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1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋学院（系、部） 包装与材料工程学院 2010-2011 学年第 2 学期 课程名称 包装容器结构设计与制造A 指导教师 谢勇 职称 教授 学生姓名 童峰 专业班级 包装工程082 班 学号 08404200212 题 目 “ 化妆品 ” 产品的包装结构设计 成 绩 起止日期 2011 年 6 月 6 日 2011 年 6 月 10 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸张4设计样品56包装容器结构设计与制造A 课程设计设计说明书（题目）“化妆品”产品的包装结构设计起止日期： 2011 年 6 月 6
2、 日 至 2011 年 6 月 10 日学生姓名童峰班级包装工程082班学号08404200212成绩指导教师(签字)包装与材料工程学院2011年6月10日摘 要通过对化妆品的性能分析来选择适当的包装材料，制定了PET材料制成的塑料包装容器，包装容器采用了注塑成型的方式来使之成型，拟定了具体的容器结构设计方案。化妆品的中包装采用了同向飞机式纸盒的组合包装结构，根据其性能的要求，拟定了具体的结构尺寸。分析包装容器和中包装的加工工艺过程，并说明其可行性。关键词：化妆品，PET，注塑成型，同向飞机式纸盒的组合包装ABSTRACTBy Performance Analysis of cosmetics
3、 to choose the appropriate packaging materials, formulated the PET material made of plastic packaging containers, packing container adopted injection for blow molding way,develop a specific design of container structures program. cosmetics middle packing used the combination of coincidental aircraft
4、 type carton packaging structure, based on its performance requirements, development of specific structural dimensions. Analysis of packaging containers and packaging process in the process。Keywords: cosmetics, PET, Injection for blow molding, combination of coincidental aircraft type carton packagi
5、ng structure目 录1 内装产品特性分析 11.1 产品包装的现状调查与分析11.2 产品的性能及包装要求分析12内包装容器设计22.1容器包装材料的选择22.2包装容器设计方案22.3包装容器结构设计32.4制造工艺选择与分析53中包装纸盒设计63.1纸盒包装材料的选择63.2纸盒包装设计方案63.3 纸盒包装结构设计63.4 纸盒制造工艺74 外包装纸箱设计84.1集装和运输包装的构思84.2纸箱包装的选材与设计84.3 纸箱的制造工艺105 市场预测及设计总结105.1市场预测105.2设计总结11参考文献12湖南工业大学本科生课程设计说明书1 内装产品特性分析1.1 产品包装
