护手霜包装系统设计.doc

武汉理工大学包装系统综合课程设计说明书绪论 暖心护手霜是一种乳液状清爽护肤品，根据产品的性能要求设计符合的塑料包装容器，为了突出产品的大众化的特点，容器采用比较普通的结构设计,选用中空吹塑成型。考虑产品的储存、运输和销售，根据容器本身的重量和大小设计出中包装和纸箱，中包装材料选用白卡纸，采用粘贴密封成型，外包装选用0201型瓦楞纸箱。本次课程设计的题目是包装系统的课程设计，要求我们从产品的特性及用途出发，综合运用专业知识及相关软件工具，完成产品的包装容器结构设计、运输包装设计、托盘化集装设计、运输工具选择。包装容器是社会环境里，应用最广泛的由人类创造的一种器皿和工具，无论工业运输部门、商品销售部门，还是人类日常生活和军事物资部门等，可以说是绝对离不开各种各样的包装容器的，包装容器作为产品的一部分，也是归类为产品的，包装容器既然是一种产品，那就必须要考虑这种产品的开发问题，其中就包括容器的设计和制造问题。生产产品的目的在于销售盈利，而商品的销售必须经过流通过程，所以完整的的商品也要具备整套的运输方案，流通过程可以看作是一个系统，这个系统包括存贮、装卸、搬运、运输几大环节，在运输包装设计时对此要加以考虑。关键词：塑料容器，白卡纸，瓦楞纸箱,托盘集装，运输工具第一章 护手霜系统包装的基本要求及方案设计1.1 护手包装系统设计的基本要求 暖心护手霜主要起到控油锁水，减少皱纹等作用，让人感觉年轻美丽润而不腻，可在人熟睡时锁紧水分，甚至将水分增加至两倍，有效阻止皱纹产生。暖心护手霜的主要成份是水、甲氧基肉桂酸乙基己酯、环五聚二甲基硅氧烷、C12-15醇苯甲酸酯、甘油、二氧化钛、环聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、丁二醇、丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷，为了能更好的保证产品的质量和与包装容器的相容性，也会添加一些防腐剂、抗氧化剂、香精、增稠剂、去离子水等。暖心护手霜的包装容器为塑料，而塑料制品一般都含有添加剂、颜料、稳定剂等，这些添加剂可能会溶出或与内容物发生反应就会使内容物变质、变臭。根据产品的性能分析，这就对产品的包装提出了一些要求：1. 该塑料包装容器中的塑化剂、颜料等不会溶入到产品中，也不会与其发生反应；2. 包装材料的化学、物理性质较好，能耐腐蚀等，且具有一定的强度；3.包装容器表面印刷适应性好，可对表面进行整饰加工；4.包装容器的结构应比较符合人机工程原理，特别是容器的体积、开口大小、加强筋及开启能力等。1.2 盒装护手霜包装方案设计1.2.1 市场流通的盒装护手霜包装方案分析 通过对市场上暖心护手霜包装的调查与分析，当前的暖心护手霜包装设计主要采用圆柱体状的塑料瓶设计方式，整体包装容器精致小巧，可开启性能好。外包装多采用白纸板与白卡纸为材料，结构简单、方便，但只适合一次性开启，即外包装不可重复利用，但奇特的结构特别精美。整体的包装效果在造型上做的十分美观，使用手感很好，加之印刷性能好，受到了绝大多数年轻男女的青睐。综上所述，市场上的暖心护手霜包装已经完全适应该产品包装的需求。1.2.2 盒装护手霜包装方案设计 根据暖心护手霜对于包装的要求，可以分析得出以下几种扮装保护方案： 方案一：以塑料为内包装，瓦楞纸箱为运输包装 优点：制作成型简单，易于装潢设计，整体重量较轻，运输成本低缺点：整体强度偏低，瓶身容易受压变形，影响外观，遮光、隔热效果不明显 方案二：以玻璃瓶为内包装,瓦楞纸箱为运输包装 优点：比例材料来源广，化学稳定性好，安全卫生，瓶身强度较高，抗变形能力强。遮光效果良好,提高产品档次 缺点：玻璃瓶本身有一点重量，而且属于脆性材料，受到冲击时极易破碎导致漏夜，运输成本较高。 