《金属容器结构设计》PPT课件.ppt

包装容器结构设计包装容器结构设计与制造与制造中北大学包装工程专业中北大学包装工程专业第一章第一章金属包装容器结构设计概述金属包装容器结构设计概述n基本要求基本要求:掌握一般金属包装容器的结构掌握一般金属包装容器的结构n教学内容：教学内容：一、一、金属包装容器的类型金属包装容器的类型二、二、金属包装容器的材料选择金属包装容器的材料选择三、三、金属包装容器典型制造工艺过程金属包装容器典型制造工艺过程n重点：重点：金属包装容器相关术语的了解金属包装容器相关术语的了解n学时分配学时分配:2学时学时n第一节第一节金属包装容器的类型金属包装容器的类型n1金属箱与金属盒n2金属罐金属罐n三片罐由罐底、罐身和罐盖三个部三片罐由罐底、罐身和罐盖三个部分构成分构成n二片罐由带底的罐身和盖两个部分二片罐由带底的罐身和盖两个部分构成构成二片罐和三片罐在形状上又有圆柱形、矩形、扁圆形椭圆形和梯形之分根据封盖和开启的形式区分又有顶开罐、卷开罐、杠杆开启罐、易开罐、喷雾罐等3金属桶主要有以下几种结构形式n（1）开口桶设有可装拆桶盖的钢桶桶顶盖由封闭箍、夹扣或其它装置固定在桶身上根据开口方式又分为两种形式：全开口桶和开口缩颈桶。

n（2）闭口桶闭口桶桶身与桶顶经卷边封口组合成一体，桶顶有桶口件，由封闭器密封封口按封闭器直径大小可分为两种形式：小开口桶（封闭器直径小于70mm）和中开口桶（封闭器直径大于70mm），n（3）钢提桶钢提桶系为方便搬运，在桶身上设有提手的钢桶，一般钢提桶的容量较小，有开口和闭口两种此外还有桶顶部异型桶和桶身异形桶等结构形式开口桶开口桶a全开口桶；全开口桶；b开口缩颈桶开口缩颈桶闭口桶闭口桶a小开口桶；小开口桶；b中开口桶中开口桶钢提桶4金属软管金属软管是用韧性金属材料制成的圆柱形包装容器一端折合压封或焊封，另一端形成管肩和管嘴，使用时挤压管壁则内装物自管口嘴流出，适合于药膏、牙膏、化妆品等日用品的包装金属软管第二节金属包装容器的材料选择1金属箱和金属盒材料选用金属箱的制造必须保持箱体具有一定的刚度，故在材料选用上一般选择刚性较大的金属材料，如低碳薄钢板、无锡薄钢板等金属盒材料的选用应与加工工艺成型结合考虑，对焊接盒可选用镀锡薄钢板（马口铁）、无锡薄钢板；拉制盒可选用镀锡薄钢板、铝合金板2金属罐的材料选用对金属罐应根据罐的结构、加工工艺特性来选择金属材料，具体参考表1表表1金属罐结构、加工工艺与材料金属罐结构、加工工艺与材料结构结构工艺工艺材料材料三片罐压接镀锡薄钢板、无锡薄钢板粘接镀锡薄钢板、铝合金板、镀铬薄钢板电阻焊接镀锡薄钢板、无锡薄钢板、低碳薄钢板二片罐浅拉深镀锡薄钢板、无锡薄钢板、铝镁合金板深拉深镀锡薄钢板、无锡薄钢板、铝锰合金板变薄拉深镀锡薄钢板、铝锰合金板3金属桶的材料选用根据桶的性能和制造工艺要求，所选金属材料应有良好的可塑性、可焊性。