6、的现状调查与分析一般意义上的“化妆品”实际上包括了护肤品、美容美发用品和香水等几大类。据中国香料香精化妆品工业协会的有关人员介绍，各种眼霜、夜霜、SOD蜜及防晒霜等均可归入护肤品之列，洗发水、护发素、染发水、唇膏、眉笔、指甲油等化妆用品则可归为美容美发用品，而香水总是可以自成一家。化妆品作为一种时尚消费品，它需要优质的包装材料，以提升其身价。目前，几乎各种材质在化妆品包装上均有使用，而玻璃、塑料、金属三种材料是当前主要使用的化妆品包装容器材料，纸盒则常用作化妆品的外包装。按其内装物的形态，有市场上的化妆品包装主要可以分为一下几类： 1)固体类包装。主要有眉笔、唇线笔、粉饼等。这类用品的包装较简
7、单。2)固态颗粒(粉状)类包装。主要有粉底、香粉等，常采用的包装方式主要有纸盒、复合纸盒(多采用圆柱状纸桶)、玻璃瓶、金属盒、塑料盒、塑料瓶、复合薄膜袋等。3)液体、乳液状和膏状类包装。在所有化妆品中，这类的种类和数量最多，大部分的护肤化妆品均以液体、乳液状或膏状等形态存在。包装形式主要有：各种造型和规格的塑料瓶、玻璃瓶、复合薄膜袋。对上述各种包装形式，通常采用与彩印纸盒相配合的方式，与纸盒共同组成化妆品的销售包装，以提高化妆品的档次。4)喷雾包装。喷雾包装具有准确、有效、简便、卫生、按需定量取用等优点。如发用摩丝、香水等。1.2 产品的性能及包装要求分析化妆品主要由油脂、蛋白质、烃类等有机化
8、合物，以及滑石粉、高岭土、膨润土、碳酸钙、碳酸镁、钛白粉、辛白粉、硅藻土等无机化合组成。部分产品还含有其它各种天然成份。制作化妆品包装容器的材料有很多种，如各类塑料、玻璃、金属等。若用材不当，在贮存化妆品的过程中会溶出一些有害物质不仅直接影响化妆品的质量，甚至对皮肤造成不好的影响。如一些玻璃制品在贮存化妆品的过程中会发生碱溶出引起内容物变色、沉淀、分离以及值的变化。而塑料制品一般都配有添加剂、稳定剂、颜料等 这些添加剂一旦溶出和内容物发生反应就会成为内容物变质、变臭的诱因。而且各种环境因素也易造成化妆品的变质。如，高温易造成化妆品油水分离，膏体干缩，引起变质。光线照射会造成化妆品水分蒸发，某些
9、成分会失去活力，以致引起变质。冷冻会使化妆品发生冻裂现象，而且解冻后还会出现油水分离、质地变粗，对皮肤产生刺激作用。受潮容易发生霉变，有的化妆品使用铁盖，受潮后容易生锈腐蚀化妆品，使化妆品变质。辐射同样会加速化妆品的变质过程，特别是液体类产品的变质。 所以综合考虑各种因素对化妆品包装的材料要求如下：1、包装材料不与化妆品发生反应。2、采用的包装容器要有很好的隔热阻光阻气性。3、所采用的包装容器要有一定的耐酸碱性能。4、所采用的包装容器要有一定的抗辐射性能。5、采用的包装容器的表面装饰性好，印刷适应性良好。6、采用的包装容器有一定的透明度，质地较柔软。2 内包装容器设计2.1 容器包装材料的选择
10、普通的化装品、洗涤用品包装容器，大部分取材于高密度聚乙烯HDPE。但近几年来随着消费者对产品要求越来越高，由于透明容器能让消费者清楚看到内容物，因此消费者对透明容器的要求越来越广，为满足不同产品的包装要求，塑料瓶选用的材料也日益丰富起来。 高透明的PET容器，具有很好的透明度和光泽度，欣赏性强，颇受欢迎。而用PET材料做成的包装容器具有以下特点：1、容量范围广，经过拉伸吹塑成型工艺生产的高强度、高透明的瓶，常用的容量范围可以从几十毫升到2升瓶。2、透明度与光泽度好，有着很好的可塑性、耐冲击性及尺寸稳定性，化学性能稳定，阻气性好，触感柔软。 3、经济性更好，由于PET瓶是先注坯后吹瓶，属于双向拉
11、伸工艺，因此具有比普通PE瓶高一倍的抗冲击强度。并且瓶口螺纹注塑更精密，瓶底不会漏液。所以在与PE瓶子相同容量下可节约重量20%-40%，具有更低的成本。所以综合考虑各方面因素决定选用PET做为本次设计容器的材料。2.2 包装容器设计方案化妆品的包装从来都是赏心悦目，新上市的化妆品，如果在包装上没有奇招，难以站稳市场。所以造型设计对于产品站稳市场有着非常重要的作用。瓶子的外型应横向、纵向统一考虑，不仅要考虑到整体造型美，还要保证强度、刚度以及平稳性，同时还要便于脱模。常见的瓶子形状有圆形、正方形、三角形、椭圆形、球形及异型等。而此次设计我所设计的包装容器是一个曲面方形，在形体上即有柔和的曲面形
