造本钱等综合因素。

咖啡罐的罐型、结构 

阻碍本钱的因素

圆柱罐和其他非圆柱异型罐相较，在容量相同的情形下用料最少，方罐用料最多，要比圆柱罐多40％，而且制作相对容易。

因此在设计金属罐时，从节约用料、降低本钱这一角度动身，应尽可能选用圆形罐。

异性罐造型独特，其本钱约为圆柱罐的两倍以上，只有在必要时才会选用。

应知足内装物的包装要求。

在选定罐型时，要依照内装物的特性、包装要求来确信金属罐的结构、形状、封口形状、底和盖和侧缝的结构等。

 食物饮料罐一样要求密封性要好。

另外，在金属罐的盖和底上要不要设置膨胀圈，罐身周围是不是需要辊压环筋，都要视生产工艺、运输环境的具体要求而定。

金属包装可用两片罐和三片罐。

两片罐的整个包装罐罐身和罐盖组成，故称两片罐。

属于金属罐的一种。

两片罐的罐身是将金属薄板，用冲床通过拉伸成型模，使其受到拉伸变形，使罐底罐身连成一体。

应用目前用于包装的金属罐主若是铝质二片罐。

铝质二片罐采纳铝合金薄版作为材料，在制造进程中利用了变薄拉伸工艺，因此罐壁的厚度明显比罐底薄。

还有正是这些金属特点的存在，使得金属罐即便采纳等压灌装这种很费时刻的装填方式也能进行高速灌装。

三片罐以金属薄板为材料经压接、粘接合电阻焊接加工成型的罐型包装容器，由罐身、罐底和罐盖三部份组成，罐身有接缝、罐身与罐底和罐盖卷封的包装容器。

经常使用于食物二片罐生产线的生产效率比三片罐高，但设备投资远比三片罐大，在确信金属罐的造型结构、进行经济核算时必需考虑这些因素。

饮料、干粉、化工产品、喷雾剂类产品的罐装容器。

综上所述，由于这次设计的是咖啡罐，因此罐身选择圆柱形三片罐。

2．2规格尺寸

依照GB10785—1989金属圆罐规格系列标准，由下表得:

表2-1圆罐系列规格尺寸（GB10785-1989）

编号

成品规格/mm

计算体积/

公称直径

内径

外高

8160

83

160

8117

83

117

8113

83

113

由于咱们设计的容器为750ml的咖啡罐，内装物要占整个容积的85％—95％，因此选中8160的规格，内装物的容量是—（

）。

3咖啡罐材料的选择及依据

咖啡罐的原材料选择 

材料种类确信 

制作咖啡罐的金属材料有镀锡薄钢板和铝材，镀锡薄钢板也称马口铁，是以低碳薄钢板为原材料，两面通过热浸镀锡或电镀锡的方式，使薄钢板两面进行等后或等差镀锡取得的。

因为镀锡薄钢板表面的锡层能持久地维持美观的金属光泽，锡的抗侵蚀性能优于铁，溶入食物中几乎无害，镀锡层的附着力较强，可不能开裂科印精品调研，也可不能脱落且镀锡层，便于进行焊接而且维持良好的密封性能，有具有良好的印刷适应性能够装璜外观，避免容器生锈，马口铁厚度通常在～之间，由于马口铁片比较薄洗涤用品包装，制成容器后重量轻，能经受必然压力，而且具有必然的机械强度，外包装方便，运输简便标准及认证，也能够成堆贮存，十分平安靠得住。

