CN117000897A - 采用金属薄板制作碗形包装容器方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用金属薄板制作碗形包装容器方法,属于作业技术领域。它解决了现有碗形包装容器的装饰层加工难度大的问题。本采用金属薄板制作碗形包装容器方法是按以下顺序步骤进行的;第一步裁片;第二步采用冷挤压模具将圆片冷挤压变形为容器初坯,第三步采用冷挤压模具将容器初坯冷挤压变形为容器预成形件;第四步采用冷挤压模具将容器预成形件冷挤压变形为容器精成形件;第五步将容器预成形件中多余平板部切除,得到包装容器成品。采用金属薄板制作碗形包装容器方法不仅适合将涂层和装饰层先加工在金属薄板的表面上,再进行冷挤压塑性变形成形,也适合将金属薄板先冷挤压塑性变形成形为包装容器成品,再进行涂层和装饰层加工。

Description

采用金属薄板制作碗形包装容器方法
技术领域
本发明属于作业技术领域,涉及一种冲压成形,特别是一种采用金属薄板制作碗形包装容器方法。
背景技术
包装容器一般是指在商品流通过程中,为了保护商品,方便储存,利于运输,促进销售,防止环境污染和预防安全事故,按一定技术规范而用的包装器具、材料及其它辅助物的总体名称。包装容器按形状分有包装袋、包装盒、包装瓶、包装罐等,按制造材料分有塑料、金属、纸板、木材等。日常生活中,采用金属薄板的包装容器较多,如用于包装可乐、啤酒的铝罐,用于包装午餐肉的铁罐等等。
碗通常是指盛饮食的器具,口大底小,一般是圆形的。将用于粥、饭等食物的包装容器制成碗形更符合日常饮食习惯,提高消费体验感。为此本领域技术人员希望能够提出一种采用金属薄板制作的碗形包装容器。
中国专利文献曾公开了一种容器成形装置、容器成形方法、容器以及使用该容器的即时食品包装方法(申请公布号CN112654486A),容器呈碗形,通过热成形形成容器的底部分和侧部分。容器的内表面必须具有阻隔金属和内容物的涂层,外表面通常设置有装饰层。上述采用热成形工艺成形容器的方法使得涂层和装饰层必须在成形之后进行作业,对于形状较为复杂或设计有曲面的碗形包装容器来说,增大了涂层和装饰层加工难度,降低涂层和装饰层加工成本、加工合格率等。
发明内容
本发明提出了一种采用金属薄板制作碗形包装容器方法,本发明要解决的技术问题是如何提出另一种采用金属薄板制作碗形包装容器方法,该方法使涂层和装饰层加工在包装容器成形之前进行,也可在包装容器成形之后进行。
本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现:一种采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,碗形包装容器包括底部、沿口部和连接底部与沿口部的侧壁部,侧壁部相对底部倾斜设置,沿口部用于与容器盖密封连接;本方法是按以下顺序步骤进行的;
第一步,裁片;将金属薄板裁切成多个圆片;
第二步,压坯;采用冷挤压模具将圆片冷挤压变形为容器初坯,圆片的内部区域塑性变形为呈圆柱状的坯体,圆片的外围区域塑性变形为与坯体沿口相连接的环形平板部;
第三步,侧壁预成形;采用冷挤压模具将容器初坯冷挤压变形为容器预成形件;容器预成形件具有与包装容器成品形状相匹配的预成形侧壁,坯体的侧壁塑性变形为预成形侧壁;
第四步,容器精成形;采用冷挤压模具将容器预成形件冷挤压变形为容器精成形件;容器精成形件具有与包装容器成品相同的底部、沿口部和侧壁部,容器精成形件还具有与沿口部相连接的多余平板部;容器预成形件的预成形侧壁和环形平板部的内环区域塑性变形为包装容器成品的侧壁部和沿口部,环形平板部宽度缩小;
第五步,裁边;将容器预成形件中多余平板部切除,得到包装容器成品。
与现有技术相比,本碗形包装容器采用冷挤压塑性变形方法成形,在包装容器成形之前加工的涂层和装饰层不会被加热破坏;即涂层和装饰层加工在金属薄板的两个表面上。冷挤压塑性变形过程中没有拉伸,金属薄板的厚度不变,由此在包装容器成形之前加工的涂层和装饰层不会拉伸破坏。碗形包装容器的侧壁分三次冷挤压塑性变形成形,降低每次塑性变形量,进而降低产生裂痕可能性,提高产品合格率和提高产品尺寸一致性。呈圆柱状的坯体适合冷挤压变形为不同形状的侧壁,提高坯体通用性。概况来说,采用金属薄板制作碗形包装容器方法不仅适合将涂层和装饰层先加工在金属薄板的表面上,再进行冷挤压塑性变形成形,也适合将金属薄板先冷挤压塑性变形成形为包装容器成品,再进行涂层和装饰层加工。
作为优选,所述底部的外缘为平面接触段,底部的中心区域高于平面接触段,平面接触段依次通过径向截面呈V形的加强段和倾斜设置的连接段与中心区域相连接。
作为优选,所述沿口部包括立设段和平设段,立设段和平设段之间通过圆弧过渡段连接;沿口部的立设段与侧壁部之间通过锥形段或圆弧曲面过渡。
