湖南工业大学、株洲工学院：包装容器结构设计与制造：授课教案

授 课 教 案 湖南工业大学包装与印刷学院 2006年5月 第一篇 包装容器结构设计基础 一、基本要求： 了解包装容器的功能和设计、评价方法 二、教学内容： 1、包装容器绪论 2、包装容器结构设计与评价 三、学时分配 :2 学时 1 包装容器绪论 1.1 包装容器绪论 1、 包装容器的功能和结构设计要素 包装容器的功能、被包装产品、包装容器材料、环境条件等。 2、 包装容器材料 纸与纸板、塑料、金属、玻璃、陶瓷等。 2 包装容器结构设计与评价 2.1 包装容器结构设计方法学 1、 现代设计方法的特点： 程式性、创造性、系统性、优化性、综合性、计算机应用性等。 2、 设计方法： 突变论、信息论、系统论、离散论、智能论、控制论、对应论、优化论、寿命论、模糊论等。 2.2 包装结构设计评价 1、 评价的意义 通过全面、科学的评价，使设计更满足目标要求，保证设计质量。 通过评价，使设计师和工程师在设计整个过程保持明确的方向，避免盲目性。 2、 评价目标 技术评价目标、经济评价目标、社会性评价目标、审美性评价目标。 3、 评价内容 ①技术方面的评价 ②经济方面的评价 ③社会方面的评价 2.3 包装容器与人体工学 手对容器的动作总结起来有以下几种： ①把握动作—开启、移动、摇动 ②支持动作==支脱 ③触摸动作—探摸 一般来说容器的直径最小不应小于 2.5 厘米，需要握力很大的容器，容器的长度就要比手幅的宽度 长。 第二篇 金属包装容器结构设计与制造 一、基本要求： 1、研究对象：本篇研究的是金属包装制品, 是以金属或金属合金为主要材料的包装制品，如金属 罐、金属软管、金属桶以及其他金属制品等。 2、研究内容：包括金属包装制品的结构设计与计算、加工成型原理、生产制造工艺等。重点内容 是金属罐制品的设计和制造。 3、学习目的：掌握典型金属包装制品的结构特点、用途、加工工艺、成型原理及主要生产设备的 基础知识。 二、教学内容： 共分六大部分: 1、成型工艺基础 2、二片罐结构设计及制造 3、三片罐结构设计及制造 4、金属桶结构设计及制造 5、喷雾罐结构设计及制造 6、金属软管结构设计及制造 三、学时分配： 16 学时 3 成型工艺基础 基本要求： 掌握一般金属包装容器成型工艺基础 教学内容： 1、冲裁工艺 2、弯曲成型 3、拉伸原理 重点与难点： 成型工艺原理 学时分配： 2学时 3.1 冲裁工艺 冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺，包括落料、冲孔、切口、剖切和修边等工艺，但在一 般情况下往往指落料和冲孔。此工艺即可以直接把材料制成零件，又可以为弯曲、拉深和成型等工序做 准备。从材料上冲下所需形状的零件或毛坯，称为落料，在工件上冲出所需形状的孔，叫做冲孔。 1、冲裁过程 （1）弹性变形。冲裁开始，凸模对材料加压，由于弯矩作用，材料不仅产生弹性压缩，而且还有拉 弯，并稍许把材料压进凹模腔口。此阶段内的应力状态未达到塑性条件，处于弹性变形阶段。 （2）塑性变形。凸模继续对材料加压，当材料的应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，同时， 还伴有材料的弯曲和拉伸。随着变形的增加，模具人口附近产生应力集中，直到应力之达到最大值并出 现微裂纹。 （3）断裂分离。凸模连续压入，已形成的上、下微裂纹逐渐 扩大并向材料内部延伸，当两条裂纹重合或相交时，材料便被剪 断分离。 2、冲裁模间隙 根据对冲裁过程的分析知道，冲裁用凸、凹模之间的间隙 对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命等影响很大。 （1）冲裁模间隙值的确定 ①理论确定法.理论确定法的主要依据是保证冲裁时材料上、下两剪裂纹重合而交于一条连线。 ②经验确定法。根据实践经验，往往采用下述经验公式来计算合理间隙。 C=mt （2）冲裁模间隙对冲裁的影响 3、凸、凹模刃口尺寸的计算 模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模 具的合理间隙也要由模具刃口尺寸及其公差来保证。 4、冲裁力及其降低方法 （1）冲裁力的计算：计算冲裁力的目的在于合理的选用压 力机和设计模具。显然压力机的吨位必须大于所计算的冲 裁力，以适应冲裁的要求。 （2）降低冲裁力的方法：在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需冲裁力可能会超过现 有压力机吨位，此时必须考虑采取降低冲裁力的措施。 5、精密冲裁 （1）精冲法：精冲法又称齿圈压板冲裁法。这种冲裁法与普通冲裁在工艺上的区别，除凸、凹模间 隙极小与凹模刃口带圆角外，在模具结构上还比普通冲裁模多装一个齿圈压板与一个顶出圈。 （2）半精冲 6、整修 （1）外缘整修：将预先留有整修余量的落料件置于整修凹模上，其凸模将毛坯压入凹模，余量被凹 模切去。外缘整修的质量与整修次数、整修余量以及整修模结构等因素有关。 （2）内孔整修：内孔整修过程与外缘整修相似，不同处就是内孔整修利用凸模切除余量。整修的目 的是校正孔的坐标位置，提高光洁度和孔的尺寸精度。 3.2 弯曲成型 1、弯曲变形过程 （1）弹性弯曲阶段。板料在外加弯曲力矩作用下发生弯曲变形，先通过弹性弯曲阶段。 （2）塑性弯曲阶段。随着外加弯矩的增加，板材的弯曲变形增大，其内、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。 2、弯曲变形过程的特点 （1）变形区主要处在弯曲件的圆角部分，而在远离圆角区的两段则不发生变形。 （2）在弯曲变形区内，其外区的切向金属受拉伸长，其内区的切向金属受压缩短。在这两个变形区 内，有一层金属层长度不变，即应变中性层。 3、最小弯曲半径 （1）应变中性层的位置。在冲压板料时，为确定凸模的最小圆角半径及弯曲件的毛坯 尺寸，必须先确定应变中性层的位置。 （2）最小弯曲半径的确定。在弯曲过程中，材 料外层纤维受拉应力，当材料的厚度一定时，弯曲半 径越小，则拉应力越大。 4、弯曲回弹现象 （1）回弹值的计算。弯曲变形结束后不受外力 作用时，总是伴有弹性变形，使弯曲间的弯曲中心角 与弯曲半径变得同模具的尺寸不一致，这种现象称为 回弹。 （2）影响回弹量的因素 ①材料的机械性能 ②弯曲变形程度 ③弯曲中心角 ④弯曲方式 ⑤工件形状 ⑥模具结构 （3）减小回弹的措施 5、弯曲件的工艺性 弯曲间的工艺性是指弯曲工件的形状、尺寸、精度要 求，材料选用及技术要求等是否合乎弯曲加工的工艺要求。 （1）弯曲件的弯曲半径 （2）弯曲件的形状 （3）弯曲件孔边距离 （4）弯曲件直边高度 （5）设计工艺、槽 3.3 拉深原理 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 将筒形或其他断面形状毛坯再制成筒形或其他断面形状的零件，这种工序成为拉深（或拉延）。 1、拉深变形过程 （1）凹模口凸缘部分。这部分材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下，材料发生塑性变形而逐渐 进入凹模。 （2）凹模圆角部分这部分材料除了上述区域那样为径向拉应力和切向压应力以外，还承受凹模圆角处的 压力、摩擦力和弯曲作用而产生的 压应力，这是一个过渡区。 （3）筒壁部分。这部分材料已经 成为筒形，材料不会有大的变形。 （4）凸模圆角部分。这部分材料 承受着凸模圆角作用的径向和切向 拉应力。还承受凸模圆角的压力和 弯曲作用在厚度方向上的压应力。 （5）筒底部分。此外材料在拉深 过程中保持平坦，不产生大的变 形，只是由于凸模拉伸力的作用， 材料承受双向拉应力而略为变薄。 2、拉深过程的力学分析 （1）凸缘变形区的应力分布 （2）起皱现象分析 （3）拉裂问题分析 （4）克服拉裂和起皱的主要措施 ① 防止拉裂的主要措施 ② 防止起皱的主要措施 3、拉深系数与拉深次数 在制定拉深工艺程序和设计拉深模具时，必须预先 确定零件能否用一道拉深工序或多道工序拉深， （1）拉深系数 （2）影响拉深系数的因素 （3）拉深次数 （4）首次拉深后各次拉深方法 4、拉伸件工艺性和拉伸工序计算 （1）拉深件工艺性要求 （2）拉深工序计算 4 两片罐的结构设计及制造 基本要求： 掌握金属两片罐的结构特点，使用材料及工艺 教学内容： 1、二片罐结构 2、二片罐制造工艺 3、金属罐的设计 重点与难点： 金属二片罐的制造工艺 学时分配： 6学时 4.1 二片罐结构 1、二片罐组成 二片罐罐身由侧壁和罐底组成。其成型方法有浅拉伸法和多级拉伸法。 2、二片罐的特点及规格尺寸 （1）二片罐的分类　 ①拉深罐 ②变薄拉深罐 （2）二片罐的特点 　 ①外表面可全面印刷和装潢，提高包装效果 　 ②二片罐质轻、壁薄 　 ③罐身与罐底为一体且无接缝，力学强度高， 密封性好 　 ④与罐盖卷封作业容易 　 ⑤成型工艺简单、成型速度快 （3） 二片罐的材料 （4） 二片罐的规格尺寸 3、二片罐的结构 (1) 罐身 罐盖 4.2 二片罐罐身的制造工艺及质量检测 (1) 罐身制造工艺 ①浅拉伸罐(浅冲罐)。其罐稿与罐径比小于 1　 ②拉伸深罐(深冲灌)。其罐高与罐径比大于 　③变薄拉伸罐 (2)质量检测 ①对罐体的技术要求 ②质量检验方法 4.3 盖的制造工艺 1、 圆形顶开盖的制造工艺 顶开盖即板材经冲压成形具有加强楞的圆形或异型盖，开罐时用专用工具切开。圆形顶开盖的制造 工艺路线为： 　 ①切板 　 ②冲盖圆边 　 ③注胶和烘干 2、易开盖制造工艺 （1）易开盖的分类 ①接开口大小分 ②接所用的材料分 ③接开启方式分 （2）对铝合金材料的性能要求 （3）易开盖的制造工艺及设备 ①拉环式易开盖生产过程 ②基盖生产 ③成品盖 (4)对易开盖的技术要求 ①基本尺寸检查 ②主要性能 ③外观质量要求 ④涂层质量要求 (5)质量检查方法 ①易开盖耐压强度试验 ②易开盖密封性试验 4.4 确定金属罐的罐型、结构 （1）影响成本的因素 （2）应满足内包装物的包装要求罐容是指 20℃时的金属罐的容积，计算时要扣除罐底和罐盖的高度。 4.5 金属罐原材料的选择 应根据金属管的结构强度来确定材料及其厚度。金属管所用的板材厚度约为 0.15～0.5mm。 (1)材料厚度的确定应根据金属罐的结构强度来确定制罐材 (2)用料面积的计算 5 金属三片罐的结构设计及制造 基本要求： 掌握金属三片罐的结构特点，使用材料及工艺 教学内容： 1、罐身、罐盖 2、二重卷边 3、三片罐制造工艺 4、金属罐的设计 重点与难点： 金属三片罐的制造工艺 学时分配： 4学时 5.1 三片罐的结构 三片罐由罐身、罐底和罐盖三部分组成。罐身的上缘和下缘分别为罐盖与罐身、罐身与罐底的结合 部，为使罐身上缘与一定规格的罐盖相封合，可设计成缩口结构。 （1）罐身 ①罐身接缝。罐身接缝是罐身成型后罐身板两端的焊（粘）接接缝。 ②环筋。当罐身直径和高度较大时，为防止罐身发生内凹和外凸，可在其圆周方向滚压环筋。 ③翻边。罐身上、下边缘向外适当翻出，以便和罐盖或罐底进行卷边密封，罐身两端被翻出的部分 即翻边。 　 ④罐身板的尺寸设计 (2) 罐底和罐盖　 ①膨胀圈。作用是能避免罐身因温度变化而引起的永久变形，提高罐盖（底）的力 学强度，能使罐的卷边结构免遭破坏，保护封口结构的密封性能，便于识别变质食品。 　 ②圆边。是罐盖（底）边缘向内弯曲形成的边钩，以便于罐身的翻边作卷边密封。 　 ③罐盖(底)板的尺寸设计 (3)易开结构。罐盖和罐底的不同之处在于罐盖具有较深的埋头度，以便固定罐钥匙。　 ①卷开结构。 罐盖和罐底的不同之处在于罐盖具有较深的埋头度，以便固定开罐钥匙。 　 ②易开盖结构 5.2 三片罐罐身的制造工艺及设备 三片罐中，若按罐身制造工艺的不同可分为锡焊罐、粘接罐、卷接罐、激光焊接罐和熔焊罐，而熔 焊罐习惯上又称为缝焊罐或电阻焊罐。 (1)下料 (2)三片罐罐身制造工艺 ①锡焊罐制造工艺 ②电阻焊制罐工艺 ③粘接法制罐工艺 5.3 二重卷边 二重卷边是目前 广泛采用 的金属罐罐身与罐盖(底)的封口方法，不仅适宜制罐、装罐和封罐的高速 度、大批量、自动化生产，而且也容易保证金属罐的 气密性 。 二重卷边的结构 　 ①二重卷边的内部结构。包括身钩、盖钩、叠接长度、叠接率、盖钩空隙和身钩空隙。 　 ②二重卷边的外部结构 包括卷边厚度、卷边宽度和埋头度。(2)二重卷边工艺 　 ①封罐机主要部 件的作用 　 ②二重卷边形成过程 　 ③二重卷边的质量检验及检验方法 　 ④封罐机简介(SBJ-120 封罐机) 6 金属软管、喷雾罐及制造 基本要求： 掌握喷雾罐的工作原理和喷雾罐阀门的结构特点。掌握金属软管的结构特点和封严方法。 教学内容： 1、喷雾罐的工作原理及特点 2、喷雾罐的结构及制造工艺 3、新型喷雾罐 4、金属软管的特点及材料 5、金属软管的制造工艺 重点与难点： 1、喷雾阀的结构组成及其作用 2、金属软管管体的加工方法，冷挤压工艺 学时分配： 2学时 6.1 喷雾罐的工作原理及特点 1、喷雾罐的工作原理及特点 2、喷雾罐的工作原理 3、 喷雾包装的特性 (1)使用的方便性 (2) 良好的密封性 (3)内装产品形态不受限制 (4)喷雾包装的安全性①毒性 ②可燃性 ③可赋性 4、推进剂 （1）喷出特性①干式喷雾 ②湿式喷雾 ③泡沫 ④粉状 ⑤膏状 ⑥射流状 ⑦定量喷出 （2）喷出系统①两相系统 ②三相系统（3）常用推进剂①压缩气体 ②碳氢化合物 ③碳氟化合物 (4) 推进剂的命名①碳氢化合物推进剂的命名 ②碳氟化合物的命名 6.2 喷雾罐容器的结构及制造工艺 1、喷雾罐的种类规格及性能要求 （1）喷雾罐的分类 （2）喷雾罐的规格 （3）喷雾罐的特殊性能要求 ①耐压性 ②气密性 ③必须限制容器的容量和结构尺寸 2、喷雾罐容器的结构及制造工艺 (1)金属喷雾罐的结构 ①金属喷雾罐容器的结构 ②喷雾罐容器的结构尺寸 （2）玻璃喷雾罐 ①容器破坏时，可防止碎片飞溅伤人 ②可何护玻璃表面和防止紫外线穿透玻璃 ③耐冲击性可提高 4~5 倍 ④可得到与聚乙烯表面一样漂亮的外观和色彩 （3）塑料喷雾罐 （4）金属喷雾罐的制造工艺 ①马口铁喷雾罐的制造工艺 ②铝制喷雾罐的制造工艺 ③喷雾罐的内喷涂(5) 喷雾罐开口的密封 U 形盖安装方式 ② GV 盖的安装方式 3、阀门的结构及制造工艺 （1）标准阀门 （2）特殊阀门 （3）阀的制造工艺 ①阀门的 U形盖和阀体之间要配合紧密、牢固，并通过橡胶阀座何持气密性 ②阀门和喷雾罐容器是通过 U 形熏的边缘和罐口卷边的咬合进行连接的 ③组装阀门中要注意保护构件上的内涂保护膜 4、金属喷雾罐的质量检测 （1）泄漏检验 （2）变形碱度力和爆破压力试验 （3）气雾阀变形压力试验 （4）气雾阀泄漏试验 （5）铝罐内涂层电导测定 （6）外观检查 （7）规格尺寸检查 （8）GB 面积 13042—91 中还规定，对喷雾罐还要检测漆膜附着力（按 GB 1720 执行），漆膜冲击强 度（按 GB 1732 执行）和漆膜光泽度(按 ZBA 82001 执行) （9）可燃性实验可燃性实验 ② 闭封圆桶实验 （10）喷雾罐的包装、运输和储存 ①喷雾罐要采用瓦楞纸箱包装，产品采用竖直排列、产品之间要十字纸板隔开，用塑料打包带捆扎 ②包装箱上应印有产品名称、规格、数量、包装箱的外部尺寸、毛重、生产厂家、出厂日期。 ③喷雾罐要储存在通风、干燥、清洁之处、不能重压 ④喷雾罐头在运输、使用过程中，要轻拿轻放，严禁抛掷，以防碰撞，还要避免雨淋、曝晒及污染 5、喷雾罐设计要点 （1）选择喷雾罐容器和喷雾机 构必须考虑内装物料的种类以及对 雾化形状（2）内装物配方的类型将决 定其充填的方法 （3）喷出物的雾化形状主要取决于阀门与按钮开关的组合 （4）喷雾罐设计应充分考虑需求、内装物的性质，确保喷雾的质量和性能 ①喷雾罐的结构设计要保证容器具有一定的耐压性能 ②金属喷雾罐应注意装潢和造型设计，以适应消费者心理 ③阀门与喷雾罐容器的安装部分是喷雾罐设计的重心部位 ④阀罩的设计 6.3 新型喷雾罐 1、柱塞式喷罐 2、衬袋喷罐 （1）塞普罗喷罐（Sepro can） （2）鲍尔弗罗喷罐(Powr- flo can) （3）kang 喷雾(法国 Valois 公司) （4）CO 2气压喷罐 （5）压缩空气喷罐 3、“能量套”喷罐 4、弹性管喷罐 6.4 金属软管特点及材料 金属软管是一种用于包装膏状商品的特殊包装容器。 1、金属软管的特点及用途 （1）特点 ①对内装物具有良好的保护性能 ②经装潢印刷后具有美丽的外观 ③采用挠性金属、通过挤压成型 ④软管内壁涂布通过选用不同的涂料 ⑤金属软包装质量轻、携带容易、使用方便、挤出内装物后无“回叫”现象，使管内物品不易污染 （２）用途 ①包装日用化妆品类产品 ②包装医药品 ③包装食品类产品 2、金属软管常用的材料 3、金属软管的结构及规格尺寸 （１）软管的结构 ①管颈 ②管盖 ③管身。用于储存内装物的空腔，一般为圆柱状。 ④管底封折。是内装物从罐底先充填后，将罐底压平并将其折叠若干次后再压上波纹而形成的封底 结构。 （２）金属软管的规格尺寸 6.5 金属软管的制造工艺 1、生产工艺流程及设备 （1）炒片 ①能显著降低铝金属的摩擦系数 ②在高温（300 0 C）、高压下能保持良好的润滑性 ③无毒、无味，其残余物不影响软管内状物的质量 ④使用方便、易涂覆均匀 （2）冲管 （3）退火 （4）内涂 （5）底涂 （6）印刷 （7）上盖、包装 2、金属软管的质量 （1）坏管的质量要求 ①坏管质量、肩甲质量、管身长度、管壁厚度、外径、管口螺纹等都应符合规格 ②退火软管的硬度为手压管尾，有轻徽弹性 ③管壁完整光洁，管壁内外无直、横痕迹，无破洞，无拉毛 ④管肩表面应光洁平整，无斑点 ⑤螺纹清晰光洁，牙型正确、螺纹与帽盖啮合良好，切尾平整（开裂和卷边不得超过 1mm） ⑥管口端面光洁整顿秩序齐，无铝屑异物，封口高度不得大于 1mm ⑦尾部应光滑平整，无铝屑、无铝屑、铝丝、不内陷 ⑧管肩花纹应光洁明亮，最内层一圈离螺纹根部不小于 2mm （2）底色外观要求 ①底墨印刷均匀、光洁，不露底、无阴阳面、无明显接缝、无黑色线条，管尾印刷露底高度不是超 过2mm ②底墨溢肩，不得超过坯管肩胛最外圈 1mm ③底墨不应污染软管内壁，偶尔发生时，￠22mm 及以下软管不超过 8mm； ￠25mm 及以上软管不得高于 管尾10mm ④底墨烘干后方兴未艾光滑、白色均匀，不起泡、不发黄、不脱墨、无杂物 （3）彩印的外观要求 ①字迹、图案清晰准确、色彩符合标准色 ②彩色管接缝宽度不大于 2mm ③彩色图案高低不得偏移画稿 1.5mm ④图案、文字的两面不对称距离不大于 3mm，套色偏移不大于 1.5mm ⑤对光色标长度为 12mm、宽度为 3mm 印刷部位应高于管尾 12~14mm，色标用黑色墨印刷应明显清晰 （4）成品软管外观要求 3、质量检测 ①规格尺寸检测 ②管壁厚度检测 ③管口螺纹检验 ④沙眼及裂痕 ⑤硬度检验 ⑥图案、色彩检验 ⑦脱墨检验 4、软管的发展趋势 在软管的先用和发展过程中，必须考虑以下事项： ①软管材料对人体无害 ②应节能、节省自然资源 ③不污染环境 ④成本低 7 钢桶和提桶及制造 基本要求： 掌握一般钢桶及提桶的结构特点，使用材料及工艺 教学内容： 1、钢桶的结构 2、钢桶的制造工艺 3、钢桶的质量检测 重点与难点： 钢桶的制造工艺 学时分配： 2学时 7.1 钢桶的结构 金属桶一般是指采用 0.5mm 以上的金属板制成的容量较大（大于 20L）的容器。按照桶材的不同，可 分为钢桶、铝桶、不锈钢桶等。 1、全开口钢桶 全开口钢桶开口直径与桶身内径相等。 2、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，且不可拆卸。(1)有两道环筋； (2)两端有 3～7 道波纹； (3)有两道环筋，环筋至桶顶桶底之间各有 3～7道波纹； (4)有3 道环筋。 3、钢提桶 (1) 钢提桶的结构类型 ①全开口紧耳盖提桶 ②全开口密封圈盖提桶 ③闭口缩颈提桶 ④闭口提桶 (2) T 型桶的结构尺寸 (3) s 形桶的结构尺寸 4、钢桶三重卷边结构 (1)三重卷边。又称七层卷边，它是闭口钢桶桶身与桶底（顶）连接在一起的主要卷封形式。 (2)三重卷边的特点 ①有较好的密封性 ②有较强的搞冲击强度 ③有较高的工艺要求 (3)三重卷边结构类型 (4)三重卷边结构的设计计算 5、钢桶封闭器 (1)封闭箍式封闭器 　 ①螺杆型封闭箍。用螺杆连接成型环带的两端，实现桶盖固定的装置。 　 ②杠杆型封闭箍。通过杠杆连接成型环带的两端，搬动拉手可实现桶盖固定的装置。 (2)螺旋式封闭器 螺旋式封闭器分为旋塞型、旋盖型两种型式。 ①旋塞型封闭器 ②揿压式封闭器 (3)顶压式封闭器：分为螺栓型和压盖型两种式。　 ①螺栓顶压式封闭器 ②压盖型封闭器 7.2 钢桶的制造工艺 1、钢桶的主要材料 (1)钢桶材料应具有的特性 ①良好的可塑性和可焊性 ②足够的强度和适宜的硬度 ③良好的耐腐蚀性能 (2)常用的制桶材料 (3)钢板厚度的选择 2、钢桶桶身制造工艺 (1)圆形闭口钢桶桶身制造工艺 ①下料 ②磨边 ③卷圆 ④焊接 ⑤翻边 ⑥滚波纹 ⑦胀环筋 (2)圆形开口钢桶桶身的加工工艺 ①桶口卷线 ②桶口缩颈 (3)提桶桶身的制造工艺 (4)异形桶桶身的制造工艺 3、桶顶与桶底制造工艺 (1)桶底制造工艺　 ①剪板 　 ②落料、拉伸 　 ③涂封缝胶 (2)桶顶制造工艺 　 ①冲孔翻边 　 ②锁装 　 ③打印标记 (3)桶盖制造工艺 4、封口组合工艺 (1)二重卷边工艺的注意事项 (2)三重卷边的加工工艺 　 ①三重卷边的成型过程 　 ②影响三重卷边质量的主要因素 5、内、外喷涂工艺 （1）钢桶表面涂装的作用 （2）涂装工艺　 ①空气喷涂法 　②高压无气喷涂法 　③静电喷涂法 （3）内喷涂 工艺①表面外理 ②内喷涂 （4）喷涂工艺 6、钢桶的自动化生产 (1) 制桶自动化的最新成果　 ①桶底和桶顶的自动成型 　 ②桶身翻边搭接部分的自动修整 　 ③桶身的纵向缝焊 　 ④复全检测中心 　 ⑤水平涂装设备 　 ⑥印刷版自动制作系统 　 ⑦钢桶的自动测漏系统 　 ⑧仓库堆栈系统 (2) 未来制桶自动发展的动向　 ①全开口钢桶自动化生产设备 　②自动喷印装置 　③桶口件自动生产线 ④最佳焊接控制 ⑤钢桶的自动检测设备 7.３钢桶的质量检验 1、 钢桶的质量检测 (1)基本要求　 ①钢桶的容量和结构尺寸应符合国标规定 　②桶身、桶顶、桶底均由整张薄钢板制成，不允许拼接 　③桶身焊缝要采用电阴焊缝 　④桶顶上应根据开口形式设置 (2)性能要求　 ①钢桶的气密试验 　 ②钢桶的液压试验 　 ③钢桶的跌落试验 　 ④钢桶的堆码试验 (3) 质量要求　 ①封闭器装配质量规定 　 ②钢桶内外表面保护层质量规定 　 ③外观质量要求 (4) 钢捅的使用及维护　 ①在运输、装卸中应尺量避免撞、摔和滚动 　 ②钢桶不宜露天堆放，堆码时底层应置垫层，室外应加盖毡布，以防日晒、雨淋和水泡 　 ③包装过易燃、易爆或某些有毒物品的钢桶发生破漏，不得补焊以免引发危险事故 　 ④回收复用的钢桶应进行检修和补涂，以免锈蚀 2、钢提桶的质量检验 (1)性能、质量要求 (2)试验方法 ①结构尺寸及外观质量 　 ②气密试验 　 ③液压试验 　④跌落试验 　 ⑤堆码试验 　 ⑥提梁、提环强度试验 　 ⑦漆膜附着力测定（ 3）运输、储存、注意事项 第三篇 纸包装容器结构设计及制造 一、基本要求： 1、研究对象：本篇研究的是纸制包装制品, 简称纸包装，它是以纸或以纸为主要材料的包装制 品，如纸盒、纸箱、纸袋、纸罐、纸桶以及各种纸浆模塑制品等，此外，近年来新 出现的纸杯、纸盘、纸碗、纸瓶等等“日常用品”也是我们的研究对象。 2、研究内容：包括纸包装制品的结构设计与计算、加工成型原理、生产制造工艺等。重点内容是 折叠纸盒、瓦楞纸箱、纸浆模塑制品的设计与制造。 3、学习目的：掌握典型纸包装制品的结构特点、用途、结构设计计算方法、加工工艺、成型原理 及主要生产设备的基础知识。 