因此镀锡薄钢板的Z型罐在生产中被普遍应用，因此在此咱们设计利用这一罐型。

依照国家标准，马口铁咖啡罐罐采纳厚度为～，硬度为HR30T为48～65，镀锡量为～m2 。

材料厚度的确信 

应依照金属罐的结构强度来确信板材厚度。

圆罐的板材厚度有、、、这几种，咖啡罐能够选择。

咖啡罐的辅助材料选择 

咖啡罐涂料

金属罐涂料要紧有内涂料和外涂料两种，它们要紧有爱惜作用、装饰作用、润滑作用和降低本钱。

（1）咖啡罐内涂料 

内涂料是指金属罐内表面的涂料，它是为了避免金属罐盛装内装物长期直接接触使金属侵蚀或释放出金属离子污染内装物而必需利用的涂料，要紧起爱惜装物的作用。

它由内装食物的要紧性能决定。

内涂料一样有以下四种：

①水果型涂料；②谷物型涂料；③肉类型涂料；④一样型涂料。

（2）咖啡罐外涂料 

金属罐外壁涂覆涂料一样采纳印铁方式，色泽鲜艳、光亮美观、容易爱惜，集装饰、广告、说明于一体。

要紧分为如下几种：

①打底涂料。

用于金属表面并与油墨起连接作用，是金属和油墨之间的一层涂料，其作用是使涂膜牢固地附着金属表面上，并能油墨结合良好。

②白色涂料。

要紧用于满版白色为底色的金属薄板印刷。

以使印在白色上面的彩色油墨加倍鲜艳。

③罩光油。

罩光油也罩光漆，涂布在印刷后的金属表面，能使表面增加光泽、美观，并能够爱惜印刷面。

同时，也使其增加必然硬度，使表面的涂膜具有必然的柔顺性和耐化学侵蚀性。

彩色油墨 

连结料应具有良好的耐热性、耐光性、耐蒸汽性和加工性能，对颜料的要求也较高，除一样油墨颜料要求外，还有具有对溶剂的稳固性及湿压湿涂布性、耐高温烘烤性、耐蒸煮性及耐光性。

表3—1  经常使用的金属罐印刷油墨及用途

印刷类别

油墨牌号

用途

胶印

GMD系列

适于两片罐、气雾罐印刷

胶印

GMW系列

两片罐印刷

胶印

MCCCM系列

适于三片罐、气雾罐印刷

胶印

MTCAQ系列

适于铝制两片罐高速印刷

平版

FSP-3系列

适于马口铁罐印刷

网印

A14系列

适于铝罐印刷

密封胶 

密封胶的要紧功用是在金属罐的二重卷边内实现密封。

在金属罐利用、装卸、贮存、运输期间、乃至当卷边发生物理撞击时，它都能对罐内装物起到爱惜作用。

经常使用的密封胶有水性密封胶和溶剂性密封胶。

①水溶性密封胶。

大部份水基密封胶是从一种乳剂形式的聚合物开始的，俗称乳胶。

它的优缺点如下：

a．优势：

环保（无挥发性可燃性溶剂）；粘度和总固体含量范围大；适用于所有金属罐类型，且在盛装溶剂、油和压力气雾剂的金属罐是具有卓越的物理性能。

b．缺点：

注胶后的罐盖必需加热强制干燥；可能发生侵蚀、磨损喷嘴顶针和微生物滋长；密封胶在零摄氏度以下可能发生冻结和凝结。

②溶剂性密封胶。

溶剂性密封胶是将橡胶和填料粉碎后与溶剂混合而成。

溶剂性密封胶一样有地低固体分散体（30％～40％）和高固体含量分散体（50％～60％）。

a．优势：

比水溶性密封胶加倍稳固及容易注胶，注胶后的罐盖能够风干；干燥时对气温和湿度的灵敏度较低；粘度随着温度而转变，但一样可不能冻结或凝结。

b．缺点：

液体因含溶剂而易燃，且对人体接触有损害；有机物挥发无益于环境爱惜。

焊接铜线 

铜线是用于生产三片罐不可缺少的辅助材料之一，制罐企业应了解密封胶注胶条件、贮存、运输和密封要求，还要了解内装物的特性和要求。

密封生产企业应依照用户的需求生产最适合的密封胶焊接铜线，在生产进程中，铜线以一种特殊的缠绕方式行走在电阻焊机上的上下焊轮之间，上下焊轮之间的低电压大电流通过铜线将罐身焊接在一路。

铜线的要紧作用：

（1）传导焊接电流和焊接压力到罐身，并进行焊接；

（2）将马口铁的熔锡黏接在铜线上带走，以幸免焊轮上的锡污染。

4咖啡罐容器的结构设计

咖啡罐整体结构形式

图4-1

三片罐纵接缝结构示用意

1-罐盖；2-上缘；3-罐身；4-下缘；5-罐底；6-卷边；7-身缝。

由于经济和技术的条件，咱们选择的材料为镀锡薄钢板的。

咖啡罐的细节结构与尺寸设计 

罐盖结构与尺寸

二重卷边结构

图4-2二重卷边结构

5咖啡罐的封口形式 

三片罐由罐身、罐底、罐肩组成，罐身接缝处采纳电阻滚焊封边。

上下口缘翻边成缩颈结构，罐身与罐盖、罐底用二重卷边封合。

6装璜及外喷涂设计

内喷涂 

由于某些饮料的内装物对空罐内壁图层的要求较高，食物罐内表面虽在制罐前已经通过印图工序，可是空罐在前段制造进程中通过量到工序的加工，很难保证图层不收损伤，为提高金属罐内表面图层的抗侵蚀能力和保证空罐制造后内壁表面的干净，而对成型空罐内壁图层做最后的修复喷涂是十分必要的。