方案三：以塑料瓶为内包装材料，白纸板做销售包装，瓦楞纸箱为运输包装 优点：制造成本低，运输方便，利用有一定强度而且不透光的瓦楞纸箱作为运输包装，在一定程度上弥补了瓶子本身强度不够的缺点，较好的保护了瓶子外形。 缺点：包装工序比较多，装潢硬刷成本高在对比以上三种设计方案之后，可以得到这样的结论：第一种方案成本最低，但是对于产品的保护上有所缺失，第二种方案有足够的保护能力，但是成本过高，而第三种方案是居于前两者之间的中和方案，于是本次包装保护方案采用第三种方案进行设计。1.2.3 护手霜盒材料选择 暖心护手霜主要采用塑料容器进行包装，塑料瓶包括瓶口、瓶肩、瓶颈、瓶身、瓶底部分，瓶盖也采用与瓶身相配套的塑料材料。根据暖心护手霜的包装要求，瓶身和瓶盖两部分均可选用PET材料。 瓶身部分：露得清清爽晚霜不宜受热，与气体长时间接触等，PET材料具有耐热、气密性好、强度较高等优点。对本产品而言，PET瓶是最理想的包装材料，PET易于处理，可设计多种时尚、透明的产品。此外，PET瓶触感柔软，其表面可进行多种装潢处理，这在包装材料中堪称唯一。 瓶盖部分：PET材料制成的瓶盖具有高阻隔性、质轻、强度高、耐化学性等优点，由于消费者在使用产品过程中需要多次重复的打开盖，正由于PET极好的耐弯曲疲劳强度，薄处能够经受数万次的折叠弯曲，大大方便了消费者开启使用。第二章包装容器设计方案 暖心护手霜已普遍被年轻男女所接受，只有将其容器设计成即优美又大众化的的造型才会保持持久的亲切感。瓶子的外型应横向、纵向统一考虑，不仅要考虑到整体的结构美、造型美，还要保证强度和平稳性。本次所设计的包装容器是一个圆柱形，瓶子容量定位为100ml，瓶身高为58mm，瓶底半径为58mm，瓶盖58mm，瓶口内径为50mm。设计示意图如下图2-1所示：图2-1护手霜内包装3D设计图装潢示意图如下2-2所示：图2-2护手霜内包装3D效果图2.1内包装设计2.1.1容器壁厚的设计 塑料容器的壁厚是容器结构强度与成型的关键因素，选用合理的壁厚不仅可以保证容器的强度，又可以减少产品原料利用量和运输成本。容器壁厚设计要考虑容器的耐冲击性、耐压性和材料的脆值等因素，在进行壁厚设计时，应尽量保证容器的各部分的壁厚相一致。转角处应尽量采用圆角过度。为了保证容器的强度和整体的造型美，化妆品塑件设计时一般不小于0.60.9mm，常取0.84.0mm。本设计采用壁厚为1mm。2.1.2外胆设计 外胆PET塑料不添加任何软色剂，设计为透明，具体尺寸如下图2-3所示 图2-4外胆设计图2.1.3螺纹设计 塑料螺纹的直径不宜过小，螺纹的大经不应小于4mm，小径不应小于2mm。如果模具上螺纹的螺距未考虑收缩值，那么塑料螺纹的配合长度不能太长，一般不大于螺纹直径的1.5-2倍，否则会产生干涉造成附加内应力，使螺纹联接强度降低。因为一般塑料比金属的强度和刚度差，为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，螺孔始端应有一深度为0.2-0.8mm的台阶孔。螺纹末端也不宜与底面相连接，一般与底面应留有大小于0.2mm的距离。 同样，塑料螺纹的始端与顶面应留有0.2mm以上的距离，末端与底面也应有留有0.2mm的距离，外螺纹的始端和末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分。塑胶件上设计螺纹一般用于静连接,螺纹的成型方法可以分为四类:1、用自攻丝攻出螺纹2、模塑法成型螺纹，包括使用带内螺纹的金属嵌件来成型；3、模塑后将带螺纹的嵌件压制件4、切削加工根据螺纹的齿形，常用的塑料螺纹有矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹、三角形螺纹、圆形螺纹等。此外，螺纹还有单头、双头、三头螺纹以及连续性等螺纹的区分。