二、 教学内容： 共分七大部分： 1、概述 (知识准备 )； 2 学时 2、纸盒结构及工艺； 6 学时 3、纸箱结构及工艺； 6 学时 4、其它纸包装制品； 2 学时 5、纸包装 CAD； 2 学时 6、新型纸包装技术； 2 学时 三、 学时分配： 20 学时 8 纸包装概论 基本要求： 1、初步了解纸包装在包装领域内的地位，了解纸包装工业的现状，了解纸包 装原材料 2、初步了解纸包装生产工艺与设备 3、理解纸包装结构设计的设计尺寸标注。 4、掌握纸包装结构设计通则。 教学内容： 纸包装概述，纸包装设计通则和纸包装结构设计的尺寸标注 重点与难点： 纸包装结构设计通则以及纸包装结构设计的设计尺寸标注 学时分配： 2学时 8.1 纸包装概述 1、概述纸的发展历史 a.中国是纸的故乡。 b.1885 年，英国商人威廉·利弗是商品包装进入市场的开端。 c.本世纪初，瓦楞纸箱的发明，发生著名的洛杉机“普赖德哈姆案 件”，它揭开了纸包装发展史上的光辉一页。 d.金属、玻璃、塑料、复合材料等包装相继崛起。 2、纸包装在包装领域内的地位 （ 1）纸包装在竞争中的有利地位 国际研究报告指出，美国包装纸和纸板的消费呈上升趋势。环境问题是纸包装产品能够与塑料相抗 衡的主要原因。 使用纸 /纸板包装还有其他许多优点。 （ 2）“与环境友好”的包装 在美国市场上，对“与环境友好的”包装（ Environmentally-friendly Packaging）的需求量的增长比包 装总量的增长快 3 倍。回用纸板标志：它由三个箭头组成，第一个箭头代表废纸的回收，第二个箭头代 表这些废纸回用或加工成优质、耐用、价格颇具竞争力的纸板，第三个箭头代表消费者的参与——纸板 的重新使用。三个箭头构成一个永恒的圆环。 （ 3）纸包装工业现状 美国是瓦楞纸箱等纸包装的发源地，代表着国际纸包装工业的风云变幻。我国纸包装行业十多年来 有了长足进步。 3、纸包装的原材料 （ 1）纸板：厚度一般在 0.3~1.1mm 之间，较薄的马尼拉纸板（生产小纸盒）和较厚的白纸板（生产 大纸盒）。 ①马尼拉纸板：由化学浆配以磨木浆制成的浅黄色纸板。 ②白纸板：由化学浆配以废纸浆制成。 ③黄纸板：以稻草为原料用石灰法生产的纸浆抄制而成的低级纸板，主要用作粘贴纸盒（固定 纸盒）盒芯。 ④牛皮纸板：用硫酸盐纸浆抄制的纸板。 （ 2）加工纸板 ①复合加工纸板：指复合铝箔、聚乙烯、防油纸等其他材料的纸板。 ②麻面纸板：指在纸板表面压出麻点、布纹或方格纹的加工纸板。 ③耐水牛皮纸板：浸渍有耐水树脂，主要用于制造多件饮料集合包装盒。 （3）瓦楞纸板：主要由外面纸和内面纸，中间夹着瓦楞芯纸，各个纸页由粘合剂粘合。 ①瓦楞纸板原纸：分为面纸和瓦楞芯纸。 a.面纸：为瓦楞纸板的外层。 牛皮面纸：用 100％硫酸盐纸浆制成的面纸。 黄麻面纸：用一定配比的硫酸盐纸浆和回用废牛皮纸浆制成的面纸。 粗纸板：用草浆和废纸浆制成。 面纸具有以下四种特性：生产速度适应性；易粘性；变形性；适印性。 b.瓦楞芯纸：用化学药剂预处理木片。 二次纤维（废纸）浆芯纸：包括各种级别的二次纤维。 草纸板：用 25％草浆与 75％各种质量和等级的废纸浆抄造。 牛皮芯纸： ②瓦楞纸板的楞形：分为 V 形、U 形和 UV 形三种。 a.V 形：缓冲性能差，抗压力强，不易粘合。 b.U 形：其缓冲性能好，抗压力弱，易于粘合。 c.UV 形：兼有二者的优点。 ③瓦楞纸板的楞型:指瓦楞型号种类，即瓦楞大小、密度与特性的不同分类。楞型一般有 A、B、 C、E 四种，见表 8.1 和8.2。其中 A、 B、 C 楞用于外包装， B、 E 楞用于中包装， E 楞用于小包装。 a.A 楞： b. B 楞： c. C 楞： d. E 楞： 表 8.1 瓦楞纸板楞型（GB 6544-86） 楞 型 楞高（ mm） 楞数（个 /300mm） A C B E 4.5~5 3.5~4 2.5~3 1.1~2 34± 2 38± 2 50± 2 96± 2 表 8.2 出口商品包装用瓦楞纸板楞型（GB 5034—85） 楞 型 楞高（ mm） 楞数（个 /300mm） A C B 4.5~5 3.5~4 2.5~3 34±2 40±2 50±2 ④瓦楞纸板种类 a.单面瓦楞纸板 b.双面瓦楞纸板 c.双芯双面瓦楞纸板 d.三芯双面瓦楞纸板 e.X— PLY 型超强瓦楞纸板 （4）保鲜纸板 ①聚乙烯夹层型：聚乙烯膜作为保鲜层夹在纸板内、外面纸之间。 a.抗菌剂浸泡； b.涂布 CTM 保鲜剂； c.“ Hato Fresh P”保鲜膜。 ②复合型：把保鲜膜或真空镀铝复合到内外面纸上。 a.内外两侧复合真空镀铝膜； b.内侧复合真空镀铝、聚酯（PET）膜； c.内侧复合保鲜膜； d.Cool、Dan瓦楞纸板，外侧复合真空镀铝膜，内侧复合发泡塑料； e.内侧复合发泡聚乙烯、聚丙烯、真空镀铝膜和 PET 膜； f.内侧复合斯蒂伦聚苯乙烯膜。 ③组合型 a.组合方式为：牛皮面纸/瓦楞芯纸/专用塑料泡沫层/牛皮面纸。 b.双面瓦楞纸板内侧复合发泡 LDPE层。 c.高纸热发泡 PSP 层与瓦楞纸板内侧组合。 d.保冷包装：面纸与瓦楞纸板之间复合微孔泡沫塑料。 ④混合型：在造纸过程中，在内面纸加入多孔型乙气体吸收粉剂。 8.2 纸包装结构设计概述 1、纸包装结构设计通则 纸包装在原料与成型方法上与其他刚性包装容器有明显差异，所以在结构上有许多与众 不同的特 点。因此，纸包装结构设计的表示方法就不同于其他刚性包装容器。 纸包装结构设计通则适用于折叠纸盒、粘贴纸盒和瓦楞纸箱。 （1）绘图设计符号 ①裁切、折叠和开槽符号 a.单实线：轮廓裁切线。 b.双实线：开槽线。 c.单虚线：内折叠压痕线。 d.点划线：外折叠压痕线。 e.三点点划线：切痕线。 f.双虚线：双压痕线，即 180°折叠线。 g.点虚线：打孔线。 h.波纹线：软边切割线。 a、b 为裁切线，c、d、f为压痕线，e为间歇切断压痕线。 在折叠压痕线中，内折、外折和对折。纸盒（箱）折叠成型后，纸板底层为盒（箱）内角的两 个边，而面层为盒（箱）外角的两个边，则为内折；反之，则为外折。纸板 180°折叠后，180°折叠线 又称对折线，都用双虚线表示。 切痕线，即压痕与切断交替进行。根据工艺要求需标注间歇切断与压痕的长度，用切断长度/ 压痕长度来表示。 打孔线，方便开启的结构来使用。 软边切割线，防止裁切边缘划伤手指。 （2）封合符号 ①U 形钉钉合，代号 S。 ②胶带纸粘合，代号 T。 ③粘合剂粘合，代号 G。 （ 3）提手符号 ①完全开口式，代号 P。 ②不完全开口式，代号 U。 （4）纸板纹向与瓦楞楞向符号 ①实际上指纸板的纵向，是纸板在抄制过程中沿造纸机的动力方向，与之垂直的纸板横向。 ②瓦楞楞向即瓦楞的轴向，也就是与瓦楞纸板机械方向垂直的瓦楞纸板横向。 ③纸板纹向或瓦楞楞向符号用 ?或 b表示。 一般地，纸板纹向应垂直于纸盒的主要压痕线。主要压痕线，就是在纸盒在长、宽、高中， 尺寸最长的那组压痕线。 2、设计尺寸标注 （1）尺寸代号 表 8.3 纸包装设计尺寸代号表 制造尺寸 设计尺寸 盒（箱）尺寸 内尺寸 外尺寸 盒（箱）尺寸 盒（箱） 长度尺寸 宽度尺寸 高度尺寸 L i B i (W i ) H i L 0 B 0 (W 0 ) H 0 L B(W) H L * B * (W * ) H * 表 8.4 纸包装设计尺寸代号续表 插入接头 J 摇盖 F 上插入接头 下插入接头 J u J l 内摇盖 外摇盖 F i F 0 （2）设计尺寸 ①内尺寸( X i )：指纸包装的容积尺寸。直角六面体纸包装容器，用 L i ×B i ×H i 表示。 ②外尺寸( X 0 )：外尺寸指纸包装的体积尺寸。直角六面体纸包装容器，用 L 0 ×B 0 ×H 0 表示。 ③制造尺寸( X)：制造尺寸指生产尺寸，即在结构设计图上标注的尺寸。不能用 L×B×H 表示。 （3）纸包装主要尺寸 直角六面体纸包装： ①长度尺寸：纸包装容器底面积的长边尺寸。 ②宽度尺寸：纸包装容器底面积的短边尺寸。 ③高度尺寸：纸包装容器从盖到底的垂直尺寸。 （4）尺寸标注 ①尺寸标注从两个方向进行： 图纸的水平方向 图纸顺时针旋转 90°的第一垂直方向。 ②一般只标数字。 9 纸盒结构设计及制造 基本要求 ：掌握折叠纸盒功能性结构，折叠纸盒的尺寸设计，折叠纸盒的强度计算，机制纸盒的生产工 艺，手工纸盒的生产工艺，粘贴纸盒，粘贴纸盒结构，粘贴纸盒尺寸设计。 教学内容： 1、折叠纸盒的主体结构、局部结构和特征结构。 2、管式折叠纸盒结构。 3、盘式折叠纸盒结构。 4、管盘式折叠纸盒的结构。 5、非管非盘式折叠纸盒的结构。 6、折叠纸盒的功能性结构。 7、折叠纸盒的尺寸设计。 8、折叠纸盒强度计算。 9、粘贴纸盒。 10、粘贴纸盒结构 11、粘贴纸盒尺寸设计。 12、纸盒的生产工艺。 13、手工纸盒的生产工艺。 重点与难点 ：管式折叠纸盒结构，盘式折叠纸盒结构，非管非盘式折叠纸盒，折叠纸盒的尺寸设计，平 张纸板制盒工艺，彩色小瓦楞纸板制盒工艺，主要工序，粘贴纸盒结构，双壁结构粘贴纸 盒尺寸设计，表面加工技术。 学时安排：6学时 9.1 折叠纸盒 1、折叠纸盒 应用范围最广，结构变化最多的一种销售包装容器。 （1）用厚度在 0.3~1.1mm 之间的纸板制造。 （2）在装运商品之前可以平板状折叠堆码进行运输和储存。 2、折叠纸盒的特点 （1）优点： ①成本低，强度较好，具有良好的展示效果，适宜大中批量生产。 ②占用空间小。 ③生产效率高。 ④结构变化多。 （2）缺点： ①强度较低，只能包装 1~2.5kg 的轻型内装物商品，最大盒型尺寸 200~300mm。 ②外观质地不够高雅。 3、折叠纸盒的原材料 折叠纸盒选用耐折纸板。 表 9.1 折叠纸盒选用纸板厚度表（内装物不承重） 纸盒容积 (cm 3 ) 内装物重量 (kg) 纸板厚度 (mm) 纸盒容积 (cm 3 ) 内装物重量 (kg) 纸板厚度 (mm) 0~300 300~650 650~1000 1000~1300 1300~1800 0~0.11 0.11~0.23 0.23~0.34 0.34~0.45 0.45~0.57 0.46 0.51 0.56 0.61 0.66 1800~2500 2500~3300 3300~4100 4100~4900 4900~6150 0.57~0.68 0.68~0.91 0.91~1.13 1.13~1.70 1.70~2.27 0.71 0.76 0.81 0.91 1.02 4、主体结构、局部结构和特征结构 （1）主体结构：是指构成折叠纸盒盒型主体的结构形式。 （2）局部结构：指在折叠纸盒局部结构形式。 （3）特征结构：指最能表现纸盒特点的结构。 9.2 管式折叠纸盒结构 1、管式折叠纸盒 （1）管式折叠纸盒：是指在纸盒成型过程中，盒盖和盒底都需要摇翼折叠组装，固定或封口的纸 盒。 （2）旋转性、成型角与旋转角 ①管式折叠纸盒盒体这种连续性旋转成型的特性称之为管式折叠纸盒的旋转性。 ②A 成型角：成型后，相邻两体板的底（或顶边）所构成的角度为，简称 A 成型角，用 α 表 示。 ③B 成型角：底边（或顶边）与旋转轴所形成的角度，称 B成型角，用 1 γ 、 2 γ ……表示。 ④β成型角：在成型过程中，每两两体板的底边（或顶边）以其交点为轴所旋转的角度为旋转 角。 （3）旋转角求解公式 2、管式折叠纸盒的盒盖结构 盒盖是内装物商品进出的门户，盒盖结构必须便于内装物的装填和取出且装入后不轻易自开，能起 到保护的作用，而在使用时又便于消费者开启。 盒盖有多种结构形式，常见结构方式有以下几种： （1）插入式 （2）锁口式 （3）插锁式 （4）连续摇翼窝进式 （5）正揿封口式 （6）摇盖式 （7）防非法开启（防再封）式 3、管式折叠纸盒的盒底结构 纸盒盒底主要承受内装物的重点，也受压力、振动、跌落等情况的影响。一般的设计原则是既要保 证强度，又要力求简单。 （1）插口封底式：结构同插入式盒盖相同，应用较为普遍的纸盒盒底结构。 （2）连续摇翼窝进式：基本结构同盒盖，不同之处在于组装时折叠方向与盒盖相反。 （3）锁底式 （4）自动锁底式：主要结构特点是成型以后仍然可以折叠成平板状运输，到达纸盒自动包装生产线 以后，只要张盒机械撑开盒体，盒底即自动恢复原封合状态，最适合自动化生产。 （5）间壁封底式 纸盒抗压强度和挺度较高。最常见间壁封底式是 6 间隔结构，如果纸盒长度方向分隔为 2，宽度方向 分隔为 3，则移之为 23× 式。不考虑纸板厚度，根据旋转性，在 23× 时，与 LH 面连接的盒底第一压痕线 与盒底线的距离为 1/3B ,与 BH 面连接的盒底第一压痕线与盒底线的距离为 1/2L ；在 23× 时，该距离分 别为 1/2B 和 1/3L。 （6）间壁自锁式 （7）粘合封底式：同粘合封口式。 （8）正揿封底式：同正揿封口式 4、平分角设计 对于一部分折叠纸盒结构，平分角是一种独特的设计技巧或必不可少的结构分析方法。 （ 1）平分角 ①平分角：就是指折叠纸盒结构盒坯上的一个平面角，被其角平分线分割为相等的两个角，平 分线通常被作为对折线。 ②等腰三角形的平分角：等腰三角形的垂直平分线等于顶角的角平分线。也就是等腰三角形底 边上过顶角的垂线等于顶角的角平分线。 （2）管式折叠纸盒中的平分角设计 ①八边形管式折叠纸盒。 ②带倒出口再密封结构的管式折叠纸盒。 ③角隅处设计 9.3 盘式折叠纸盒结构 1、盘式折叠纸盒 （1）盘式折叠纸盒：根据成型特点，盘式折叠纸盒是由一页纸板四周以直角或斜角折叠成主要盒 型，有时在角隅处进行锁合或粘合，盒底上几乎无结构变化，主要的结构变化在盒体位置。它适合于包 装鞋帽、服装、食品和礼品。 （2）盘式折叠纸盒的旋转性：成型时角隅相邻的各个盒板围绕一个点进行旋转，这个点就是盒底平 面的各个顶点。 ①A 成型角：盘式折叠纸盒盒底相邻两边所构成的角度为 A成型角，用 α表示。 ②B 成型角：盘式折叠纸盒盒体体板的交线与盒底边线所构成的角度为 B 成型角，用 1 γ 、 2 γ ……表示。 ③旋转角：盘式折叠纸盒在平面展开图上，相邻两体板（边板和端板）所构成的角度为旋转 角，用 β 表示。 托盘式瓦楞纸盒，主要用于果蔬包装，其特点是上下层堆码时互相锁口，因而稳定性好。 2、盘式折叠纸盒的成型方式 （1）组装 ①盒端对折组装 ②非粘合式简单盒角与盒端对折组装 （2）锁合 ①锁合方式 ②锁口结构 （3）粘合式简单盒角 3、盘式折叠纸盒的盒盖结构 （1）罩盖式：罩盖式的盒体盒盖是两个独立的盘型结构，盒盖的长度与宽度尺寸比盒体略大一些。 ①天罩地式： HH + ≥ ②帽盖式： HH + < ③对口盖式： 1 HHH + =+（其中 1 H 为纸盒全高） （2）摇盖式 （3）插别式 （4）正揿封口式 （5）抽屉盖式 （6）锁口式 4、盘式折叠纸盒的平分角设计 （1）粘合式或非粘合式简单盒角：都是在盘式盒的角隅处进行平分角处理。 （2）方向转变：折叠纸盒的某一部分需要通过对折的角平分线，实现该部分结构方向的转变。 （3）盘式自动折叠纸盒：成型后可以折叠成平板状，使用时只要张开盒体，纸盒自动恢复成型。 ①毕尔斯(Beers)式折叠纸盒：分为内折式与外折式两种，不论是肉折式还是外折式，折叠线 都将 B 成型角平分。 ②布莱特伍兹（Brightwoods）式折叠纸盒。 ③前向自动折叠纸盒：不论向内还是向外平折，如果角隅处的 α、 1 γ 、 2 γ 均为 90°，则对折 线与盒底的角度为 45°，即该角为 B 成型角 1 γ 的平分角。 ④TLIC。第三公式——内折叠角求解公式 ⑤TLIC 第四公式——外折叠角求解公式 5、叠纸包装盒 9.4 管盘式折叠纸盒结构 1、管盘式折叠纸盒 传统异型盒，不论是管式或盘式，在其角隅处的任一个旋转点上。 （1）定义：所谓管盘式折叠纸盒，就是在该盒型的特征部位，用管式盒的旋转成型方法来构成盘式 盒的部分盒体。如果盒型的某些 A 成型角大于 180°，就可以考虑设计成管盘式。可以利用管式盒旋转成 型的特点来进行设计。 （2）A 成型外角 A 成型外角，就是纸盒成型以后的盒底或盒盖外角，用 α′表示。可以利用管式盒旋转成型的特点来 进行设计。 2、管盘式自动折叠纸盒 （1）管盘式自动折叠纸盒 （2）TLIC 第五公式——管盘式折叠纸盒折叠角求解公式 9.5 非管非盘式折叠纸盒结构 1、非管非盘式折叠纸盒的成型特点 非管非盘式折叠纸盒通常为间壁式多件包装。 （1）纸盒的主体结构有若干结构点，过这些点的任一组结构交叉线中，同时包括裁切线，内折线和 外折线（或对折线）。 （2）纸盒的主体结构沿某条裁切线的左右两端纸板相对水平运动一定距离，且在一定位置上相互交 错重叠。 2、反揿固定式结构 （1）反揿固定式结构 反揿固定式结构，利用纸板的可折叠性以及纸板本身所具有的强度和挺度，在纸盒盒体边角上采用 局部外折的方法进行反揿，将内装物固定。 （2）反揿间壁式多瓶饮料集合包装盒 ①管式多件饮料折叠包装盒 ②盘式多件饮料集合包装盒 3、非管非盘式折叠纸盒结构 主体结构完全根据非管非盘式折叠纸盒的成型方法进行成型。 成型过程为： 9.6 折叠纸盒的功能性结构 1、异型 广义上的异型折叠纸盒指除了直角六面体之外的其他盒型。它既可以通过基本成型方法成型，也可 以在基本结构的基础上通过一些特殊的设计技巧加以变化。 （1）纸盒上部或下部通过斜线压痕进行变化 （2）纸盒盒体通过斜线压痕进行变化 （3）盒体造型渐变的异型盒 （4）盒盖呈曲拱形的异型盒 （5）其他局部位置上进行变化的异型盒 2、间壁 间壁式折叠纸盒除了间壁封底式之外，还有间壁衬格式，它不是利用底板来兼作隔衬，而是利用上 板或侧板的延长部分来设计隔衬。 3、组合 组合盒是指两个以上相等的基本盒在一页纸板上成型，且成型后仍然可以相互连接，从整体上组成 一个大盒。 4、多件集合 5、提手 提手的设置主要根据内装物的重量和形态来决定适当的提手材料或结构。 6、开窗 开窗结构可以部分展示商品，具有促进销售的功能。 7、展示 （1）展示式纸盒的特点 （2）展示式纸盒的基本结构 8、易开结构 （1）易开启纸盒的设计要点 （2）开启结构在纸盒上的位置 （3）开启的基本形式 （4）组合开启形式 9、倒出口结构 倒出口一般采用以某点为轴的旋转滑动，也有选用开、关、抽拉等多种操作方式来开启或关闭倒出 口。 9.7 折叠纸盒的尺寸设计 1、尺寸设计 卡车（火车）车厢（内）→（外）集装箱（内）→（外） 托盘 （内）→（外）运输纸箱（内）→（外）销售纸盒（内）→（外） 内装物商品 2、折叠纸盒盒体的尺寸设计 （1）由外尺寸计算制造尺寸与内尺寸 ①外尺寸计算公式 折叠纸盒的外尺寸与瓦楞纸箱内尺寸及其盒型排列方式有关。 X0=[T-d(nx-1)-K]/nx 式中 X0——折叠纸盒外尺寸 (mm) T——瓦楞纸箱内尺寸 (mm) d——折叠纸盒间隙系数 (mm) nx——折叠纸盒排列数目 K——外尺寸修正系数 (mm) ②制造尺寸与内尺寸计算公式 外尺寸、制造尺寸和内尺寸的简单关系 图2—108 X=X0-(t+k)， X i=X0-(t+k’)=X 0-(2t+k+k’) 式中 X——制造尺寸（ mm） Xi——内尺寸（ mm） X0——外尺寸（ mm） t——纸板厚度（ mm） k——制造尺寸修正系数（ mm） k’ ——内尺寸修正系数（ mm） 通过分析，任何一种复杂盒型，都可以分解成若干盒板，任一盒板的两端与相邻盒板的结构 关系有以下几类： a.U 型 b.复U 型 c.L 型 d.复L 型 e.S 型 f.双L 型 g.b 型 例 1 在如图所示的管式折叠纸盒结构中，其外尺寸为 50× 20× 20(mm)，纸板厚度为 1mm，修正系数 为 0，求制造尺寸与内尺寸。 解： 将各垂箱面从右至左（由外向内）编号 因为盒板①、⑧为复 L型，所以 B 1 =b 0 -(n-1/2)t-k =20-(2-1/2)×1=18.5(mm) B 8 =20-(3-1/2)×1=17.5(mm) 因为盒板②、③、④、⑦为复 U 型，所以： 20 (1)LL n tk= ??? L 2 =L 0 -(n-1)t-k =50-(2-1)×1=49(mm) B 3 =20-(2-1)×1=49(mm) L 4 =50-(3-1)×1=48(mm) L 6 =50-(5-1)×1=46(mm) 因为盒板⑤、⑥构成双“L”型，所以： B 5 =B 0 -nt-k =20-2×1=18(mm) B 6 =20-3×1=17(mm) D=(0+1)×1=1(mm) 高度方向上： H1=H 0 -(n-1)t-k =200-2(2-1)×1=199(mm) H 2 =200-(4-1)×1=197(mm) H 3 =H i =H o -nt-k’ =200-4×1=196(mm) 长、宽内尺寸 Li=L 0 -nt-k’ =50-5×1=45(mm) Bi=B0-nt-k’ =20-3×1=17(mm) 例 2 盘式折叠纸盒结构如图所示，其外尺寸为 250×150×50 (mm)，纸板厚度为 1(mm)，修正系 数为 0，求制造尺寸与内尺寸。 解： LH 截面上，盒板①、②、③为复 U 形结构，所以： L 1 =250-(2-1)×1=249(mm) L 2 =250-(6-1)×1=245 (mm) L 3 =250-(8-1)×1=243(mm) L i =250-10×1=240(mm) 盒板④、⑤为复 b 形结构，所以： H 4 =50-1×1=49(mm) H 5 =50-3/2×1(mm) H i =H 5= 48.5(mm) D 4 =(3+1)×1=4(mm) BH 截面上，盒板①为 U形， B 1 =150-1=149(mm) B 4 =B 1 =149(mm) B 5 =B i =150-4×146(mm) D2=(0+1)×1=1(mm) 各部制造尺寸如图 1-6，内尺寸为 240×146×48.5 (mm)。 （ 2）由内尺寸计算制造尺寸与外尺寸 ①内尺寸计算公式如下： Xi=Xmaxnx+d(nx-1+k’) 式中 Xi——折叠纸盒内尺寸 (mm) Xmax——内装物最大外尺寸 (mm) nx——内装物沿某一方向的排列数目 d——内装物最大外尺寸 (mm) k’ ——内装物间隙系数 (mm) 对于折叠纸盒，在长度与宽度方向上， k′值一般取 3—5 mm ，在高度方向上 k′值一般取 1—3 mm。 k′值主要取决于产品易变形的程度。 如果内装物为单件，则 Xi=Xmax+k’ ②制造尺寸计算公式 ③外尺寸计算公式：X 0=X+t+K 3、罩盖盒盒盖尺寸设计 盘式折叠纸盒中的罩盖盒盒体盒盖为两个独立部分，其计算公式如下： X=Xi+(n-1)t+K X0=X+t i X nt k= ++=Xi+nt+k X + =X0+(m-1)t+α=X i+(m+n-1)t+k+α X0 + =Xi+(m+n)t+k+α 式中 Xi——罩盖盒盒体内尺寸（ mm） X——盒体制造尺寸（ mm） 0 X ——盒体外尺寸（ mm） X + ——盒盖制造尺寸（ mm） X0 + ——盒盖外尺寸（ mm） n——盒体纸板层数； m——盒盖纸板层数； t——纸板厚度（ mm） k——盒体制造尺寸修正系数（ mm） α——盒盖制造尺寸修正系数（ mm）。 9.8 折叠纸盒强度计算 1、折叠纸盒强度 折叠纸盒是用耐折纸板生产的，纸盒强度与纸板挺度有一定关系，而纸板挺度又取决于纸板厚度即 纸板横截面积以及弹性模量、纸板纵横向等。 在船运或仓储中，纸盒承受的主要是堆码压力。 纸板厚度与堆码强度成正比增加。 2、折叠纸盒强度计算公式 （1）BRDA(美国纸盒纸板研究开发协会)公式 1 2 (1 / 10 )( ) / xyxy p aD DDD t=+ p=α(1+D x/10Dy)(DxDy) 1/2 /t 式中 P——折叠纸盒抗压强度（N）； α——常数； Dx——纸板纵向挺度（mN·m）； Dy——纸板横向挺度（mN·m）； t——纸板厚度(mm)。 因为(1+ Dx/10Dy)≈ 1，所以，BRDA 简化如下： p=α(D xDy) 1/2 /t （2）Knis Rern 式 p=b(Dx+Dy/10)/t 其中 b 为常数。 （3）Daqel & Wessman 式 p=c(Dx+Dy/3) 其中 c 为常数。 （4）Schret & Verseput 式 p=d(Dx+Dy) 1/4 其中 d 为常数。 