番茄醬桶設(shè)計金屬課程設(shè)計

1、一、依據(jù)內(nèi)裝物的特性，進行容器設(shè)計方案分析近幾年，商家對食品、農(nóng)產(chǎn)品包裝罐材料的化學(xué)成份分析和材料種類的選擇要求相當(dāng)高，并不是簡單地達到抗沖擊、無毒、避光、不散色、防滲漏，對食品本身不會產(chǎn)生化學(xué)影響而已，而是要看它在保鮮、保質(zhì)、延長食品運輸和貨架壽命方面的作用，看它是否具有明確的標識和提示，從而為消費者帶來方便。番茄醬是這類產(chǎn)品典型的例子，為番茄醬設(shè)計的金屬包裝容器為切開式密封三片罐，這種罐具有力學(xué)強度高、剛度好、耐濕、遮光、阻隔性強、外觀獨特及可以回收利用等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于食品包裝。二、選定罐形，罐容規(guī)格盡量選用標準規(guī)格尺寸1. 罐形 根據(jù)實際情況的番茄醬罐的罐容，選定罐身為直圓罐的切開式密

2、封三片罐。2. 罐容規(guī)格尺寸金屬圓罐的規(guī)格尺寸可參考GB 10785-1989通用圓罐規(guī)格尺寸見表2.1。 三片開頂金屬圓罐（空罐）的規(guī)格尺寸罐號成品規(guī)格/mm計算容積/cm3備注公稱直徑內(nèi)徑m外高H610165 65.3101 314.81 672 72 221.04 668 68 207.64 5133 52 52.3 133 272.83 5104 104 210.53599 99 199.79 589 89 178.31539 39 70.89選用罐號為668系列 公稱直徑為65mm 內(nèi)徑為65.3mm 外高H為68mm 容積為207.64cm3的三片罐三、材料選擇及依據(jù)番茄醬為半液態(tài)

3、粘狀食品，這要求儲藏它的容器不能滲漏。另外，番茄醬有一定的酸性，對材料有一定的腐蝕性。這些要求盛裝番茄醬的容器的組成材料能夠?qū)崿F(xiàn)密封要求以及一定的耐腐蝕性。根據(jù)這些特性，綜合考慮經(jīng)濟因素，選用鍍錫板材為原料來加工制桶，鍍錫薄鋼板具有原材鋼板的力學(xué)性能，同時又有表面錫層的保護，具有防銹，耐腐蝕的特點，表面光亮美觀，也易于涂飾和印刷。鍍錫板厚度為0.150.5mm.四、進行容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 罐身結(jié)構(gòu)及規(guī)格尺寸（1） 罐身截面形狀：金屬番茄醬桶的罐身截面的形狀采用圓形，即是圓罐。它的截面如圖4.1所示： 圖 4.12. 罐身結(jié)構(gòu)主要尺寸(1) 直圓罐罐身的平面圖如圖4.2： 圖 4.2（2）所設(shè)計

4、的番茄醬罐是直圓罐，罐身有縱接縫，上、下口緣翻邊，以便實現(xiàn)與灌蓋、罐）底的卷邊封口，由于番茄醬罐的罐徑不大，罐體不高，所以不用設(shè)計環(huán)筋。直圓罐罐身結(jié)構(gòu)如圖4.3所示： 圖 4.33. 罐身縱接縫（1）縱接縫的結(jié)構(gòu)形式 采用熔焊結(jié)構(gòu)，如圖所示的電阻焊法加工，是通過電極間的強大電流，使罐身縱接縫的搭接部位發(fā)熱，并在電極的加壓下熔接。對于銷售用的番茄醬罐，熔接結(jié)構(gòu)簡單，表面光滑，強度好，生產(chǎn)率高。電阻焊0.30.5 mm，焊縫厚度1.5tb, tb 板材厚度。錫焊3mm，粘貼焊7mm。如圖4.4為電阻焊原理： 圖 4.4 （2）縱接縫的位置 縱接縫一般設(shè)在過渡圓弧與直面的交切點以外的部位，并盡量留出

5、較大的印鐵裝飾面積。4口緣翻邊 罐身口緣翻邊，是為了與罐身、罐底或環(huán)圈卷封，罐身上、下邊緣向外適當(dāng)翻出，以便和罐蓋或罐底進行卷邊密封，罐身兩端被翻出的部分即翻邊。翻邊尺寸隨容量增大而增大。B翻邊寬度，B=（2.53.4）±0.2mm，R翻邊圓弧半徑，R=2.02.5mm，翻邊角度=95°97（撞擊式）， =90°（旋壓式） 罐身角度，=4 圖 4.5下圖為圓罐身口部翻邊尺寸 圖 4.62.罐蓋、罐底及環(huán)圈的結(jié)構(gòu)尺寸（1） 罐蓋番茄醬罐的開啟方式是切開式，這種罐的特點是其罐蓋、罐底的結(jié)構(gòu)相同，罐蓋、罐底、罐身卷邊密封，構(gòu)成典型的三片密封罐，開罐時，需用工具把罐蓋切開