上述碗形包装容器的结构不仅有利于冷挤压过程中成形,还提高碗形包装容器的强度,尤其是降低在金属薄板上制作的涂层和装饰层在冷机压成形过程中破损可能性。
作为优选,所述坯体的底壁和侧壁之间以及坯体的侧壁和环形平板部之间均通过圆弧曲面过渡。
作为优选,所述坯体的高度为h1,碗形包装容器成品的高度为h2,h1>0.8h2。
作为优选,所述坯体的直径φb1位于碗形包装容器成品侧壁部的上端口直径和底部的直径之间,坯体的底壁直径φc1大于碗形包装容器成品的底壁直径φc2。
作为优选,所述预成形侧壁高度大于坯体的侧壁高度。
作为优选,所述容器预成形件的底壁直径与碗形包装容器成品的底壁直径相同。
上述坯体的结构和数值不仅有利于冷挤压过程中成形,还降低在金属薄板上制作的涂层和装饰层在冷机压成形过程中破损可能性。
附图说明
图1是本碗形包装容器制作方法的流程示意图。
图2是坯体的剖视结构示意图。
图3是坯体剖视结构与容器预成形件剖视结构比较示意图。
图4是容器预成形件剖视结构与容器精成形件剖视结构比较示意图。
图5是容器精成形件剖视结构与容器成品剖视结构比较示意图。
图中,1、碗形包装容器;1a、底部;1a1、平面接触段;1a2、中心区域;1a3、加强段;1a4、连接段;1b、沿口部;1b1、立设段;1b2、平设段;1c、侧壁部;2、圆片;3、容器初坯;3a、坯体;3b、环形平板部;4、容器预成形件;4a、预成形侧壁;5、容器精成形件;5a、多余平板部。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
如图1和图5所示,碗形包装容器1整体大致呈圆锥状,敞口的直径大于底面的直径。碗形包装容器1包括底部1a、沿口部1b和侧壁部1c,底部1a与沿口部1b通过侧壁部1c连接,底部1a与侧壁部1c之间圆弧平滑过渡。
底部1a的外缘为平面接触段1a1,底部1a的中心区域1a2高于平面接触段1a1,平面接触段1a1依次通过径向截面呈V形的加强段1a3和倾斜设置的连接段1a4与中心区域1a2相连接,该结构不仅降低碗形包装容器1与平面接触面积,提高碗形包装容器1放置平稳性,又提高底部1a的强度,避免碗形包装容器1盛放内容物后底部1a的中心区域1a2下陷。
侧壁部1c相对底部1a倾斜设置,说明书附图给出侧壁部1c具有两段圆弧曲面,根据实际情况可调整侧壁部1c的形状。
沿口部1b用于与容器盖密封连接;沿口部1b包括立设段1b1和平设段1b2,立设段1b1和平设段1b2之间通过圆弧过渡段连接;立设段1b1并非一定竖直设置,也可倾斜设置;这种沿口部1b不仅有利于加工成形,还适合与更多不同结构的盖子匹配。说明书附图给出沿口部1b的立设段1b1与侧壁部1c之间通过锥形段过渡,根据实际情况立设段1b1与侧壁部1c之间也可采用圆弧曲面过渡。
一种采用金属薄板制作上述碗形包装容器1方法是按以下顺序步骤进行的;
第一步,裁片。裁片是将大张或成卷的金属薄板裁切成多个圆片2。金属薄板采用铝或铁制成。
第二步,压坯。压坯是采用冷挤压模具将圆片2冷挤压变形为容器初坯3。容器初坯3包括呈圆柱状的坯体3a和与坯体3a沿口相连接的环形平板部3b。圆片2从内至外依次称为中心区域1a2、中部区域和外围区域;冷挤压变形过程中圆片2的中心区域1a2与坯体3a的底壁相对应,圆片2的外围区域塑性变形为环形平板部3b,圆片2的中部区域塑性变形为坯体3a的侧壁。坯体3a的底壁和侧壁之间以及坯体3a的侧壁和环形平板部3b之间均通过圆弧曲面过渡,这样不仅有利于成形,还避免产生折痕,提高碗形包装容器1美观性。
塑性变形过程中金属产生流动,容器初坯3的壁厚相对于金属薄板的厚度保持不变,由此可根据碗形包装容器1成品的侧面面积选择合适大小的圆片2;如碗形包装容器1成品的侧面面积为185cm²,圆片2可选择直径为158mm的圆片2。在塑性形变过程中环形平板部3b的外侧边呈波浪形是客观存在的,圆片2的面积略大于碗形包装容器1成品的侧面面积既留有较小余量,又避免沿口部1b产生缺料。
环形平板部3b的外侧边缘线外径平均值必然小于圆片2的直径,如环形平板部3b的外径φa1为120mm,环形平板部3b的外径越大,坯体3a的高度h1越小;碗形包装容器1的高度为h2,作为优选坯体3a的高度h1大于0.8h2。坯体3a的直径φb1位于碗形包装容器1成品侧壁部1c的上端口直径和底部1a的直径之间,作为优选,坯体3a的直径φb1仅略小于碗形包装容器1成品中侧壁部1c的上端口直径φb2。坯体3a的底壁直径φc1大于碗形包装容器1成品的底壁直径φc2。概况来说,上述坯体3a的数值保证成形碗形包装容器1成品的侧壁部1c所需的面积。
在实际生产中通过优化冷挤压模具结构可使第一步和第二步在同一个工位上进行。