9.9 粘贴纸盒 1、粘贴纸盒 是用贴面材料将基材纸板粘合裱贴而成型，成型后不能再折叠成平板状。 （1）优点 ①可以选用众多品种的贴面材料。 ②防戳穿保护性好。 ③堆码强度高。 ④较为经济，适合小批量订货。 ⑤具有展示促销功能。 （2）缺点 ①生产成本高 ②不能折叠堆码 ③贴面材料一般手工定位，印刷面容易偏移。 ④生产速度低，储运困难 2、粘贴纸盒的原材料 基材主要选择挺度较高的非耐折纸板，厚度范围 0.41—1.57mm，常用厚度范围为 1—1.3mm。内衬选 用白纸或白细瓦楞纸、塑胶、海棉等。贴面材料品种较多。 盒角可以采用胶纸带加固、钉合、纸（布）粘合等多种方式进行固定。 9.10 粘贴纸盒结构 1、粘贴纸盒结构 （1）管式粘贴纸盒：盒底与盒体分开成型，即基盒由边框和底板两部分组成，外敷贴面纸加以固定 和装饰。 ①结构特点 a.手工粘贴。 b.用纸或布来固定盒体四角，勿用钉合方式固定。 c.手工裁料，尺寸精度高。 ②结构形式 （2）盘式粘贴纸盒：用一页纸板制成盒体。 ①特点 a.可以用纸、布、钉合成扣眼来固定盒体四角； b.结构简单，即可以手工粘贴，也可以机械粘贴，便于大量生产； c.四角及压痕精度较差。 ②结构形式 （3）亦管亦盘式粘贴纸盒：其中之一由盘式方法成型，另一则由管式方法成型 2、粘贴纸盒类型 （1）罩盖盒 ①全罩盖 ②浅罩盖 ③变形盖 （2）摇盖盒 ①覆盖式 ②单板盖 （3）凸台盒 （4）宽底盒 （5）书盒 （6）抽屉盒 （7）转体盒 （8）异形盒 ①异形盒体 ②圆拱盖盒 9.11 粘贴纸盒尺寸设计 1、盒坯内尺寸、外尺寸与制造尺寸的关系 0 2X Xtk′= ?+ 0 2 i X Xtk′= ?+ i X X= 式中 X ——粘贴纸盒盒坯制造尺寸（ mm） i X ——粘贴纸盒盒坯内尺寸（ mm） 0 X ——粘贴纸盒盒坯外尺寸（ mm） t ——纸板厚度（ mm） k′——修正系数（ mm） 如以内尺寸为依据计算制造尺寸和外尺寸，则有： i X X= 0 2X Xtk′=++ 2 i X tk′= ++ 2、粘贴面纸制造尺寸 1 X Xa= + 式中 1 X ——粘贴面纸用料尺寸（ mm） X ——基盒用料尺寸（ mm） a ——粘贴面纸伸长尺寸（ mm） 手工制盒， a 值应大于 13（ mm）；机械生产则应大于 22（ mm）。 3、双壁结构制造尺寸 i X X′= 2X Xt′=+ 2 i X t= + 0 2X Xt=+ 2( )X tt′ ′=++ 2( ) i X tt′= ++ 式中 X′——内框制造尺寸（ mm） X ——外框制造尺寸（ mm） i X ——内尺寸（ mm） 0 X ——外尺寸（ mm） t′——内框纸板厚度（ mm） t ——外框纸板厚度（ mm） 1 tHH′= ? 式中 1 t ——顶盖纸板厚度（ mm） H ——外框高度（ mm） H′——内框高度（ mm 9.12 纸盒的生产工艺 本节介绍机制纸盒的主要工艺流程和主要加工工艺。 1、工艺流程 根据所采用的原材料不同，纸盒的制作工艺也稍有区别。 （ 1）平张纸板制盒工艺 （ 2）彩色小瓦楞纸板制盒工艺， （ 3）影响纸盒质量的主要因素 ①结构设计； ②原材料； ③印刷； ④模切。 因此，印刷和模切是制盒过程中的两道关键工序。印刷的精美程度极大地影响纸盒的装潢效果，也 就是影响其促销功能：模切质量的好坏极大地影响纸盒的结构 (外观、精度、配合、工艺的精细程度等 )。 2、主要工序 （ 1）开切 (亦称开料 ) ：即将原材料按盒坯的大小和尺寸裁切成一定大小的纸坯 (制作单元 )。 开切时应注意以下几个方面： ①版面大小 一般将纸坯开切成全开、对开、四开、八开等，否则就要确定余料的利用途 径，避免不必要的浪费。 确定纸坯版面大小时要注意： a.现有设备规格的大小，应尽量利用现有设备的生产能力： b.制作要经济，充分利用原材料，还要操作方便。 ②用料套裁：纸盒的平面展开轮廓是凹凸不平的。合理排列，节省用料。 ③纸板纹向：应垂直于纸盒的的主要压痕线，以确保整个纸盒的制作质量。 ④纸板的正反面 ⑤放头：在盒坯轮廓周围要留出一定的加工余量 .一般按版面放 10mm，最小 不得少于 5mm。 （ 2）印刷 : （ 3）表面加工： 纸板印刷后，一般都要在印刷后或冲切后再进行一次表面加工，以提高其表 面的耐磨擦性、耐油性、耐水性和装饰性。 常用的表面加工方法有：覆膜、上光、烫印、压花等。 关于这部分详细内容参见辅助材料。 （ 4）模切： 关于这部分详细内容参见辅助材料。 （ 5）落料：模切之后，应把盒坯 (也称纸芯 )从整个纸坯中取出，去掉盒坯轮廓线之外的 所有废纸边，以及盒坯中间的空余部分，如提手孔中的废料。所以也称为撕边、敲芯、清废等。其 工艺方法有两种：机器自动落料和手工落料。 （ 6）制盒 :：主要内容是将盒坯折叠、粘接或钉合成犁。 3、表面加工技术 4、模切技术 9.13 手工纸盒的生产工艺 10 纸箱结构设计及制造 基本要求 ：了解和掌握瓦楞纸板的结构，瓦楞纸箱箱胚、箱型结构，瓦楞纸箱尺寸设计，瓦 楞纸箱强度设计，瓦楞纸箱材料选择，加工工艺，加工设备 教学内容 ：瓦楞纸箱箱型结构，瓦楞纸箱尺寸设计，瓦楞纸箱强度设计，加工工艺 重点与难点 ：瓦楞纸箱强度设计，关键工序 学时安排： 4 学时 10.1 瓦楞纸板的结构 1、瓦楞纸板的表示方法 （1）外面纸等级，外面纸定量、瓦楞芯纸等级-瓦楞芯纸定量、内面纸等级-内面纸定量、瓦楞楞 型。F。B-300·C-125·B-300AF （2）外面纸定量/内面纸定量-瓦楞芯纸定量/瓦楞 层数、瓦楞楞型。293/240- 151/1C （3）纸板代号-纸板类别号，同类纸板序号。S-1.1,D-2.1 2、瓦楞纸板的厚度 瓦楞纸板厚度是瓦楞纸箱设计中一个非常重要的因素，一般是原纸厚度与瓦楞高度之和。 瓦楞纸板厚度计算公式如下： 12m tt t t fhd=+++ ? 式中： t ——瓦楞纸板厚度（ mm）； 1 t ——外面纸厚度（ mm）； 2 t ——内面纸厚度（ mm）； m t ——瓦楞芯纸厚度（ mm）； fh ——瓦楞辊高度（ mm）； d ——瓦楞纸板制造过程中的厚度损失（ mm）。 影响 d 值的主要因素有： a.双面粘贴时出现的楞高损失； b.瓦楞不正。 表 10.1 瓦楞纸板厚度 楞型 纸板厚度 楞型 纸板厚度 楞型 纸板厚度 A 5.3 AA 10.4 AB 8.1 B 3.3 BB 6.1 AC 9.4 C 4.3 CC 8.4 BC 7.1 E 2.3 3、瓦楞纸箱箱坯构造 瓦楞纸板只有经过分切、压痕、开槽开角以后，才能制成瓦楞纸箱箱坯。箱坯结构主要 包括纵压 （痕）线，横压（痕）线，开槽和接头。 （1）压痕 ①压痕的种类 ②纵压线与横压线 ③压痕的作用 压痕的主要作用，是使瓦楞纸板按预定位置准确地弯折，以实现精确的纸箱内尺寸。 （2）开槽 是指在瓦楞纸板上切出便于折叠的缺口，其宽度一般为纸板厚度再加 1mm。开槽中心线要尽量与压痕 中心线对齐，前后左右的偏差要越小越好。 （3）接头 接头的接合方式与封箱方式一样，都有三种形式；胶带粘合、粘合剂粘合和金属钉钉合。 ①胶带粘合。 ②粘合剂粘合。 ③金属钉接合。 10.2 瓦楞纸箱箱型结构 瓦楞纸箱箱型结构，在国际上通用由欧洲瓦楞纸箱制造商联合会（FEFCO）和瑞士纸板协会 （ASSCO）联合制定的国际纸箱箱型标准。 1、国际纸箱箱型标准 按照国际纸箱箱型标准，纸箱结构可分为基型和组合型两大类。 （1）基型 一般用四位数字表示，前两位表示箱型种类，后两位表示同一箱型种类中不同的纸箱式样。 ①02——开槽型纸箱。 ②03——套合型纸箱。 ③04——折叠型纸箱。 ④05——滑盖型纸箱。 ⑤06——固定型纸箱。 ⑥07——自动型纸箱。 ⑦09——内衬件。 包括衬垫、隔板，垫板等，其中： a.平板型（0900—0903） b.平套型（0904—0910） c.直套型（0913—0929） d.隔板型（0930—0935） e.填充型（0940—0967） f.角型（0970—0976） （2）组合型 组合型是基本型的组合，即由两种以上基本箱型所组成，用多组四位数字或代号来表示。 例：瓦楞纸箱上摇盖用 0204 型，下摇盖用 0215 型图。 表示方法：上摇盖/下摇盖，即 0204/0215 例：纸箱采用 0303 型，但箱盖部分的斜折线（即对折线）改在 BH 面，而箱体部分的斜折线仍在 LH 面上。 表示方法：0303 /BHLH 例：纸箱箱体为 0320 型，封口钉合，采用 P 型提手，但上摇盖采用 0209 型，下摇盖采用 0204 型， 箱内有 0933型 6×4 衬格。 表示方法：0320；上盖 0209；下盖0204；S；P；衬格 0933，6×4 我国国家标准 GB6543—86（瓦楞纸箱）参考国际箱型标准系列规定了运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦 楞纸箱的基本箱型，其箱型代号如表所示 表 10.2 国家标准箱型 分类编号 箱 型 编 号 02 03 04 09 0201 0202 0203 0204 0205 0206 0310 0325 0402 0900—0976 2、非标准瓦楞纸箱 （1）包卷式纸箱 ①包卷式纸箱结构 ②包卷式纸箱特点 （2）分离式纸箱 ①改进型分离式纸箱 ②新型分离式纸箱 （3）三角柱型纸箱。 ①三角柱型纸箱的结构类型 ②三角柱形瓦楞纸箱的特点 （4）大型纸箱 ①摇盖箱 ②套合箱 （5）新型隔板 3、 未来瓦楞纸箱结构的发展趋势 10.3 瓦楞纸箱尺寸设计 1、内装物排列方式 在进行瓦楞纸箱尺寸设计时，必须对内装物排列方式、理想尺寸比例进行全面考虑。 （1）排列数目 内装物在瓦楞纸箱内的排列数目用下式表示： L BH nn n n= ×× 式中： n ——单个瓦楞纸箱内装物总数； L n ——瓦楞纸箱长度方向上排列内装物数目； B n ——瓦楞纸箱宽度方向上排列内装物数目； H n ——瓦楞纸箱高度方向上排列内装物数目。 （2）排列方向 对于内装物来说，按其本身的长度、宽度与高度（ l 、 b 、 h ）和瓦楞纸箱的长度、宽度与高度 （ L 、 B 、 H ）的相对方向，同一排列数目可以有 6种排列方向。 即，立放 // // lL bL ? ? ? 侧放 // // bL hL ? ? ? 平放 // // lL hL ? ? ? 例：某牙膏选用 0201 型瓦楞纸箱作外包装，内装中包装 24 盒，中包装外尺寸为 190 140 120( )mm×× ，试选择合适的排列方法。 分析：牙膏软管在中包装盒内只能平放或侧放，所以 //lh LB或 /bh LB 而中包装盒则选择立放为最佳。即 P 型： //lL，或 Q型： //bL 将中包装盒的长度、宽度与高度分别乘以倍数 nl nb nh ×1 190 140 120 ×2 380 280 240 ×3 570 420 360 ×4 760 560 480 ×5 950 700 600 ×6 1140 840 720 ×7 …… …… …… ×8 …… …… …… …… 如果综合考虑纸板用量、抗压强度、堆码状态、美学因素等条件，则 0201 箱形比例以 :: 1.5:1:1LBH= 为最佳。 寻找相应的 L 与B。 则， 1140 560 120 2.04 :1: 0.21 840 760 120 1.11:1: 0.16 ×× ? ? ×× ? 距 1.5:1:1相差甚远，故舍弃。 高度方向排列两层，先考虑 4×3×2 则， 760 420 240 1.81:1: 0.57 570 560 240 1.02 :1: 0.43 ×× ? ? ×× ? 舍弃 高度方向排列三层，先考虑 4×3×2 则， 760 280 360 2.71:1:1.29 560 380 360 1.47 :1: 0.95 ×× ? ? ×× ? 可以发现只有 423blh×× 560 380 360××方案最接近目标。 因此，选定排列方式为：Q 型： 423 LBH nnn blh××=×× 2、理想尺寸比例与最佳尺寸比例 （1）尺寸比例 对于直角六面体瓦楞纸箱来说 尺寸比例定义如下： ::LBH，或者： / L R LB= / H R HB= 式中 L R ——瓦楞纸箱长宽比 H R ——瓦楞纸箱高宽比 L ——瓦楞纸箱长度尺寸（ mm） B —— 瓦楞纸箱宽度尺寸（ mm） H —— 瓦楞纸箱度度尺寸（ mm） 当 L R 、 H R 一定时，纸箱的形状也就一定。决定瓦楞纸箱形状的仅仅是长、宽、高三个尺寸之间的 比例关系。 （2）理想尺寸比例 最佳的尺寸比例，则由纸板用量、强度因素、堆码状态乃至美学因素所决定。 （3）理想尺寸比例的单项决定因素 ①纸板用量 同一容量，当然纸板用量越少，尺寸比例越理想。 设 0201 型纸箱容积为 V，纸板用量为 S。 2( ) ( )SLBHB= +×+ VLBH= 由（2） V H LB = 代入（1） 2( )( ) V SLB B LB =+ + 2 2( ) VV LB B BL =+++ 设 V 为定值，求 S 的一阶偏导数 2 2( ) SV B LL ? =? ? 2 2( 2 ) SV LB B B ? =+? ? 令 0 S L ? = ? 0 S B ? = ? 则 2 2 20 V B L V LB B ? = ? ? ? ? +?= ? ? （3）代入（4），得 4 2 20 VL L LV + ?= 即 326 20VL V L+?= 解之，得 3 3 2 () VL LV ? = ? ? =? ? ? 舍去 所以， 3 2LV= 3 1 2 2 B V= 3 2HV= 即 :: 2:1:2LBH= ②抗压强度 a. L R 对抗压强度的影响：从理论上讲， L R 为 1 的纸箱抗压强度最大。抗压强度是综合平衡 中最重要的决定因素。 b. H R 对抗压强度的影响：在一定范围内， H R 的增大使抗压强度降低，但超过一定范围后， H R 与抗压强度没有多大关系。 ③堆码状态 a. L R 对堆码状态的影响 有两类堆码形式，一类是平齐堆码（或重叠堆码），一类是交错 堆码。从最佳堆码状态考虑，以采用 L R 为 1.5 的尺寸比例为理想。 b. H R 对堆码状态的影响：在一定条件下， H R 的增大可以提高纸箱堆码强度。 ④美学因素 当代造型美学常用比例有： a.黄金分割比例：尺寸比例 : 1.618:1(1: 0.618)LH= b.整数比例：这种比例是以正方形为基础而派生出的边长为 1:1， 2:1， 3:1…… :1n 之整数 比例的矩形。 e.直角比例：这种比例依次为 2 : 1, 3 : 1, 4 : 1 : 1nLL 4、最佳尺寸比例：0201型箱的最佳尺寸比例应为 1.5 :1:1。 3、瓦楞纸箱的尺寸设计 （1）内尺寸 ①内尺寸确定的因素 a.内装物最大外尺寸； b.按内装物形式确定的公差系数； c.内装物排列方式； d.内装物隔衬与缓冲件的相关尺寸。 ②内尺寸计算公式： max (1) iXx X xn dn kT′=+?++ 式中 i X ——纸箱内尺寸（ mm） max x ——内装物最大外尺寸（ mm） X n ——内装物在纸箱内某一方向的排列数目 d ——内装物公差系数（ mm） k′——纸箱内尺寸修正系数（ mm） T ——衬格或缓冲件总厚度（ mm） 内装物公差系数如下取值： 中包装盒： ± 1— 2mm/个 针棉织品： ± 3mm/12 件 硬质刚性品： +1— 2mm/个 例 ：计算瓦楞纸箱内尺寸。 已知： max max max 190 140 120lbh=== 423 LBH nnn===Q 型排列 求： i L 、 i B 、 i H 解：查表 取 55 41 LBH kkk d′′′= === 代入公式，得 140 4 (4 1) 5 568 i L =×+?+=（ mm） 190 2 (2 1) 5 386 i B =×+?+=（ mm） 120 3 (3 1) 4 366 i H =×+?+=（ mm） （2）制造尺寸 ①箱体长度、宽度、高度制造尺寸计算公式 i X Xt= + 式中 X ——瓦楞纸箱长度、宽度或高度制造尺寸（ mm） i X ——纸箱内尺寸（ mm） t ——瓦楞纸板厚度（ mm） 在实际生产中要根据具体情况加适当修正常数， i X Xtk= ++ 在实际设计中，纸板厚度 t 再另上1—3（ mm）的修正系数而合并成一个常数，仍用 k 表示。 i X Xk= + 式中 X ——瓦楞纸箱制造尺寸（ mm） i X ——纸箱内尺寸（ mm） k ——纸箱制造尺寸修正系数（ mm） k 值的大小与纸箱的具体尺寸有关。 2 L 和 2 B 是纸箱接合部门两侧面的长和宽，必须 1 L > 2 L ， 1 B > 2 B 所以 12L L kK> 12BB KK> ②接头尺寸 接头 J 的尺寸一般根据瓦楞层数及工厂的工艺水平而定，接头一般应与 LH 面连接。 ③对接摇盖制造尺寸 摇盖伸长系数，用 f x 表示。 1 2 f B Fx= + 式中： F ——纸箱对接摇盖长度（ mm） 1 B ——纸箱非接合箱面宽度制造尺寸（ mm） f x ——摇盖伸长系数（ mm） 例：计算瓦楞纸箱制造尺寸，选用 A 楞纸板。已知： 568 386 366 iii LBH= ==，求： L 、 B 、 H 、 J 、 F 解：查表 取 121 2 646 3 LL B B Kkk k=== = 935 2 Hf KJx== = 11 568 6 574 iL LLk=+ = += （ mm） 22 568 4 572 iL LLk=+ = += （ mm） 11 386 6 392 iB BBk=+ = += （ mm） 22 386 3 389 iB BBk=+ = += （ mm） 2 366 9 198 iH HHk=+= += （ mm） 35J = （ mm） 1 392 2 198 22 f B Fx=+= += （ mm），标注于图 ④03 类箱型制造尺寸 以箱体的内尺寸为基准 3 i X Xta + = ++ i X Xa + = + 式中： X + ——03 类箱盖制造尺寸（ mm）； i X ——03 类箱体内尺寸（ mm）； a ——03 类箱盖制造尺寸修正系数（ mm）。 ⑤05 类箱型制造尺寸：修正系数需查表 ⑥06 类箱型制造尺寸：见表 4—15 ⑦09 类内衬制造尺寸 a.平套型衬件，以 0904型内衬为例。 b.隔板型衬件 隔板总长度计算公式； i lXk′= ? 中间隔板宽度尺寸计算公式： 1 (1) iX X X nt D n ? ? = 端点隔板宽度尺寸计算公式： 2 (1) 2 iX X Xn tk D n ′? ? = ? 1 2 k D ′ = ? 2 () 2 iX X Xnltk D n ′? ? = ? 式中： l ——隔板总长度（ mm） i X ——纸箱内尺寸（ mm） k′——纸箱内尺寸修正系数（ mm） 1 D ——中间隔板宽度尺寸（ mm） 2 D ——端点隔板宽度尺寸（ mm） X n ——某方向上间隔内装物数目（ mm） t ——纸板厚度（ mm） 例：箱型 0201；0933，5×3，B 楞纸板，纸箱内尺寸为 200×120×200（ mm）， k′取 4，试计算隔 板尺寸。 已知： 200 120 200 iii LBH=== 45 3 LB kn n′== = 求： 1 l 、 2 l 、 1 D 、 2 D 、 3 D 、 4 D 解：查表 取 3t = 长隔板尺寸： 1 200 4 196l = ?= （ mm） 1 200 (5 1)3 38 5 D ? ? = = （ mm） 2 4 38 36 2 D = ?= （ mm） 短隔板尺寸： 2 120 4 116l = ?= （ mm） 3 120 (3 1)3 38 3 D ? ? = = （ mm） 4 4 38 36 2 D = ?= （ mm） ⑧锁销结构 a.锁底式结构： b.自锁底结构： c.锁销结构： 瓦楞纸箱的锁销结构有通锁和半锁之分。 通锁有关尺寸计算公式如下： 1( ) 21( ) L L Htm B tmm =+ ? ? =+ ? 半锁有关尺寸计算公式如下： 1( ) 2 21( ) L L t Hmm B tmm ? =+ ? ? ? =+ ? 式中： L H ——锁销高度（ mm） L B ——锁孔宽度（ mm） t ——纸板厚度（ mm） 如锁孔恰好开在双折线上时，锁孔宽度应为： 5 2 L B t= ⑨包卷式纸箱：见表4—17 （3）外尺寸 外尺寸计算公式如下： 0 X Xt=+ 根据具体情况， 0 X XtK= ++ 将常数合并得： 0 X XK= + 式中： 0 X ——纸箱外尺寸（ mm） X ——纸箱制造尺寸（ mm） K ——纸箱外尺寸修正系数（ mm） 例：计算瓦楞纸箱外尺寸 已知： 579 392 375LBH=== 求： 0 L 、 0 B 、 0 H 解：查表 6K = 0 574 6 580LLK=+= += （ mm） 0 392 6 398BBK=+= += （ mm） 0 375 6 381HHK=+= += （ mm） 例内装物最大外尺寸为 500×400×300 mm，单件包装，单件选用 0201； 0904 箱型。其中， 0201 箱用 A 楞纸板， 0904 内衬用 AB 楞纸板，求纸箱外尺寸。 已知： max max max 500 400 300lbh===，求： 0 L 、 0 B 、 0 H a. 0904 衬件内尺寸 查表， 55 4 LB H kk k′′ ′= == 500 5 505 i L = += （ mm） 400 5 405 i B = += （ mm） 300 4 304 i H = += （ mm） b. 0904 衬件制造尺寸 1212 91910 LLBBH kkkkk= ==== 代入公式得 121 2 514 506 414 406 304( )L LB B Hm=== == c. 0904 衬件外尺寸 查 10k = ，代入公式得 00 0 524 424 304( )LBH mm×× = × × d. 0201 箱内尺寸 11 0 LBH kkk′′′===，则 525 425 304 ii i LBH×× = × × e. 0201 箱制造尺寸 查表， 1212 646392 LLBBHf kkkkkx= ===== 12 1 2 531 529 431 428 313 218( )L LB B HFm=== = == f.0201 箱外尺寸 查表， 6k = ，得： 00 0 537 437 319( )LBH mm× ×=×× 10.4 瓦楞纸箱强度设计 是评价瓦楞纸箱的重要指标，是设计瓦楞纸箱的重要条件。 1、抗压强度 （1）抗压强度 指在压力试验机均匀施加动态压力至箱体破损时的最大负荷及变形量。正确评价瓦楞纸箱的抗压强 度，要包括以下几个方面： ①最大负荷 ②变形量 ③测试值偏差 （2）影响瓦楞纸箱抗压强度的因素 ①基本因素 a.原纸强度——内面纸、外面纸、瓦楞芯纸的环压强度（ RCT）或瓦楞芯平压强度（ CMT） b.瓦楞楞型—— A、 B、 C、 E c. 瓦楞纸板种类——双面、双芯双面、三芯双需、X-PLY 等 d. 瓦楞纸板含水率 e.在流通领域中外界环境的其他影响 ②可变因素 a.箱形尺寸比例； b.印刷面积与印刷设计； c.开孔面积与开孔位置； d.纸箱的制造技术问题； e.制箱机械的缺陷； f.质量管理问题。 （3）瓦楞纸箱抗压强度计算 一类根据瓦楞纸板原纸，即面纸和芯纸的测试强度来进行计算，另一类则直接根据瓦楞纸板的测试 强度进行计算。 ①凯里卡特（ K.Q.Kellicutt）公式 a. 凯里卡特公式 2 3 4 () az x X PP ZJ Z = 式中： P ——瓦楞纸箱抗压强度（ N）； x P ——瓦楞纸板原纸的综合环压强度（ N/cm）； az X ——瓦楞常数； Z ——瓦楞纸箱周边长（ cm）； J ——纸箱常数。 瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下 15.2 nmn x R CR P = ∑ ∑ n R ——面纸环压强度测试值（ N/0.152m） mn R ——瓦楞芯纸环压强度测试值（ N/0.152m） C ——瓦楞收缩率，单瓦楞纸板来说 12 15.2 m x R RRC P + + = 双瓦楞纸板 123 11 22 15.2 mm x R RRRCRC P + ++ + = 公式中的 15.2(cm)为测定原纸环压强度时的试样长度。 Z 值计算公式 00 2( )Z LB= + Z ——纸箱周边长（ cm） 0 L ——纸箱长度外尺寸（ cm） 0 B ——纸箱宽度外尺寸（ cm） az X 、 J 、 C 值可查表 例：计算瓦楞纸箱的抗压强度，其中面纸横向环压强度为 360N/0.152m，瓦楞芯纸横向环压强度为 150N/0.152m. 已知： 12 360 / 0.152 150 / 0.15 m R RNmRNm== = ， 00 580 398LmmBm= = 求：P 解： 00 2( )Z LB= + 195.6( )cm= 查表 8.36 1.10 1.532 az XJC=== 代入公式 12 15.2 m x R RRC P + + = 62.5( / )Ncm= 代入公式 2 3 4 () az x X PP ZJ Z = 4140( )N= b.凯里卡特简易公式 P ——瓦楞纸箱抗压强度（ N） x P ——瓦楞纸板原纸综合环压强度（ N/cm） F ——凯里卡特简单常数 c.06 类纸箱抗压强度计算公式 1.29( ) 1050 LB PPP= +? P ——06 类纸箱抗压强度（N） L P ——主体箱板抗压强度（N） B P ——端板抗压强度（N） 0201 () L L PP LB = + * 0201 () B B PP LB = + 0201 P ——与主体箱板同材质 0201 纸箱抗压强度（ N） * 0201 P ——与端板同材质 0201 纸箱抗压强度（ N） d.包卷式纸箱抗压强度计算公式 2 0201 0.6 1.6 F B WA PP=×× WA P ——包卷式纸箱抗压强度（ N）； 0201 P ——用凯里卡特公式计算的 0201 纸箱抗压强度（ N）； F ——摇盖长度（ mm）； 0 B ——纸箱宽度外尺寸（ mm）。 e.其他箱型抗压强度计算 部分箱型可按下式计算 0201 PaP= P ——其他箱型抗压强度（N） 0201 P ——0201 箱型用凯里卡特公式计算的抗压强度（N） a ——箱型修正系数 凯里卡特公式，与实际测试值有一定差异，一般比测试值小 5％。 ②马丁荷尔特（Maltenfort）公式 000 10.2 21.0 3.7 ( )PL BHaCLTOb=+?+?+ P ——瓦楞纸箱抗压强度（N） CLT O? ——内、外面纸横向平压强度平均值（N/cm） ③沃福（Wolf）公式 2 0.041 0 1.1772 (0.3228 0.1217 1) 100 mLL PtZ R R P H ? + = m P ——瓦楞纸板边压强度（N/m） ④马基（Makee）公式 0.75 0.25 0.5 0.02028 ( ) mxy PPDZ= x D ——瓦楞纸板纵向挺度（ MN· m） y D ——瓦楞纸板横向挺度（ MN· m） 马基简易公式： 0.05874 m PPtZ= 包卷式纸箱抗压强度计算公式： (1 ) WA m L PaPtZRb=++ WA P ——包卷式纸箱抗压强度（N）； m P ——瓦楞纸板边压强度（N/m） a ——常数 b ——常数 ⑤APM 计算公式 令 0.75 0.25 0.02028 ( ) mxy BSF P D D= ()PBSFZ= BSF ——纸箱强度系数； * PBSFW= ∑ * BSF ——箱面强度系数 W ——垂直箱面宽度（mm） 考虑箱面印刷对抗压强度的影响。 ()PPF asW=?? ∑ a ——箱面分类系数 s ——纸板强度系数 ⑥由原纸强度计算纸板强度的公式 12 73.3( ) 1560 m PRRCMT=+++ m P ——瓦楞纸板边压强度（N/m） 1 R ——外面纸环压强度（N/0.152m） 2 R ——内面纸环压强度（N/0.152m） CMT ——瓦楞芯平压强度（N/0.152m） 2、堆码强度 （1）堆码强度 ①堆码强度 指仓库储存的瓦楞纸箱包装在静态压力之下于堆垛行将坍塌之前所能承受的负荷。 ②安全系数 是纸箱在实际堆码情况下可以得到的安全程度。 s P K P = K ——瓦楞纸箱堆码安全系数； P ——空箱抗压强度（N） s P ——最大堆码负荷（N） max 9.81 ( 1) s PGN= ? s P ——最大堆码负荷（N） G ——单个纸箱毛重（kg） max N ——最大堆码层数 根据经验数据，安全系数一般为 2—5： 1 (1 )(1 )(1 ) K α βγ = ? ?? K ——安全系数 α——印刷开孔强度降低率。一般取 10—20％ β ——运输过程强度降低率。一般取 20％ γ ——仓储过程强度自然降低率。一般取 30—50％ （2）最大堆码层数 ①无托盘堆码的最大堆码层数 max 0 w H N H = max N ——最大堆码层数； w H ——仓库最大有效堆码高度（mm） o H ——瓦楞纸箱高度外尺寸（mm）。 max 9.81 ( 1)PKGN= ? 0 9.81 ( 1) w H PKG H = ? P ——纸箱抗压强度（N）； K ——纸箱安全系数； G ——单个纸箱毛重（Kg）； w H ——仓库最大有效堆码高度（mm）。 0 H ——纸箱高度外尺寸（mm）。 ②托盘堆码的最大堆码层数 主要取决于下列因素： w H ——仓库最大有效堆码高度（mm）。 T ——托盘高（厚）度(mm) n ——每码垛的包装托盘层数； max h ——托盘包装的最大高度（mm）； 0 H ——瓦楞纸箱高度外尺寸（mm）。 a. max max 0 hT n H ? = max n ——单个托盘包装中最大纸箱堆码层数 b. min max w H n h = min n ——仓库最大有效堆码高度下可装载最少的托盘包装的层数 c. 0max minw HHT ? = ? 0max H ? ——纸箱可占取的最大净高（mm） d. 0max max 0 H N H ? ′ = max N′ ——仓储中纸箱可能的最大堆码层数 e. max max N n n ′ = n ——仓储堆码可能的托盘包装层数 f. max Nnn= N ——可以考虑的堆码层数 max NN′< ，而 max N′ 又不是 3、5、7、11、13、17、19、23（除其本身与 1 外无其他约数）， 则可以考虑在每个托盘包装上减去一层瓦楞纸箱而重新组合成一个新增加的托盘包装以提高仓储空间的 利用率。为此， max NN′= 。否则，将仍选择 N ，即 max NN= （3）堆码性能系数 ①堆码性能系数 max 90 9.81 ( 1) Z SPF GN = ? SPF ——堆码性能系数 Z ——纸箱周边长(mm) G ——单个纸箱毛重(kg) max N ——纸箱最大堆码层数 ②堆码性能系数的意义 标准堆码性能的表达式为： 00 max 84( ) 9.81 ( 1) LB SPF GN + = ? ③堆码性能系数的应用 a. 堆码性能的现有设计是在安全系数的范围之内，SPF 值越高，设计越可靠； b.如果SPF值小于 2，必须使用更强的高级纸板或增强结构； c.如果SPF值大于 5，应考虑选用较低等级的纸板； d.如果已知安全系数，当计算 SPF 值小于所需安全系数时，应使用强度更大的纸板，当值大 于所需安全系数时，选用较低等级的纸板。 ④SPF 图算法 3、瓦楞纸板国家标准数据 最大综合尺寸计算公式如下： max 0 0 0 X LBH= ++ ∑ max X ∑ ——纸箱最大综合尺寸(mm) 0 L ——纸箱长度外尺寸（mm） 0 B ——纸箱宽度外尺寸（mm） 0 H ——纸箱高度外尺寸（mm） 4、根据强度要求选择瓦楞纸板 （1）根据原纸环压强度选择瓦楞原纸 0.152R rW= R ——环压强度（N/0.152m） r ——环压指数（N·m/g） W ——定量（ 2 /gm） （2）相对堆码性能系数 mins SPF RSP SPF ? = RSP ——相对堆码性能系数； SPF ——某一纸箱的堆码性能系数； mins SPF ? ——尺寸比例为 2:1:2的 0201 纸箱的堆码性能系数。 10.5 瓦楞纸箱材料选择 瓦楞纸箱所需纸板或原纸的选择有两种途径，其一根据瓦楞纸箱尺寸和内装物重量，查表选取一定 技术指标要求的瓦楞纸板，其二通过抗压强度或堆码强度计算公式逆向求之。 1、根据纸板边压强度选择瓦楞原纸 如果已知纸板等级的适当的堆码性能，对其他设计方法的纸板等级选择可用换算 SPF 测试。计算公 式如下： ** min sSPF SPF s = min SPF ——最小 SPF 值 s ——所选择纸板的强度系数 * s ——已知纸板的强度系数 * SPF ——已知纸板的堆码性能系数 10.6 瓦楞纸箱加工工艺 1、瓦楞纸箱的生产过程 分为三个阶段： (1)瓦楞纸板的加工 (2)瓦楞纸箱箱坯的加工 (3)制箱成型 2、瓦楞纸箱的生产工艺 生产方式：单机生产、单面机生产、生产线生产。 相应地，有各自的生产工艺。 （ 1）生产过程 ①单机生产纸箱 卷筒纸分切→纸页切断→面纸印刷 /瓦楞纸压楞→裱贴→分纸压痕→切角开槽→钉箱 (粘箱 ) ②单机生产彩盒 卷筒纸分切→纸页切断→面纸印刷／瓦楞纸压楞→裱贴→模切→除屑→ (铁盒 ) ③联合机生产纸箱 单面机／单面机→“桥”→复面机→烘干道→冷却→纵切横压痕→横切→纵压痕→印刷 /开槽 → (粘箱 ) ④联合机生产彩盒 单面机→“桥”→复面机→烘干道→冷却→纵切→模切→彩色印刷→横切→除屑→成盒 单面机→切断→复面→模切→除屑 ↑ ↓ 纸页彩印 成盒 3、 关键工序 （ 1）瓦楞纸箱的生产过程 即将瓦楞芯纸轧成波纹状。在瓦楞成型机上，下瓦楞辊一般为主动辊，通过相互啮合的瓦楞 齿，带动上瓦楞辊转动，同时带动夹在两辊间的瓦楞芯纸向前移动，在压力和温度的作用下，随着两辊 的完全啮合，芯纸被轧制成波纹状的瓦楞纸。瓦楞成型过程实质上是一个热压成型过程，类似凹凸压 印，两个瓦楞辊可视为一对凹凸模具。 ①瓦楞辊的加热，其作用是： a.使瓦楞易于成型 b.固化瓦楞形状 加热方式：电阻丝加热、蒸汽加热、石油液化气加热等。 ②瓦楞辊的加压。加压的作用： a 促使芯纸变形 b 固化瓦楞形状 加热方式：螺旋加压、弹簧加压、压缩空气加压和油缸加压等。 （ 2）上胶裱制 (粘合 )。作用：瓦楞定型：纸板成型；方便使用。 通常采用玉米淀粉粘合剂。 在实际生产中，因粘合而造成的纸板质量问题是最为严重的。如脱楞 (施胶量太少 )、露楞 (表面 出现“搓板”现象，由施胶过量引起，同时造成成本增加 )。影响因素包括粘合剂本身的性能和粘合工艺 两个方面。 （ 3）模切压痕。压痕型式：单点式、三点式、五点式。与普通纸板稍有不同。 （ 4）箱面印刷。最常见的印刷方式是凸版印刷 (橡皮版 )。油墨多采用水性油墨。 10.7 加工设备 1、瓦楞纸板生产设备 （ 1）支架 (无轴式原纸支架 )：支撑卷筒原纸，便于开卷或放卷。 （ 2）预热装置：预热原纸和单面瓦楞纸板 (为轧瓦、粘合服务 )。 （ 3）单面机：轧瓦、裱里。核心设备。导纸 (片 )机构的作用：脱离上瓦楞辊。 （ 4）天桥：中转站，缓冲区、实现生产线连续工作的柔性联结。 （ 5）上胶机：生产多层板。 （ 6）贴面机 (复面机或双面机 )：使上胶后纸板进一步粘牢。分加热区和冷却区两段。 （ 7）纵向分纸压线机：高度方向分切和压痕 （ 8）横向切断机 （ 9）堆积机 2、印刷开槽机 经印刷、纵向压痕、切角、开槽成为箱坯。 3、钉箱机 将扁形低碳钢丝作成 u 形钉钉合成成品。 此外，瓦楞纸箱厂还有以下设备：胶带机，折叠 -胶带机，折叠 -粘盒机，苯胺印刷 -折叠 -粘盒机， 折叠 -开槽机，涂蜡机，机内涂布机，幕帘涂布机，复合机。 11 其它纸制品包装结构 基本要求： 掌握纸袋，纸杯，圆筒形复合纸罐，纸桶，纸浆模塑制品结构与制造工艺，掌握纸 桶设计计算 教学内容： 纸袋、纸杯、圆筒形复合纸罐、纸桶结构与制造工艺，掌握纸桶尺寸得设计计算， 掌握纸浆模塑成型工艺与方法 重点与难点： 圆筒形复合纸罐，纸浆模塑制品，纸浆模塑制品 学时安排：4学时 11.1 纸袋 纸袋是用纸制成的一种袋式容器，属软包装范围。 1、纸袋包装的特点 2、小纸袋的结构及制造 （ 1）小纸袋的结构形式 ①扁平式纸袋 ②方底袋 ③尖底袋 ④角底袋 ⑤手提袋 ⑥异形袋 （ 2）小纸袋制作工艺 其生产过程的主要操作有： ①纸筒成型与结合 ②切袋 ③袋底成形与粘贴 ④封口 （ 3）小纸袋的材料选用 3、大纸袋的结构与制造 （ 1）大纸袋的结构形式 ①扁平袋 卷筒纸 印刷 纸筒成型 切断 成品袋底成形 ②折熠袋 ③尖底袋 ④角底袋 ⑤敝口袋 ⑥阀口袋 （ 2）大纸袋的制作及材料选择 定量 （ g/m 2 ） 水分 （ %） 破裂强度不低于 （ kgf/cm 2 ） 撕裂强度不低于 （ gf） 施胶强度（） 不低于 1 号 2号 1号 2号 1号 2号 40± 2 50± 2.5 60± 3 70± 3.5 80± 4 90± 4.5 100± 5 120± 5 7~10% 1.2 1.6 1.9 2.3 2.7 3.1 3.5 4.2 0.8 1.1 1.5 1.9 2.3 2.6 3 3 25 40 52 64 75 84 93 112 15 25 37 50 60 70 80 100 0.75 0.75 1 1 1.5 1.5 1.5 2 0.75 0.75 1 1 1.5 1.5 1.5 2 品号 指标名称 1 2 3 4 允许偏差 定量（ g/m 2 ） 耐破度 (kgf/cm 2 )≥ 破裂度 (gf)纵横平均值≥ 透气度（ ml/min）≥ 施胶度（ ml/min）≥ 水分（ %） 80 2.8 90 200 1.75 9 80 2.8 90 200 1.75 9 80 2.8 90 200 1.75 9 83 2.3 90 200 1.75 9 -5 -5 -1 -2 （ 30 大纸袋结构设计要点 ①确定纸袋的层数和各层用纸的定量 ②确定袋的长宽比与各部尺寸 ③确定袋底结构 ④确定袋底的封合方法 11.2 纸杯 纸杯是盛装饮料等食品的小型容器，一般上口较大，下口较小，视需要可设置盖及把手 1、纸杯的特点 2、纸杯的种类 （ 1）冷饮杯 （ 2）热饮杯 （ 3）快餐面杯 ①普通面碗 ②高档面碗 ③高档双层面碗 3 、纸杯的结构 4 、 纸杯的制造工艺 5 、 杯材料 涂腊纸杯的生产工艺流程 11.3 圆筒形复合纸罐 复合纸罐是指罐体材料为纸质，并配以纸质或其它材质的罐底及罐盖的小型密封容器 1 、 复合纸罐的特点及应用 2、 复合纸罐的结构 （ 1）罐体的结构及材料 ①螺旋式 ②平卷式 （ 2）罐底、罐盖材料及封合方式 杯身卷筒材料输入 印刷 杯身模切片 料定位 制杯 （热封或粘贴） 杯底模切 杯底材料输入 上蜡 热处理 包装 出厂 （ 3）复合纸罐加工用粘合剂 3 、 复合纸罐的设计要点 11.4 纸桶 纸桶是以纸板作胚料，加内衬材料制成的大形桶形包装容器。 1 、 纸桶的特点 （ 1）优点 （ 2）缺点 2、 纸桶的种类及结构 （ 1）层合纸板桶 （ 2）瓦楞纸板 . 3、 纸桶尺寸的设计计算 （ 1）结构尺寸的设计计算 表 11.3. 纸桶桶壁厚度计算与核算 桶盖与桶底厚度 (mm) 容量 （ L） 内径×高度 （ mm） 纤维板 硬木板 胶合板 装载货重参考值 （ kg） 135 185 230 275 325 335 470× 600 500× 760 500× 950 545× 990 585× 1030 585× 1070 3 4 4 4 4 5 12 12 12 12 20 20 7 7 9.5 9.5 11 11 25~30 30~65 65~100 100~135 135~180 180~250 11.5 纸浆模塑产品 1 、纸浆模塑制品介绍 （ 1）纸浆模塑制品的的特点 ①属于“绿色包装” ②原料来源广，造价低。 ③强度大，可塑性和缓冲性能好。 ④重量轻，回收费用底，可反复利用。 ⑤保护性，互换性和装璜性能好。 ⑥抗弯和抗裂（撕裂）强度叫好。 ⑦透气性好。 ⑧高速自动大批生产。 ⑨良好的吸水性，疏水性，和隔热性。 （ 2）纸浆模塑制品的应用 ①蛋托 ②果托 ③工业用托盘 ④生鲜食品包装托盘 ⑤农用纸浆模塑制品 ⑥特种纸浆模塑制品 2、纸浆模塑制品生产现状 3、纸浆模塑成型工艺 （ 1）纸浆模塑制品制造过程 纸浆模塑的制造工艺路线为： ①废纸分选 ②制浆 ③施胶 ④浓度调配 （ 2）制品成型 ①平面型制品的成 ②立体型制品的成型 （ 3）脱水脱模 （ 4）干燥 废纸分选 制浆 施胶 浓度调配 制品成型 脱水 干燥 成品捆包 （ 5）成品捆包 4 、纸模的成型方法 纸模的成型方法主要有： （ 1）按产品精密程度分有普通模制法和精密模制法。 ①普通模制法 ②精密模制法 （ 2）按设备原理分有：真空成型法、液压成型法和压缩空气成型法三种。 ①真空成型法 ②液压成型法 ③压缩空气成型 5、纸模制品成型加工设备 （ 1）普通型纸模制品成型机 （ 2）蛋盒专用机 （ 3）垂直式成型机 （ 4）贝洛依特成型机 （ 5）模制品生产线简介 制件类型 指标 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 干燥前制品重量（ g） 干燥后制品重量（ g） 1094 361 1098 518 2927 932 干燥前尺寸（ mm） 厚 高 直径 6.5 195 186 8.6 285 195 10.3 450 215 干燥后尺寸（ mm） 厚 高 直径 4.9 185 6.5 271 7.8 429 干燥后尺寸收缩率（ %） 厚 高 直径 22.2 5.0 4.3 24.4 4.9 4.4 24.2 4.7 4.6 12 纸包装结构 CAD 简介 基本要求： 掌握 CAD 技术与 CAM 技术在纸包装中的作用，了解“ TILI-SKH”纸包装结构设计软件，理 解并掌握它的功能与应用 教学内容： 纸包装 CAD 技术，“ TILI-SKH”纸包装结构设计软件 重点与难点： CAD 技术，动态模拟 学时安排：2学时 12.1 CAD 技术 1、CAD 具有以下四大类功能： （1）建立几何模型； （2）工程分析； （3）动态模拟； （4）自动绘图； 2、CAM 是在产品制造与管理方面的综合技术 CAD（设计部门）CAM（生产部门 12.2 “TILI-SKH”纸包装结构设计软件 天津轻工业学院最新研制。 13 纸包装技术发展动态 基本要求： 了解几种特殊功能的纸板及其性能与功用，了解新型包装容器，了解现代瓦楞包装技术设备 的发展动向 教学内容： 现代纸盒包装技术发展动态，现代瓦楞包装技术发展动态 盒型设计 材料选择 结构设计 尺寸设计 模版设计 检 验 装 配 激光制版 样盒制造 重点与难点： 新型包装容器，先进的包装技术设备 学时安排：2学时 纸包装容器自问世以来，因其独具的材料结构机理，特有的包装功能效果和经济实惠的广泛适用范 围，如今在各种类型的包装容器中无论是内、外包装或运输、销售包装其使用量均首屈一指，成为包装 领域诸家族中瞩目的佼佼者。 很显然，现代瓦楞包装业及其技术的发展趋势将不断地朝着高效率、多功能、有利环境保护和节省有 限资源的方向提高，通过瓦楞包装技术的不断进步和自我完善，使瓦楞包装产品更具有社会使用价值， 更具备有市场竞争能力和产品持续发展的生命力。 日新月异的科学技术成就为促进现代瓦楞包装技术发展提供了非常有利的条件。 13.1 特殊功能的瓦楞纸板 1、 高强度特种瓦楞纸板 （ 1）混抄纸瓦楞纸板 原纸是制作瓦楞纸板的主要材料。现在有一种用混抄纸制作的高强度瓦楞纸板新技术，为改善纸扳 的性能提供了一条甚是可取的新途径。日本兰格株式会社开发研制的肿原纸现已投入市场，这是一种以 木质天然纸浆和聚乙烯固化剂合成纸浆混合抄制的瓦楞纸板原纸，其抄制形式有三种。 RP 混抄原纸的特点：强度高于纯木浆原纸，耐水性和伸缩稳定性好，同时仍具有普通原纸的透气透 湿性能，可以加热成型，废纸可以回收再生，成本与普通原纸相似。 （ 2） UPS 合力型瓦楞纸板 UPS 瓦楞纸板的主要优点是：强度高，定量低，包装空间小。 UPS 瓦楞纸板的制作工艺并不复杂，它是将二张 (或三张 )普通的瓦楞原纸粘合在一起，然后按常规的 瓦裱方式在瓦楞纸板机上制成具有高强度的 UPS 合力型瓦楞纸板，其构成如图所示。 用二张瓦楞原纸层合起来的强度数值概念不是“ l+l＝ 2”，而是“ l+1＝ 4”甚至更多， WPS 瓦楞纸板 增加强度的秘诀不是由于两层瓦楞纸的结果，而是靠使用极东公司研制的强力化学剂 (POWERBK-S)作为 两层瓦楞纸的粘合材料使然。 （ 3）编织复合瓦楞纸板 由加拿大 DOMTAR 包装公司开发研制的用玻璃纤维编织网复合瓦楞纸板，具有很高的抗张强度；可 以用于制作散装货物的重型瓦楞包装容器。这种编织复合瓦楞纸板的制作工艺相当简单，可以在一般常 规的瓦楞纸板机上将一层玻璃纤维增强网膜夹在衬纸与瓦楞芯纸之间一起粘合而成。 （ 4） IF 铁箔复合互楞纸板 IF 铁箔是日本东洋钢板株式会社经多年研究成功的一种可用于有特殊包装功能的瓦楞纸板复合材 料。制造工艺是应用电极沉积法从含有铁成分的电解液中析制成极薄（ 0。 002~0。 005mm）的纯铁箔， 经电镀 (锌＼镍或锡 )防锈处理后卷制成 IF 卷筒铁箔制品。 IF 铁 箔的机械性能良好。 （ 5）添加化学剂料的瓦楞纸板 添加化学剂是增强瓦楞纸板强度的一种有效办法，目前在一些国家的瓦楞纸包装制造业中相当重视这 方面的开发和应用。 （ 6） K 型瓦楞纸板 制作 K 型瓦冷纸板的的材料、设备、工艺与此同时其他常规瓦楞纸板完全相同，区别之处仅在于 K 型瓦楞滚筒的瓦楞齿高度民主为 6.6~7.7mm,比 A 楞约高出 50%，接近与 C 楞的一倍，比 B 楞高出近两 倍。 （ 7）纵横交错的瓦楞纸 传统的瓦楞纸板优点是纵向垂直边压强度特别好，直边压强度特别好，然而其横向垂直边压和平面 压强则显得逊色许多。而楞向纵横交错的瓦楞纸椒可以完全解决这个纸板抗压强度失衡的困扰。 （ 8）蜂巢芯纸板 蜂巢芯纸板的最大优点是纸板平面强度高，硬度好，应力均衡，用 蜂巢芯纸板制成的包装纸箱，其 耐冲性能特别好，但垂直强度则不及瓦楞芯纸箱，而平面承载力又比瓦楞芯纸箱高的多。 2、保鲜功能的瓦楞纸板 （ 1）塑膜复合瓦楞纸板 塑膜复合瓦楞纸板是由五层材料组合成的具有保鲜功能的单层瓦楞纸板 塑膜复合型瓦楞纸板的保鲜作用，主要在于夹在面衬纸中间的复合塑料膜层，这种塑料膜的材料在 国外制作的保鲜纸箱中比较常见的有三种： （ 2）铝膜复合瓦楞纸板 用于复合瓦楞纸板的铝膜指的是镀铝膜 (PET)，即以聚乙烯薄膜为基材同铝热 剂结合而成的铝塑复合薄膜，铝膜复合瓦楞纸板的构成方式有三种。保鲜性能良好，箱面保持原来 牛卡纸的性 （ 3）用发泡塑料组合的瓦楞纸板 用发泡塑料组合合瓦楞纸板制成的包装箱，不仅具有保鲜功能，而且还能保温、隔热、抗水，兼有 良好的冷藏包装效果。其组合方式 （ 4）二氧化硅混合衬纸瓦楞纸板 它的保鲜作用在于纸板的里衬纸中含有能够吸收乙烯气体的粉剂，这种粉剂是用白硅石为原料制成 的以二氧化硅为主要成分的多孔型粉剂 . （ 5） DNA 抗菌保鲜瓦楞纸板 纸板里衬纸的表面敷有一层称为 DAN 的抗菌防腐剂，这种防腐剂对食品卫生没有影响。 （ 6）远红外线保鲜衬板 在纸板的表面涂上一层能有效放射红外线的陶瓷体，使用时只需按瓦楞纸箱的内径长宽尺面确切成 保鲜衬板，垫在箱内的底部或覆盖在内容物的上面，便能起到保鲜的作用 (见 3、其它特殊功能瓦楞纸板 （ 1）防火瓦楞纸板 美国阿诺克斯 (ARNOX)公司研。