宁夏大学
机械工程学院
机械制造基础课程设计报告
报告名称
（本模板名称为：易拉罐成型与）
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摘要
目前易拉罐全国每年的消耗量在一百亿只，而对罐体拉伸工序、变薄拉伸工序和底部成形工
序进行了分析，并对与这些工序相关的模具在设计和制造中存在的若干关键性技术进行了研究。非常有利于节约材料，
关键词：易拉罐；成形工艺；模具；变薄拉伸
1.目录
第一章易拉罐的简要了解 (1)
1.1前言 (1)
1.2易拉罐的发展史 (1)
1.3易拉罐的市场需求 (2)
1.4易拉罐的分类 (4)
第二章三片罐 (4)
2.1.对于三片罐的认识 (5)
2.2 三片罐制造工艺 (5)
2.3 三片罐制造设备 (12)
2.4三片罐的特点 (16)
第三章两片罐 (17)
3.1两片罐 (18)
3.2两片罐结构 (18)
3.3工作条件分析..................v (18)
3.4结构设计 (19)
3.41选择合适的金属材料：铝材（铝合金薄版）、马口铁 (20)
3.42罐型及罐容规格的选择 (20)
3.43罐壁厚度 (21)
3.44制造工艺方法：变薄拉深法 (22)
3.45封口方式二重卷封结构 (22)
3.46开封形式 (23)
3.47 坯料尺寸计算 (24)
3.5装潢设计 (24)
3.6 技术要求 (24)
3.7校核 (24)
3 .8二片罐罐身的制造 (24)
第四章二片罐与三片罐特点分析 (26)
第五章易拉罐的回收利用 (31)
第六章参考文献 (38)
第一章概述
1.1前言
铝质易拉罐在饮料包装容器中占有相当大的比重。易拉罐的制造融合了冶金、化工、机械、电子、食品等诸多行业的先进技术，成为铝深加工的一个缩影。随着饮料包装市场竞争的不断加剧，对众多制罐企业而言，如何在易拉罐生产中最大限度地减少板料厚度，减轻单罐质量，提高材料利用率，降低生产成本，是企业追求的重要目标。为此，以轻量化(light-weighting)为特征的技术改造和技术创新正在悄然兴起。易拉罐轻量化涉及到许多关键性技术，其中罐体成形工艺和模具技术是十分重要的方面
1.1.1.2易拉罐的背景
1940年，欧美开始售用不锈钢罐装的啤酒，同一时期铝罐的出现也成为制罐技术的飞跃。1959年，美国俄亥俄州帝顿市DRT公司的ERNIE.C.FRAZE（艾马尔·克林安·弗雷兹）发明了易拉罐，即用罐盖本身的材料经加工形成一个铆钉，外套上一拉环再铆紧，配以相适应的刻痕而成为一个完整的罐盖。这一天才的发明使金属容器经历了50年漫长发展之后有了历史性的突破。同时，也为制罐和饮料工业发展奠定了坚实的基础。易拉罐发源于美国又盛行于美国。1963 年，易拉罐在美国得以发明，它继承了以往罐形的造型设计特点，在顶部设计了易拉环。这是一次开启方式的革命，给人们带来了极大的方便和享受，因而很快得到普遍应用。到了1980年，欧美市场基本上全都采用了这种铝罐作为啤酒和碳酸饮料的包装形式。随着设计和生产技术的进步，铝罐趋向轻量化，从最初的60克降到了1970年的21～15克左右。
1.3 易拉罐的市场需求
国外市场
市场需求状况
北美供需稳定
进入90年代后，北美易拉罐供求双方市场不断扩大，到90年代末供需趋向稳定，增长幅度较缓。北美地区的易拉罐生产线共有169条，生产线平均速度为1522罐/分，年总生产能力约1090亿只，市场需求量约1070亿只，预测到2004年罐生产线经过优胜劣汰之后数量有所下降约剩下157条,生产线速度将提升1630罐/分。古巴的易拉罐年生产能力为3亿只，年需求量2．3亿只。据行家预测，总体上北美供需市场增幅很小，已趋向稳定，但会在新罐形如700ml规格，及用于功能型饮料方面的250ml规格有所增长。美国近几年的易拉罐需求量单位：亿只
