《金属包装设计与制造》（11）

标准钢桶的结构与设计

文/吴若梅、刘跃军

一、标准钢桶的结构特点

钢桶结构类似于三片罐，桶身有纵缝，桶身翻边后与桶底、桶顶双重卷边（或三重卷边）连接。卷边内要注入密封胶。

1、钢桶结构

(1) 闭口钢桶

桶顶和桶底都是通过卷边封口与桶身组合成一体。桶顶上设有两个带凸缘的孔，大孔为装卸孔，小孔为通气孔，装料后封闭器密封，按封闭器尺寸分两种。小开口钢桶的注入口（封闭器）直径不大千70mm,结构如图8-8(a)所示。中开口钢桶桶顶只有一个注入孔，其注入孔（封闭器）的直径大于70mm,结构如图8-8(b)所示。

(2) 开口钢桶

桶身有搭接接缝，桶身与桶底通过二重卷边或三重卷边固定，桶顶则利用封闭箍固定在桶身上，封闭箍通过螺栓和杠杆机构锁紧，封闭箍被拆卸后即可打开桶盖。直开口钢桶其开口直径与桶身内径相等，结构如图8-9(a)所示。缩颈钢桶直径在上部逐渐向内缩小，其开口直径与缩颈直径相等，结构如图8-9(b)所示。

2、设计及尺寸

(1) 基本尺寸及桶身设计

以闭口钢桶为例，表8-3所示为闭口钢桶的尺寸。为提高钢桶的强度和刚度，可在钢桶桶身上设计环筋、波纹，还可使钢桶容易滚动。通常采用下列加强形式之一：具有两道环筋；桶身上下两端具有3~7道波纹；具有两道环筋且环筋至桶顶、桶底之间各具3~7道波纹；具有三道环筋。

(2) 结构尺寸

钢桶结构各部件尺寸确定，参见表8-4。钢桶在确定内径与高度时，计算容量可由公称容量上浮4%~10%，盛装物比重越大，上浮越少；比重越小，上浮越多。

(3) 外形尺寸

钢桶的外形尺寸（图8-10)是由钢桶结构尺寸决定的。

①钢桶外高为：

F=H+2t+2C      （8-1）

式中，F——钢桶外高，mm

H——钢桶内高，mm

T——材料厚度 mm

C——桶底、顶深度，mm。

②钢桶外缘直径为（三重圆卷边）：

D=d+12t        （8-2）

式中，D——钢桶外缘直径，mm

D——钢桶内径，mm。

③钢桶两环筋之间的距离：

E=F/(3~3.5)        (8-3)

式中，E——环筋间距，mm。

二、三重卷边结构

卷边是钢桶加工最关键的一道工序，通常使用三重卷边（又称七层卷边）结构，把桶身和桶顶、桶底卷合，卷合部位要具有良好的强度和刚度、抗冲击能力和密封性能，使钢桶在灌装、贮存、运输和搬运过程中能承受碰撞、重压、跌落等外部作用力。卷边好坏，直接影响钢桶品质的优劣。

1、三重卷边（七层卷边）结构

三重卷边是指从金属桶卷边纵向剖视图来看（图8-11),以桶身与桶顶（底）的钩接中心部位划横线，从最内侧的桶顶（底）材料到最外侧的桶顶（底）材料板料层数共有七层，故称三重卷边（又称七层卷边），主要用于重型闭口钢桶。其常见结构类型如图8-12所示。图8-12(a)所示为德国三重螺旋形卷边，图8-12(b)所示为法国三重圆形卷边，图8-12(C)所示为德国三重梯形卷边，图8-12（d)所示为英国三重螺旋形卷边，图8-12(e)所示为德国三重平卷边，图8-12(f)所示为德国三重圆形卷边。

2、三重卷边的特点

(1) 密封性较好

三重卷边与二重卷边相比，多了两层卷边，即可增加桶身与桶顶（底）材料的重叠，也可增强防渗漏的防护性能，从而提高了金属桶的密封性。

(2) 抗冲击强度较高

当钢桶受到外部碰撞或跌落冲击时，钢桶局部卷边要承受很大的冲击力，致使其产生破坏性变形，图8-13所示为三重卷边跌落后形状，尚可基本能保证金属桶的密封性能。从图8-14所示可以看出，三重卷边和二重卷边金属桶在500kPa水压下两种卷边的破坏情况，可见三重卷边钢桶具有较好密封性能和较高的抗冲击强度，可以从根本上提高卷边的结构质最。

(3) 工艺要求较高

三重卷边要求严格控制桶身与桶顶（底）半成品接合边缘的组合尺寸和压辊沟槽的曲线形状。半成品接合边缘的组合尺寸决定了卷边能否完成以及卷合层数的基础，而压棍沟槽的曲线形状则是卷边能否顺利达到所设计的卷边形状及尺寸的保证。因此，三重卷边与二重卷边相比，工艺要求相对就高。