螺纹的设计要点如下：1、螺纹的直径不宜过小，通常外螺纹应大于4mm，内螺纹应于于2mm，直径较小于时应尽量避免使用细牙螺纹；2、模塑螺纹的螺距就0.75mm，螺纹配合长度12mm，当塑料螺纹与金属螺纹配合时，其配合长度通常取螺纹直径的1.5倍；3、螺纹的启始端和末端都应设计一段无螺纹的过渡段；4、塑件螺纹孔到边缘的距离应于于螺纹外径的1.5倍，且应大于塑件壁厚的1/2。螺纹孔间距离应大于螺纹外径的0.75倍，且应大于塑件壁厚1/2。瓶口螺纹采用阳型连续性螺纹，由于螺纹的功能是用于密封的，且不要经常拆卸。因此可以设计得大一些。根据塑料容器螺纹的国家标准。下图为螺纹设计参数图2-5所示图2-5螺纹数据2.1.4内胆设计 内胆采用蓝色调，与外胆粘合的设计，其效果图与尺寸图如下2-6所示：图2-6内胆尺寸设计图2.1.5瓶盖设计 瓶盖是包装的一个重要组成部分，对产品的密封性能起到至关重要的作用，也是保证产品质量和塑造产品个性十分重要的环节。暖心护手霜的瓶盖与瓶口旋紧后应具有良好的密封性，将瓶盖相对于螺纹直径向内收缩1mm，加上盖的壁厚设计为1mm，则可得盖的直径为58mm。同时为了配合暖心护手霜肩部螺纹而采用阳螺纹，具体尺寸与瓶口螺纹尺寸相似。瓶盖设计图与渲染图如下2-7所示： 图2-7瓶盖尺寸设计图2.1.6泡沫衬垫的设计 硅胶垫片，耐磨，透湿、气性能极佳，能够完美的密封洗衣液，使之不能透出瓶口，硅胶垫片设计图与3D效果图如下2-8所示：图2-8泡沫衬垫尺寸设计图2.2制造工艺选择与分析2.2.1瓶体部分制造工艺的选择 暖心护手霜瓶瓶口较大，且材料选用PET，一般以中空吹塑制造工艺为主。具体的工艺过程如下： 中空吹塑工艺是将挤出或注射成型所得的半熔融态管坯(型坯)置于各种形状的模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。其成型过程包括塑料型坯的制造和型坯的吹塑。中空吹塑基本上可以分为两大类：挤出吹塑和注射吹塑。两者的主要不同点在于型坯的制备，而后的吹塑过程基本相同。在这两种成型方法的基础上发展起来的有：挤出拉伸吹塑(简称挤拉吹)，注射拉伸吹塑(简称注拉吹)以及多层映塑等。根据露得清清爽晚霜瓶的实际要求，我们选择挤出一拉伸一吹塑工艺成型。2.2.2瓶盖制造工艺的选择 瓶盖制作工艺采用注射成型工艺制盖。所谓注射成型，是指将树脂在加热熔融的同时，与其它添加剂均匀地混合在一起，再使其注射入模具中，经冷却、固化后得到具有所要求的制品。注射制品集成化高、精度高、精度高。注射成型分为成型前的准备、成型操作和塑件的后处理等工序。2.3中包装纸盒设计2.3.1包装纸盒造型及结构设计 盒子为管式折叠纸盒 材料选择白纸板，是一种比较高级的包装用纸板，主要用于销售包装，经彩色印刷后制成各种类的纸盒、箱，起着保护商品、装潢美化商品的促销作用，也可以用于制作吊牌、衬版和吸塑包装的底版，薄厚一致，不起毛、不掉粉、有韧性、折叠时不易断裂。护手霜内容器可看做，底面为直径58mm，高58mm圆柱体内部尺寸 纸盒的内部尺寸计算公式为： 式中，Xi是纸盒的内部尺寸（mm）；Xmax是被包装物最大外形尺寸（mm）；kXi是纸盒内部尺寸修正系数（mm）。 对于折叠纸盒，在长、宽方向kXi =35mm；在高度方向kXi =13mm。当被包装物是弹性物体如服装，kXi取小值；若被包装物是刚性物体如仪表，kXi则应取大值。Li=58+3=61mmBi=58+3=61mmHi=58+1=59mm制造尺寸 纸盒的制造尺寸计算公式为： 式中，X是纸盒制造尺寸（mm）；Xi是纸盒内部尺寸（mm）；n是在某方向上的纸板层数；t是纸盒的纸板厚度（mm）；kX是纸盒制造尺寸修正系数（mm）。 制造尺寸修正系数kX包含以下几方面的影响： a纸板湿度变化的影响 纸板具有吸水性，湿度大会造成纸板尺寸增大，干燥则会使纸板尺寸缩小。 b加工工艺的影响 机械的加工精度及工艺条件对纸板尺寸变化会产生作用。 