年份1994 、1995 、1996 、1997 、1998、1999、2000
需求量1010 、982、991 、1007、1020、1040、1070
欧洲供需两旺
欧洲2000年饮料罐总需求量达到355亿只，2001年上半年已达18 0亿只，同比增长5%，主要原因是饮料市场需求增长6%，啤酒增长5%，促进了饮料罐需求增长。2000年德国增长幅度最快达到37亿只，领先欧洲的领头羊英国，英国的增长量为3000万只左右，西班牙和萄葡牙增长幅度为10%，增长总量为26 亿只。西班牙饮料罐需求量已继英、德之后增长最快的地区，一年总需求量达到5 2亿只，有望继续增长，米维萨是西班牙最大的一家制罐企业，1999年销售额达1．55亿美元，近几年来销售额都是强劲上升趋势，而1991年这家罐厂销售额仅为4500万美元。由于罐商看好西班牙、萄葡牙的市场需求，美国后天冠业集团正在西班牙建一条易拉罐生产线，采用马口铁材料生产330ml饮料罐，年产7．5亿只，预计2002年投产。波兰对金属包装容器需求量不断上升，预计到2004年用于包装的金属材料消费量将达到340万吨，CANPAK罐业公司在波兰已有3条生产线，年生产能力超过18亿只，还有配套的3条易拉盖生产线生产202、206规格易开盖。目前正在建造二条生产500ml铝质量拉罐生产线，初期生产能力为年产6亿只，之后计划增长拉伸机把生产能力提高到8．5亿只，若需求继续增长将会再上二条线。澳大利亚由于红牛功能饮料250ml装流行，2000年易拉罐需求增长6 0%，总量为10亿只。据行家预测今后一段时间欧洲易拉罐需求量将保持在4% ～5%的增长幅度。
南美问题缓解
90年代中期南美地区易拉罐需求显示出巨大潜力，促进罐业迅速发展，总生产能力达到300亿只，随着罐生产能力的不断扩大，到了90年代末期生产能力已过剩30%。随着需求量的不断增长，生产能力过剩已缩至21．6%，到2004年有望缩至10．5%左右。巴西是南美最大饮料、啤酒消费市场，也是包装容器需求增长最强劲的地区，年消费铝质易拉罐90亿只，年消费铝材12．5万吨，其65%用于啤酒包装，其余用于饮料，共有8家罐厂和3家易开盖厂，预计今后需求量将以5%递增。此外，在钢质包装容器方面，年消费近70万吨马口铁，人均消费约4kg，其中6 5%用于食品方面包装，6%用于罐盖生产，其余用于化工及其它方面包装。墨西哥对易拉罐的需求量仅次于巴西，年生产能力为70亿只，很快将达到9 0亿只。近几年需求量都稳步上升。
墨西哥情况
单位：亿只1997 1998 1999
铝质59 65 68
钢质33．6 36．3 40
集团化生产占优势
总部在英国的历时恒（REXAM）是世界头号饮料包装容器制造商，年产量超过400亿只，2000年集团总销售额与1999年相比上升17%，利润上升18%。而在罐包装容器主面与1999年相比猛增95%，易拉罐品种方面利润大幅上升的原因是2000年7月收购了美国一家大型罐厂——国家制罐公司，由这家罐厂独家为澳大利亚红牛功能饮品提供250ml罐，这种罐的成本比33 0ml低，而销售价却较高。该公司也在俄罗斯近郊建有工厂，在1999年和2 000年间销售额增长50%左右。仅管为了获得欧盟对Rexam收购国家制罐公司的认可，对集团内的罐厂进行改组，转让在英、德、法的一些罐厂，但仍然是世界兴号饮料包装容器制造商，在欧洲罐市场占有40%的市场份额。在全球共有144家工厂，年总销售额中饮料罐占75%。皇冠和波尔是世界上较大制罐集团，皇冠集团拥有223家工厂，分布50个国家，在全球中每5个饮料罐就有一个来自皇冠，在北美、欧洲等地每3个食品罐就有一个来自皇冠。波尔在北美的年总生产能力约350亿只，在美国拥有35%的铝质二片罐市场份额。库尔兹是美国一家大型啤酒厂，年产45亿只罐、盖配套给该公司的啤酒包装，为了降低罐包装成本，库尔兹装制罐厂部分与波尔进行合资，使罐业走向专业化。这些集团化的制造商，具有很强的竞争优势，从技术进步、原辅材料采购，设备更新换代等降低产品成本方面都有很强的优势。