12、象，又兼具一些刚直的要素。具体的平面主视草图如下所示：2.3 包装容器结构设计2.3.1 瓶身壁厚的设计一般确定塑料制品壁厚时，应从以下几个方面进行考虑：a、制品的结构特性与设计要求；b、对冲击应力的均匀分散程度及脱膜强度；c、带嵌件制品嵌件嵌入的牢固性；.d、孔、窗、嵌件周围的熔接强度；e、制品的使用、存储和装配过程中的强度要求；f、最终制品的尺寸精度和外观；g、成型时的充模流动性，防止薄壁处充料不足、烧焦；后壁处发生塌坑等h、脱模时制品的强度、变形、硬化、顶出等。考虑以上各种因素，以及PET的性能、制造成本和塑件的最小壁厚推荐表取瓶身的壁厚为1mm。2.3.2 瓶底尺寸设计瓶底形状设计如下
13、：这种类型的瓶底圆角刚好处在瓶根处，这样可以有效解决因瓶底根壁加厚而带来的凹底缺陷，并且能够减小应力集中的现象。因为瓶底承受着几乎所有内容物的质量，所以设计瓶底的壁厚为2mm。其根部内圆角部分半径取值为0.5倍壁厚。即1mm.外圆角半径取值为内圆角半径加上壁厚，所以取值为3mm。2.3.3 瓶肩设计瓶子在开启或堆放时都会受到垂直载荷作用,垂直载荷强度随壁厚的减小而成比例降低,由下图左可知:瓶肩垂直曲率半径越大,平均载荷强度越大。考虑到这些因素,为了保险起见,将瓶肩高度定为10.3mm，并且带有一定斜度。其形状如下图右所示： 2.3.4 瓶口螺纹设计这里采用圆形螺纹，为了便于清除模缝飞边，螺纹可
14、制成间歇状。根据塑料标准螺纹尺寸，取瓶口螺纹外径为21.1mm，瓶口外直径为17.6mm，瓶口内直径为15mm, 螺纹宽度为2mm，螺距为2.6mm。2.3.5 瓶盖设计 瓶盖作为包装中的一个小环节，对于保证产品质量和塑造产品个性至关重要，瓶盖的功能主要有两点：一是密封性，对内装物起保护作用;二是美观性，作为包装不可分割的一部分，小小瓶盖可以起到画龙点睛的作用。而此次我所设计的瓶盖直径为27mm,高度为31.5mm。如右图所示：2.3.6 脱模斜度的设计在模具中，塑料冷却成型，塑料在成型过程中收缩，并包紧凸模或型芯，为便于塑件从型腔脱出，制品平行于脱模方向的表面，必须具有一定的斜度，即脱模斜度
15、。脱模斜度的大小与塑料性质、收缩率大小、成型壁厚及结构形状有关。塑件要求精度高，脱模斜度应取小值。因为设计的塑料瓶为长形容器，收缩率比较大，要求脱模斜度选取较小，因此选择30。2.4 制造工艺选择与分析本次设计采用注塑成型工艺制瓶。所谓注塑成型，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的操作过程。而注塑成型工艺过程主要包括以下三个过程。1. 成型前的准备为了使注塑成型生产能够顺利进行，确保注塑制品的质量，在正式成型前需要做一系列的准备工作，这些准备工作主要包括：原料放选择、原料的干燥、料筒的清洗、脱模剂的选用等。2成型操作
16、在准备工作完成后，即可投入正式的成型操作，它是将原料变成塑件的过程，主要包括加料、塑化、注射、包压、冷却和脱模等步骤。3塑件的后处理塑件成型、脱模后，还需要进行一些后处理，其目的主要是使塑件整形，并消除塑件的内应力，避免塑件在使用过程中产生变形或者开裂。塑件后处理主要有：整形、热处理和调湿处理等。制瓶的工艺流程如下图所示：a) 注射阶段，聚合物熔体被注射机注射到瓣合模具中，产品的形状被固定。b) 向模腔的冷壁吹胀预热的型坯，使之成型。3 销售包装设计3.1 纸盒包装材料的选择 通过市场调查可以发现现在市场上化妆品的纸盒多采用白板纸、白卡纸和玻璃卡纸等制成。其中白板纸虽然成本低，但是纸张外观不漂
17、亮，表面的光泽度不高，因此不予选择。其次玻璃卡纸虽然光泽度、平滑度都很高，而且做出来的盒子非常美观时尚，但是，它的印刷难度高、工艺复杂、损耗大，印刷不易上色、油墨干燥速度慢，导致印刷成本上升。因此也不予考虑。而白卡纸的表面光泽度优于白板纸，成本又低于玻璃卡纸，并且白卡纸适用于一般的快速胶印机印刷，印刷成本比较低。因此综合考虑各方面因素我决定选用白卡纸作为纸盒的包装材料。3.2 纸盒包装设计方案由内装物的尺寸定包装纸盒的总体尺寸如下：盒长（L）：80mm，盒宽(W)：40mm，盒高(H)：150mm因为38W57所以插舌高度T取值为20mm，防尘翼高度D=0.5(W+T)=30mm。纸盒包装平面
