包裝設計制造技術及標準應用大全
第四篇 包裝設計基礎
第三章 包裝容器結構設計
第四節 金屬包裝容器結構設計
三、金屬桶的結構設計
(一)鋼桶
鋼桶主要由桶身、桶底和桶蓋三個部分組成,桶身和桶蓋(底)是分別加工,再經封口而成鋼桶。
1.桶身
鋼桶桶身有圓形桶和異形桶,其特點和作用各不相同。由于圓形桶制造容易,使用方便,故在應用上最普遍。
圖4-3-147為圓形閉口鋼桶的結構,桶身上主要有環筋、波紋和翻邊,它們是經機械滾壓或脹型形成的。桶身上的環筋和波紋的作用在于加強薄壁鋼桶的剛性和強度,并使之易于滾動,方便使用。桶身翻邊是為了便于與桶頂(底)封口組合而預先壓制的。
圖4-3-148a為全開口桶桶身結構;圖4-3-148b為開口縮頸桶桶身結構。與閉口桶桶身的區別在于桶身上端向內卷邊,下端翻邊。
圖4-3-147 圓形閉口桶桶身結構
圖4-3-148 圓形開口桶桶身結構
2.桶頂蓋(底)
圖4-3-149是圓形閉口桶桶頂蓋結構形式。根據開口大小有兩種即小開口桶和中開口桶,見圖4-3-149中的a圖和b圖。
圖4-3-150是圓形開口桶桶頂蓋結構型式。其中圖4-3-150a為全開口鋼桶桶頂蓋形式;圖4-3-150b為縮頸開口鋼桶頂蓋形式。
桶底是鋼桶下端的蓋板,是由鋼板沖壓出的帶翻邊的圓形坯料,結構形狀見圖4-3-151。
3.卷邊結構
(1)卷邊結構形式。鋼桶桶頂蓋(底)與桶身組裝時,在卷邊壓輥的作用下將它們的翻邊咬合,壓制出二重卷邊或三重卷邊,見圖4-3-152。
二重卷邊結構及尺寸見圖4-3-152。
三重卷邊結構主要用于閉口鋼桶的卷封封口。它與二重卷邊封口比較有以下特點。
①具有較好的密封性。與二重卷邊相比,多了兩層卷邊,使鋼桶在卷邊處又多了一道防滲漏的防線,從而大大提高鋼桶的密封性能。
②具有較高的抗沖擊強度。圖4-3-153為三重卷邊結構在跌落試驗后卷邊的變形情況。一般地三重卷邊鋼桶跌落后還具有二重卷邊結構(五層卷邊)鋼桶的性能,而二重卷邊鋼桶一經跌落,則只剩下三層卷邊了,很容易產生開裂而出現滲漏。
圖4-3-149 圓形閉口鋼桶桶頂蓋結構
圖4-3-150 全開口鋼桶桶頂蓋結構
③具有較高的工藝要求。首先在制造工藝上,三重卷邊比二重卷邊對桶身、桶底半成品要求更高,其次在成型上需三道壓輥加工才能成型,對設備和技術要求較高。
圖4-3-151 桶底毛坯
圖4-3-152 卷邊結構
a.二重平卷邊;b.二重圓卷邊;c.三重卷邊
圖4-3-153 跌落后七層卷邊的變形剖視圖
(2)卷邊組合尺寸計算,二重卷邊結構尺寸計算參見公式(4-3-39)~式(4-3-43)。
三重卷邊,為保證卷邊結構的成型,桶身與桶頂蓋(底)接合邊緣組合尺寸設計至關重要,其計算公式如下:
L=(π-1/2)T-[(8π+3)/2]t+W+√{[(T-7t)/2]2+(W-T+t)2} (4-3-46)
L=[(3π-2)/2]T-[(19π+8)/4]t+2W-(π/2)R+√{[(T-7t)/2]2+(W-T+t)2} (4-3-47)
式中L′———桶身坯板翻邊邊緣尺寸,mm;
L———桶頂蓋(底)凸緣尺寸,mm;
T———三重圓卷邊厚度,mm;
W———三重圓卷邊寬度,mm;
t———桶身及桶頂蓋(底)的坯板厚度,mm;
R———桶頂蓋(底)轉角半徑,mm。
L′、L的含義見圖4-3-154。
圖4-3-154 三重圓卷邊組合尺寸
圖4-3-155 全開口鋼桶結構尺寸
T和W的計算公式如下:
T=7t+Km (4-3-48)
W=7t+Km (4-3-49)
式中T———三重圓卷邊厚度,mm;
W———三重圓卷邊寬度,mm;
t———桶身及桶頂蓋(底)的坯板厚度,mm;
Km———修正系數,一般取0.25~0.5,mm。