一般选用优质碳素结构钢或低碳薄钢板或镀锌薄钢板或镀锡钢板等4金属软管的材料选用金属软管的材料可选用高纯度铝或铝箔、锡或铅锡合金此外，还应选用在金属包装容器制造中用到的焊料、密封填料、涂料等辅助材料第三节金属包装容器典型制造工艺过程1金属罐典型制造工艺过程（1）三片罐三片罐有圆柱形罐和异形罐两大类，其成型加工工艺基本相同根据罐身制造工艺方法的不同，有压接罐、粘接罐和焊接罐3种这3种罐的区别在于罐身侧缝的加工方法不同；而罐底、罐盖，以及罐底和罐盖与罐身结合的加工方法相同n压接罐压接罐的罐身是沿用老式的切角、端折、压平工艺制造，主要用于密封要求不严的食品罐以圆形罐为例，其典型制造工艺过程见图，但现在使用较少n粘接罐粘接罐的罐身是用有机粘合剂粘接纵缝的制罐工艺制造制罐时将熔融的粘剂，涂布于罐身的搭接或钩合的接缝，经加热、加压、冷却，使接缝紧密粘合有粘合剂压合法和粘合剂层合法两种其典型制造工艺过程见图n焊接罐焊接罐是罐身纵缝采用焊接密封制造的金属罐焊接方法有锡焊和电阻焊两种，其中锡焊存在铅污染问题，基本上被电阻焊制罐工艺所淘汰锡焊和电阻焊制罐工艺过程见图n电阻焊(resistancewelding)是在焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的工艺方法。

n罐盖（底）无论罐身是哪种方法制造，它们的罐盖（底）的制造工艺基本一样以圆盖为例其制造工艺过程见图n（2）二片罐二片罐也有圆柱形罐和异形罐两大类根据罐身的制罐工艺方法的不同有浅拉深罐、深拉深罐和变薄拉深罐3种第二章第二章金属容器冲压工艺概述金属容器冲压工艺概述 基本要求基本要求: :掌握一般金属包装容器成型工艺基础掌握一般金属包装容器成型工艺基础教学内容：教学内容：一、冲裁工艺一、冲裁工艺 二、弯曲成型二、弯曲成型 三、拉深原理三、拉深原理重点与难点：重点与难点：成型工艺原理成型工艺原理学时分配学时分配: :4 4学时学时返回主页简述n在钢桶生产中，冲压工艺占了大部分的工序，是钢桶生产的主要加工方法n冲压是利用冲模在压力机上对板料施加压力使其变形或分离变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸的零件的一种压力加工方法n冲压主要用于加工板料零件，所以有时叫板料冲压常温下进行的板料冲压叫冷冲压n冲压与其它加工方法比较，具有下列优点：冲压与其它加工方法比较，具有下列优点：n应用范围广，可冲压金属材料，亦可冲压非金属材料；应用范围广，可冲压金属材料，亦可冲压非金属材料；可加工小型制件，也可加工大型制件；可获得一般形状的可加工小型制件，也可加工大型制件；可获得一般形状的零件，也可获得其它加工方法难以加工或无法加工的制件。

零件，也可获得其它加工方法难以加工或无法加工的制件n冲压是一种高效率的加工方法大型冲压件的生产率可冲压是一种高效率的加工方法大型冲压件的生产率可达每分种几件，高速冲压的小件可达每分钟千件达每分种几件，高速冲压的小件可达每分钟千件n冲压件不但能够满足使用要求，并且还具有重量轻、刚冲压件不但能够满足使用要求，并且还具有重量轻、刚度好和外表光滑等特点度好和外表光滑等特点n冲压生产的材料利用率高，一般可达冲压生产的材料利用率高，一般可达70-85%n操作简单，便于组织生产操作简单，便于组织生产n在大批量生产的条件下，冲压件的成本较低在大批量生产的条件下，冲压件的成本较低n由于冲压所用毛坯是板料或卷料，一般又是冷态加工，由于冲压所用毛坯是板料或卷料，一般又是冷态加工，所以在大量生产的情况下，较易实现机械化或自动化所以在大量生产的情况下，较易实现机械化或自动化n国此，在现代的制造业中，冲压工艺被得到广泛的应用国此，在现代的制造业中，冲压工艺被得到广泛的应用尤其在制桶行业中，冲压件占有相当大的比重尤其在制桶行业中，冲压件占有相当大的比重n板料冲压主要的缺点如下：模具制造周期长，费用高因此，在小批量生产中受到一定的限制。

冲压适于批量生产，且大部分是手工操作，这样如果不重视安全生产和缺乏必要的防护装置，就易发生事故因此，提高冲压操作的机械化和自动化，减轻劳动强度，确保安全生产，是一个很重要的问题什么是模具？什么是模具？n模具是在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上模具是在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具n模具是在冲裁、成形冲压、模锻、挤压、粉末冶金件模具是在冲裁、成形冲压、模锻、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯的压塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具料成为有特定形状和尺寸的制件的工具n模具具有特定的轮廓或内腔形状，具有刃口的轮廓形模具具有特定的轮廓或内腔形状，具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离，即进行冲裁；状可以使坯料按轮廓线形状发生分离，即进行冲裁；内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状。