18、展开图与立体结构图如下所示:3.3 纸盒包装结构设计3.3.1：盒底与盒盖的设计考虑到被包装物品的质量比较轻，盒底需要承受的重量不是很大，所以从方便成型与制造出发决定采用插口封底式盒底结构，而盒盖结构为了便于整个盒子的成型也采用与盒底一样的插别式，其结构如下图所示；3.3.2：盒体的设计 由于本次设计是做的化妆品的包装，所以为了对内容物起到一定的展示作用，以达到对产品的宣传，决定选择开窗结构。同时为了解决化妆品的日用与夜用的搭配问题选择了联体式结构。综合以上两个因素我的盒体结构选用联体-开窗式。其图如下：3.4 纸盒制造工艺折叠纸盒的加工工艺：1.开切备料 ：开切备料也就是根据纸盒的展开图上的
19、形状和尺寸，结合生产设备的规格，将原料纸板切成一定大小的制作单元纸坯。2.印刷:采用印刷速度快，质量比较好的胶印法3.表面加工：为了提升产品的价值运用烫印的方法对纸盒表面进行整饰加工。4.模切：将纸板放置在模切版与压板间，通过施加压力，由模切版将纸板冲切出纸盒所要求的形状，并压出所需要的压痕线。5.剥离落料：纸板经过模切后，要把冲出的纸盒盒坏从整个纸坏中取出，就必须去掉与纸盒盒坏轮廓线相连的废纸边，并清除盒坏中间的多余的部分。6.制盒：将盒坏进行折叠后，对纸盒的粘贴翼进行粘接，而纸盒的盒盖，盒底的组装在产品的包装过程中完成。纸盒成型后以平板状态进行储存和运输，节省了运输空间与开支。 7.开窗：
20、在纸盒两个模具切割孔上覆盖透明的薄膜片。114 外包装纸箱设计4.1 集装和运输包装的构思集合包装就是将若干产品或包装件包装在一起，使其形成一个合适的搬运单元，以便于装卸、储存与运输。集合包装是为适用装卸、储存与运输作业现代化要求而产生的包装方式，简称为集装。而目前采用的运输包装器具与相应的集合包装方式主要有捆扎包装、拉伸包装、收缩包装、瓦楞纸箱包装、木箱包装、托盘包装、集装箱包装等。而本次设计采用瓦楞纸箱作为运输包装器具。主要原因如下：1瓦楞纸箱质量轻且结构性能好。2瓦楞纸板具有一定的吸收震动和缓冲能力，因此对商品的保护功能好。3. 瓦楞纸箱折叠后占据的空间小，与其包装的产品质量相比极轻，便
21、于周转、装卸与运输，且储运费用低。4. 易于变更箱型与尺寸、包装适用性强。5. 封箱简便、易实现包装作业自动化。6. 印刷装潢容易、有促进销售作用。7原料成本低、废箱回收处理容易。4.2 包装箱的选材与设计 选用3层的B型瓦楞纸板做为纸箱的材料，箱型选用0201型。考虑内装物的中包装纸盒纸板厚度可知纸盒长为163mm、宽为40mm、高为151mm。在长度方向上选择排3个纸盒，在宽度方向排8个纸盒，高度方向为2个。则可知总体的长宽高比为L:W:H=(1633):(408):(1512)=489:320:3021.6:1.1:1.接近0201型纸箱的最佳尺寸比例1.5：1：1。瓦楞纸箱的内部尺寸的
22、计算：根据公式 式中，Xi是瓦楞纸箱某一方向内部尺寸（mm）; xmax是单个被包装商品某一方向最大外形尺寸（mm）；n是沿瓦楞纸箱某一方向的排列数目;是被包装商品尺寸变动系数（mm）; kXi是瓦楞纸箱内部尺寸修正系数（mm）;T是衬格或缓冲件厚度（mm）。 长=1633+2（3-1）+0+3=496mm 宽=408+2（8-1）+0+3=337mm 高=1512+2（2-1）+0+3=307mm瓦楞纸箱的制造尺寸的计算： 根据公式 式中，X是瓦楞纸箱长、宽或高的制造尺寸（mm）; Xi是瓦楞纸箱某方向的内部尺寸（mm）；t是瓦楞纸板厚度（mm）。长=496+6=502mm 宽=337+6=