第三步,侧壁预成形。侧壁预成形是采用冷挤压模具将容器初坯3冷挤压变形为容器预成形件4;容器预成形件4具有与包装容器成品中侧壁部1c形状相匹配的预成形侧壁4a。具体来说,说明书附图给出侧壁部1c具有两段圆弧曲面,那么预成形侧壁4a上也具有两段圆弧曲面,不同的地方主要在于尺寸大小以及所处高度略有不同。在此过程中坯体3a的侧壁塑性变形为预成形侧壁4a,预成形侧壁4a高度大于坯体3a的侧壁高度;容器预成形件4的底壁直径与碗形包装容器1成品的底壁直径基本相同。塑性变形过程中金属产生流动,容器预成形件4相对于金属薄板的厚度保持不变。
第四步,容器精成形。采用冷挤压模具将容器预成形件4冷挤压变形为容器精成形件5;容器精成形件5具有与包装容器成品相同的底部1a、沿口部1b和侧壁部1c,容器精成形件5还具有与沿口部1b相连接的多余平板部5a。具体来说,容器预成形件4的底壁塑性变形为包装容器成品的底部1a;容器预成形件4的预成形侧壁4a和环形平板部3b的内环区域塑性变形为包装容器成品的侧壁部1c和沿口部1b;再此过程中环形平板部3b宽度缩小;环形平板部3b部分为沿口部1b的平设段1b2,其余为多余平板部5a,也可称为余料。塑性变形过程中金属产生流动,容器精成形件5相对于金属薄板的厚度保持不变。
第五步,裁边。裁边是将容器预成形件4中环形平板部3b的多余平板部5a切除,即采用冲切方式切除环形平板部3b的余料部分,得到包装容器成品。

Claims (9)

1.一种采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,碗形包装容器包括底部、沿口部和连接底部与沿口部的侧壁部,侧壁部相对底部倾斜设置,沿口部用于与容器盖密封连接;采用金属薄板制作碗形包装容器方法是按以下顺序步骤进行的;
第一步,裁片;将金属薄板裁切成多个圆片;
第二步,压坯;采用冷挤压模具将圆片冷挤压变形为容器初坯,圆片的内部区域塑性变形为呈圆柱状的坯体,圆片的外围区域塑性变形为与坯体沿口相连接的环形平板部;
第三步,侧壁预成形;采用冷挤压模具将容器初坯冷挤压变形为容器预成形件;容器预成形件具有与包装容器成品形状相匹配的预成形侧壁,坯体的侧壁塑性变形为预成形侧壁;
第四步,容器精成形;采用冷挤压模具将容器预成形件冷挤压变形为容器精成形件;容器精成形件具有与包装容器成品相同的底部、沿口部和侧壁部,容器精成形件还具有与沿口部相连接的多余平板部;容器预成形件的预成形侧壁和环形平板部的内环区域塑性变形为包装容器成品的侧壁部和沿口部,环形平板部宽度缩小;
第五步,裁边;将容器预成形件中多余平板部切除,得到包装容器成品。
2.根据权利要求1所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述底部的外缘为平面接触段,底部的中心区域高于平面接触段,平面接触段依次通过径向截面呈V形的加强段和倾斜设置的连接段与中心区域相连接。
3.根据权利要求1所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述沿口部包括立设段和平设段,立设段和平设段之间通过圆弧过渡段连接;沿口部的立设段与侧壁部之间通过锥形段或圆弧曲面过渡。
4.根据权利要求1所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述塑性变形过程中金属产生流动,容器初坯的壁厚、容器预成形件的壁厚、容器精成形件的壁厚相对于金属薄板的厚度均保持不变。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述坯体的底壁和侧壁之间以及坯体的侧壁和环形平板部之间均通过圆弧曲面过渡。
6.根据权利要求4所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述坯体的高度为h1,碗形包装容器成品的高度为h2,h1>0.8h2。
7.根据权利要求6所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述坯体的直径φb1位于碗形包装容器成品侧壁部的上端口直径和底部的直径之间,坯体的底壁直径φc1大于碗形包装容器成品的底壁直径φc2。
8.根据权利要求7所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述预成形侧壁高度大于坯体的侧壁高度。
9.根据权利要求7所述的采用金属薄板制作碗形包装容器方法,其特征在于,所述容器预成形件的底壁直径与碗形包装容器成品的底壁直径相同。
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