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1、包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院第一节金属容器类型及其结构特性第一节金属容器类型及其结构特性容器形状容器形状容器形状容器形状结构特点结构特点结构特点结构特点容器材料容器材料容器材料容器材料容器功能容器功能容器功能容器功能开口方式开口方式开口方式开口方式分类方法分类方法分类方法分类方法第一节金属容器类型及其结构特性第一节金属容器类型及其结构特性包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院包装容器结构设计与制造包装容器结
2、构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院喷雾罐喷雾罐三片罐三片罐二片罐二片罐金属软管金属软管三片罐是由罐身、罐底和罐盖三片金属材料加工组成。容积较大的钢桶、方桶或异形桶罐身与罐底通过冲压成形加工成一体在上述两种容器罐身基础上增加一套喷雾装置即成罐身有时可以由一片材料通过冲压加工而成，也可称单片罐三片罐是由罐身、罐底和罐盖三片金属材料加工组成。容积较大的钢桶、方桶或异形桶罐身与罐底通过冲压成形加工成一体在上述两种容器罐身基础上增加一套喷雾装置即成罐身有时可以由一片材料通过冲压加工而成，也可称单片罐结构特点结构特点结构特点结构特点包装容器结构
3、设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院第二节金属容器基本制造工艺冷冲压技术第二节金属容器基本制造工艺冷冲压技术冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺，在一般情况下指冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺，在一般情况下指落料和冲孔落料和冲孔。此工艺既可以直接把材料制成零件，又可以为弯曲、拉深和成型等工序作准备。从板材上冲下所需形状的零件或毛坯，称为。此工艺既可以直接把材料制成零件，又可以为弯曲、拉深和成型等工序作准备。从板材上冲下所需形状的零件或毛坯，称为落料落料；在工件上冲出所需形状的孔，叫做；在工件上冲出所需形状的
4、孔，叫做冲孔冲孔。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院弹性变形塑性变形断裂分离冲裁工艺冲裁工艺冲裁工艺冲裁工艺冲裁过程冲裁过程冲裁过程冲裁过程冲裁后断面一般可分成四部分，即光亮带、剪裂带、圆角带和毛刺。四个部分在整个断面上所占的比例不是固定的，它随材料的机械性能、厚度、凸凹模的间隙、模具结构和润滑等条件的不同而变化。冲裁件的质量主要通过断面光亮带和剪裂带的大小，圆角和毛刺多少及其翘曲程度等来判断。冲裁后断面一般可分成四部分，即光亮带、剪裂带、圆角带和毛刺。四个部分在整个断面上所占的比例不是固定的，它随材
5、料的机械性能、厚度、凸凹模的间隙、模具结构和润滑等条件的不同而变化。冲裁件的质量主要通过断面光亮带和剪裂带的大小，圆角和毛刺多少及其翘曲程度等来判断。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院冲裁模间隙冲裁模间隙冲裁模间隙冲裁模间隙冲裁模的间隙冲裁用凸、凹模之间的间隙冲裁用凸、凹模之间的间隙圆角与断裂斜度都增加，毛刺大而厚，不易去除。增大冲模间隙可以减低冲裁力（不显著），对卸料力、推件力的影响相当明显减小间隙对模具寿命有极大影响。间隙越小，摩擦越严重。过小间隙对模具寿命极为不利， 而较大间隙有利于提高模具的寿