该防火瓦楞纸板的防火机理完全有赖于一种具有很高的防火性能的 阻燃化学溶剂制，瓦楞纸板进行防火化学剂处理的操作工艺倒很简单，方法一，将原纸在制成瓦楞纸板 之前先用防火化学剂渗透即可；方法二，把已经制成的普通瓦楞纸板或纸箱整体渗透防火化学溶剂也 行，渗透过防火化学溶剂的瓦楞纸板干燥处理后其防火性能便已形成，而且纸板的抗压强度还会略有提 高，耐破度可增加 11． 6％，环压强度提高 13． 1％。 （ 2）防水瓦楞纸板 制作防水瓦楞纸板的方式方法很多，归纳起来其原理无非是采用具有拒水性能的物料施加于构成瓦 楞纸板的纸张的某一局部或全部，来改变纸张的亲水性从而达到防水防潮的目的。这些拒水性物料的种 类很多，如油脂类＼树脂类＼胶水类＼石蜡类等；施加防水剂料的工艺可以在制造原纸时将防水剂料混 合于纸桨中抄制成全防或面层防水原纸，也可以在制造瓦楞纸板时预先在原纸的表面施加某种防水剂 料，还可以在制成瓦楞纸板或纸箱成品后对其某一层的表面或整体施加防水剂料。 （ 3）隔热瓦楞纸板 这种瓦楞纸箱的良好隔热性能是由于瓦楞纸板的 CORFOAMS 的特殊制造工艺构成的。 CORFOAMS 隔热瓦楞纸板的制造工艺是在纸板的面衬纸与芯纸之间的瓦楞间隙中注入聚氨酯泡沫塑料，使具有隔热 特性的聚氨酯泡沫同普通的瓦楞纸板构成一体，从而达到降低导热的目的 （ 4） NOR-BOX 隔热防水瓦楞纸板 挪威用聚乙烯薄膜热封的 NOR-BOX 瓦楞纸板箱。 （ 5） F 型瓦楞纸板 英国威奇 (HORWICH)公司首先开发应市的一种超薄型瓦楞纸板，其瓦楞高度只有 0.9mm,，低于一般 的 E 型瓦楞。 13.2 新型的瓦楞包装容器 1、特定功能的瓦楞包装容器 （ 1） BIB 液体包装瓦楞纸箱 IB 的塑料袋套装在瓦楞纸箱内构成的一种液体包装容器组合体。 IB 的塑料袋套装在瓦楞纸箱内构成 的一种液体包装容器组合体用相应的制作材料和规格尽寸，然后用热封、吹塑或真空成型等不同工艺方 法分别制作而成， BIB 塑料袋具有不渗漏、不透气、无毒、无味等各种不同性能的 BIB--瓦楞液体包装容 器已形成系列，该系列的容器用三层瓦楞纸板制作外层壳体，内层为 PVC 塑料薄膜袋，袋口设有密封阀 口，方便液体的装填和取出，该系列容器的容量分别为 900、 1150、 1250、 1500 升四种规格，均可与托 盘配套使用。 （ 2） EFF 冷冻水产品包装瓦楞纸箱 EFF 冻鱼瓦楞纸箱的箱体是套合式的箱型，用 二片防水瓦楞纸板模切成箱底和箱盖二个部分组成， 另外在箱内底部有一个用苯乙烯树脂制作的塑料托盘，用以盛接箱内的冷凝水滴及由冻鱼渗出的鱼腥水 分，托盘里面有一片吸水性聚合物 (吸水纸或无纺布 )，防止托盘内的鱼腥水流淌外溢。箱体的规格大小高 低可根据需要而变化设计，如此组合构成一个完整的冷冻水产品包装瓦楞纸箱。 （ 3）活鱼运输包装瓦楞纸箱 由瓦楞纸板箱与聚乙烯薄膜内衬袋结合构成外层纸箱是采用有一定防潮性能的瓦楞纸板制成的，用 瓦楞纸板构成的活鱼瓦楞包装容器的内衬袋上方有二个收紧口，一大一小，大口子供装入海水和活鱼进 出，小口子的设置是为了在装进活鱼后把袋中水面上的空气从小口子抽出，同时将氧气发生剂输入袋 内。 （ 4）三温层食品包装瓦楞纸箱 日本开发生产的 CC 瞻 U)AM(冷控 )三温层瓦楞纸箱，是一种可以将三种生鲜食品分别存放在常温＼ 冷藏＼冷冻三个不同温度环境中的保鲜包装容器。 （ 5）球形缓冲垫防震瓦楞纸箱（ 日本东芝公司生产） 这种防震瓦楞纸箱实际上是由内、外二个箱体构成的，在内、外箱之间的上下左右均留有一定的空 隙，用六片球形缓冲垫片衬在内、外箱之间的六面空间。衬板的圆孔直径略小于橡皮小球，使球体恰好 镶嵌进圆孔内构成球形缓冲衬垫。 （ 6）气垫式防震瓦楞纸箱 法国 (AKYLUX)的防震纸箱，是由一个瓦楞纸箱和二个塑膜气垫袋两部分构成的。 2、特殊结构组合的瓦楞包装容器 （ 1）冷冻品大型瓦楞纸箱（澳大利亚） 该瓦楞纸箱由箱底、箱盖和侧体三个部分组合而成，在底、盖和侧体的内壁均夹有一层聚苯乙烯发 泡塑料 (EPS)板作为隔热保冷材料，纸箱整体用木托盘承载，其结构如下面图 9— 23。 （ 2）八角形的铜末包装 -瓦楞纸箱 八角形铜末纸箱的箱体结构是由两张双层瓦楞纸板套筒组合而成的 （ 3） REGA 拉带开启式瓦楞纸箱 - RECA 瓦楞纸箱的特点： （ 4）木板组合的瓦楞包装箱 利用木板材特有的优越性在瓦楞包装容器的关键部位用少量的木板与瓦楞纸板组合，构成可以满足 某些载重量大的包装需要，用木板组合构成的瓦楞纸箱在欧洲比较常见。 （ 5）叠粘式全封闭瓦楞纸箱 由济宁合力科工贸公司于 1994 年研制成功并获国家专利的叠粘式全封闭瓦楞纸箱新技术，它改变了 传统的纸箱结构设计和成型工艺，改革了 02 型纸箱的盖与箱体的接合方式，用一片瓦楞纸板经压线、折 叠、粘合便可成箱，既省节又有强度。 （ 6）瓦楞构件式集合运输外包装 是一种可以节省运输包装纸箱用料的构件式瓦楞包装形式。 （ 7） H 型内衬结构瓦楞纸箱 H 型内衬结构纸箱是由两片瓦楞纸板构成的 . 该纸箱结构方式的优点是用材面积省，抗压强度好。 （ 8）大型瓦楞包装配套结构四例 澳大利亚伟时纸品业公司 (VISYBOARD)设计制造的几种大型瓦楞包装，在结构组合配套上很有特色 而且实用。 （ 9）反复包装容器 箱体由 A+C 双层瓦楞纸板构成，箱的顶盖和底部平板用木框加薄钢板制成，箱的整体用尺寸相同的 木托板承载着，回收时套筒式的瓦楞箱体可以折叠平放 (见图 9--29)。 （ 10）大型八角箱 该八角箱与托盘配套使用，载重量达 1． 6 吨。 （ 11）带底盘的大型瓦楞纸箱 主体全部用 A-]-B 双层瓦楞纸板制成，箱型及加工工艺与常规的开槽式纸箱完一致；三根方形长条构 件的外壳是 A+C 双层瓦楞纸板，内芯是整块的聚苯乙烯发泡塑料，这三根长条构件直接与箱底粘在一 起，构成便于用叉车装卸的托架 (见图 9--31)。 （ 12） GMH 引擎包装纸箱 箱型结构为 A+B 双层瓦楞纸板构成的开槽式标准箱，内装四台 GMH 引擎。箱底以托盘配套，箱内 四角及中央有六根三形的瓦楞纸板垂直支撑柱，使整个箱体的垂直压缩强度大为增强。 （ 13） 瓦楞包装产品的运输包装方式 通常以木托盘作为载体，经过集合扣成为运输包装件。瓦楞产品的运输包装方式 3、促销功能型的瓦楞包装结构 （ 1）裸露式包装系列 例一 盒装蜜果裸露式包装；例二 瓶装饮料裸露式包装；例三 果品裸露式包装。裸露式包装系列三 例。 （ 2）拉带开启展示包装 （ 3）方便销售的组合式瓦楞纸箱，组合式药片销售包装瓦楞纸箱 （ 4）折叠式： 24 手立莲白瓷观音瓦楞包装箱 几种瓦楞纸板成列箱和展示台 ①美国微型温室包装箱 ②英国葡萄酒成列式包装箱 ③法国大型香槟酒包装成列箱 例一 墨西哥盒餐系列展示台 例二 杏霜洗面奶展示台 例三 羊毛绒暖鞋展示台 13.3 先进的瓦楞包装技术设备 1、更新技术设备的意义 当今世界上先进的瓦楞包装生产技术和设备发展很快，其特点无不以追求高效率、低消耗、多功能 和产品的高品位为主要目的，瓦楞设备制造厂，如美国兰斯顿 (LANGSTON)、日本三菱 (MITSUBISHl)、 德国 BHS 公司、意大利阿格纳蒂 (AGNATl)、英国西蒙 (SIMON)、法国马丁 (MARTIN)等。 瓦楞纸板生产线设备是瓦楞包装产品生产厂全部技术设备中最为重要的机器设备。我国的许多瓦楞包装 设备制造厂都能生产幅宽 1800mm、 2000mm、 2200mm、速度 150~200m／ min 并配置有微机控制的重型 瓦楞纸板自动生产线，一些比较高性能高档次的印刷开槽机、模切机、贴面机也相继应市。 就不同档次瓦楞纸板机的投入及其与效率效益的关系作一简单的比较 (5-8-9-10) 2、现代瓦楞包装技术设备的发展动向 （ 1）瓦楞纸板机的工作效率运转速度在 200m／ min 以上的 300m／ min 以上的机型在国外同业中并 不罕见，最新型的第三代瓦楞纸板自动生产线设备的运行速度每分钟已达到 375m，日本三菱公司新推出 的 60G 型单面瓦楞机已投入商品化生产，该机型的最大操作速度达到 460m／ min 大关 . （ 2）单面机的功能 瓦楞纸板生产线能够根据不同包装产品的设计要求，任意组合所需的瓦楞型号 ,可以满足所有不同规 格、不同品种楞纸板的加工需要。 （ 3）楞齿形设计与滚筒加工技术 瓦楞的外形轮廓对于瓦楞纸板的品质性能、纸张消耗以及机器的运行能力都有很重要的直接关系。 其次，瓦楞滚筒加工制造技术的进步表现在材料使用、规格尺寸及表面处理等各个方面。滚筒的直径从 轻型的 250mm 和中型的 280mm 扩大到重型的 305mm 和最新型的 475mm；滚筒的表面加工技术三菱公司 采用的是高频淬火技术，淬火深度 7mm,使表面硬度达到 Hs75± 5，然后再镀上厚度 0． 1mm 的硬铬；兰 斯顿公司的淬火硬化拉术使滚．筒的表面硬度达到洛氏 54~58 度，美国科帕斯公司采用的是激光淬硬后 再镀铬的工艺，其硬铬镀层可达 0.15mm。 （ 4）单面机的无导板技术 目前，单面机的无导板技术已有多种方式可供选择。 兰斯顿公司和三菱公司的单面机采用的是热真 空吸附的方式，阿格纳蒂公司和美国科帕斯公司采用的是气垫压附的方式， 日本矶轮公司采用的是真空 吸气罩的方式。德国 BHS 公司的 EWR-VT 型无导板单面机的真空管吸附系统。 （ 5）无压力辊的皮带式单面机 具有许多其它一般机型所没有的特点： ①该机型首创用纤维编织的皮带来取代沿用已久的传统式的单面机压力辊， ② 60G 型单面机的操作控制是通过一个可以与生产中心电脑联机的加工指挥装置来完成。 ③ 60G 型机的瓦楞辊机构设置与传统型的结构不一样 ④而 60G 单面机的机器运行噪声在 200m／ min 时只有 84dB，速度上升到 400m／ min 时为 95dB。 （ 6）双面机烘干机能的改善 新型的烘干加热装置有两种方式：一种是倾斜式的可变量加热板操作系统。另一种为气垫式加热板 热传导控制系统。双面机烘干部可变量加热系统示意图 气垫式热传导控制系统 （ 7）操作控制自动化 瓦楞纸板生产线上配备计算机系统是现代新型瓦楞包装技术装备的一大特点。三菱公司研制的∑ 50 集中控制系统，德国 BHS 公司的 AAR 自动堆叠机利用微机处理，美国科帕斯公司的瓦楞纸板线自动化 控制也有一些独到之处。 （ 8）瓦楞纸板水力分切技术 水力喷切瓦楞纸板的切割原理，是通过一个压力约 280kg 每平方厘米的水泵，让高压水力经由一个 水喷并联圆筒装置的喷嘴以 100m／ s 的速度猝发喷出，强有力的射流沿着瓦楞纸板的分切线击穿割。 （ 9）冷式瓦楞成型新工艺 最近由美国造纸化学研究所和科帕斯瓦楞设备制造公司共同开发。实施冷作瓦楞成型运作的主要工 艺特点在于：对瓦楞原纸进行预处理，即施加少量的化学剂冷作瓦楞成型使用的粘合剂基本上仍是热化 学转化型的淀粉粘合剂，是美国造纸化学研究所研制的。 （ 10）瓦楞包装柔性版印刷技术 国外柔性版印刷技术在瓦楞包装印刷领域中的应用技术发展很快，不仅在使用范围上日益广泛，而 且印刷效果也日趋精美。柔性版 (FLEXOGRAMM)的基本概念简言之是一种软性凸版印刷工艺，即用具有 弹性的图像凸起的印版粘贴在印版滚筒上，由雕刻有网纹着墨孔的金属墨辊施墨，另一根刮墨辊控制输 墨量，以直接轮转印刷的方法将液状或月 3 状的柔性印刷油墨转印到各种印件材料的表。 （ 11）计算机技术的应用 现代瓦楞包装制造业对于计算机技术的运用是从瓦楞纸板机和制箱设备的局部使用使操作控制自动 化开始引入而发展起来的，随后在单机使用的基础上形成整机整条生产线以至工厂各部门系统地采用计 算机辅助处理机器运行和生产管理工作，现在国外一些比较先进的瓦楞包装制品生产厂家的计算机技术 应用。 第四篇 塑料包装容器结构设计及制造 一、基本要求： 1、研究对象：本篇研究的是塑料包装制品, 简称塑料包装，它是以塑料或以塑料为主要材料的包 装制品，如塑料盒、塑料箱、塑料管、塑料罐、塑料桶以及其它塑料容器制品等。 2、研究内容：包括塑料包装制品的结构设计与计算、加工成型原理、生产制造工艺等。重点内容 是注射与模压成型容器、中空吹塑成型容器设计与制造。 3、学习目的：掌握典型塑料包装制品的结构特点、用途、结构设计计算方法、加工工艺、成型原 理及主要生产设备的基础知识。 二、 教学内容： 共分七大部分： 1、概述 (知识准备 )； 2 学时 2、注射和模压成型塑料容器； 6 学时 3、中空吹塑塑料容器； 4 学时 4、其它塑料容器结构与成型工艺； 4 学时 5、塑料包装容器的表面整饰与着色； 2 学时 四、 学时分配： 18 学时 14 塑料包装容器概论 基本要求： 1、初步了解塑料包装在包装领域内的地位，了解塑料包装工业的现状，了解塑料包 装原材料 2、初步了解塑料包装生产工艺与设备 3、理解塑料包装容器的类型 教学内容： 塑料包装容器结构设计与制造概述 重点与难点： 塑料包装分类，塑料包装容器所采用的原材料，塑料包装容器结构设计的主要内容 学时分配： 2学时 14.1 塑料概述 1、塑料的分类 常用的塑料分类方法有以下两种： （ 1）按照合成树脂的分子结构及其特性分类 ①热塑性塑料是由可以多次反复加热仍具有可塑性的合成树脂制得的塑料聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃、聚酰胺、聚甲醛、 ABS、聚碳酸酯、聚砜等塑料均属此类。 ②热固性塑料（Thermosetting Plastics TS）：热固性塑料是由加热硬化的合成树脂制得的 塑料。酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、有机硅塑料、不饱合聚脂塑料等均属此类。 （ 2）按塑料的应用范围分类 ①通用塑料（ General Plastics）：这类塑料主要是指产量大、用途广、成型性好、价格低的一类 塑料，主要包括六大品种：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料。 ②工程塑料 （ Engineering Plastics）：工程塑料常指能承受一定外力作用，并有良好的机械性能 和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构材料（代替）的塑料。目前常用 的工程塑料仅包括聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、 ABS、聚砜、聚苯醚、聚四氟乙烯等几种。 ③特种塑料 （ Special Plastics）：特种塑料指具有某些特殊性能的塑料。这类塑料有高的耐热性 或高的电绝缘性及耐腐蚀性等。如氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂、环氧树脂等，还包括为某些专 门用途而改性制得的塑料，如导磁塑料以及导热塑料等。 2、塑料的特性 塑料的产量大，应用广，这与它的优异性能是分不开的。现归纳如下： （ 1）易于加工成型：塑料通过加热（温度一般不超过 3000C）、加压（压力不高），即可塑制成各 种形状的制品，如薄膜、板材、片材、纤维等。 （ 2）具有良好的透明性和着色性：产品可从透明和半透明到不透明，也可任意着色、喷漆和电镀， 这就使得产品既色彩鲜艳，又可以似珠宝、金属、大理石、木材等丰富多样。 （ 3）密度低，比强度高，可以获得较高的包装得率：一般塑料的密度在 0.9～ 2.3g/cm3 之间，只有 钢铁的 1/8～ 1/4，铝的 1/2。泡沫塑料则更轻，它的密度在 0.01～ 0.5g/cm3 之间，塑料单位质量的包装体 积或面积较大。 （ 4）耐化学腐蚀性、耐磨性好：一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，大多数塑料具 有优良的减摩或耐磨性，这使得塑料制品在国民经济的各行各业，无论是机械仪表或电子电器，还是建 筑、包装和交通工具等，在人们的日常生活中，大量地使用塑料制品。 （ 5）具有良好的机械强度：塑料制品单位重量的强度性能高，耐冲击性好，易改性。 （ 6）电绝缘性能优异：几乎所有的塑料都具优异的电绝缘性能，如极小的介电损耗和优良的耐电弧 特性，可与陶瓷媲美。 （ 7）易与其它材料复合、粘接。 14.2 塑料包装容器概述 1、塑料包装容器概念 塑料包装容器是指根据包装容器的要求，首先选择好塑料原料，加入到塑料成型机械中 ，经过加 热、加压控制，把塑化好的原材料送入模具成型，经一定时间冷却，打开模具，取出制品，再经修整， 制成塑料容器；送用户充填商品，密封包装、装箱；运送销售单位贮存、销售；消费者购买使用。简言 之，即由塑料制得，用来充填、包装商品的容器。 2、塑料包装容器的类型 塑料包装容器的种类很多，不同容器的性能及应用亦不尽相同，现主要从以下三个方面 来进行分 类： （ 1）按成型方法的不同，可将塑料包装容器分为六大类： ①模压成型容器 （ compression moulding）：凡是采用模压成型工艺制得的容器均属此类。如模 压成型得到的小型托盘、盒、碟、瓶盖；大型集装箱、托盘、桶盖等。 ②注射成型容器 （ injection moulding）：凡是采用注射成型工艺制得的容器均属此类。如注射 成型得到的盒、杯、盘、小型广口瓶；集装箱、集装托盘、各类周转箱；各类桶盖、瓶盖、密封盖、 塞、罩等。 ③挤出成型容器 （ extrusion moulding）：凡是采用挤出成型工艺制得的容器均属此类。如塑料 软管管体、吸管及其它棒状、管状制品。 ④中空吹塑成型容器（ blow moulding）：凡是采用中空吹塑成型工艺制得的容器均属此类。如 各种肚大口小的瓶、罐类薄壁容器。 ⑤旋转成型容器 （ rotomoulding）：凡是采用旋转成型工艺制得的容器均属此类。如一些大型 的集装箱、贮槽、贮罐、轻便桶等。 ⑥热成型容器（ thermal forming）：凡是采用热成型工艺制得的容器均属此类。如盘、盒、杯、 碗、泡罩等半壳状薄壁容器。 （ 2）按制得容器材料的不同，可将塑料包装容器分为若干类。 目前，用来制作容器的主要塑料材料，包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、硬聚氯乙烯、聚丙烯、 聚脂、聚苯乙烯、聚碳酸脂以及聚酰胺、乙烯－醋酸乙烯共聚物、乙烯－乙烯醇共聚物等。 （ 3）按塑料包装容器外形结构特征的不同，可将其分为六大类： ①塑料箱、塑料盒：塑料箱只要采用热塑性塑料如聚丙烯、高密度聚乙烯等加工而成，而包装 盒主要采用聚乙烯、聚苯乙烯、 ABS 和脲醛塑料等加工而成，他们主要采用注射成型和模压成型制得。 ②塑料瓶：可采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等多种热塑性塑料加工制成，塑料瓶 可采用中空吹塑和注射成型工艺制得。 ③大型塑料桶、塑料罐：主要采用高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等加工而成，其成型采用 挤出吹塑和旋转成型等。 ④半壳状塑料容器：以塑料片材如聚氯乙稀、双向拉伸聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯，聚乙烯、 ABS 等片材为原料，通过热成型方法加工而形成的杯、盒、碗、盘以及其它半壳状容器。 ⑤软管：多采用低密度聚乙烯或复合材料用挤出法成型制成。 ⑥塑料集装箱、托盘：多采用高分子量聚乙烯和增强塑料采用注射成型和模压成型制成。 3、塑料包装容器用原材料 塑料包装材料的选择一般可从以下五个方面考虑： （ 1）防护、保护性能：根据被包装物品的特性选择塑料包装材料。主要考虑塑料的强度、透明性、 光泽性、透气和透湿性、耐热和耐酸碱性等。 （ 2）商品性：主要从美观和促销的角度考虑。 （ 3）经济性：从成本的角度考虑，选择合适的原材料和加工成型方法。 （ 4）安全、卫生性：要求塑料材料卫生可靠、无毒。 （ 5）废弃物处理：主要是从节约资源和环境保护的角度考虑。 4、塑料包装容器设计基础 （ 1）塑料包装容器设计的一般原则 ①充分发挥塑料的物理机械性能，避免或弥补其不足。主要应考虑塑料的强度、刚性、韧性、 弹性以及对应力的敏感性等机械特性。 ②塑料的成型性以及成型工艺对容器设计的影响。塑料的成型特性包括流动性、结晶性、收缩 性、热稳定性、固化特性及分子取向等。 ③塑料容器在成型后的收缩情况，以及各向收缩率的差异和由此可能引起的翘曲、变形等。 ④塑料容器的形状，在保证使用要求的前提下应有利于成型；同时还应能适应高效冷却定型 (热 塑性塑料 )或快速受热固化 (热固性塑料 )。 ⑤塑料容器设计应考虑成型模具的总体结构，尽可能使模具结构简单；同时应考虑模具零件的 形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。 （ 2）塑料包装容器设计的主要内容 塑料包装容器设计的内容包括三大方面： ①功能结构设计：功能结构设计是塑料包装容器设计的核心，是与包装容器功能有关的要素， 如：形状、尺寸、精度、表面粗糙度、螺纹、孔等。 ②工艺结构设计：从塑料成型加工工艺的角度考虑，容器设计应考虑的工艺因素，如：壁厚、 脱模斜度、加强筋、支承面、圆角等。 ③造型结构设计：包括容器的表面文字、商标、图案等。 （ 3）塑料包装容器设计的一般程序 就通常情况而言，塑料包装容器设计的一般程序大致是： ①详细了解制品的功能、环境条件和载荷条件。 ②材料选择。 ③成型加工方法的选择。 ④塑料制品初步设计，绘制制品草图。 ⑤样品制造，进行模拟试验或实际使用条件的试验。 ⑥制品设计，绘制正规制品图纸。 ⑦编制塑料包装容器设计说明书或技术条件等技术文件。 15 注射和模压成型容器 基本要求 ：1、了解和掌握模压成型定义、特点工艺设备、工艺过程。 2、了解和掌握注射成型定义、特点工艺设备、工艺过程。 3、掌握注射和模压成型容器结构设计要素。 教学内容： 塑料包装容器模压和注射成型 重点与难点 ：注射和模压成型容器结构设计要素，模压成型的主要设备及工艺，注射成型的主要设备及 工艺，注射和模压成型容器结构设计要素。 学时安排：6学时 15.1 模压成型概述 模压成型又称压缩模塑或压制成型，是一种较古老的成型方法。成型技术已相当成熟，主要用于热 固性塑料的成型加工，少数用于热塑性塑料的成型加工。 1、模压成型的定义及特点 （ 1）模压成型的定义：模压成型又称压缩模塑或压制，它是将粉状、粒状或纤维状物料放入成型温 度下的模具型腔中，然后闭模加压，而使其成型并固化，开模取出制品的方法。 （ 2）模压成型的特点：模压成型的设备和模具结构简单、制造费用低、精度要求低；压机占地面积 小、上马快、且收益显著；成型压力低、原料损耗少；纤维状填料的定向性小，受塑料种类和填料种类 影响少，是制备高强度制件的有效方法。 但该法成型周期长，生产效率低，制品精度低，劳动强度大， 大都为手工操作，难以实现自动化，模具使用寿命短等。 模压成型随着其他成型方法的发展和普及而逐 步减少，但就其优缺点的综合分析来看，模压成型仍属一种不可缺少的成型方法。适应于成型包装箱、 盒、周转箱及盖等，常用的材料有酚醛塑料、氨基塑料、醇酸塑料等。 2、模压成型设备 （ 1）压机：压机又称模压机，是模压成型的主要设备，目前使用的多为液压机。 ①作用：通过模具对塑料施加压力，开闭模具和顶出制品。 ②分类： a. 按动力来源分类可分为机械式和液压式压机，机械式压机多采用螺纹传动，现已基本淘汰； 液压式压机按液体的不同又可分为油压机和水压机，目前广泛使用的是油压机。 b. 按液压机结构不同又可分为上动式、下动式和滑动式或回转式。 图 15-1 为上动式液压机。压机的主压筒处于压机的上部，其中的主压柱塞是与上压板直接或间 接相连的。上压板凭借主压柱塞受液压的下推而下行，上行则靠液压的差动。下压板是固定的。模具的 阳模和阴模分别固定在上下压板上，依靠上压板的升降即能完成模具的启闭和对塑料施加压力等基本操 作。制品的脱模是由设在机座内的顶出柱塞来完成的。 图 15-2 为下动式液压机。压机的主压筒设在压机的下部，其装置恰好与上动式压机相反。制品 在这种压机上的脱模一般都靠安装在活动板上的机械装置来完成。 ③组成：压机是有由机身（包括固定垫板、拉杆、机座）、压筒（又称工作油缸）、活动垫板 （又称活动横梁）、顶出机构、液压传动和电器控制系统等部分组成。 （ 2）模具： ①组成：模具由凸模（阴模）、凹模（阳模）、顶出装置等部分组成。 ②模具用材料：合金钢： 12CrMo 碳素工具钢： T8A ③模具的加热：小型的模具无加热装置，热量由热压板传送；较大些的模具常外装加热套或在模 具上装加热棒，热源蒸汽、油和电。 ④类型及特点（按结构特征分）根据模具加料室的形式分 类，模具有以下三类： a. 溢式压缩模 溢式压缩模又称开式模，如图 15-3 所示， 这种模具无加料腔，模腔总高度 h 基本上就是塑件高度，由于凸模 与凹模无配合部分，完成靠导柱定位，故压缩成型时，塑件的径向 壁厚尺寸精度不高，而高度的尺寸精度尚可，过剩的物料极易从分 型面处溢出。环形面积是挤压面，其宽度 B 比较窄，以减薄塑件的 飞边。合模刚开始的压缩阶段，挤压面仅产生有限的阻力，合模到 终点时，挤压面才完全密合。因此，塑件密度往往较低，强度等力 学性能也不高，特别是模具闭合太快，会造成溢料量的增加，既造 成原料的浪费，又降低了塑件的密度。（特点）溢式模具结构简 单，造价低廉、耐用 (凸凹模间无摩擦 )，塑件易取出，通常可用压缩空气吹出塑件。对加料量的精度要求 不高，加料量一般稍大于塑件重量的 5％～ 9％，常用预压型坯进行压缩成型，适于压缩成型厚度不大、 尺寸小和形状简单的扁平塑件。 b. 不溢式压缩模 不溢式压缩模又称闭式模，如图 15-4 所 示。这种模具的加料腔为型腔上部截面的延续，凸模与加料腔有较 高精度的间隙配合，故塑件径向壁厚尺寸精度较高。理论上压机所 施的压力将全部作用在塑件上，塑料的溢出量很少，使塑件在垂直 方向上形成很薄的飞边。配合高度不宜过大，不配合部分可以像图 15-4 所示的那样将凸模上部截面减小，也可将凹模对应部分尺寸逐 渐增大而形成 15′～20′的锥面。 不溢式压缩模最大的特点是塑件承受压力大，故密实性 好，强度高，因此适用于成型形状复杂、壁薄和深形塑件，也适于 成型流动性特别小、单位比压高、比容大的塑料，例如用它成型棉 布、玻璃布或长纤维填充的塑料制件特别可取，这不单因为这些塑料流动性差，要求单位压力高，而且 若采用溢式压缩模成型，当布片或纤维填料进入挤压面时，不易被模具夹断而妨碍模具闭合，造成飞边 增厚和塑件尺寸不准，后加工时，这种夹有纤维或布片的毛边是很难去除的。不溢式模具没有挤压面。 用不溢式压缩模所得的塑件飞边不但极薄，而且飞边在塑件上呈垂直分布，去除比较容易，可以用平磨 等方法除去。 不溢式压缩模由于塑料的溢出量极少，因此加料量的多少直接影响着塑件的高度尺寸，每模加 料都必须准确称量，所以塑件高度尺寸精度不易保证，因此流动性好容易按体积计量的塑料一般不采用 不溢式压缩模。另外凸模与加料腔侧壁摩擦，不可避免地会擦伤加料腔侧壁，同时，加料腔的截面尺寸 与型腔截面相同，在顶出时带有伤痕的加料腔会损伤塑件外表面。不溢式压缩模必须设置推出装置，否 则塑件很难取出。不溢式模具一般不应设计成多型腔模，因为加料不均衡就会造成各型腔压力不等，而 引起一些制件欠压。 c.半溢式压缩模 半溢式压缩模又称半闭式模，如图 15-5 所示，其特点是在型腔上方设计一个截面尺寸大于塑件尺 寸的加料腔，凸模与加料腔呈间隙配合，加料腔与型腔分界处 有一环形挤压面，其宽度约 4～ 5mm，挤压面限制了凸模的下 压行程，凸模下压到挤压面接触时为止 ,在每一循环中使加料量 稍有过量，过剩的原料通过配合间隙或在凸模上开设专门的溢 料槽排出。溢料速度可通过间隙大小和溢料槽数目进行调节， 其塑件的紧密程度比溢式模好。半溢式压缩模操作方便，加料 时只需简单地按体积计量 ,而塑件的高度尺寸是由型腔高度 h 决 定的，可达到每模基本一致，它主要用于粉状塑料的压缩成 型。此外，由于加料腔尺寸较塑件截面大，凸模不沿着模具型 腔侧壁摩擦，不划伤型腔壁表面，因此推出时也不再损伤塑件 外表面，用它成型带有小嵌件的塑件比用溢式模具好。因为后者常需用预压物压缩成型，这容易引，起 嵌件破碎。当塑件外缘形状复杂时，若采用不溢式压缩模则会造成凸模与加料腔的制造困难。采用半溢 式压缩模可将凸模与加料腔周边配合面形状简化。半溢式模具由于有挤压边缘，不适于压制以布片或长 纤维作填料的塑料，在操作时要随时注意清除落在挤压边缘上的废料，以免此处过早地损坏和破裂。半 溢式压缩模兼有溢式和不溢式压缩模的优点，所以塑件的径向、壁厚尺寸和高度尺寸的精度均较好，密 度较高，模具寿命较长，因此得了广泛应用。 3、模压成型工艺 压缩模塑是将预热、预压的模塑材料定量地加入已预热的凹模内，然后合模，置于压机 上加压加 热。塑料在型腔内受热受压，熔融塑化向型腔各部位充填，多余部分从分型面溢出成为飞边。经一定时 间的化学反应，塑料充分固化，成为坚硬的制件，卸压启模即得制品。模压过程中型腔内模塑材料因受 热和交联反应产生的气体应及时排除，通常在模具闭合后再将其松动少许时间，以便排除型腔中的气 体。脱模后模压制品一般均需进行加工和热处理，以提高制品的物理机械性能及外观质量。 15.2 注射成型概述 1、注射成型的定义及特点 （ 1）注射成型的定义：注射成型又称注射模塑或注塑成型，主要用于 TP 的成型。它将粉状或粒状 塑料从注射机的料斗送入加热的料筒内，加热熔融塑化后，借助柱塞或螺杆的推力，物料被压缩并向前 移动，通过料筒前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模腔中 ,经过一定时间的冷却定型后，开 启模具即得制品。 （ 2）模压成型的特点：适应广泛（主要表现为原料广和产品广）；成型周期短、生产效率高，易于 实现自动化；能成型形状复杂，尺寸精确的制品；设备投资大，模具结构复杂、制造费用低；注射成型 适用于周转箱、集装箱、托盘、手提箱、包、盒和盖子等包装容器的成型。 2、注射成型的主要设备 注射成型的主要设备是注射机和模具。 （ 1）注射机（又称注塑机） ①分类： a. 按塑料塑化和注射方式分，可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。柱塞式注射机是指通过柱 塞前移压缩物料，同时加热塑化的注射机，其过程是间歇式的，效率较低。螺杆式注射机是指物料随螺 杆旋转向前输送并受热塑化的注射机，其过程是连续式的，效率较高，目前采用得较多。 b. 按注射机外形特征（即锁模部分和注射部分得相对位置）分，可分为四种，见表 15.1。 表 15.1 注射机的种类 注射机种类 相 对 位 置 优 点 缺 点 立式注射机 锁模部分和注射部分处 于同一垂直中心线上 占地面积小，装卸模具 方便 加料困难，制件取出须 手工，不宜生产大件 卧式注射机 锁模部分和注射部分处 于同一水平中心线上 易于操作，维修取件 易，易实现自动化 占地面积大 直角式注射 机 锁模部分和注射部分的 中心线成直角 宜加工中心部分不允许 留有浇口痕迹的平面制 品，占地面积较卧式机 小 嵌件易倾斜、落下 转盘式注射 机 锁模部分为一转盘式 的，注射部分的中心线 与其旋转中心线平行， 是多工位的 缩短生产周期，提高机 器的生产能力 机器和模具复杂，费用 高 ②组成：卧式注射机一般包括注射系统、合模系统、液压传动系统和电器控制系统。 a. 注射系统。它是注射机最主要的部分。其作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度 将塑化好的定量塑料熔体注射到模具的型腔中。注射系统主要由塑化部件（如螺杆、料筒、喷嘴及加热 器等）、计量装置、传动装置等组成。 b. 合模系统。合模系统的主要作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地锁紧，以 及顶出制品等。它主要由固定模板、移动模板、合模机构、顶出机构、调模装置、拉杆和安全保护装置 等组成。 c. 液压系统和电器控制系统。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其它附件所组 成。电器控制系统则主要由各种电器元件和仪表组成。液压系统和电器控制系统有机地组织在一起，对 注射机提供动力和实现控制，以保证注射机按工艺过程预定的要求（温度、压力、速度和时间）和动作 程序准确有效地工作。 （ 2）模具： 注射成型模具因制品的形状和结构不同而千差万别，但其基本结构是一致的。 注射模主要由浇注系统、成型零件和结构零件三大部分所组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料 直接接触部分，是模具中最复杂、变化最大、要求加工精度最高的部分。 ①浇注系统是指塑料从喷嘴进入型腔前的流道部分，通常包括主流道、冷料穴、分流道和浇口 等。 a．主流道。主流道是模具中连接注射机喷嘴至分流道或型腔的一段通道。主流道顶部呈凹形， 以便与喷嘴衔接。主流道进口直径稍大于喷嘴直径，以避免溢料。进口直径根据制品大小而定，一般为 4～ 8mm。主流道直径应从进料口向内扩大，扩大角度为 30～ 50，以便流道赘物的脱出。 b. 冷料穴。它是设在主流道末端的一个空穴，用以捕集喷嘴端部两次注射之间所产生的冷料， 从而防止分流道或浇口的堵塞。如果冷料混入型腔就会影响制品质量。冷料穴的直径约为 8～ 10mm，深 度约为 6mm。为了便于脱模，其底部常由脱模杆承担。 c. 分流道。一般多腔模中才设置分流道，它是连接主流道和各个型腔的通道。为使塑料熔料以 等速度充满各型腔，分流道在模具上的排列应成对称和等距离分布。分流道截面的形状和尺寸对塑料熔 体的流动、制品脱模以及模具制造的难易都有影响。分流道通常采用的是梯形或半圆形截面，而且是开 设在带有脱模杆的一半模具上。分流道的尺寸决定于塑料品种、制品的尺寸和厚度。在满足需要的前提 下应尽量减小截面积，以免增加分流道赘物和延长冷却时间。 d. 浇口。浇口是接通主流道或分流道与型腔的通道。其截面积通常小于主流道或分流道。浇口 的形状和尺寸对制品质量影响很大。浇口的作用是：控制料流速度；注射中因浇口部位熔料早凝可防止 倒流；使通过的熔料受到较高的剪切而升温，使表观粘度降低，流动性提高；便于制品与流道系统分 离。因此浇口的形状、尺寸和位置应根据塑料的性质、制品的大小和结构特征进行设计。一般浇口的截 面形状为矩形或圆形，截面积宜小而长度宜短，这不仅是基于上述作用，还因为小浇口变大比较容易， 而大浇口缩小则很困难。浇口的位置一般应选在制品最厚而又不影响外观的地方。常见的浇口类型有： 直浇口、边缘浇口、环形浇口、扇形浇口、针点浇口、耳形浇口等。 ②成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口 等。 a. 型腔。型腔是模具中塑料制品的成型空间。构成型腔的各部件统称为成型零件。各成型零件 又常有专用的名称。成型制品外表面的零件称为凹模或阴模；成型制品内表面以及孔、槽等的零件称为 凸模或型芯，也称阳模。设计成型零件时首先根据塑料的性能、制品的几何形状、尺寸公差和使用要求 等来确定型腔的总体结构。其次是根据确定的结构选择分型面、浇口和排气孔的位置以及脱模方式。最 后则按制品尺寸进行各零件的设计及确定各零件之间的组合方式。由于塑料熔体进入型腔时具有很高的 压力，故应对成型零件进行合理地选材及强度和刚度的校核。为保证塑料制品表面光洁美观和容易脱 模，凡与塑料接触的零件的表面粗糙度应在 0.4μ m 以下，而且要求它具有耐腐蚀性。成型零件一般都是 通过热处理来提高硬度，并选用耐腐蚀性好的钢材制造。 b. 排气口。排气口是模具中开设的一种槽形出气口。熔料注入型腔时，原存于型腔内的空气以 及由熔体带入的气体必须通过排气口排出模外，否则将会使制品产生气孔或熔接不良、充不满模等弊 病，甚至积存的空气会因受压缩升温而将制品烧伤。一般排气孔设在型腔内熔料流动的尽头，或设在模 具的分型面上。另外，也可利用成型零件的配合间隙来排气。 ③结构零件是指构成模具结构的各种零件，包括导向、脱模、抽芯以及分型的各种零件。如定模 底板、动模垫板、导柱、顶出板、顶出杆及拉料杆等。塑模的冷却装置是为熔料在模具内冷却定型而设 置的。一般冷却介质为水、在阴模和阳模内设置冷却水道，借助水的循环流动来达到冷却的目的。塑模 冷却的关键是要求高效率的均匀冷却，因为冷却不均匀会直接影响制品的质量和尺寸。因此塑模内的冷 却水通道应根据熔料的热性能 (包括结晶 )，制品的形状和模具结构等进行设计。包装材料学（塑料部分） 3、注射成型工艺 注射成型工艺过程是将粉状或粒状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，加热熔化呈流动状态后， 借助柱塞或螺杆的推力使其通过料筒前端的喷嘴，注入温度较低的闭合模腔中，经冷却定型后开模即得 制品。注射成型是间歇操作，每完成一个操作周期需经过塑化、注射和定型等几个步骤。 （ 1）塑化：塑化即塑料在料筒内经加热达到流动状态，并具有良好可塑性的全过程。因此可以说塑 化是注射成型的准备过程。对塑化的要求是：塑料在进入模腔之前应达到规定的成型温度，并能在规定 时间内提供足够数量的熔融塑料，且熔料温度应均匀一致，不发生或极少发生热分解。上述要求与塑料 的品种、工艺条件的控制以及注射机的塑化结构均密切相关，而且直接决定着成型制品的质量。 （ 2）注射：注射即柱塞或螺杆前移将塑化好的熔料推压注入闭合模腔的过程。注射过程中所采用的 工艺条件如注射压力、注射速度等与塑料的特性、制品结构以及其它工艺条件等密切相关，它也直接影 响成型制品的质量。 （ 3）定型：定型过程从塑料熔体进入模腔开始，而后经过模腔注满，熔体在控制条件下冷却定型， 直至制品从模腔中脱出。具体可分为充模、压实、倒流和浇口冻结后的冷却等几个连续阶段。 ①充模阶段。充模阶段从柱塞或螺杆前移直至塑料充满模腔为止。充模过程中所采用的充模速度 或充模时间等工艺条件对成型制品中的分子取向、熔接线的强度等都有一定的影响。 ②压实（保压）阶段。压实阶段从熔体充满模腔起至柱塞或螺杆撤回为止。在这段时间内，塑料 熔体会因冷却而发生收缩，但因塑料仍处于柱塞或螺杆的稳压下，因此料筒内的熔料仍然会向模腔内继 续流入，以补足因收缩而留出的空隙。压实阶段对于提高制品的密度、降低成型收缩和克服制品表面缺 陷等都有影响。此外，由于塑料还在流动，而且温度又在不断降低；取向分子容易被冻结，所以这一阶 段是大分子取向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子取向程度也越大。 ③倒流阶段。本阶段从柱塞或螺杆后退开始到浇口处熔料冻结为止。这时模腔内的压力比流道内 高，因此就会发生塑料熔体的倒流，从而使模腔内压力迅速下降。如果柱塞或螺杆后退时浇口处熔料已 冻结，或者在注射机的喷嘴中装有止逆阀，则倒流阶段就不存在。因此倒流的多少与有无是由压实阶段 的时间所决定的。但是不管浇口处熔料的冻结是在柱塞或螺杆后撤以前或以后，冻结时的压力和温度是 影响制品收缩率的重要因素。而影响这些因素的则是压实阶段的时间。 ④冻结后的冷却阶段。冷却阶段从浇口的塑料完全冻结时起到制品从模腔中脱出为止。模内塑料 在这一阶段内主要是继续冷却，以便制品在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形。在此阶段内由 于模内塑料的温度、压力和体积均有变化，到制品脱模时，模内压力不一定等于外界压力。模内压力与 外界压力的差值称为残余压力。残余压力的大小与压实阶段的时间长短有密切关系。残余压力为正值 时，脱模比较困难，制品容易被刮伤或破裂；残余压力为负值时，制品表面容易有陷痕或内部有真空 泡。所以只有在残余压力接近零时脱模才顺利，并能获得满意的制品。 应该指出，塑料自进入模腔后即被冷却，直到脱模时为止。如果冷却过急或模腔温度不均，则由 于冷却不均就会导致收缩不均匀，所得制品将会产生内应力、翘曲、变形等。因此，模具温度直接影响 成型制品的质量。 15.3 注射和模压成型容器结构设计 为了制得理想的塑料模塑制品，除选用合适的塑料品种以外，还必须考虑塑料制品的模 塑工艺性 （即模具、成型工艺对制品设计的制约和影响）。根据模塑工艺要求设计制品关系到容器的顺利制造、 提高制品质量和生产效率及降低成本等问题。 1、模塑制品结构设计的工艺要求 （ 1）分型线（又称分模线） 模塑成型后，为使塑件从模具中取出，必须打开模具。分型面是模具上的面，用以表明模具在该处 分成两半或分成几个部分。在成型过程中，型腔中的少量熔体会从模具的分型面缝隙处溢出，在制品上 产生极薄的溢料边，形成一条痕迹线，即分型线。制品分型线上的溢边通常采用刀刮、锉、磨等方法去 除，其结果会在制品上留下痕迹，影响制品的外观。另外，分型线的位置还直接影响模具制造和成型操 作的难易程度，影响制品的外观、尺寸精度以及后加工的难易等。因此，分型线的确定与制品的结构、 形状、壁厚、模具的型腔数等有关。确定分型线时应遵循的一般原则： ①分型线一般开设在塑件断面轮廓尺寸最大的地方，以利于塑件脱模。 ②分型线尽可能设在不影响制品外观，或对制品外观影响最小的部位，确保塑件的质量。 ③分型线的位置应易于溢边的去除。 ④模具的分型面应尽可能简单，便于模具的加工制造。 ⑤分型面尽可能设在料流方向的末端，以利于排气。 （ 2）尺寸精度：像大多数加工过程一样，模塑成型的制件将有一偏离公称尺寸的范围，通称为公 差。公差范围越窄，塑件尺寸精度越高。精度的高低取决于成形过程与所使用的材料。塑件的尺寸精度 比金属零件低，这是由塑料材料性能和加工工艺特征所决定的。 ①影响塑件尺寸精度的主要因素： a. 材料因素：塑料的某些性能，如刚性、收缩性等会对塑件尺寸公差造成重要影响。收缩率是 影响塑件尺寸精度的最基本、最重要的因素。各种塑料因其本身的性质不同，其成型收缩率各不相同， 即便是同种塑料，也存在批量间的收缩差别。一般来说，收缩率小、收缩率波动范围窄的塑料，如聚碳 酸酯、聚苯乙烯、 ABS 等，因成型工艺条件的变化引起的尺寸误差较小，能得到较高尺寸精度的制品； 而收缩率大、收缩率波动范围宽的塑料，如低密度聚乙烯、软质聚氯乙烯等，一般只能得到尺寸精度较 低的制品；收缩波动居中的聚丙烯、聚酰胺等，能获得中等尺寸精度的制品。常用塑料的成型收缩率见 表 15.2。 表 15.2 常用塑料的成型收缩率范围 塑 料 收 缩 率 塑 料 收 缩 率 聚氯乙烯(硬) (软) (加填料) 0.2～0.5 1.0～5.0 0.8～3.5 聚酰胺-6 (增强) 0.7～1.4 0.4～0.8 聚乙烯(低密度) (高密度) 1.5～5.0 2.0～5.0 聚酰胺-66 (增强) 1.5～2.2 0.7～1.0 聚碳酸酯 (增强) 0.5～0.7 0.1～0.3 聚酰胺-610 (增强) 1.0～2.0 0.3～1.4 聚甲醛 (增强) 2.0～2.5 1.3～1.8 聚酰胺-1010 (增强) 1.0～2.5 0.3～1.4 聚丙烯 (增强) 1.0～2.5 0.4～0.8 聚苯乙烯 (增强) 0.2～0.6 0.2～0.6 ABS 0.3～0.8 醋酸纤维素 0.3～0.8 聚酯 (增强) 1.2～2.0 0.3～0.6 聚对苯二甲酸丁二醇 酯 (增强) 1.2～2.0 0.3～0.6 b. 模具因素。制造精度：在与模具有关的因素中，首要的是模具的制造精度。模具的制造公差 主要包括成型零件的制造公差、可动成型零件配合公差、固定成型零件的安装公差等。其中成型零件的 制造公差直接影响制品的尺寸精度。有关资料表明，模具制造公差约占塑料制品总公差的 1/3 左右。但实 际上不同尺寸的制品也不相同，如对小尺寸制品来说，模具制造上的公差对制品尺寸精度影响要大得 多；而对大尺寸制品，收缩率波动则是影响其尺寸精度的主要因素。磨损：在模具的使用过程中，成型 零件的不断磨损也会影响制品的尺寸精度。塑料熔体在模具型腔中流动或塑件脱模时与型腔壁摩擦，都 会造成成型零件的磨损，尤其与脱模方向平行的壁面磨损更大。因此在模具设计中，凡与脱模方向平行 的壁面都要考虑磨损。磨损量应根据模具的使用寿命选定，它随模具的成型次数增加而增大。对成型次 数在万件以内的模具，其磨损量应取小值，甚至不予考虑。磨损量的取值还要考虑塑件的尺寸，对小型 制品来说，成型零件的磨损对其总公差影响较大；而对大型制品则影响较小。因此，中小型制品的模 具，最大磨损量可取制品总公差的 1/6(常取 0.02～ 0.05mm)；大型制品应取 1/6 以下。模具结构：模具的 结构形式也会影响制品的尺寸精度。如单型腔模具成型的制品尺寸精度，一般高于多型腔模具；分型面 的位置决定了制品溢料边产生的位置，溢料边使垂直于分型面的制品尺寸精度降低。 c. 工艺因素：塑件成型操作条件，如温度、压力、时间以及在成型期间塑件中产生的分子取向 等，均会对塑件尺寸精度产生影响。成型条件变化表现为塑件收缩波动，是产生塑件尺寸误差的直接原 因，仅次于模具加工精度的重要因素。通常塑料熔体温度高、模腔内压力传递快、塑件收缩小，其尺寸 精度高。模内压力高、保压时间长，塑件尺寸精度高。但模温高、温差大、浇口冻结快，塑件尺寸精度 低。 d. 设计因素：制品的形状、尺寸和壁厚影响塑料的成型收缩，脱模斜度的大小直接影响制品的 尺寸精度。如薄壁制品比厚壁制品的收缩率要小；制品上带有嵌件的比不带嵌件的收缩率要小；形状复 杂比形状简单的制品的收缩率要小。 e. 使用因素：塑件由于存放、使用条件的变化，会导致其性能变化。如聚酰胺、醋酸纤维等吸 湿性强的塑件，环境温度与湿度均对其尺寸精度有重要影响。此外，热塑性塑件即使是在常温条件下使 用，也会因外力作用而产生蠕变，造成其尺寸变化。 ②制品尺寸公差的确定 由以上分析可知，影响塑料制品尺寸精度的因素很多，且十分复杂，这就给正确确定制品尺寸公 差带来困难，通常借助于塑料制品尺寸公差标准，将其作为确定制品尺寸精度等级的依据。③分型线的 位置应易于溢边的去除。 a. 部颁标准：部颁的标准主要有两个，一是原国家第一机械工业部部颁的塑料制品尺寸公差标 准 ,见表 15.3；二是原国家第四机械工业部制定的塑料制品尺寸公差标准（ SJ1372— 78） ,见表 15.4。它们 都是根据我国塑料制品成型水平制定出来的，可作为塑料制品设计时的主要参考资料，其中 SJ1372— 78 标准使用较广。 表 15.3 原国家第一机械工业部推荐的塑料制品尺寸公差 热固性塑料及热塑性塑料中收缩范 围小的塑件 热塑性塑料中收缩范围大的塑件 适用范围 等级 公称尺寸（mm） 精密度 中级 自由尺寸级 精密度 中级 自由尺寸级 <6 6～10 10～18 18～30 30～50 50～80 80～120 120～180 180～260 260～360 360～500 >500 0.06 0.08 0.10 0.16 0.24 0.36 0.50 0.64 0.84 1.20 1.60 2.40 0.10 0.16 0.20 0.30 0.40 0.60 0.80 1.00 1.30 1.80 2.40 3.60 0.20 0.30 0.40 0.50 0.70 0.90 1.20 1.60 2.10 2.70 3.40 4.80 0.08 0.12 0.16 0.24 0.36 0.52 0.70 0.90 1.20 1.60 2.20 3.40 0.14 0.20 0.26 0.38 0.56 0.70 1.00 1.30 1.80 2.40 3.20 4.50 0.24 0.34 0.44 0.60 0.80 1.20 1.60 2.00 2.60 3.60 4.80 5.40 注：该标准的使用是根据公称尺寸、精度等级及材料收缩率查表确定。 