另外，选用的涂料生成的涂层不能和内装物发生不良反映，使涂层从金属上剥落、以至产生碎渣和沉淀物进入阀门，造成堵塞。

经常使用的涂料是乙烯树脂、环氧树脂和酚醛树脂。

关于侧缝罐，原料板的内面先做辊涂，制罐时沿侧缝会不同程度的露出一些金属，关于这一部份必然要进行侧壁涂的后处置。

外喷涂 

外喷涂是在金属罐的外表面喷涂油漆，使桶表面滑腻美观、避免生锈、便于印刷商标、文字等。

其工艺流程为：

水分烘干→外喷涂→烘干。

外喷涂目前要紧采纳喷枪手工喷漆或自动化喷漆，经常使用的是静电自动喷漆。

喷涂的漆膜厚度、均匀度、附着力等都有必然的要求。

漆膜厚度一样不小于，附着力不低于2级。

烘干指的是将喷涂后的金属罐通过远红外烘道，烘干油漆。

烘道一样采纳电加热，由链条和托架输送金属罐。

在一些条件较差，自动化程度低的小厂，也常采纳自然干燥的形式。

自然干燥优势是节省能源和投资，但效率低、占地大，光泽也不如烘干的好，不能知足高速制罐的需要。

焊缝补涂

为了是罐身焊缝十全十美，再给焊缝补涂一层无损内容物的爱惜层是必不可少的工艺。

在此工艺进程中，需要焊缝补涂设备和补涂固化烘烤设备。

在补涂工艺中，按涂料类型划分，可分为液体涂料补涂工艺和粉末涂料补涂工艺两种。

体涂料补涂工艺中又可分为高压无空气喷涂和滚涂焊缝补涂工艺，一样经常使用的是喷涂。

外装璜设计 

经计算其外表面设计喷雾图纸，其中进行须进行平面设计的面积为：

美观大方的包装造型、生动形象的图案和新颖新颖的装璜能够衬托产品形

象，提高产品的附加价值。

外装璜设计包括以下几个部份：

（1）大体文字。

包装牌号，品名和出产企业名称。

一样安排在金属罐的要紧展现面上，生产企业名称也能够编排在侧面或反面。

牌名字体一样作标准化处置，有助于树立产品形象，品名文字能够加以装饰转变。

（2）资料文字。

资料文字包括产品成份，容量，型号，规格等。

编排部位多在包装的侧面，反面，也能够安排在正面。

设计要采纳印刷字体。

（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、字体应采纳印刷体。

一样不编排在包装的正面。

（4）图案设计。

图案美观大方，生动形象，不落俗套，尽可能独立制造，要专门注意消费者追求新颖、方便、有效、高贵的心理，令人线人一新。

7喷雾罐的制造工艺 

三片罐加工工艺流程 

制造工艺流程 

三片咖啡罐的制造工艺除罐盖与一般的三片罐不同之外，其余完全一样。

具体的工艺流程如下：

（1）罐盖（罐底）：

板料分切 →涂油 →冲裁成型 →圆边 → 注胶 →烘干 

（2）罐身：

板材下料→印刷→裁罐身→成圆→搭接焊结→补涂→烘干（滚筋）→翻边→封底→查验→罐装→封盖 

 罐身纵缝焊接 

三片喷雾罐的罐身板通过卷圆成型后，其侧缝需焊接，通常有锡焊和滚焊两种焊接方式。

由于锡焊焊锡中含铅量多，当内装物中含有有机硫化物时，产生黑色的硫化铅沉淀物会堵塞阀门，还会由于乙酸盐和硝酸盐的阴离子作用而溶解，从而引发侧缝的泄漏。

目前罐体纵接缝一样采纳电阻滚焊法焊接，即罐体接缝通过电极被熔融以后加压焊合。

这种焊接法最大优势是不用焊锡，除白铁皮之外的钢板都能够利用，由于这种焊缝的强度比钢板本身高，因此不用担忧锡焊罐中常常显现的蠕变问题。

 罐身与罐盖，罐底的封合 

三片喷雾罐的罐身与罐盖，罐底的结合不都是采纳二重卷边工艺封合的，为保证罐的气密性，卷边必需外涂密封胶。

 咖啡罐尺寸的确信进程：

这次设计的咖啡罐是全开口压合盖三片罐，容量为750g，通过计算选择的罐号是8160。

