【正文】 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系《 包裝結(jié)構設計 》天津商學院包裝工程系李連進馮 梅第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系第一節(jié) 金屬包裝容器 第二節(jié) 金屬包裝容器加工成型 第三節(jié) 三片罐及其衍生罐結(jié)構設計 第四節(jié) 兩片罐結(jié)構設計 第五節(jié) 金屬桶結(jié)構設計 第六節(jié) 鋼桶封閉器結(jié)構設計 第七節(jié) 金屬氣霧罐結(jié)構設計 第八節(jié) 其它金屬包裝容器結(jié)構設計 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 研究對象： 本章研究的是金屬包裝制品 , 是以金屬或金屬合金為主要材料的包裝制品 ,如金屬罐、金屬軟管、金屬桶以及其他金屬制品等。研究內(nèi)容： 包括金屬包裝制品的結(jié)構設計與計算、加工成型原理、生產(chǎn)制造工藝等。重點內(nèi)容是金屬罐制品的設計和制造。學習目的： 掌握典型金屬包裝制品的結(jié)構特點、用途、加工工藝、成型原理及主要生產(chǎn)設備的基礎知識。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 第一節(jié) 金屬包裝容器 一、金屬包裝容器的類型 按容器材質(zhì)分類 按容器的容積、形狀分類 按包裝商品分類第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系二、金屬包裝容器的 組 構特征 身片 頂 片 底片 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系三、金屬包裝容器常用材料 薄鋼板 1）常用普通碳素薄鋼板： Q19 Q21 Q235 2）常用優(yōu)質(zhì)碳素薄鋼板： 08F、 10F、 15F、 0 15 3）鍍錫薄鋼板（馬口鐵） 4）鍍鋅薄鋼板（白鐵皮） 5）鍍鉻薄鋼板第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 2．鋁及鋁合金薄板 1）常用的鋁合金：鋁錳合金、鋁 鎂合金、鋁硅合金、鋁鎂硅銅 合金、鋁鐵鎳合金等。 2）鋁箔 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 表 21列出了各種沖壓加工形式對材料性能的要求，可供設計時選用材料參考。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系第二節(jié) 金屬包裝容器加工成型 包裝工業(yè)中的金屬容器，幾乎都是薄壁容器，一般應用冷加工工藝。按其加工性質(zhì)一般分為：第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系一、金屬包裝容器的加工方法 剪切 剪切主要有剪裁加工及其切口、切邊、切角等局部加工。 主要設備有剪床、板金銑床及自動裁料機等。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系一、金屬包裝容器的加工方法 沖載 沖裁是利用沖模使材料分離的一種沖壓工藝，主要有落料、沖孔、切口、剖切和修邊等加工方式，但是，一般指落料和沖孔。 第三章　　成型工藝基礎第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系沖裁加工過程 ① 彈性變形 ② 塑性變形 ③ 斷裂分離第三章　　成型工藝基礎第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系① 彈性變形。沖裁開始，凸模對材料加壓，由于玩具作用，材料不僅產(chǎn)生彈性壓縮，而且還有拉彎，并稍許把材料壓進凹模腔口。此階段內(nèi)的應力狀態(tài)未達到塑性條件，處于彈性變形階段。② 塑性變形。凸模繼續(xù)對材料加壓，當材料的應力狀態(tài)滿足塑性條件時，產(chǎn)生塑性變形，同時，還伴有材料的彎曲和拉伸。隨著變形的增加，模具刃口附近產(chǎn)生應力集中，直到應力值達到最大值并出現(xiàn)微裂紋。 ③ 斷裂分離。凸模連續(xù)壓入，易形成的上、下微裂紋逐漸擴大并向材料內(nèi)部延伸，當兩條裂紋重合或相交時，材料便剪斷分離。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系第三章　　成型工藝基礎第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系所需的沖裁力的計算 式中： F： 沖裁力， N； L： 制件沖裁的周邊長度， mm； t： 板材厚度， mm； ： 金屬板材的極限強度， N/mm2。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 彎曲 1）彎曲是使工件在某一平面內(nèi)形成弧度 和夾角的加工方法。 2）加工設備主要用沖壓機，通過凸模和 凹模使材料強制變形而實現(xiàn)的 。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 3）彎曲變形過程的特點 ① 變形區(qū)主要處在彎曲件的圓角部分， 而在遠離圓角區(qū)的兩段則不發(fā)生變 形。 ② 在彎曲變形區(qū)內(nèi)，其外區(qū)的切向金屬 受拉伸長，其內(nèi)區(qū)的切向金屬受壓縮 短。在這兩個變形區(qū)內(nèi)，有一層金屬 層長度不變，即應變中性層。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系最小彎曲半徑： 1）應變中性層的位置 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系2）最小彎曲半徑的確定 彎曲半徑 r越小，外層產(chǎn)生的拉應力越大，當彎曲半徑 r小到一定限度時，材料外層因受拉應力過大而出現(xiàn)裂紋。通常把外層不發(fā)生裂紋的最小彎曲半徑數(shù)據(jù)值，稱為材料的最小彎曲半徑。有時用最小相對彎曲半徑 rmin/t來表示，其中 rmin為材料的 最小彎曲半徑 (mm)， t為被彎曲板材的厚度 (mm)。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系彎曲回彈現(xiàn)象 1）回彈的定義 2）回彈的危害 3）減小回彈的措施第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系回彈的定義： 彎曲變形結(jié)束后不受外力作用時，總是伴有彈性變形，使彎曲件的彎曲中心角與彎曲半徑變得同模具的尺寸不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 金屬制件在壓力作用下彎曲時，產(chǎn)生彈性和塑性變形，當壓力去除時，材料就會產(chǎn)生彈性恢復，也叫彈性回跳。 彈性回跳的存在，影響彎曲加工的質(zhì)量和精度，因此，需要采取必要的措施，盡量消除彈性回跳造成的不良后果。 影響回彈量的因素有： 材料的機械性能、彎曲變形程度、彎曲中心角、彎曲方式、工件形狀及模具結(jié)構。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 減小回彈的措施：塑性變形總是伴隨有彈性變形，所以，要完全消除彎曲件的回彈是極其困難的。但在生產(chǎn)實際中，可以采取某些措施來減少或補償由于回彈所產(chǎn)生的誤差 。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系① 工件結(jié)構的設計。在彎曲工件的彎曲區(qū)，可預先設計加強筋，以增加彎曲區(qū)的剛度，提高塑性變形的程度，促使回彈減小。② 工件材料的選擇。根據(jù)前述影響回彈因素的分析可知，為減小回彈，應采用彈性模數(shù)大、屈服極限小和機械性能比較穩(wěn)定的材料。③ 模具結(jié)構的設計。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 彎曲件的工藝性： 1）彎曲件的彎曲半徑 2）彎曲件的形狀 3）彎曲件孔邊距離 4）彎曲件直邊高度 5）設計工藝第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系161。 彎曲件的工藝性： 彎曲件的工藝性是指彎曲工件的形狀、尺寸、精度要求，材料選用及技術要求等是否合乎彎曲加工的工藝要求。良好的工藝性將能達到節(jié)省原材料、簡化工藝加工過程及模具結(jié)構，提高工件質(zhì)量、減少廢品率的目的。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系161。 ① 彎曲件的彎曲半徑。彎曲件的彎曲半徑不得小于材料的許可最小彎曲半徑，否則會產(chǎn)生拉裂。161。 ② 彎曲件的形狀。為保證彎曲件的彎曲精度，彎曲時應防止工件在模具內(nèi)滑動，因此，彎曲零件應設計成形狀對稱或彎曲半徑左右一致，以求力學平衡。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 ③ 彎曲件孔邊距。根據(jù)工序要求，往往 要彎曲預先已沖好孔的毛坯件，如果 孔的位置處于彎曲變形區(qū)內(nèi)，則孔要 發(fā)生變形。為防止這種情況發(fā)生，必 須使孔處在變形區(qū)之外。在設計零件 時，根據(jù)零件厚度確定孔邊至彎曲半 徑 r 的中心的距離 （ a）： 當 t＜ 2mm 時，取 L≥t ； 當 t≥2mm 時，取 L≥2t 。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 如果孔邊至彎曲半徑 r 中心的距離過小，可在彎曲線上沖工藝孔（ b） 或切槽（ c） 以防止孔在彎曲時變形。如果這些零件上孔的精度要求很高時，則最好在安排工藝順序時，在彎曲工藝后進行沖孔或鉆孔。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系 ④ 彎曲件直邊高度。如果要保證彎曲件的直邊很平直，則其直邊高度不應小于 2t， 最好 3t以上。 ⑤ 設計工藝孔、槽。在零件的一個局部彎曲某一段邊緣時，為防止角部彎裂，可預先在邊緣處切槽，槽深應大于彎曲半徑；或在彎曲前預先沖出工藝孔；也可以將彎曲線移動一段距離一邊離開尺寸突變處。第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商學院包裝工程系拉伸 拉伸是利用金屬材料的延展性，使用拉伸模具，把一定形狀的板材毛坯或半成品拉入凹模內(nèi)，形成開口空心件的加工成型方法。按加工工藝分為不變薄拉伸和變薄 拉伸兩種。 第二章第二章 金屬包裝容器結(jié)構設計金屬包裝容器結(jié)構設計天津商學院包裝工程系天津商