表 15.4 原国家第四机械工业部推荐的塑料制品尺寸公差数值表（ SJ1372－ 78） 精 度 等 级 1 2 3 4 5 6 7 8 公称尺寸 （mm） 公 差 数 值（mm） ～3 3～6 6～10 10～14 14～18 18～24 24～30 30～40 40～50 50～65 65～80 80～100 100～120 120～140 140～160 160～180 180～200 200～225 225～250 250～280 280～315 315～355 355～400 400～450 450～500 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.18 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.31 0.34 0.37 0.41 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.80 0.08 0.08 0.10 0.12 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.26 0.30 0.34 0.38 0.42 0.46 0.50 0.56 0.62 0.68 0.74 0.82 0.90 1.00 1.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.32 0.38 0.44 0.50 0.56 0.62 0.68 0.74 0.82 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.60 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.46 0.52 0.60 0.68 0.76 0.84 0.92 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.64 0.76 0.88 1.00 1.12 1.24 1.36 1.50 1.64 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.20 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.56 0.64 0.72 0.80 0.92 1.04 1.20 1.36 1.52 1.68 1.84 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.20 3.60 4.00 4.40 0.48 0.56 0.64 0.72 0.80 0.88 0.96 1.04 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.70 3.00 3.30 3.60 4.00 4.40 4.80 5.20 5.60 6.40 注：标准中规定的数值以塑件成型后或经必要的后处理后，在相对湿度为 65%，温度为 200C，环境中放置 24h 后，以塑件 和量具温度为 200C 时进行测量为准。 SJ1372－ 78 标准中将塑料制品分成 8 个精度等级，每一种塑料可选其中三个等级，即高精度、 一般精度和低精度（详见表 15.5）。 1、 2 级精度要求较高，目前一般不采用。 表 15.5 精度等级的选用 建议采用的精度等级 类 别 塑 料 品 种 高精度 一般精度 低精度 1 聚苯乙烯 ABS 聚甲基丙烯酸甲酯 聚碳酸酯 聚砜 聚苯醚 酚醛塑料 氨基塑料 30%玻璃纤维增强塑料 3 4 5 2 聚酰胺6、66、610、9、 1010 氯化聚醚 聚氯乙稀（硬） 4 5 6 3 聚甲醛 聚丙烯 聚乙烯（高密度） 5 6 7 4 聚氯乙稀（软） 聚乙烯（低密度） 6 7 8 注： ①其它材料可按加工尺寸稳定性，参照上表选择精度等级。 ② 1、 2 级精度为精密技术级，只有在特殊条件下采用。 ③选用精度等级时应考虑脱模斜度对尺寸公差的影响。 公差值只是一个范围，上下偏差如何分配，由配合性质决定。常见的分配可参考如下： 当为孔类尺寸时，视为基准孔，可分配成 ； 当为轴类尺寸时，视为基准轴，可分配成 ； 当为中心距尺寸或长度尺寸时，可分配成 。 b. 国家标准： GB/T14486-93 是关于模塑件尺寸公差的国家标准，本标准划分公差等级的原则是 根据塑料收缩特性值划分的。所谓收缩特性值，可定义为料流方向收缩率的绝对值与料流方向和垂直于 料流方向的收缩率之差的绝对值之和。即可表示为： stsrsr VVVS ?+= 式中 ——塑料收缩特性值，％ ——径向收缩率 (平行于流动方向收缩 )，％ ——切向收缩率 (垂直于流动方向收缩 )，％ 按此原则，如某种塑料的收缩特性值在 0～ 1％之间 (如 PMMA、 PC 等 )，则归为第一类材料， 公差等级就可选为 MT2， MT3， MT5，如果在 1％～ 2％之间，则归为第二类材料，公差等级就可选择 MT3， MT4 或 MT6；依次类推。将常用材分成四大类，如表 15.6 所示。一般来讲，推荐使用“一般精 度”，而要求较高者可选用“高精度”。未注公差尺寸采用比它的“一般精度”低两个公差系列的尺寸 公差。 MTl 级一般不采用，仅供设计精密塑件时参考。 国家标准的公差值按公差等级、尺寸分段列成公差表，详见 GB/T14486-93,该表将塑件尺寸 0～ 500mm 分 为 25 个尺寸段，有利与模具设计和制造所使用的国家标准 GBl800－ 79 配合使用。该表所列公差值，根 据塑件使用要求，可将公差分配成各种极限偏差。在一般情况下，孔采用单向正偏差，轴采用单向负偏 差，长度、孔间距采用双向等值偏差。 当塑件尺寸大于 500mm 时，其公差值 可由表 15.7 中提供的相应计算公式求得，并将其计算出 的公差值按如下原则进行圆整： 公差计算值 2.00mm 时，均按 0.1mm 的整数倍进行圆整； 公差计算值 2.00mm 时，均按 0.02mm 的整数倍进行圆整。 表 15.6 常用材料分类和公差等级选用 材料名称 公差等级 注有公差 材料 类别 代号 模 塑 件 材 料 收缩特性 值 (％) 高精度 一般精度 未注公差 尺寸 一 ABS AS EP UF/MF PC PA PPO PPS PS PSU RPVC PMMA PDAP PETP PBDP PF 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯 丙烯腈/苯乙烯 环氧树脂 脲醛/三聚氰胺/甲醛塑料 （无机物填充） 聚碳酸酯 玻纤填充尼龙 聚苯醚 聚苯硫醚 聚苯乙烯 聚砜 硬聚氯乙稀 聚甲基丙烯酸甲酯 聚邻苯二甲酸二烯丙酯 玻纤填充 PETP 玻纤填充 PBDP 无机物填充酚醛塑料 0～1 MT2 MT3 MT5 二 CA UF/MF PA PBTP PETP PF POM PP 醋酸纤维素 脲醛/三聚氰胺/甲醛塑料 （有机物填充） 聚酰胺（无填料） 聚对苯二甲酸丁二醇酯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 酚醛塑料（有机物填充） 聚甲醚（尺寸<150mm） 聚丙烯（无机物填充） 1～2 MT3 MT4 MT6 三 POM PP 聚甲醚（尺寸 ≥150mm） 聚丙烯 2～3 MT4 MT5 MT7 四 PE SPVC 聚乙烯 软聚氯乙稀 3～4 MT5 MT6 MT7 表 15.7 公差值 Δ计算公式 公差等级 计 算 公 式（mm） MT1 0.0037+0.001325( s L ) ① ＋0.0453( s L ) 0.1 +0.001125( s L ) 1/3 MT2 0.0053+0.001925( s L )＋0.0641( s L ) 0.1 +0.00125( s L ) 1/3 MT3 0.0020+0.002940( s L )＋0.0885( s L ) 0.1 +0.0180( s L ) 1/3 MT4 0.0246+0.00710( s L )＋0.0726( s L ) 0.1 +0.0288( s L ) 1/3 MT5 0.0674+0.01066( s L )＋0.0735( s L ) 0.1 +0.0450( s L ) 1/3 MT6 0.0039+0.001325( s L )＋0.1197( s L ) 0.1 +0.0720( s L ) 1/3 MT7 0.0055+0.01496( s L )＋0.1693( s L ) 0.1 +0.0720( s L ) 1/3 ① s L —— 塑件公称尺寸 （mm） c. 国外标准：模塑件尺寸公差的国际标准 (ISO)正在制订之中。许多国家都有模塑件尺寸公差的 国家标准，如前苏联标准Γ OCTll710— 71，英国标准 BPF（ British Plastics Federation），美国标准 SPI （ Society of Plastic Industry），德国标准 DINl6901-82 和瑞士标准 VSM77012 等。其中以德国标准 DINl6901-82，集适用性、先进性和科学性于一身，为世人公认和引用，也是制定 ISO 的重要依据。 德国模塑件尺寸公差标准 DINl6901-82,见教材 P145。该标准中既有公差值，又有上下偏差。尺 寸范围从 1 到 1000mm，共分 21 个尺寸段，其中 1～ 500mm 占 l7 段。尺寸精度等级有精密级、 110、 120、 130、 140、 150 和 160 等七个精度等级。精密级最高，依次递减。精密级一般不选用，有特殊要求 时才采用，且只适用 160mm 以下的小尺寸塑件。该标准的使用方法与 SJl372-78 类似，而与国家标准相 同。 ③塑料周转箱外形尺寸及尺寸偏差标准：目前我国颁布了部分塑料周转箱国家标准。周转箱类型 见表 15.8。食品塑料周转箱的国家标准为 GB/T5737-1995，饮料塑料周转箱的国家标准为 GB/T5738- 1995，在标准中含规格、技术要求（外观、配合等）、试验方法、检验规则、外形尺寸、卫生要求等内 容。下面给出食品、蔬菜塑料周转箱的外形尺寸及尺寸偏差，分别见表 15.9、表 15.10 和表 15.11。 表 15.8 食品、饮料、啤酒、蔬菜塑料周转箱 类 型 食品箱 饮料箱 啤酒箱 蔬菜箱 原 料 聚烯烃 聚烯烃 聚烯烃 高密度聚乙烯 箱 型 无隔衬 有隔衬（深型箱） 有隔衬（浅型箱） 有隔衬 长方型（Ⅰ型箱） 锥型（Ⅱ型箱） 成型方法 注 射 注 射 注 射 注 射 内 装 物 糕点、糖果 6×4×0.25L汽水瓶等 6×4 啤酒瓶 蔬 菜 表 15.9 食品塑料周转箱外形尺寸系列表 单位：mm 尺寸 序号 l b h 1 475 335 2 500 355 3 530 375 4 560 400 5 600 425 6 630 425 7 670 450 在下列数值中任选 125 140 160 200 236 265 尺寸偏差 设计尺寸的＋0.5％～－1.0％ 注：l、b、h分别为箱的长、宽、高尺寸。 表 15.10 蔬菜塑料周转箱外形尺寸（Ⅰ型箱） 单位：mm 尺寸 型号 l b h Ⅰ 1 500 330 300 Ⅰ 2 600 300 260 Ⅰ 3 800 400 350 尺寸偏差 设计尺寸的＋0.5％ 注：l、b、h 分别为箱的长、宽、高尺寸。 表 15.11 蔬菜塑料周转箱外形尺寸（Ⅱ型箱） 单位：mm 尺寸 型号 l1 l2 b1 b2 h Ⅱ 1 580 482 370 272 350 Ⅱ 2 580 490 410 320 320 Ⅱ 3 590 492 380 282 350 Ⅱ 4 600 516 400 316 300 Ⅱ 5 800 688 600 488 400 尺寸偏差 设计尺寸的＋0.5％ 注：l 1、b 1分别为箱口的长、宽尺寸；l 2、b 2分别为箱底的长、宽尺寸；h 为箱的高度尺寸 （ 3）表面粗糙度：表面粗糙度是指制品实际表面微观几何形状的误差。塑料制品的表面粗糙度主要 根据制品的使用要求和美观要求来确定。 一般透明塑料包装容器如透明盒、饮料瓶等，要求具有良好的透明度和表面光泽度，勿需打开容器 就能清晰地展示内装物，因而容器的表面粗糙度要低。而某些塑料包装盒、瓶以及收录机，照相机等产 品的外壳等，为了掩盖成型过程中制品表面产生的冷疤、丝痕、云纹等缺陷，其制品表面可设计成桔皮 纹、木纹等装饰花纹，有时还设计成亚光面，以提高商品的质感，使其美观大方。生产这类产品的模具 的型腔即为电脉冲加工的粗糙表面。 塑料成型制品的表面粗糙度主要取决于模具型腔表面的粗糙度，同时还与塑料品种以及成型工艺有 关。 模塑成型的塑料制品，一般都能得到平滑、光亮的表面，其表面粗糙度为（是指制品表面轮廓算术 平均偏差为 o． 4μ m），相当于旧国标表面光洁度▽ 7。一般模具型腔的表面粗糙度比塑料制品的表面粗 糙低一级。对透明塑料制品要求模具型腔和型芯的表面粗糙度相同；而不透明制品则根据使用情况不同 而异。模具使用中由于型腔的磨损，会使其表面粗糙度提高，因此应随时进行抛光复原，以保证成型制 品的表面质量。 不同品种的塑料，其成型制品的表面粗糙度也不同。像聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、 ABS、脲醛塑 料等，可制得较低表面粗糙度的制品；而聚乙烯等塑料成型制品的表面粗糙度一般较高。不同的成型工 艺制得的塑料制品的表面粗糙度也不同。一般注射成型制品的表面粗糙度较低，但要尽量避免成型中产 生冷疤、云纹等表面疵病，否则会使制品的表面粗糙度提高。塑料制品表面粗糙度设计时，可参照 GB/T14234-93。 （ 4）壁厚：塑料制品的壁厚是最重要的结构要素，它对塑料容器的成型质量影响较大。 ①影响壁厚的因素 a. 使用要求 包括强度、结构、刚度、重量及装配等要求。 为保证制品必要的机械强度，塑料容器都应具有一定的厚度，但厚度须适当。若厚度过大，既 浪费材料，增加成本，又延长了模塑时间。 在正常的注射成型条件下，热塑性塑料制品成型，是以制品壁最厚处的中心温度达到成型材料 的热变形温度时间为冷却时间的。成型的冷却时间与制品壁厚的平方成正比。当制品壁厚增加 1 倍时， 冷却时间将增加 4 倍，相反，当壁厚减小一半时，冷却时间可缩短至原来的 1/4。对热固性塑料制品来 说，因每 1mm 制品壁厚需要一定的成型时间，制品壁厚越大，所需要的成型时间越长。因此增加塑料制 品的壁厚，必然使成型周期延长，生产效率降低。 制品的壁厚与其强度密切相关。对热塑性塑料制品来说，当壁厚在 5mm 以下时，强度一般随 壁厚的增加而增大。但当壁厚大于 5mm 时，壁厚增大其强度不一定增加，且还会出现如缩孔、塌坑、翘 曲、应力、结晶度过大等成型弊病，影响制品的质量。因此靠增大壁厚来提高制品的强度有一定的限 度。一般对壁厚较大的制品通常靠设加强筋来保证其强度。 b. 成型工艺要求：包括流动情况、流程等。 如流动性差的塑料，应设计成厚、矮、简单些的制品；流动性好的塑料，可设计成薄、大、复 杂些的制品。这是因为塑料的流动性差时，若壁薄，会形成模腔通道狭窄，流动阻力大，造成填充不 满，成型困难。 制品壁厚和流程有密切关系。所谓流程是指熔料从浇口流向型腔各处的距离。经验证明各种塑 料在常规工艺参数下，其壁厚与流程大小成正比关系。即塑料制品的壁厚越大，则允许最大流程越长。 ②壁厚设计的一般原则 a. 同一容器各部分壁厚应尽量均匀一致，这也是壁厚设计的最基本原则； b. 当结构要求壁厚不能一致时，相差不能太悬殊； c. 转角处尽量采用圆角过渡； d. 应合理确定壁厚。 ③壁厚的确定 确定制品的壁厚时应该根据其用途、强度、配合、结构和重量的要求，成型时充模的流动性以及 变形、硬化、顶出等情况来决定。尤其要设计出既能满足使用强度要求、成型要求，又经济合理的制品 壁厚，应对壁厚与成型时间、壁厚与制品强度以及壁厚与流动性之间的关系有充分的了解和掌握。目前 确定壁厚的方法主要有以下三种： a. 根据壁厚与流程的关系计算壁厚，可利用表 15.12 或图 15－ 6 来校核制品成型的可能性。如 不能满足图线或公式关系的，则需增大制品壁厚或增设浇口数量和改变浇口位置，以缩短流程来满足成 型要求。 表 15.12 壁厚 t 与流程 L 关系公式 单位：mm 塑料品种 t、L 关系计算式 流动性好（如：PE、PA） 6.05.0 100 ×? ? ? ? ? ? += L t 流动性中等（如：PMMA、POM） 7.08.0 100 ×? ? ? ? ? ? += L t 流动性差（如：PC） 9.02.1 100 ×? ? ? ? ? ? += L t b. 由经验查有关表格的推荐值选取，制品的最小壁厚是由塑料的流动性来决定的。各种塑料的 流动性不同，所以每种塑料都有一个允许的制品最小壁厚。当超过其最小值时，成型时会出现充不满模 而不能成型的现象。常用塑料制品的壁厚可参考表 15.13 和表 15.14 选取。 表 15.13 热固性塑料制品壁厚推荐值 单位：mm 塑件外部高度尺寸 塑料材料 ～50 ～100 100～ 粉状填料的酚醛塑料 0.7～2.0 2. 0～3 5.0～6.5 纤维状填料的酚醛塑料 1.5～2.0 2.5～ 3.5 6.0～8.0 氨基塑料 1.0 1.3～2 .0 3.0～4.0 聚酯玻纤填料的塑料 1.0～2.0 2. 4～3.2 >4.8 聚酯无机物填料的塑料 1.0～2.0 3. 2～4.8 >4.8 表 15.14 热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值 单位：mm 推荐壁厚 塑料材料 最小壁厚 小型塑件 中型塑件 大型塑件 尼龙 聚乙烯 聚苯乙烯 改性聚苯乙烯 有机玻璃（372） 硬聚氯乙稀 聚丙烯 氯化聚醚 聚碳酸酯 聚苯醚 醋酸纤维素 乙基纤维素 丙烯酸类 聚甲醛 聚砜 0.45 0.60 0.75 0.75 0.80 1.20 0.85 0.90 0.95 1.20 0.70 0.90 0.70 0.80 0.95 0.76 1.25 1.25 1.25 1.50 1.60 1.45 1.35 1.80 1.75 1.25 1.25 0.90 1.40 1.80 1.5 1.6 1.6 1.6 2.2 1.8 1.75 1.8 2.3 2.5 1.9 1.6 2.4 1.6 2.3 2.4～3.2 2.4～3.2 3.2～5.4 3.2～5.4 4.0～6.5 3.2～5.8 2.4～3.2 2.5～3.4 3.0～4.5 3.5～6.4 3.2～4.8 2.4～3.2 3.0～6.0 3.2～5.4 3.0～4.5 c. 由经验通过实验、模拟试验决定制品的壁厚。该方法准确、可靠，但周期长且复杂。 壁厚设计实例： 图 15-7 至图15-11 是制品壁厚设计实例，各图中 a)是不合理的设计，b)为改进后的设计。 （ 5）脱模斜度：脱模斜度是指平行模具启闭方向制品壁面的倾斜度。其目的是为了脱模容易、方 便。这是由于塑料在成型过程中的冷却收缩，使塑料紧包于凸模或型芯上。当塑料容器具有一定高度 时，内外表面必须有一定的脱模斜度，以免脱模困难或擦伤内外表面。 ①脱模斜度的取法和表示方法 a. 脱模斜度的取法：在制品图上取脱模斜度时，如图 15-12 所示，一般制品为轴时（外表面脱 模斜度），应保证其大端尺寸，斜度向偏小方向取得；制品为孔时（内表面脱模斜度），应保证其小端 尺寸，斜度向偏大方向取得。这样取向可使模具的成型零件有足够的修模余量。 b. 脱模斜度的表示方法：塑料制品上标注脱模斜度的方法如图 15-13 所示主要有三种：即角度 表示法、比例标注法和线性尺寸标注法。在角度表示法中，用倾斜角度值表示脱模斜度，与制品的高 度、长度无关，可在斜面的任一点测量；在比例标注法中，用比例值和“＜”表示，尖端指向假设的锥 尖；在线性尺寸标注法中，直接给出具体的斜度值，与制品的高度、长度有关，由于斜度值较小，常夸 大表示。 ②选择脱模斜度的基本原则：脱模斜度的大小与塑料性能、制品形状和大小、成型工艺条件等因 素有关。一般情况下，制品的脱模斜度不包括在制品尺寸公差范围内。脱模斜度取得小，对制品的尺寸 精度影响小，但制品脱模困难，容易造成塑件表面损伤或破裂，而脱模斜度取得过大，制品脱模容易， 但会影响塑件的尺寸精度。因此应综合考虑以上因素，合理地选择制品的脱模斜度。一般应遵循以下基 本原则： a. 性质脆、刚性大的塑料以及增强塑料，其制品脱模困难。因此，脱模斜度应取大些。 b. 塑料的收缩率大，成型时对型芯的包紧力大，而对型腔的附着力小，因此应适当加大制品内 表面的脱模斜度，相应减小制品外表面的脱模斜度。 c. 制品精度要求高的，应采用较小的脱模斜度；而精度要求低的。应尽量采用较大的脱模斜 度，以利于制品脱模。 d. 制品形状复杂的、不易脱模的，应采用较大的脱模斜度。常见容器脱模斜度最小值见表 15.15。 表 15.15 容器脱模斜度最小值(容器在型芯上) 脱 模 斜 度 塑 料 名 称 外表面 内表面 PA 聚酰胺 (尼龙 ) 通用增强 PE 改性 PS ABS PC 聚甲醛 POM TS 聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃 ) 20′～ 40′ 20′～ 50′ 25′～ 45′ 35′～ 1 o 30′ 40′～ 1 o 20′ 35′～ 1 o 35′～ 1 o 30′ 25′～ 1 o 35′～ 1 o 30′ 25′～ 40′ 20′～ 40′ 20′～ 45′ 30′～ 1 o 35′～ 1 o 30′～ 50′ 30′～ 1 o 20′～ 50′ 30′～ 1 o ③常见几何形状的容器脱模斜度实例 (经验公式 ) 见 P126～ 127 (有更正 )。 （ 6）圆角及圆角半径 (P144～ 145)：在容器的两个 (或三个 )面相交处，均应设计成圆角。 ①设计圆角的优点 a. 有利于改善流动充模特性； b. 消除因锐角造成的应力集中； c. 延长模具使用寿命； d. 圆弧过渡美观，且易消除内积灰。 ②取值： 11 42 rt t≥ 最佳， R rt= + 式中： r——内圆角； t——壁厚； R——外圆角 （ 7）肋（加强筋）：制品上长条形突起部分，通常起加强和装饰作用 ①作用 a. 不增加壁厚，使容器强度和刚度改善； b. 起辅助浇道作用，改善流动充模状态，有利成型； c. 避免因壁厚不均而产生的缩孔、气泡、凹陷等，减重； d. 圆弧过渡美观，且易消除内积灰。 ②形式：有三角形、梯形和圆形。 ③加强筋设计的一般原则 a. 可设在内壁、外壁及底面上； b. 避免和减少塑料的局部堆积，多条加强筋应互相错开排列，否则易产生缩孔、气泡、裂纹； c. 加强筋要有足够斜度，筋与容器主体连接部应以圆弧过渡； d. 以设计得矮、多为好； e. 其方向应与塑料流动方向一致，否则会降低容器的韧性 ④尺寸设计 a. 结构尺寸 b. 若筋厚等于壁厚，为掩饰凹陷等缺陷，设计凹凸花纹 （ 8）凸台：是制品上突出的短柱状部分。为结构性或装饰性嵌体以及螺钉等紧固件提供座位。（此 处承受应力和应变），其设计原则是： ①应有足够的脱模斜度； ②凸台根部与壁面接合处应有足够的圆角； ③凸台应尽可能靠近制品侧壁面，但内侧凸台不能太靠近侧壁面的内圆角； ④细而高的凸台，可用加强筋增强； ⑤凸台的外径应等于孔径的两～三倍，高度不超过凸台外径的两倍。 （ 9）角撑：角撑位于制品边缘，起着支撑制品壁面、增大制品强度和刚度的作用。设计尺寸见 P149 图 8－ 63，由制品壁厚决定。 （ 10）支承面（底部）：当采用容器的整个底面作支承时，若底面翅曲变形，就会失稳。因此，应 将塑料容器底面中央设计成向上凸起，或用底脚支承。见 P144～ 145 图 8－ 50，图 8－ 53，图 8－ 54。 2、模塑制品的其它设计 （ 1）孔 ①孔的类型：根据孔的轴线与模具启闭方向的相对位置分：平行孔（简单，最佳）、垂直孔（复 杂，少采用）、倾斜孔（复杂，避免）；根据孔的特征分：通孔（贯穿）、盲孔（不贯穿）、阶梯孔、 凹阶孔、交截孔。 ②设计原则： a. 孔与孔的间距取孔径的两倍以上； b. 盲孔的深度有限制，与孔径和成型工艺有关； c. 避免采用异形孔； d. 孔与边缘的距离有限制见 P145 图 8－ 55 b； e. 侧孔设计要老虎简化模具结构，提高容器强度； f. 