罐身

（1）罐身接缝罐身接缝是罐身成型后罐身板两头的接缝。

由前述三片罐加工工艺方式可知，不同的加工工艺方式形成的罐身接缝也不相同，共有四种接缝结构形式，为搭接电阻焊缝，锁边接缝、对接焊缝、粘接接缝。

一样采纳搭接电阻接缝。

（2）切角与切缺切角是将罐身板一端切去的上下两角，而另一端切制出的两个锐角即为切缺，目的是在罐身两端钩合后，钢板重叠量减少，便于翻边及封罐。

切角和切缺的深度为2．1～2．5mm，随罐径增大而增大，允许偏差为±0．15mm。

　（3）端折（成钩）端折的目的就是为了使罐身的两端能够钩合，既便于罐身的锁接，又可避免焊锡过多的渗入罐内。

成钩要求罐身两端成钩与罐身成相反的35°一45°，且两头咸钩宽度一致，成钩的宽度为—，随罐径增大而增大，许诺误差为±0．15mm。

　　（4）压平罐身板两端成钩相互钩合后，通过踏平机利用机械压力将钩踏平，形成罐身接缝结构。

接缝的突出部在罐体的内部，罐外仅留一道缝沟。

　　踏平后接缝尺寸标准为：

　　　　①接缝宽度

mm（随罐径增大而增大）　　　　②接缝厚度

（一样取

）

式中，

——罐身板厚度，mm；

——修正系数，一样取≤0．2mm。

　　　　③叠接缺口深度

，一样取值为±。

（5）翻边罐身上下边缘向外翻出的部份即为翻边，其目的是与罐盖或罐底做卷边密封。

（6）罐身刚性圈当罐身直径较大时，为了提高刚性，可在其圆周方向滚压刚性圈。

同时在纵向接缝处预压出预压筋，以便而后滚压刚性圈。

　　（7）罐身坯板尺寸计算

圆罐的罐身坯板尺寸计算方式如下：

①罐身板长度

电阻焊罐

　　　　式中d--圆罐内径，mm;　　　　L--罐身坯板长度，mm；　　　　

--罐身坯板厚度，mm；　　　　A--身钩宽度，一般取

②罐身板宽度

　　　　式中B--罐身坯板宽度，mm；　　　　h--罐的外高，mm。

　　　罐身坯板长度尺寸偏差为±；罐身坯板宽度尺寸误差为±，切斜误差不得超过％。

　　（8）罐身坯板厚度一样金属罐容器所用板材厚度在0．15～0．50mm之间，选择原那么是罐身直径大取大些，罐身直径小取小些。

关于食物罐和其它压力容器那么应依照罐内压力大小及材料的许用应力来确信。

图7-1膨胀圈环凸筋结构尺寸罐盖和罐底　　

（1）膨胀圈三片罐的罐盖和罐底的结构很相似，通常需要在罐盖上冲制膨胀圈，以提高必要的强度。

膨胀圈结构见图7-1。

其结构一样为一、二道外凸筋和假设干级30°的环状斜坡组成，圈纹形状视罐盖或罐底的直径而定，可按表选取。

罐盖与罐底的膨胀圈纹可增加罐盖（底）的机械强度；凭借膨胀圈的伸缩性可幸免环境温度的转变引发罐卷边的破坏，保证密封性。

表7-1圆罐盖（底）膨胀圈的结构形状

内径/mm

罐盖（底）的膨胀圈结构形状

一个外凸筋，或一个外凸筋与一级斜坡，或无凸筋无斜坡。

65

一个外凸筋与一级斜坡

74

一个外凸筋与一级斜坡

一个外凸筋与二级斜坡

99

一个外凸筋与二级斜坡

108

一个外凸筋与二级斜坡

153

两个外凸筋与三级斜坡

（2）圆边（预卷边）罐盖（底）外缘翻边向内弯曲形成的边钩将与罐身的翻边做卷边密封。

马口铁罐盖（底）的要紧圆边尺寸见下表：

表7-2马口铁罐盖（底）的要紧圆边尺寸

罐内径

堆叠高度

时罐盖数量

27～30

25～28

23～25

（3）罐盖（底）坯板尺寸计算圆罐罐盖（底）坯板尺寸计算公式为：

　　式中

——罐盖（底）坯板计算直径，mm；　　

——罐内径，mm；　　

——修正值，mm