国内市场
国内易拉罐业始于20世纪80年代初期，虽然只有二十年的历史，却走过了三次危机。第一次是1988年实行银根紧缩的政策背景下，国内舆论界对易拉罐生产和消费是否符合国情展开激烈论战。当时易拉罐被视为高消费、崇洋风，同时国家将原辅材进口关税由20%提高到40%，生产企业面临生死考验。第二次危机发生在1989年6月，由于众所周知的原因，全国饮料市场一落千丈，易拉罐业陷入困境。第三次是“汇率风波”。进入20世纪90年代后，国内易拉罐业迅速发展，原来罐厂扩容，新建厂增加，从而达到年产100亿只的生产能力，但由于需求量始终未能有效突破，生产过剩导致了第四次危机。近几年，国内对易拉罐的需求量始终保持在60亿～70亿之间，因此国内罐厂仍然未能摆脱困境。这一方面是国民的传统消费习惯及消费水平的影响，玻璃瓶仍主导着啤酒包装。另一方面是易拉罐已不再被视为高消费品或成为时尚消费，但又由于具有一定经济水平的消费价位，而难于成为大众消费从而替代玻璃瓶，像德国的易拉罐已逐步取代啤酒玻璃瓶包装。再者，由于罐业大多数处于困境中，以及受相关行业影响，罐厂要投入很大一笔资金进行大幅度技术改造，去降成本，从而使总体价位降下来促进消费有难度。随着市场竞争加激，优胜劣汰法则必将在国内罐业中表现出来，国内罐业必将参照国外罐业发展的路子，进行技术改造，进行资产重组以求发展。据行家预测，到2005年中国用于包装方面的铝金属费量达到90万吨，约占铝金属总消费量的14．3%。随着国民经济的不断增长，百姓生活水平的提高，以及对环保方面的重视，国内易拉罐历经第四次危机之后将迎来灿烂的日子。总之，易拉罐业的发展与该地区经济发展水平息息相关，经济发展促进环保意识提高，促进对有效资源的循环使用，从而形成一个良性循环。
1.4易拉罐的分类
按罐型分：缩颈罐、竖圆罐；
按结构分：封易开盖罐、封底盖罐；
按内容物分：饮料罐、食品罐。
缩颈罐食品罐
而从加工工艺主要分为两片罐和三片罐下边主要对其进行进行分析：
第二章三片罐
2.1 对三片罐的认识
通常也叫马口铁三片罐，由于所用材料通常由马口铁组成而得名。常用于食品、饮料、干粉、化工产品、喷雾剂类产品的罐装容器。三片罐的应用历史已近200年，虽经多次改进，其基本由罐身、罐底和罐盖三片金属薄板(多为马口铁)制成，故得名“三片罐”。
普通三片罐的罐底和罐盖的形状、尺寸及制造方法完全相同，统称为罐盖。
2.2 三片罐的制造
按罐型分：缩颈罐、竖圆罐；
按内容物分：饮料罐、食品罐。
按照罐身加工方法不同可将三片罐分为以下几类：
锡焊罐、粘接罐、卷接罐、熔焊罐
（一）罐身处理
1）卷接罐制造工艺
以圆形罐为例，介绍其制造工艺。
①切角和切缺即在矩形坯料的一端切去上下两角，而在另一端的对应处切出上下两个
缺口，这样可使罐身接缝的上下两端只有两层板料的重叠，以便翻边和封罐。
②卷边
卷边是利用卷边机将罐身坯料的口部向内卷成一个小圆弧，以免罐口锐边伤人影响使用。端折（成钩）
③端折即用端折机将其两端分别向正、反面折边，以便罐身成圆时能够相互钩合。
端折要求
a.罐身板两边的端折与罐身板正、反面的角度皆为35o～45o。
b.端折的宽度与罐径有关，一般为2.3～2.8mm，允许偏差为±0.5mm。
c.端折的宽度应上下均匀一致。
④成圆
成圆是在三辊成圆机上进行，上辊与下面二辊旋转方向相反。铁皮从中间通过时，在上下辊
的压力和摩擦力的作用下被卷成圆筒形。