c纸板纵横向纤维的影响 纸板纵横向纤维组织的差异，促使纸板尺寸在环境湿度变化时在纵向和横向出现变化差异。 d尺寸方向差异的影响 由于折叠纸盒的成型特点及考虑包装被包装物后承重方向问题，纸盒在长、宽、高方向上纸板的尺寸变化是有差异的。考虑以上影响因素，一般在长度和宽度方向上kX取2mm，在高度方向上kX取1mm。在严格控制纸板湿度和加工工艺条件的情况下，kX则可以忽略不计。L=61+2=63mmB=61+2=63mmH=59+1=60mm外部尺寸 纸盒的外部尺寸计算公式为： 式中：X0是纸盒外部尺寸（mm）；X是纸盒制造尺寸（mm）；t是纸盒的纸板厚度（mm）。对于复杂结构形式的折叠纸盒，其内部尺寸、制造尺寸和外部尺寸则应根据具体情况来具体分析。L0=63+0.5=63.5mmB0=63+0.5=63.5mmH0=60+0.5=60.5mm尺寸cad图如2-9所示：图2-9中包装纸盒cad图2.3.2包装纸盒外观装潢设计 字体和LOGO，如图2-10所示，产品名为“暖心”图2-10护手霜LOGO和产品名设计图盒子装潢下图2-11所示：图2-11中包装纸盒装潢设计图第三章 运输瓦楞纸箱设计 本次包装的护手霜属于综合尺寸较小、质量中等的产品。在箱型选择是要充分考虑到运输环节搬运方便、运输包装材料需要保证避光隔热等，所以采用瓦楞纸箱作为运输包装。 查相关资料可以了解到，考虑到人工装卸效率以及降低工人的疲劳强度，按照人体特点，内装物长度以40cm以下为好，宽度以30cm以下为好,高20cm以下，重量在20kg以下为好。考虑到果汁密度与水相差不多，重量小，本次运输包装饼干的排列形式为：长度方向6瓶，宽度方向4瓶，每箱装3瓶，共72瓶，净重10.8kg。 内装物外廓尺寸计算： 用表示包装之间的间隙，n表示三个方向上包装盒的个数，并取=1mm。于是，内装物的外廓尺寸为： L0=nb+（n-1） =6*63.5+（6-1）*1=386mm B0=nb+（n-1） =4*63.5+（4-1）*1=257mm h0=nh+（n-1） =3*60.5+（3-1）*1=183.5mm综合尺寸:386+257+183.5 =826.5mm3.1 瓦楞纸箱结构设计与计算 箱型选择0201型瓦楞纸箱。综合尺寸990mm,属于较大尺寸，所以采用二叶箱。3.1.1瓦楞纸板 因为是在国内超市销售的内销产品，选用第二类瓦楞纸板。内装物质量约为10.8kg。最大综合尺寸为826.5mm。 查运输包装表7-7 应选用代号为S-2.3瓦楞纸板。 查运输包装表7-6D-2.3的技术指标为耐破强度980kPa，边压强度6370N/m，戳穿强度为5.9J。瓦楞纸板耐破强度是外面纸与中间垫纸耐破强度之和，采用选配法其耐破强度表达式为：P=0.95b 式中P为瓦楞纸板耐破强度，b为箱板纸耐破强度根据运输包装表7-1计算箱板纸耐破强度的公式为：b= rQ式中为耐破指数，Q为箱板纸定量，将其代入P=0.95b 得到P=0.95rQ第二类瓦楞纸板用于内销售，选用A等和B等箱板纸，A等做外面纸，A等做外面纸，B等做内面纸和中间垫纸，3层箱板纸取相同耐破强度，根据经验公式每层箱板纸的耐破强度应为：b =P/0.953=98030.95=343.85Kp插运输包装表7-1取耐破指数2.75KPa/g，要求的定量为：Q=b/r=125.04g/根据表7-1的规定，外面纸选用定量为200g/的A等箱纸板。内面纸和中间垫纸的耐破指数取2.65KPa/g，要求的定量为：Q=b/r=129.75g/根据表7-1的规定，内面纸和中间垫纸选用定量为200g/的B等箱板纸。 按照选用的箱纸板和瓦楞纸芯，通过计算箱板纸的定量为Q=200+200*2=600g/m，粘合剂的定量为100g/m。取瓦楞芯纸定量为180g/m 3.1.2.瓦楞楞型 运输包装常用的楞型为A型和B型。