K值的选取与罐内径尺寸、设备条件、钢板及胶膜厚度有关，具体可参照表7-2选取。

表7-2罐盖（底）计算尺寸修正系数K单位：

mm

罐内径

～

～

105

K值

（4）二重卷边密封填料　　二重平卷边二重圆卷边三重圆卷边

图7-2卷边形式

二重卷边是三片罐罐身与罐盖（底）彼此卷合组成的密封形式，也是目前唯一的一种封口形式。

它的结构由彼此钩合的二层罐身材料和二层罐盖（底）材料及嵌入它们之间的密封胶组成。

其结构见上图。

　　①卷边厚度（T）卷边厚度于是指卷边外部测得的垂直于卷边叠层的最大尺寸。

其计算公式如下：

　　　式中T——卷边厚度，mm；

——罐盖（底）坯板厚度，mm；　　　　

——罐身坯板厚度，mm；　　　　∑g——卷边内部五层板材之间间间隙之和，约为～。

　　②卷边宽度（W）卷边宽度是指从卷边外部测得的平行于卷边叠层的最大尺寸。

其计算公式如下：

式中W——卷边宽度，mm；

——罐盖（底）坯板厚度，mm；

——身钩长度，mm；　　　　

——身钩间隙，mm，要求越小越好。

　　卷边宽度大小还受压辊沟槽的形状、卷封压力及下托盘推力等因素影响。

且身钩长度

对罐的阻碍较大，一样来讲，

值小，容易产生渗漏现象，

值太大那么容易产生垂边，故身钩长度

必需适中。

　　③埋头度（C）埋头度是指卷边项部至盖平面的距离，它一样由上压头凸缘厚度决定，即：

　　式中C——埋头度，mm；

W——卷边宽度，mm；　　　　a——修正系数，一样为．30mm。

　　④罐身身钩长度（

）罐身身钩长度是指罐身翻边向内弯曲成钩状的长度。

其值为。

　　⑤罐盖盖钩长度（

）罐盖盖钩长度是指罐盖圆边翻向卷边内部弯曲部份的长度。

盖钩长度取决于头道压辊沟槽的形状，其值与身钩大体一致。

　　⑥叠接长度（E）叠接长度是指二重卷边成型后，卷边内部盖钩与身钩彼此叠接的长度。

其计算公式如下：

　　　　式中E——叠接长度，mm；

——身钩尺寸,mm；　　　　

----盖钩尺寸，mm；　　　　

——罐盖（底）坯板厚度，mm；　　　　W----卷边宽度，mm。

　　⑦叠接率（K）叠接率是表示卷边内部盖钩与身钩彼此叠接的程度。

其计算公式如下：

式中K——叠接率，％；　　E——叠接长度，mm；　　W——卷边宽度，mm；　　

——罐盖（底）坯板厚度，mm。

——罐身坯板厚度，mm　　对圆罐，要求K为50％。

 综上，计算的结果为：

8校核查验 

泄露查验 

仪器：

水浴实验仪 

方式：

将试样装载水浴实验仪上，进入水中后充分加压至～。

观看罐体，1min内务旗袍冒出那么合格。

 变形压力和爆破压力实验 

仪器：

爆破压力测定仪 

方式：

将罐内注满清水，插入密封头，旋紧后将罐内充气加压，慢慢升至，观看罐体有无变形现象，假设无变形，那么合格，继续加压至,观看是不是有爆破现象，假设无那么合格。

 外观检测 

图文清楚，色泽鲜艳，套印准确。

罐体平整，无锈斑，焊缝滑腻，印刷要紧部位无明显划伤，次要部位轻微划伤不要超过3处。

卷口滑腻，不得有皱纹，裂纹和变形。

 可燃性检测 

可燃性实验：

将喷雾喷至127mm的蜡烛火焰，从喷雾产生的火焰长度能够判定其是不是有可燃性，长度超过时，能够为可燃。

 尺寸规格检查 

仪器：

游标卡尺和通止规，后者用于罐口直径的测量。

测量对象：

喷雾罐的要紧尺寸，如外径D1，内径D2，平均接触高度H。

参考文献

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