6、命。冲模间隙过小时，工件断面上的毛刺毛刺一般也较小，在断面上形成第二光亮带第二光亮带。冲模间隙过大时，工件光亮带减小，（2）冲裁模间隙对冲裁的影响（1）冲裁模间隙值的确定对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命等影响很大，它是冲裁加工与模具设计中一 个极其重要的工艺参数。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法冲裁力及其降低方法冲裁力及其降低方法冲裁力及其降低方法冲裁力及其降低方法材料加热红冲材料加热红冲材料加热红冲材料加热红冲阶梯状多凸模冲裁阶梯状多凸模冲裁阶梯状多凸模冲裁阶梯状多凸
7、模冲裁斜刃口模具冲裁斜刃口模具冲裁斜刃口模具冲裁斜刃口模具冲裁材料加热后的抗剪强度会大大降低，从而降低冲裁力材料加热后的抗剪强度会大大降低，从而降低冲裁力使各凸模冲裁力的最大值不会同时出现，由此降低总的冲裁力。使各凸模冲裁力的最大值不会同时出现，由此降低总的冲裁力。冲裁时刃口逐步冲切材料，这就等于减少了剪切断面积，因而能降低冲裁力。冲裁时刃口逐步冲切材料，这就等于减少了剪切断面积，因而能降低冲裁力。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院弯曲工艺弯曲工艺弯曲工艺弯曲工艺塑性弯曲阶段塑性弯曲阶段塑性弯曲阶段塑
8、性弯曲阶段弯曲变形过程弯曲变形过程弯曲变形过程弯曲变形过程弹性弯曲阶段弹性弯曲阶段弹性弯曲阶段弹性弯曲阶段变形量很小，其应力仅产生于弯曲圆弧的切 线方向，存在应力中性层和应变中性层内、外表层金属先达到屈服极限，板料开始由弹性变形阶段 转入塑性变形阶段。随着弯矩的不断增加，塑性变形由表向 里扩展，最后使整个断面进入塑性状态。弹塑性弯曲 线性纯塑性弯曲 立体纯塑性弯曲包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院最小弯曲半径最小弯曲半径最小弯曲半径最小弯曲半径弯曲件的弯曲半径常指其内层表面(受压侧面)弯曲后的曲率半径
9、。在弯曲过程中，材料外层纤维受拉应力作用。 当材料的厚度一定时，弯曲半径r越小，拉应力越大。当弯 曲半径r小到一定限值时，由于材料外层纤维拉应力过大，而使弯曲件的外层出现裂纹及破裂。通常把不致使材料弯不致使材料弯 曲后发生破坏与折断时减小弯曲半径的极限值，称为此材曲后发生破坏与折断时减小弯曲半径的极限值，称为此材 料的最小弯曲半径。料的最小弯曲半径。常用最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径rmin/t来表示。值可查表确定。值可查表确定。材料的机械性能弯曲方向 板料边缘状态弯曲中心角材料的机械性能弯曲方向 板料边缘状态弯曲中心角包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容
10、器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院弯曲回弹现象弯曲回弹现象弯曲回弹现象弯曲回弹现象弯曲变形结束后不受外力作用时，总是伴有弹性变 形，使弯曲件的弯曲中心角 与弯曲半径变得同模具的尺 寸不一致，这种现象称为回回 弹弹。回弹后的中心角变小， 曲率半径增大。回弹时的尺寸变化包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院屈服强度越大，弹性变形更大，若弹性模量屈服强度越大，弹性变形更大，若弹性模量E越 大，回弹越小。越 大，回弹越小。相对弯曲半径相对弯曲半径r/t越大，回弹越大。越大，回弹越大。弯曲中心
11、角越大，回弹越大。弯曲中心角越大，回弹越大。有底凹模内弯曲，可以明显地减小回弹有底凹模内弯曲，可以明显地减小回弹U形件的弯曲回弹小于形件的弯曲回弹小于V形件。形状复杂的弯 曲零件在一次弯曲加工而成时，不易回弹。形件。形状复杂的弯 曲零件在一次弯曲加工而成时，不易回弹。模具的几何结构参数，例如凸、凹模之间的间 隙，凹模圆角半径，凹模宽度和深度等，都对 板料的实际弯曲变形具有不同程度的影响。模具的几何结构参数，例如凸、凹模之间的间 隙，凹模圆角半径，凹模宽度和深度等，都对 板料的实际弯曲变形具有不同程度的影响。 材料的机械性能 材料的机械性能 弯曲变形程度 弯曲变形程度 弯曲中心角 弯曲中心角 弯