A型的瓦楞高度和间距最大，柔软且富有弹性，缓冲性能好。B型的平压强度较高，适合包装较硬的产品。由于瓦楞间距较小，面纸较平坦，印刷效果较好，且易于裁剪加工。C型介于A、B型之间，实际应用较少。 本次是以内销为主的洗衣液包装，瓶身容易受压变形，所以瓦楞应柔软且富有弹性，缓冲性能好。所以选用A型瓦楞。3.1.3.瓦楞纸箱尺寸计算 瓦楞纸内尺寸：取公差X0=4mmL= L0+X0=390mmB= B0+X0=261mmH= H0+X0=187.5mm 二页箱制造尺寸：长度与宽度方向的伸放量X取6mm，高度方向的伸放量X取8mm。L1= L+X=390+6=396mmL2=L+X=390+4=394mmB1= B+X=261+6=267mmB2=B+X=261+3=264mmH= H+X=187.5+8=195.5mm 外摇盖的制造尺寸：F=B/2+X=195.5/2+6=103.5mm 纸箱外部尺寸：长度、高度和宽度方向的加大值取7mm。L=L+X=403mmB=B+X=274mmH=H+X=202.5mm4.接头尺寸表3-1 瓦楞纸箱接头制造尺寸纸板种类单瓦楞双瓦楞J35404550此次设计中选择J=50 mm。3.2 运输与堆码中的强度计算 3.2.1.瓦楞纸箱的堆码强度 瓦楞纸板的综合环压强度为Px=rQ+rmCQm 式子中r是箱板纸的环压指数，Q是箱板纸的定量，rm瓦楞原纸的环压指数，Qm是瓦楞原纸的定量。查运输包装表7-1，r取9.7，rm取8.4，则有：Px=9.7600+8.4180=7332N/m 瓦楞纸箱的周长为Z=2（L+B)=2*(403+274)=1354mm=135.4cm 瓦楞纸箱的抗压强度:由运输包装表7-12，楞型常数aXZ=8.36，瓦楞纸箱常数J=0.59代入数据 P=4928.27N2.纸箱堆码载荷。货物（包装件）重量W是内装物重量和纸箱重量之和，W纸箱=S+V其中S为纸箱表面积，为定量,V为塑料瓶体积，塑料瓶密度S=(L1 + L2 + B1 + B2）*(F + F + H）=1.26W纸箱=1.26(600+180+100)=1.108kgG=1.1089.8+0.15729.8=116.69N堆码高度取450cm，安全系数取2，纸箱的堆码载荷为：式中，ps是瓦楞纸箱堆码中承受的最大负荷（N）；kp是瓦楞纸箱抗压强度安全系数；G是瓦楞纸箱所装物品的重量（N）；H是瓦楞纸箱堆码高度（cm），一般为450cm；h0是瓦楞纸箱的高度（cm）。 抗压强度安全系数kp根据瓦楞纸箱所装物品的贮存期和贮存条件决定： a 贮存期小于30天，kp=1.60；b 贮存期30100天，kp=1.65； c 贮存期100天以上，kp=2.00。这里kp取1.65代入数据，求得PS=4086N，由于PSPc，所以瓦楞纸箱强度足够。3.2.2瓦楞纸箱的结构图图3-1瓦楞纸箱尺寸图3.2.3瓦楞纸箱装潢图图3-2瓦楞纸箱装潢设计图第四章 托盘化集装设计4.1 托盘的选择 在各种材料制作的托盘中使用得罪普遍的是木制托盘，其原因是木制托盘自重轻，价格低，容易制作，便于维修，码放货物不打滑，不易损伤货物，而标准的托盘是各国从自己的车辆、船舶以及集装箱的实际情况出发定制的，具有很强的通用性，能集装很多货物，能在各个地区、各种运输部门以及各有关企业间相互通用，因此本次设计选用联运托盘。 由前面章节可知，瓦楞纸箱的尺寸为403274（LB）。 查运输包装表9-3，选择D型TP2联运托盘（GB2934-1982），公称尺寸为8001200mm。4.2 货物堆码方式如下图4-1所示，瓦楞纸箱在托盘上堆码方式为3*3*5图4-1瓦楞纸箱堆码图4.3 托盘表面利用率 如下图4-2所示，托盘面积利用率104.55% 体积利用率97.92%，两者数值皆高，托盘利用合理。图4-3托盘堆码方案4.4 托盘校核 如下图4-3所示，TOPS PRO软件校核结果，受力大