23、343mm 高=307+6=313mm瓦楞纸箱的外部尺寸的计算： 根据公式： 式中 -瓦楞纸箱某一方向的外部尺寸，mm； -瓦楞纸箱某一方向的制造尺寸， mm； -瓦楞纸箱外部尺寸修正系数， mm。 其数值见表2表1瓦楞纸箱外部尺寸修正系数（mm） 楞型 A B E AB573513812则瓦楞纸箱的外部尺寸为：长=502+4=506mm宽=343+4=347mm高=313+4=317mm对接摇盖制造尺寸F的计算:根据公式：式中 F-纸盒对接摇盖尺寸，mm； -纸箱非按合箱面宽制造尺寸，mm； -摇盖伸长系数F=3432+1.5=173mm取接头尺寸为50mm其结构图如下所示:4.3 纸箱的制
24、造工艺瓦楞纸箱的制造工艺:1.分切压痕工艺：根据所生产纸箱的规格尺寸对瓦楞纸板进行切断与压痕。2.开槽工艺：瓦楞纸板的开槽是在纸板切割下料，并经压痕确定出纸箱的摇盖和纸箱的高度后进行，以开出摇盖，切出接缝接头，以便装箱时折叠或搭盖封合。3.切角、冲孔工艺：切角工艺是在开槽后的工序，其作用是切出接口，便于折合钉箱。而冲孔是冲出捏箱挽孔或通气孔。4.印刷工艺:在瓦楞纸箱上印上产品信息。5 市场预测及设计总结5.1市场预测化妆品的包装需要兼具保护性、功能性和装饰性，三位一体才是未来化妆品包装的发展方向。1、保鲜装的化妆品会占据相当的市场由于厂家为适应顾客需求，生产不含防腐剂的产品。厂家将它们灌装在极
25、小的容器中，顾客可以一次用完，例如许多品牌的精华素就是采用了这种包装方式。这种化妆品价格太高，不会成为市场的主流产品，但它是未来时尚、奢华生活方式的标志，因此会有稳定的消费者群。2、绿色包装材料的开发设计许多化妆品厂家已经开始注重环保问题，在化妆品包装材料的选择上也加入环保的考虑，考虑这些材料能否被回收利用，这符合日趋受到重视的环保意识。3、多层塑料复合技术它能使多层不同种类的塑料复合在一起，一次成塑出来，可以选择任何可想象的色彩以及设计出各式容器。有了多层成塑技术，塑料包装一方面能完全隔绝光、空气，避免护肤品氧化，另一方面通过揉合进不同种类的物质，在外观上获得奇妙的视觉效果和独特的手感，提高
26、了软管的可曲折性。4、真空包装悄然兴起真空包装可保护含有脂肪、松香油、维他命的护肤品。它具有保护性强、弹力恢复性高等优点，真空包装的另一个重要发展方向是突出功能性，这对于不那么复杂的容器十分重要。5.2设计总结这次课程设计对化妆品的包装进行了容器的材料选择与结构设计，中包装的结构设计与制造，以及外包装的材料选择与结构设计。在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：CAD制图、3D建模、inventor、CorelDRAW等。经过此次课程设计的设计，我懂得了产品包装的设计的基本流程和主要操作。一个成功的产品包装是要把图案、符号、文字、美感、信息、产品本身特点和市场需要集于一体。在此
27、次课程设计的过程中，我遇到过很多困难，从选题，到绘图，到计算，到写说明书，这里面无论哪个过程都不是一件容易的事情，对我来说像是一个个的挑战，然而就是因为这么多的挑战，让我在短短几天的时间内对包装设计有了非常具体的认识，学习，与提高。虽然其结果并非是很完美的，比如制作的效果图不够精细，整体结构选择也有不完善之处。但是通过这次设计让我懂得了如何将自己所学的知识运用到实际之中去。参考文献1宋宝丰.包装容器结构设计与制造M.北京：印刷工业出版社，2006.11 2孙诚 纸包装结构设计（第二版） M北京：中国轻工业出版社，2005.1 3陈均锴 孟刚.包装设计M北京：化学工业出版社，2004.6 4刘喜生.包装材料学M吉林：吉林大学出版社，2006.11 5潘松年.包装工艺学（第三版）M北京：印刷工业出版社，2007.36毛寿松.运输包装器具设计与使用 M北京：中国商业出版社，1992.107金国斌.塑料包装容器设计 M北京:化学工业出版社，2003.108李基洪 李轩.注塑成型技术问答 M北京：机械工业出版社，2005.19王建清.包装材料学 M北京：中国轻工业出版社，2010.712