6、。如圖4.7所示為切開式罐蓋結(jié)構(gòu)： 圖 4.7（2） 罐底 采用和罐蓋一樣的結(jié)構(gòu)，如圖4.8： 圖 4.8（3） 膨脹圈 膨脹圈是在罐底、罐蓋上沖壓形成的凹凸狀環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一般由12道環(huán)凸筋和若干級30°環(huán)斜面構(gòu)成。由罐徑和溫度變化范圍確定。膨脹圈的作用是能補償罐身因溫度變化而引起的變形，提高罐蓋（底）的力學(xué)強度，能使罐的卷邊結(jié)構(gòu)免遭破壞，保護封口結(jié)構(gòu)的密封性能，適應(yīng)罐裝食品高溫滅菌時內(nèi)裝物膨脹的需要，并可識別變質(zhì)食品。膨脹圈的設(shè)計參考下表4.9 圓罐罐蓋（底）膨脹圈結(jié)構(gòu)/mm罐內(nèi)徑d膨脹圈結(jié)構(gòu) 罐內(nèi)徑d 膨脹圈結(jié)構(gòu)52不設(shè)計膨脹圈，一個環(huán)凸筋99一個環(huán)凸筋和二級斜坡65一個環(huán)凸筋和一

7、級斜坡105一個環(huán)凸筋和二級斜坡73一個環(huán)凸筋和一級斜坡153兩個環(huán)凸筋和三級斜坡83一個環(huán)凸筋和二級斜坡表 4.9番茄醬罐的內(nèi)徑為65，所以罐蓋（底）設(shè)計成一個環(huán)凸筋和一級斜坡膨脹圈的尺寸結(jié)構(gòu)如圖4.10、4.11：圖 4.10 圖 4.11五、封口形式 因為二重卷邊工藝簡單，密封性好，所以采用二重卷邊。1. 二重卷邊的形式 采用平卷邊結(jié)構(gòu)2. 二重卷邊的結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖5.1：圖 5.1（1） 卷邊厚度T T3tc2tbg式中tc罐蓋（底）壞板厚度，mm；tb罐身壞板厚度，mm；g層間間隙之和，約為015025mm。已知：tc=0.5mm tb=0.3mm g=0.2mm所以： T= 3*0.

8、5 + 2*0.3 + 0.2 =2.3mm卷邊厚度T受卷邊輪封卷壓力影響，一般壓力大T值小，壓力小則T值大。 (2)卷邊寬底WW26tcHBLc式中HB身鉤長度，mm；Lc身鉤空隙，mm，要求越小越好。已知： tc=0.5mm HB=2mm Lc=0.1mm所以： W=2.6*0.5 + 2 + 0.1 =3.6mm卷邊寬度大小還受壓輥溝槽的形狀、卷封壓力及下托盤推力等因素影響。且身鉤長度BH對罐的影響較大，一般來說，HB值小，容易產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象，HB值太大則容易產(chǎn)生垂邊，故身鉤長度HB必需適中。（3）埋頭度（C）。埋頭度是指卷邊項部至蓋平面的距離，它一般由上壓頭凸緣厚度決定，即： CW 式中

9、W卷邊寬度，mm； 修正系數(shù)，一般為015030mm。 已知： W=3.6mm =0.2mm 所以： C=3.6 + 0.2=3.8mm（4）疊接長度（Lo）。疊接長度是指二重卷邊成型后，卷邊內(nèi)部蓋鉤與身鉤相互疊接的長度。其計算公式如下：LoHBHc11tcW式中HB身鉤尺寸，mm；Hc蓋鉤尺寸，mm；tc罐蓋（底）壞板厚度，mm；W卷邊寬度，mm。已知： HB=2mm Hc= 2.2mm tc=0.5mm W=3.6mm Lo=2 + 2.2 +1.1*0.5 - 3.6 =1.15mm（5）疊接率（KOL）。疊接率是表示卷邊內(nèi)部鉤蓋與身鉤相互疊接的程度。其計算公式如下：Lo%LoW（26t

10、c11tb）×100式中Lo%疊接率，；Lo疊接長度，mm；W卷邊寬度，mm； tc罐蓋（底）壞板厚度，mm。對圓罐，要求KOL50。 已知： Lo=1.15 W=3.6mm tc=0.5 所以： Lo%=1.15/ 3.6 - ( 2.6*0.5 + 1.1*0.3) ×100 =73.9%六、裝潢及外噴涂設(shè)計 1.裝潢設(shè)計番茄醬的裝潢設(shè)計要求美觀，給人一種健康的感覺，而且在他的包裝中獲得這種產(chǎn)品的基本信息，下圖為番茄醬的裝潢設(shè)計圖6.1： 圖 6.12.內(nèi)壁涂料設(shè)計要求用于盛裝這些食品的內(nèi)涂包裝桶桶，例如：蜂蜜桶、果汁桶、番茄醬桶等。由于其內(nèi)壁涂料衛(wèi)生質(zhì)量達不到安全食品