国外把内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状国外把模具分两类：模具分两类：MOLD和和DIEMOLD意思是意思是“模子，模子，模腔模腔”，指塑模、铸造模一类的；，指塑模、铸造模一类的；DIE意思是意思是“金属金属模子模子,印模印模”，指冲模、锻模一类的分别很简单：一，指冲模、锻模一类的分别很简单：一种是把材料加热熔融后灌入模腔，一种是用外力把材种是把材料加热熔融后灌入模腔，一种是用外力把材料压成所需的形状料压成所需的形状冲压工序的基本分类冲压工序的基本分类n根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲压的基本工序可分为分离与塑性变形两类压的基本工序可分为分离与塑性变形两类n分离工序分离工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定的断面质量的冲压加相互分离，并获得一定的断面质量的冲压加工方法n塑料变形工序塑料变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑料变形（通常又分为弯曲、拉深、下发生塑料变形（通常又分为弯曲、拉深、成形三类），以获得要求的制件形状和尺寸成形三类），以获得要求的制件形状和尺寸精度的冲压加工方法。

精度的冲压加工方法工序名称工序名称 特点及常用范围特点及常用范围 实例实例 切断切断 用冲模切断板料，切断线不封闭用冲模切断板料，切断线不封闭 桶箍截断桶箍截断 落料落料 用冲模沿封闭线冲切板料，冲下用冲模沿封闭线冲切板料，冲下来的部分为制件来的部分为制件 桶盖落料桶盖落料 冲孔冲孔 用冲模封闭线冲切板料，冲下来用冲模封闭线冲切板料，冲下来的部分为废料的部分为废料 桶口冲孔桶口冲孔 切口切口 在毛坯或半成品上，沿不封闭线在毛坯或半成品上，沿不封闭线冲缺口，切口部分发生弯曲冲缺口，切口部分发生弯曲 桶底透气口桶底透气口 修边修边 将制件边缘部分切掉将制件边缘部分切掉 喷雾罐盖切边喷雾罐盖切边 剖切剖切 把半成品切开成两个或几个制件把半成品切开成两个或几个制件 桶箍分切桶箍分切 分离工序分类分离工序分类（一）冲裁过程（一）冲裁过程 弹性变形弹性变形 塑性变形塑性变形 断裂分离断裂分离图图3-1 3-1 冲裁件断面特征区冲裁件断面特征区第一节冲裁工艺第一节冲裁工艺n第一阶段：弹性变形阶段第一阶段：弹性变形阶段(图图a)凸模与材料接触后，先将材料压平，继而凸凸模与材料接触后，先将材料压平，继而凸模及凹模刃口压人材料中，由于弯矩模及凹模刃口压人材料中，由于弯矩M的作用，的作用，材料不仅产生弹性压缩且略有弯曲，随着凸模的材料不仅产生弹性压缩且略有弯曲，随着凸模的继续压入，材料在刃口部分所受的应力逐渐增大，继续压入，材料在刃口部分所受的应力逐渐增大，直到直到h1深度时，材料内应力达到弹性极限，此为深度时，材料内应力达到弹性极限，此为材料的弹性变形阶段。

材料的弹性变形阶段n第二阶段：塑性变形阶段第二阶段：塑性变形阶段(图图b)凸模继续压人，压力增加，材料内的应凸模继续压人，压力增加，材料内的应力达到屈服点，产生塑性变形随着塑性力达到屈服点，产生塑性变形随着塑性变形程度的增大，材料内部的拉应力和弯变形程度的增大，材料内部的拉应力和弯矩随之增大，变形区材料硬化加剧，当压矩随之增大，变形区材料硬化加剧，当压入深度达到入深度达到h2时，刃口附近材料的应力值达时，刃口附近材料的应力值达到最大值，此为塑性变形阶段到最大值，此为塑性变形阶段n第三阶段：断裂阶段第三阶段：断裂阶段(图图c)凸模压入深度达到凸模压入深度达到h3时，先后在凹、凸时，先后在凹、凸模刃口侧面产生裂纹，裂纹产生后沿最大切模刃口侧面产生裂纹，裂纹产生后沿最大切应力方向向材料内层发展，当凹、凸模刃口应力方向向材料内层发展，当凹、凸模。