⑤平压（踏平）
平压即罐身板两边的端折互相钩合后利用踏平机将其压平，形成牢固的锁边接缝。
⑥翻边
翻边的目的是为了封罐，为了保证卷封的质量，翻边应均匀整齐，翻过部位应无裂开现象。
自动翻边机
⑦封底
封底工序在封罐机上完成，罐身与罐底主要通过二重卷边实现封合。
⑧滚凸筋
滚凸筋即在罐身上滚出加强筋。
2）锡焊罐制造工艺
锡焊罐最初用于食品包装，由于焊锡中含有铅，对食品容器造成严重的污染，所以自20世
纪70年代以后，传统的锡焊制罐工艺已基本上被电阻焊制罐工艺所淘汰。
罐身的加工工艺流程为：
镀锡薄板剪切下料——弯曲——切角和切缺——端折——成圆——涂焊药——踏平——锡焊——焊处擦锡屑——冷却——翻边——罐身完成。
因锡为有毒金属已被淘汰，故不详细分析
3）电阻焊罐制造工艺
①电阻焊的基本原理
将待焊接的两层薄钢板置于连续转动的两滚轮
电极之间，通电后靠两电极之间被焊接金
属的电阻生热，使被焊金属接近熔化状态，
在滚轮的压力作用下，局部连成一体形成焊点。
由于滚轮旋转带动被焊薄板前进，无数焊点就形成了焊缝。
②电阻焊的工艺流程
③电阻焊焊接三片罐罐身接缝的特点
a.身缝不用锡焊，杜绝了铅、锡等重金属对食品的污染，同时还节约了贵重的锡金
属；
b.焊缝的密封性好，强度高；
c.焊缝重叠宽度小（约0.3～0.8mm）既省料，又美观；
d.焊缝厚度薄，便于翻边、缩颈和封口；
e.生产效率高，一条自动化生产线最高生产速度可超过1000罐／min；
f.能够一机多工序连续生产，自动完成罐身的焊接，既简化了设备，又节省了能源。
4）粘接罐制造工艺
采用以尼龙等为主要粘合物的高分子胶黏剂粘合罐身纵缝的新的制罐方法。目前粘接罐主要用于固体或粉状产品的包装。
①粘接罐的特点
a.使用焊接性能较差的无锡薄钢板，原料的价格低，可降低成本；
b.接缝不用锡焊，可避免重金属对食品的污染；
c.生产过程比较简单，耗能少；
d.能满版印刷不“留空”，故罐身外形美观；
e.耐水性能和耐热性能较差。
②粘接工艺
a.胶黏剂压合法
在镀铬薄板的端部涂上约5mm宽的尼龙系胶粘剂，成圆时，使涂有胶助剂的部位重合后加热到260℃，再充分压紧，使接合处的胶黏剂固化、冷却。这种罐身接缝
剖面如图3－24所示。
b.胶黏剂层合法
将镀铬板先剪切成中板，在中板两端层压上薄膜状胶黏剂，粘接薄膜把内侧薄板的端面包起来，再把中板剪切成罐身板，以上为粘合工序，接着完成罐身制造工序。
胶黏剂层合法剖面如图3－25。
（二）罐盖制造
2.3 三片罐制造设备
自动联合制造机
罐盖制造机器
①波形压力切板机
②自动冲盖机
③圆罐罐盖卷边机
④罐盖注胶机
⑤烘箱
2.4 三片罐的特点
三片罐具有刚性好，能生产各种形状的罐，材料利用率较高，容易变换尺寸，生产工艺成熟，包装产品种类多的特点。
制作三片罐的金属板主要采用马口铁（镀锡薄钢板）。马口铁的主要特点有以下几点。
（1）马口铁是低碳薄钢板上镀锡制成的。
（2）马口铁表面的锡层能持久地保持美观的金属光泽。
（3）锡的抗腐蚀性能优于铁，而且溶入食品中几乎无害。
（4）锡是柔软的金属，马口铁在制罐加工过程中，由于镀锡层的附着力较强，因此不会开裂科印精品调研，也不会脱落。
（5）因为马口铁表层是锡层，便于进行焊接并且保持良好的密封性能。
（6）马口铁适用于涂料涂布和油墨印刷，可以装潢外观，防止容器生锈。
（7）马口铁厚度通常在0.2～0.4mm之间，由于马口铁片比较薄洗涤用品包装，制成容器后重量轻，能承受一定压力，并且具有一定的机械强度，外包装方便，运输简便标准及认证，也可以成堆贮存，十分安全可靠。
（8）马口铁的加工性能良好，可以制作成各种形状的容器、瓶盖等，适应工业化生产的要求。材料主要材料：镀锡薄钢板（马口铁）、镀铬薄钢板、铝合金。