11、衛(wèi)生要求，將會對其造成二次污染，從而影響其產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。我國容許使用在包裝桶鋼桶內(nèi)壁上的食品涂料有：聚酰胺環(huán)氧樹脂涂料、過氧乙烯涂料、有機氟涂料等。以下為這些內(nèi)涂涂料的食品安全衛(wèi)生要求：按照GB968688食品容器內(nèi)壁聚酰胺環(huán)氧樹脂涂料衛(wèi)生標準的規(guī)定，聚酰胺環(huán)氧樹脂涂料在各種溶劑中的蒸發(fā)殘渣應(yīng)控制在30mg/l以下。過氯乙烯涂料的衛(wèi)生要求，過氯乙烯涂料以過氯乙烯樹脂為原料，配以增塑劑，經(jīng)涂刷或噴涂包裝桶內(nèi)壁后自然干燥成膜。過氯乙烯涂料一般分為底漆和面漆。過氯乙烯樹脂含有氯乙烯單體，氯乙烯是一種致癌的有毒化合物。成膜后的過氯乙烯涂料中仍可能含有氯乙烯的殘留，按照GB710586食品容器過氯乙烯

12、內(nèi)壁涂料衛(wèi)生標準的規(guī)定，成膜后的過氯乙烯涂料中氯乙烯單體殘留應(yīng)控制在1mg/kg以下。過氯乙烯涂料中所使用的增塑劑、溶劑等助劑必須符合GB968594食品容器、包裝桶材料用助劑作用衛(wèi)生標準的有關(guān)規(guī)定，不得使用有毒或高毒的助劑。涂膜應(yīng)均勻、無氣泡、斑點、皺折、脫落現(xiàn)象。七、編制制造工藝流程，應(yīng)包含工序尺寸計算或型坯尺寸計算1. 三片密封切開罐加工的工藝過程（1）罐蓋（罐底） 板料分切涂油沖裁成型圓邊注膠烘干（2） 罐身 板材下料 印刷 裁罐身 成圓 搭接焊接 補涂 烘干 翻邊 封底（二重卷邊） 檢驗 （進入內(nèi)裝物生產(chǎn)線充填） 封蓋（二重卷邊） （罐底）（罐蓋） 2. 金屬罐坯件下料尺寸計算（1）

13、原罐罐身坯件計算 根據(jù)公式 L=（d+tb）+ ls + (0.20.3) B= h+ls + 0.1式中 L罐身坯件長度，mm; B罐身坯件寬度，mm; tb罐身板材厚度，mm; d罐身內(nèi)徑，mm; ls罐身縱接縫搭接寬度，mm; lb罐身口緣翻邊用料寬度，mm; h罐外高，mm. 由條件可知tb=0.3mm d=52.3mm ls=0.4mm lb=3mm h=68mm則 L=3.14（52.3+0.3）+0.4+（0.20.3） =165.564+（0.20.3） B=68+0.4 +0.1 =68.4+0.1（2） 罐蓋、罐底及環(huán)圈 對設(shè)計膨脹圈的圓罐罐蓋（底），可通過下面公式計算坯件

14、落料尺寸： DP = D + K式中 DP罐蓋（底）坯件落料尺寸，mm D罐內(nèi)徑，mm K修正系數(shù)，mm由設(shè)計的金屬罐可得知D=52.3mm K=15.5mm DP=52.3+15.5=67.8mm八、要求結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，外形美觀、工藝性好1. 技術(shù)要求及校核（1）外觀要求外觀質(zhì)量：完好整潔，無明顯擦傷和生銹現(xiàn)象，印鐵標簽的圖案、文字清晰，涂膜色澤一致，無擦傷、劃傷、起皺、起泡、流掛和露底等缺陷。焊縫質(zhì)量：焊縫均勻、平滑、無渣、美觀、搭接一致；焊點均勻連接，不應(yīng)有焊接不良及擊穿現(xiàn)象；焊縫的拉伸強度不低于罐身板拉伸強度；接縫補涂應(yīng)平滑均勻和完整，無大氣泡和露鐵點。（3） 性能要求性能質(zhì)量：包括氣密、液壓、跌落、堆碼及提梁、提環(huán)強度方面的要求。材料質(zhì)量：罐用油墨、涂料、密封填料、鋼板、鋼絲的性能應(yīng)符合有關(guān)關(guān)鍵標準的規(guī)定。衛(wèi)生質(zhì)量：盛裝食品、食品添加劑的金屬罐，其密封填料、內(nèi)涂料要符合食品衛(wèi)生法及有關(guān)標準的規(guī)定。 2 . 校核 （1）氣密性校核加蓋前用試壓設(shè)備進行實驗校核；加蓋后校核，在罐頂上打孔 ， 將壓力表與壓縮氣源連接，并通過連通部件固定在罐頂孔上。往罐內(nèi)充入壓縮空氣，達到試驗壓力后保持壓力2 m i n。將罐焊縫、卷邊等部位涂上皂液或?qū)⒐藿胨袡z查有無滲漏。（2）跌落實驗校核按照GB 4857-5的