交截孔设计应将其中之一孔径加大，以避免上下孔偏心带来的不便 （ 2）螺纹 ①获得螺纹的方法：加工（机加工）；成型螺纹；螺纹嵌件； ②成型螺纹的断面形状及应用： a. 标准螺纹：具有快速、易装等优点，应用广； b. 方形螺纹：具有连接强度高的特点，适合于连接强度要求高的制品，如塑料管件； c. 梯形螺纹：类似方型螺纹、连接强度高，但易成型，适宜要求连接强度高的制品，如离心泵 泵壳； d. 锯齿形螺纹：具有方形螺纹的效率和 V 形螺纹的强度，适合于传递单向功率或单向受力的制 品连接，如牙膏管塑料盖螺纹边缘的距离有限制见 P145 图 8－ 55 b； e. 圆弧形螺纹：螺纹根部为圆弧，不产生局部应力集中，可强制剥离脱模，如玻璃瓶瓶盖，化 妆品瓶和盖的连接； f. V 形螺纹 (很少用 )：根部局部应力集中大 ③模塑成型螺纹的成型方法： a. 用螺纹型芯或型环成型：可一次成型，且质量较好，但设计螺纹时应注意能保证型芯与制品 分离、模具结构复杂。 b. 用瓣合模成型（对外螺纹而言）：模具结构简单，操作方便；但有溢边，去除困难，影响装 配，精度不高；一般不宜采用，特别是 TS 制品。 c. 强制脱模螺纹（较的 TP 制内螺纹，如瓶盖）：牙形不高，且不超过允许的应变率值（塑料 发生拉伸变形），其应变率（ %） =（螺纹外径－螺纹内径） /螺纹内径× 100%，常见的塑料允许应变率 见 P147 表 8－ 15 ④螺纹设计： a. 保证制品及螺纹的强度：△螺纹始末处应设计有无螺纹区，且尺寸有规定见 P148 图 8－ 60 及 表 8－ 16，△螺纹孔到制品边缘的距离应大于螺纹外径的 1.5 倍，同时应大于螺纹孔所在制品壁厚的 ，孔 间距应大于 0.75 ，且大于 t， A>1.5 ， A> t B>0.75 ,B>> t 式中： A——孔边距； B——孔间距； t——孔厚； 0 d ——螺纹孔内径 △螺纹直径较小时不宜采用细牙螺纹。 b. 保证螺纹塑料制品顺利脱模：△同一制品有多处螺纹时，各螺纹的螺距和旋向应相同；△脱 模时因螺纹易碎裂，可采用圆弧形螺纹，且有 11 ~ 15 25 的脱模斜度，并设计成部分螺纹。△成型螺纹的 螺距应不小于 0.75mm，螺纹长度不大于 12mm。若螺距小于 0.75mm，为提高螺纹强度，可采用（三） 头螺纹，且可缩短脱模时间，导程 =（ 2~3）螺距。 （ 3）铰链 ①结构形式：独立结构， PS 等材料，盖、体分开；连体结构， PP 材料（挠曲性），盖、体相 连，一次成型。 ②设计注意事项： a. 铰链厚度，小型容器薄，大型容器厚，最厚 <0.5mm； b. 铰链处的厚度要均匀； c. 一次成型，铰链为通道； （ 4）标志文字和符号 ①形式：凸字：图文凸起，模具对应部分凹下，易于加工，字磨坏；凹字：图文凹下，模具对应 部分凸起，加工难，字耐磨；凹凸字：凹坑的凸字，可做成镶块，常采用。 ②设计要点： a. 凸出高度应大于 0.2mm,常取 0.3~0.5mm； b. 线条较宽时 >0.3mm，常取凸起 0.8mm； c. 两线间距 >0.4mm； d. 凹凸字边框可比凸字高出 0.5mm 以上； e. 脱模斜度大于 10 度 16 中空吹塑成型容器 基本要求 ：1、了解和掌握中空吹塑成型定义、特点工艺设备、工艺过程。 2、掌握中空吹塑成型容器结构设计要素。 教学内容： 塑料包装容器中空吹塑成型 重点与难点 ：中空吹塑成型容器结构设计要素，中空吹塑成型的主要设备及工艺，中空吹塑成型容器结 构设计要素。 学时安排：4学时 16.1 中空吹塑成型概述 中空吹塑是将挤出或注射成形所得的半熔融态管坯（或型坯）置于模具中，然后闭合模具，在管坯 中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到一定形态中空制品的一种加工方 法。根据型坯的制备不同，可分为两大类：挤出吹塑：挤出——拉伸——吹塑；注射吹塑：注射——拉 伸——吹塑 1、挤出吹塑 （ 1）基础吹塑定义：将热塑性塑料的粒料（或粉料），在经过挤出机塑化后，通过特定的模头，制 备成热熔融状的管状型坯，然后进行吹塑。 （ 2）挤出吹塑分类：按出料方式不同划分为： ①直接挤出吹塑：是指将 TP 经挤出机通过模头直接挤出制得的型坯。经吹塑制备资料容器的一 种成型方法。设备简单，价格低廉，实施方便，投资少，上马快；但处于半熔融态的型坯，挤出过程中 易下淌，从而导致产品壁厚明显不均。适用于生产容积较小的容器。 ②储料缸式挤出吹塑：是在挤出机和模头之间，增设一个贮料缸，（贮料缸的截面可以是圆形或 环形的），挤出机不断地将塑化好的塑料熔融体，送入贮料缸中，贮料缸中的物料达到一定量以后，挤 出机停止运转，贮料缸中的柱塞迅速向前运动，使熔融好的塑料通过模头形成型坯。小设备可生产大容 器；可保证壁厚的均匀性；但设备较复杂，投资较直接，挤出大 （ 3）挤出吹塑特点：生产效率高，型坯温度均匀，熔接缝少，对中空容器的形态，大小和壁厚的允 许范围较大，适应性广，吹塑制品强度较高，设备简单，投资少。但制品精度不高。 2、注射吹塑 （ 1）注射吹塑定义：利用对开式模具将型坯注射到芯棒上，待型坯经适当冷却后 (使型坯表层固化， 移动芯棒时不致使型坯形状破坏或垂延变形 )，将芯棒与型坯一起送到吹塑模具中，使吹塑模具闭合，通 过芯棒导入压缩空气，使型坯吹胀而形成所需要的制品，冷却定型后取出产品。 （ 2）注射吹塑特点：制品无拼缝线，不需后修整，螺纹或瓶口尺寸精度高，不必精加工，产量可以 极大，辅助设备少，产品的底部强度高，材料损耗少，壁厚均匀，生产效率高；但设备投资大，加工生 产周期较长，且对操作人员要求高，形状不能太复杂，容器尺寸受限制（容器的高度不能过高）。适于 生产小型精密容器。 3、拉伸吹塑 （ 1）拉伸吹塑定义：在特定的温度范围内，使型坯强迫延伸成型，在成型的同时，制品的壁中产生 大分子的定向排列并固定下来，从而大幅度提高塑料容器的性能。将加热在熔点以下的适当温度的有底 型坯置于模具内，光用拉伸杆进行轴向拉伸后再马上进行吹塑的成型方法。 （ 2）拉伸吹塑特点：减少废品，生产效率高，重量易控制；制品冲击韧性高，刚性提高，透明性与 光泽度改善，阻隔性、气密性好；但拉伸温度控制要求高，设备投资大。适宜生产形状简单的小型容 器。 4、多层吹塑 （ 1）多层吹塑定义：使用多层复合型坯，经吹塑成型工艺，制备多层容器的成型方法。通过各种不 同塑料层的合理匹配，实现各层塑料性能的有效互补，从而克服单层塑料容器的某些固有的缺点。 （ 2）注射吹塑目的：提高塑料容器的物理机械性能；改善容器性能；遮光性；绝热性；降低可燃 性；适印性。 5、吹塑成型常用材料 如 HDPE、 LDPE、 LLDPE、 PP、 PET、 PVC、 PS 等 其中 PE 占 90%，现 PP、 PET 大量用于生产圆瓶，选择塑料品种时应考虑以下特性： 16.2 中空吹塑成型主要设备 主要有挤出机、型坯机关、注射吹塑机、吹塑模具。 1、挤出机 （ 1）作用：起固体输送，熔融、混炼、排气与熔体输送等作用； （ 2）组成：挤出系统：主要由螺杆，料筒组成；传动系统：驱动螺杆，保证其工作所需的扭矩和转 速；加热冷却系统：保证挤出系统中的塑料能在要求的温度范围内均匀地挤出 2、型柸机头 （ 1）型式：直角式机头：直接挤出式机头；贮料式机头，由于流向的改变，产生了压力差和流速差 直角机头须保证熔融料到达模口之前流速均匀。 （ 2）型坯壁厚的控制：手动控制，改变模口间隙以调节壁厚；程序控制，即在型坯成型过程中，按 照已编好的程序自动地调节型坯的壁厚分布；周向壁厚的控制：方形容器，模口异型化；轴向壁厚的控 制：将模头的口模设计成放射式，口模以芯棒可上下移动，从而缩小或增大口模间隙，使型坯的厚度减 少或增大。或通过改变挤出速度出料速度，来控制型坯厚度。 （ 3）型坯长度的控制：螺杆转速的不稳定，熔体温度的波动或回收料含量的改变等均会造成型坯长 度的变化，成型周期给定后，型坯的长度由其挤出速度确定，而该速度主要取决于螺杆转速、熔体温度 与机头模口间隙。 （ 4）口模：一般用螺钉连接在机头上，可换、调、与芯棒一起成型型坯的截面形状； 3、注射装置 注射螺杆与挤出螺杆有差异。 （ 1）运动方式不同：注射螺杆既能转动又能作轴向移动，而挤出螺杆不作轴向移动，所以，注射螺 杆的有效长度是变化的，其范围为轴向移动的距离直角机头须保证熔融料到达模口之前流速均匀。 （ 2）尺寸参数不同：长径比、压缩比、螺槽深度等不同 （ 3）螺杆头型式不桶。 3、吹塑模具 （ 1）作用：赋予制品形态与尺寸，并使之冷却 （ 2）要求：可成型形态复杂的制品；能有效地夹断型坯，保证制品接合缝的强度；能有效地排气； 能快速、均匀地冷却制品，并减小模具壁内的温度梯度，以减少成型时间与制品翘曲 （ 3）与注射模相比的特点：只有阴模（型腔）；型腔所受压力较小；制品的流痕和接合缝小，模腔 的磨损少。 （ 4）模具的切口。 （ 5）材料：强度足够，导热性能好，如铝； ZnAL 合金 16.3 中空吹塑容器设计 1、设计原则 （ 1）综合考试功能、外观、可成型性与成本等因素； （ 2）吹塑制品的拐角、棱边、凹槽与加强筋要尽可能成较大的圆弧或球面过渡； （ 3）避免形状突变； （ 4）容器尺寸（壁厚）不宜要求过严，尺寸精度低 2、设计要素 （ 1）形状： ①圆形容器：用量最大，使用较广，占 70%以上；特点：模具制造方便，型坯壁厚均匀，生产效 率高，制品刚性好，印刷容易。但储存或运输是有效面积的利用率低，仅有 78%左右。设计要点：拐角 处半径 1 10 D≥ ，材料多用 LDPE ②方形容器：含长方形和正方形两种；特点：有效面积利用率高，运输、包装方便，支承面大， 堆放稳固。但扁平面或正四面的强度不如圆形的承受力大。刚性差，易向外膨胀，壁厚偏差大。设计要 点：异型口模或径向程序调节装置。正方形拐角半径 1 3 ≥ 半模深度 ③椭圆形容器：特点：针对方形和圆形容器的缺点进行改进，综合了他们的优点，在强度、刚 度，变形性等力学性能方面都较好。一般用于化妆品的包装（外观造型好）设计要点： /3ab≤ 。 ④异形容器：没有规则形状，多为玩具，模特儿、灯笼及仿动物形等，一般不承受太大的强度和 压力。要求：不极端脱离型坯或偏离型坯中心，模具可加工，一般不提倡。 （ 2）吹胀比：是指吹塑模腔径向最大直径和管状型坏外径之比。计算公式如下所示： max R D B d = 外 一般取 1.5～ 3 之间，对容积较大，桶壁较薄的容器宜选较小的 ，反之 较大。能反映制品径向最大 尺寸和挤出机机头口模尺寸之间的关系，对不同的原料： R GtBα= ?? 式中： G——口模与芯轴的间隙宽度， mm； t——吹塑制品壁厚， mm； R B ——吹胀比，一般取 1.5～ 3； α——修正系数，一般取 1～ 1.5。 对同一种原料，径向尺寸不同时，型坯厚度也不同，径向尺寸大时，型坯壁厚应厚些，这样才能保 证吹塑容器壁厚较均匀。 （ 3）拉伸倍率：纵向拉伸比 (延伸比 ) R S ， 见 P157 图 9－ 12 ，是指制品长度与型坯长度之比， 即 ： / R Scb= ， 瓶体的 R S 较大，肩部与底部的 R S 较小，周向拉伸比 即 R B ， / R B Dd= ，拉伸倍率 = RR SB× ， R S 、 R B 的选取与瓶子的用途有关，拉伸用型坯壁厚 RR tS B≈ ×× ，实际使用时， RR SB× 不宜过大， PVC： 4～ 6 ， PP 可取 6～ 10。 （ 4）壁厚计算： ①影响容器壁厚的主要原因：容器形状；模具因素；成型的工艺条件。 ②使壁厚均匀的措施：型坯断面形状；管坯程序控制；吹塑机组的不断改进。 ③设计要点：常用吹塑容器的壁厚小容器可小于 0.3mm，大容器可达 3mm。最小壁厚≈ 0.4 平均 壁厚。 （ 5）刚度与强度： ①垂直载荷强度（纵向强度），包装容器在灌装、封盖、储存过程中都要求具有一定的垂直载荷 强度。提高垂直载荷强度的措施（从结构上入手）：瓶肩：瓶肩应有足够的倾角，且肩与体的交接处应 采用较大的圆弧半径过渡；瓶底：设计成为凹底，瓶体与瓶底的过渡宜采用大曲率渐变，避免小曲率突 变也可将底部设计成球面形 (耐内压性能高 )，但需加底座另也可设计成花瓣状；瓶身：贴标区上下过渡宜 平缓，避免突变，避免采用波纹状槽；瓶颈：见 P159 图 9－ 19，偏心瓶颈口。瓶肩处形成拱形或锥形， 灌装、封盖和堆放带来不便，但设计得当，可以调整瓶子的平衡。 ②刚度（抗变形能力），提高容器刚性的措施：增大壁厚，一般而言，容器壁厚越大，其刚度与 耐冲击性也越高。对给定重量体积的容积，具有最小表面积的形态可给出最大壁厚；圆形容器瓶身开设 周向槽，见 P159 图 9－ 20a；椭圆形容器上设置锯齿形水平装饰纹，见 P159 图 9－ 20b；异形容器，可用 漂亮的造型图案掩饰，见 P159 图 9－ 20c 压花图案、文字、商标、图形、花纹等 （ 6）瓶口结构设计：瓶口螺纹，断面形状：圆形的使用广，易成型，且旋紧 /松容易；梯形的密封性 好，适用于大型容器。形式：连续式 ，见 P161 图 9－ 22；间断式，见 P161 图 9－ 21 a；凸缘式见 P161 图 9－ 21 b；凸环式见 P161 图 9－ 21 c；密封盖（内、外盖结合）见 P162 图 9－ 23 （ 7）其它设计 17 其它成型容器 基本要求 ：1、了解和掌握热成型、发泡成型成型、旋转成型定义、特点工艺设备、工艺过程。 2、掌握热成型、发泡成型成型、旋转成型容器结构设计要素。 教学内容： 塑料包装容器热成型、发泡成型成型、旋转成型 重点与难点 ：热成型、发泡成型成型、旋转成型容器结构设计要素，热成型、发泡成型成型、旋转成型 的主要设备及工艺，热成型、发泡成型成型、旋转成型容器结构设计要素。 学时安排：4学时 17.1 其它成型容器 1、概念 将热塑性塑料片材夹在框架上加热至软化温度（至热弹态），在外力作用下（如用柱塞、模芯机械 的方式；或用真空产生的气压差、压缩空气等气动方式），使加热软化的片材压在模具的轮廓上，冷却 而得到容器的一种方法。 2、特点 优点：可获得最薄壁厚（ 0.05mm）的塑料容器；可制作从小型到超大型（ 1.2× 3.6m 2 ）以上的塑料 容器；适宜从少量到大批量生产；片材厚薄（较自由）无严格限制；设备投资少，模具造价低，修改较 容易。缺点：制品尺寸精度低；纵深比受限制；（多为半壳状容器，深度有一定限制，较浅）须修整加 工，劳动强度大。 3、适用范围 日用食品和冷藏食品包装用的杯、盘、碗、盒等。用于工业产品、车辆、游船、箱包、电冰箱等大 型产品的包装与制作。 17.1 热成型容器 1、热成型方法 （ 1）真空成型法：是把热塑性塑料板、片固定在模具上，用辐射加热器进行加热，加热至软化温 度，用真空泵把片材和模具间的空气抽掉，借助大气的压力，使板材覆盖在模具上而成型，冷却后塑件 收缩，借助压缩空气使塑件从模具中脱出。 （ 2）加压成型法：是借助压缩空气的压力，将加热后软化的塑料板压入型腔而成型的方法。（ 4） 容器尺寸（壁厚）不宜要求过严，尺寸精度低 2、热成型容器结构设计 （ 1）几何形状和尺寸精度：几何形状和尺寸精度要求不能过高；宜成型口径宽、深度浅的半壳状薄 壁制品；避免侧孔和侧凹。 （ 2）外观：无浇口和合模线；表面粗糙度受模具影响；需色彩装饰时，选已着色的片材，需花纹 时，选带花纹的片材。 （ 3）模壁斜度：凹模大于 1/120， 1/60 好；凸模较大些， 1/30～ 1/20；另模壁斜度较大时，可减小制 品转角处的薄化程度，且有利于提高生产效率。 （ 4）引伸比与径深比：引伸比：制品深度与宽度或直径之比；径深比：引伸比的倒数；引伸比与制 品的设计有关：引伸比反映成型的难易程度，其值越大，成型越困难；引伸比与最小壁厚有关，其值越 大，最小壁厚越小；引伸比与模具形状有关，其值越大，模具斜度越大；引伸比与塑料品种有关，其值 越大，要求塑料的可拉伸性越大。引伸比过大的塑件将会出现起皱甚至断裂。因此，在设计引伸比较大 的热成型制品时，需对片材的大小、材质及展开倍率和成型方法予以综合考虑，以期获得良好效果。 （ 5）角部与大平面设计。角部（转角）：不允许锐角存在；圆弧半径尽可能大，最小圆弧半径＝片 材厚度，一般取片材厚度的四至五倍，但圆弧半径过大，会使制品刚性下降。大平面设计：具有大平面 的热成型制品，在其整个平面上应设计似框架拱起部分，形成良好的刚性体，并能有效地掩饰因残存空 气而引起的皱纹，或厚薄之差而造成的斑痕。 17.2 旋转成型容器 1、概念 把粉状或糊状（液状）的树脂计量后（按制品重量计量），置于滚塑模中，通过加热模具并滚动旋 转（纵、横向旋转），使模内树脂熔融塑化到流动状态，靠自身重量作用，而均匀地分布满模具型腔的 各个部分，经冷却定型，脱模即得制品。 2、特点 优点：可制得形状复杂的完全中空制品，无接缝线；壁厚较均匀，内应办极小，尺寸稳定，不易变 形，凹陷；设备投资少；可成型双层结构的制品；废料少；大容积制品生产经济 缺点：制品外观不甚好；尺寸精度低；成型周期长，能耗大。 适用范围：适于精度要求不高的大型中空制品的小批量生产 3、与注射成型、中空吹塑成型的区别 使用粉状或糊状树脂；树脂在模具内熔融塑化；使用双轴向旋转模具；模具不承受压力，也无需安 置复杂的水冷却管道。 4、常用材料 使用 PVC、 PE、 PP、改性 PS、 ABS、 PA、 PC 等 5、旋转成型制品的设计 （ 1）一般要求：中空制品，敞口的加隔热板亦可，见 P172 图 10-9，最小间隙 4dt≥ ； t内凹 <t， t 外 凹 >t；为提高刚度，加宽而低的筋，大平面，加装饰筋或图案文字凹凸；螺纹，选梯形或圆弧形。 （ 2）制品壁厚：范围， 1.6～ 6mm； PVC 最小壁厚 ≥0.4mm，最大壁厚 ≤12mm，设计偏差为± 5%； 壁厚调节，由加料量控制；壁厚均匀， L/D≤ 4。 （ 3）转角及转角半径：外转角由模具型面控制，为便于成型 2rt≥ ，由转角自然成型，圆角稍大于 r；避免锐角或锐边 （ 4）脱模斜度：一般可不设计脱模斜度；因为制品在阴模中冷却收缩，有间隙形成，自然脱离；若 材料为硬质或低收缩率时，可设计成 1o～ 5o 的脱模斜度。 （ 5）嵌件：可设计有嵌件 (金属或高熔融温度塑料 )，但嵌件应能被塑料包围和固定的阴模中， Hmin≥4t。 （ 6）尺寸公差：尺寸精度较低，偏差为± 5%；当需尺寸精度高时，选低收缩率塑料 （ 7）形状：中空制品，大型较复杂的。 （ 8）外观：外观较好，光泽、模具研磨更好。 （ 9）合模线：取决于模具的精度。 （ 10）产量：小批量。 （ 11）孔：设置绝热塞子，即可成型。 17.3 发泡成型容器 1、概念 气体分散在固相聚合物中形成无发泡孔的轻质高分子材料，又称微孔塑料或多孔塑料。 2、特点 密度小，质轻，比强度和比刚度高，可降低运输成本；具有优良的冲击吸收作用；吸水性质；度变 化时，有较好的稳定性； PH 值属中性，对各种化学产品的抵抗性能好；导热率低。 3、分类 按泡孔结构分：开孔泡沫塑料，闭孔泡沫塑料；按软硬程度分：软质泡泡沫塑料：柔韧，压缩硬度 低，应力解除后能恢复原状，硬质泡沫塑料：压缩硬度大半硬质泡沫塑料：介于前两者之间；按密度大 小分（发泡倍率）：低密度泡沫塑料（高发泡沫塑料）：密度 <0.1g/cm3,发泡倍率 >9；中密度泡沫塑料 （中发泡沫塑料）：密度介于 0.1<0.4g/cm3,发泡倍率 1.5~9；高密度泡沫塑料（低发泡沫塑料）：密度 >0.4g/cm3,发泡倍率 <1.5。 4、发泡方法 （ 1）物理发泡方法：用惰性气体，在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物中，然后降低 压力，升高温度，使熔解的气体释放膨胀而发泡；利用低沸点液体蒸发气体而发泡（又称可发性珠粒 法），把低沸点液体压入聚合物中或在一定的压力、温度下，使液体熔入聚合物颗粒中，然后将聚合物 加热软化，液体也随之蒸发气化而发泡；在塑料中加入中空微球后经固化而制成泡沫塑料（又称组合泡 沫塑料）。 （ 2）化学发泡方法：发泡气体是由混合原料中的某些组分，在成型过程中发生化学作用而产生的。 如发泡气体是由加入的热分解型发泡剂受热分解而产生的；发泡组分间相互作用产生气体。 （ 3）机械发泡法：采用强烈地机械搅拌使空气卷入树脂乳液，悬浮液或溶液中成为均匀的泡沫体， 然后再经过物理或化学变化使之胶凝，固化成为泡沫塑料。为缩短时间，可通入空气和加入乳化剂或表 面活性剂。 6、发泡成型容器结构设计 （ 1）形状：避免侧凹。 （ 2）壁厚：均匀一致，避免突变，造成熔合不良，见 P177 图 10－ 17，壁厚差 T/t<3；最小壁厚（至 少三粒发泡粒子并列）：大珠粒泡沫塑料 ≥ 12mm；中珠粒泡沫塑料 ≥ 9.5mm；小珠粒泡沫塑料 ≥6.5mm；极小珠粒泡沫塑料 ≥1.5mm；边缘壁厚不可过薄。 （ 3）圆角： R=3～ 12mm；外圆角 R ≥ 5mm （锐角熔合不好，密度低，易损坏）；小颗粒 R≥1.5mm。 （ 4）脱模斜度：脱模斜度 ≥2 度，才易脱模，避免侧面划伤； （ 5）制品上的痕迹：充料口痕迹 尺寸 8～ 24mm；分模线的痕迹；蒸气孔的痕迹 D=1～ 8mm；脱模 杆的痕迹 （ 6）发泡倍率：气相与固相体积之比 18 塑料包装容器的表面着色整饰与着色 基本要求 ：了解和掌握塑料的整饰和着色原理、工艺与加工方法 教学内容： 塑料的表面整饰与着色 重点与难点 ：塑料容器表面整饰，塑料表面着色 学时安排：2学时 18.1 塑料的表面整饰 1、概念 是指不损伤塑料容器原形，其表面通过特殊工艺获得光洁表面或添加涂饰层、镀层、彩色图案或字 样等，这类特殊工艺方法统称为表面整饰。 2、目的 掩饰成型缺陷，增加美感，提高商品价值，以及满足某些特殊使用性能要求等。 3、作用 装饰性：提高装饰效果，弥补制造缺陷；功能性：改善表面性能。 4、表面整饰的方法 机械整饰：锉削、磨削、抛光、滚光、喷砂；表面涂饰：在塑料容器表面涂抹以流动状态的涂料， 使其干燥硬化后，形成一层薄膜来保护、美化制品的技术，常用的方法有喷涂、转辊涂覆及粉末涂装； 表面金属化：在塑料制品表面镀一层牢固的金属，使塑料赋予金属的性质的技术；表面印刷技术有以下 几种方法： （ 1）表面印刷前的表面的处理：目的，导入极性基因，共价键结合力要大，导入羟基，羰基，除去 薄弱界面层，提高表面粗糙度，增大微观接触面积；方法：化学溶剂处理，去除表面污染物（用乙 醇）；火焰处理，采用一定配比的混合气体，在特制的喷灯上燃烧，使塑料与火焰的氧化焰直接接触， 对塑料表面进行改性的一种表面处理方法，原理：在火焰的氧化焰作用下，塑料表层分子被氧化或分 解，生成羟基，羰基等含氧基因和不饱和的双键。分子链的断裂，分解，改变了塑料表面的微观几何形 状，增加了表面粗糙度，同时高温火焰还能烧掉塑料表面的油脂、污垢等，从而消除表面的薄弱界面 层；电晕处理，高频高压，电场，羰基，羟基 （ 2）表面烫印（热压印）：借助热和压力的作用，使烫印箔上的热熔胶熔化，将装饰层与制品粘接 在一起，使制品表面呈现各种色彩的图案，花纹，文字，标记的装饰方法。 （ 3）丝网印刷（绢印）：装饰图案由大小不同的孔眼组成，印刷油墨是透过这些孔眼，而印刷到制 品表面上达到装饰的目的。 （ 4）其他印刷技术：胶印（平印），图文与非图文部分处于同一平面，水墨相斥；凹印，图文凹， 非图文凸；凸印，图文凸，非图文凹；模内装饰，印有图案的透明薄膜置于模内，成型时粘合；静电印 刷。 18.1 塑料着色 1、着色剂 着色剂是能改变物体颜色，或将本来无色的物体染上颜色的物质。一般采用颜料和染料。 2、对着色剂的要求 分散性要好；耐热性要好；有一定的耐候性和耐光性；相容性要好 3、塑料着色的方法 （ 1）粉末着色 (干粉着色 )：把粉末状态的着色剂与树脂混合直接成型。如采用 PE、 PP、 PVC、 ABS。 （ 2）色浆着色：把着色剂、分散剂、界面活性剂等，加入具有不挥发性的液态分散介质中，经混合 研磨成色浆，然后用此色浆与树脂混合，进行成型加工或造粒。 （ 3）色母料着色：色母料。是指含有大量着色剂的有色浓缩塑料粒，把欲着色的塑料颗粒与少量 （ 1～ 10%）色母料，充分混合均匀，即可用于成型。 （ 4）颗粒料着色：将粉状着色剂和分散剂均匀混合制成一定颗粒料，用这种颗粒料着色塑料。