12、曲方式 弯曲方式 工件形状 工件形状 模具结构 模具结构影响回弹的各种因素影响回弹的各种因素包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院拉深工艺拉深工艺拉深工艺拉深工艺将平板毛坯通过拉深模具制成开口筒形或其他断面形状的零件，或将筒形或其他断面开头毛坯再制成筒形或其 他断面形状的零件，这种工序称为将平板毛坯通过拉深模具制成开口筒形或其他断面形状的零件，或将筒形或其他断面开头毛坯再制成筒形或其 他断面形状的零件，这种工序称为拉深拉深(或拉延或拉延)。用拉深工艺，不但可以制成多种形状的薄壁件，还可以与其他冲压工艺配合
13、制成形状十分复杂的冲压件。在包装工业上，二片结构型金属罐结构件几乎都是拉深出来的，因此，它在金属冲压生产中占据着很重要的地位。用拉深工艺，不但可以制成多种形状的薄壁件，还可以与其他冲压工艺配合制成形状十分复杂的冲压件。在包装工业上，二片结构型金属罐结构件几乎都是拉深出来的，因此，它在金属冲压生产中占据着很重要的地位。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院拉深变形过程拉深变形过程拉深变形过程拉深变形过程拉深毛坯的应力应变状态圆形平板材料拉深成筒形零件的拉延过程概述如下：由于毛坯金属内 部的相互作用，金属板料
14、内各个小单 元体内产生内应力，即在径向产生拉 伸应力，而在切向产生压缩应力。在 这两种应力的共同作用下，拉深件外 部凸缘区的材料发生塑性变形而不断 地拉入凹模内，成为圆筒形零件圆形平板材料拉深成筒形零件的拉延过程概述如下：由于毛坯金属内 部的相互作用，金属板料内各个小单 元体内产生内应力，即在径向产生拉 伸应力，而在切向产生压缩应力。在 这两种应力的共同作用下，拉深件外 部凸缘区的材料发生塑性变形而不断 地拉入凹模内，成为圆筒形零件(图图4- 7)。在拉深过程中的不同时刻，毛坯内各部分所处位置不同，其应力应变 状态也不同。在拉深过程中的不同时刻，毛坯内各部分所处位置不同，其应力应变 状态也不同
15、。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院(1) 拉深系数拉深系数每次拉深变形后圆筒工件的直径与 拉深前毛坯每次拉深变形后圆筒工件的直径与 拉深前毛坯(或半成品或半成品)的直径之比，即：的直径之比，即：0m 1表示拉深的变形程度。拉深系数越小，说明拉深前后的工件直径差别越大，也 即该道工序的变形程度越大。在制定拉 深生产工艺时，如果拉深系数值表示拉深的变形程度。拉深系数越小，说明拉深前后的工件直径差别越大，也 即该道工序的变形程度越大。在制定拉 深生产工艺时，如果拉深系数值m取得太小，就容易造成拉深件凸缘处
16、起皱， 或者工件筒壁下部断裂或严重变形报 废。因此，拉深系数取得太小，就容易造成拉深件凸缘处起皱， 或者工件筒壁下部断裂或严重变形报 废。因此，拉深系数m的减小有一个的减小有一个正、反拉深拉深系数与拉深次数拉深系数与拉深次数拉深系数与拉深次数拉深系数与拉深次数1/nnnmdd=实际界限，此界限称为极限拉深系数。实际界限，此界限称为极限拉深系数。包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造包装容器结构设计与制造上海海洋大学食品学院上海海洋大学食品学院(2) 影响拉深系数的因素影响拉深系数的因素材料的机械性能材料的机械性能毛坯的相对厚度毛坯的相对厚度拉深方式拉深方式拉深程序拉深程序模具结构模具结构润滑条件润滑条件一般塑性好和屈强比小的材料拉深系数小。一般塑性好和屈强比小的材料拉深系数小。决定拉深系数决定拉深系数m值的一个重要因素。值的一个重要因素。t/D越大，则拉深系 数值可减小。大时抵抗凸缘处失稳起皱的能力较强；很大 时可以不使用压边圈。越大，则拉深系 数值可减小。大时抵抗凸缘处失稳起皱
