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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