金属包装容器课程设计.docx
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金属包装容器课程设计
1内装物分析
固碱，又称氢氧化钠（NaOH），俗称烧碱、火碱、苛性钠，因另一名称causticsoda而在香港称为哥士的，常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀性。
易溶于水，其水溶液呈强碱性，能使酚酞变红。
氢氧化钠是一种极常用的碱，是化学实验室的必备药品之一。
它的溶液可以用作洗涤液。
1毒性防护具有极强腐蚀性，其溶液或粉尘溅到皮肤上，尤其是溅到粘膜，可产生软痂，并能渗入深层组织。
2物化性质纯品为无色透明晶体，相对密度2.130。
熔点318.4℃。
沸点1390℃。
2钢桶材料选择
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。
3钢桶结构设计
3.1外形尺寸设计
表1固碱钢桶的容量和结构尺寸
类别
标称容积/L
实际容积/L
内径D/mm
内高H/mm
注入口直径d/mm
波纹高B/mm
钢板厚度δ/mm
尺寸
极限偏差
尺寸
极限偏差
尺寸
极限偏差
尺寸
极限偏差
1
110
113
440
+3
745
±5
110
+2
3
±1
0.4-0.5
2
110
113
410
+3
880
±5
115
+2
3
±1
GB/T15915—1995包装容器固碱钢桶
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110L的中开口桶的基本尺寸为：
内径D=440mm，内高H=745mm，注入口直径d=110mm，波纹高h5=3mm。
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0.5mm
d：
桶身内径440mm
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745mm
代入数据经计算：
L=1403.37mm，B=761.48mm。
3.3桶盖设计
中开口桶的桶顶只有一个注入孔。
其注入孔（封闭器）的直径应大于70mm。
，此钢桶设计为110mm，结构如图3-1所示。
图3-1
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，此中开口桶采用压盖密封，压盖型封闭器由桶口和和压盖组成。
其结构如图3-2所示。
图3-2压盖和桶口
根据GB235-2000，压盖的尺寸如下图所示，即直径d=110.5±0.5mm，高度h=10.5±0.5mm，厚度s=0.8mm。
图3-3压盖
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，取5mm。
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
0.5=6.5mm，b=0.4mm，则A=B=7t+B=7
0.5+0.4=3.9mm
代入L、L’的计算公式得L=6.50mm，L’=7.70mm。
3.7波纹和环筋设计
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2种加强形式，桶身上下两端具有3-7道波纹，根据GB/T15915—1995,每道波纹高h5=3mm。
4.2性能要求
4.2.1堆码试验：
堆码负载值17.6kN，持续时间为24h，经检验固碱桶无明
显变形，
4.2.2跌落试验：
跌落高度1.2m，内装固碱或拟装物200kg，跌落后固
碱桶不开裂，不掉盖。
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
用通用量具检测，应符合本标准表1的规定。
。
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堆码试验
固碱桶在盛装200kg固碱或拟装物以后，按照GB/T4857.3的规定进行试验，达到4.2.1规定时为合格。
6.5跌落试验
固碱桶在盛装200kg固碱或拟装物以后，按照GB/T4857.5的规定，选择薄弱环节进行试验，达到4.2.2的规定时为合格。
参考文献
[1].王建青.包装材料学.北京：
中国轻工业出版社，2009.1
[2].王德忠.金属包装容器.北京：
化学工业出版社，2003.9
[3].宝丰.包装容器结构设计与制造.北京：
印刷工业出版社，2007.1
[4].和克智.包装分类设计.北京：
印刷工业出版社，2009.2
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