包装工程课程设计

包装容器结构设计与制造A 课程设计

设计说明书

（题目）

起止日期： 2013 年 6 月 24日 至 2013 年 6 月 30日

学班学成

生姓名 级 号 绩

熊敏

包装工程1003班 10404200307

指导教师(签字)

包装与材料工程学院

2013年6月

h

h

摘 要

时代的剧变推动着包装一体化的发展。通过市场的调查及分析，对现有红牛维生素功能饮料的罐装容器进行了改进，变为了300ml的pp塑料瓶；并对改进的容器进了销售集合包装纸盒进行了设计，采用定位翼环绕在四个瓶子上面，并设有提手结构；并且还对运输单元包装纸箱的纸箱材料、纸箱型号进行了选择和纸箱尺寸的设计等。

关键词：红牛包装，包装一体化，结构设计

ABSTRACT

With the development of age ,the package is becoming more and more intergrate. Through the market survey and analysis of existing cans of red bull vitamin functional drinks containers were improved, into a 300 ml pp plastic bottles; And to improve the container into the collection of sales packaging carton design, with positioning wing around on four bottles, with the handle structure; And also the transportation unit packaging carton carton materials, carton model has carried on the selection and design of carton size, etc.

Keywords: Red bull packaging,Packaging intergration,The structure design

h

h

目 录

1 内装产品特性分析 ……………………………………………………………………3

1.1 产品包装的现状调查与分析…………………………………………………………3 1.2 产品的性能及包装要求分析…………………………………………………………3

2内包装容器设计…………………………………………………………………………4

2.1容器包装材料的选择…………………………………………………………………4 2.2包装容器设计方案……………………………………………………………………4 2.3包装容器结构设计……………………………………………………………………5 2.4制造工艺选择与分析…………………………………………………………………9

3中包装纸盒设计…………………………………………………………………………4

3.1纸盒包装材料的选择…………………………………………………………………4 3.2纸盒包装设计方案……………………………………………………………………4 3.3 纸盒包装结构设计……………………………………………………………………5 3.4 纸盒制造工艺…………………………………………………………………………9

4 外包装纸箱设计………………………………………………………………………10

4.1集装和运输包装的构思………………………………………………………………10 4.2纸箱包装的选材与设计………………………………………………………………12 4.3 纸箱的制造工艺……………………………………………………………………13

5 市场预测及设计总结…………………………………………………………………14

5.1市场预测……………………………………………………………………………14 5.2设计总结……………………………………………………………………………14

参考文献……………………………………………………………………………………15 附录 ………………………………………………………………………………………16

h

h

1 内装产品特性分析

1.1 产品包装的现状调查与分析

目前市场上红牛维生素功能饮料采用的是三片金属圆罐，易开盖采用拉环式，材料为镀锡薄钢板，并在瓶身上设置有加强筋及缩颈结构。红牛维生素功能饮料现有包装具有很好的抗压强度，刚性好，材料利用率较高，容易变换尺寸，生产工艺成熟。但是其化学稳定性差，耐碱能力差，内涂料质量差或工艺不过关，都会使饮料变味，同时拉环式的开口方式容易污染环境及打开罐后不便放置，金属罐的回收处理工艺也复杂，还有就是消费者在未开罐时不能看到内装产品。未来红牛维生素功能饮料的金属罐包装会朝着壁厚越来越薄，改变拉环式的开口方式，寻找新的包装材料，可让消费者直观看到内装产品，采用塑料瓶来包装等方向发展。

1.2 产品的性能及包装要求分析

红牛维生素功能饮料含有非常丰富的营养液比如：白砂糖、甜蜜素、安赛蜜、牛磺酸、山梨酸钾、赖氨酸、肌醇、维生素pp、维生素B6、维生素B12、食用香料等，还添加了柠檬酸、柠檬酸钠、咖啡因、苯甲酸钠、胭脂红、柠檬黄6种添加剂。红牛属于不含碳酸软性饮料的一种，它以强态能量饮料的形象出现，含有多种营养素及咖啡因，因此常被用来当作提神甚至健身饮料来使用。红牛维生素功能饮料中含有如此多的添加剂，这就要求包装材料不能与饮料中的化学物质发生化学反应即耐腐蚀，同时也对包装容器的气密性也提出了要求，包装材料的化学稳定性也要好，能回收利用，强度也要好。

2 内包装容器设计

2.1 容器包装材料的选择

红牛维生素功能饮料要求包装材料的化学稳定性好，耐蚀性好，无毒，无臭，无味，阻隔性好，重量轻，强度好，加工成型性好，耐老化性好，耐冲击性能好等等，因此，选择pp塑料为包装材料，pp塑料具有无毒，无臭，无味，重量轻，化学稳定性好，阻隔性好，加工成型方便，力学性能优良等等。但是pp的耐候性不是很好，可以通过添加一些助剂来改善其耐老化性能。总之，pp塑料的综合性能良好。

2.2 包装容器设计方案

将包装容器设计为300ml、主体部分壁厚0.5mm的pp塑料瓶，瓶体外形设计成圆柱形,该形状稳定性好;瓶口螺纹采用圆形截面，螺纹采用u型并带凸环;瓶盖外部设置小凸筋，便于开启，另外还在瓶盖上设置防开启结构；由于300ml的瓶子不是很大，所以

h

h

瓶身不设置加强筋

h

h

;塑料瓶的瓶颈和瓶肩是承受瓶体垂直负荷强度的关键部位，瓶颈与瓶肩在垂直负荷作用下易发生变形，其变形大小与瓶肩倾斜角、瓶肩长度等有关，瓶颈采用缩颈结构，瓶肩采用弧线曲率半径较大的形状， 这样既加强了瓶子的强度又有利于拿取瓶子；在容器底部，由于夹缝区的壁厚较大，造成整个容器底部厚薄不一致，其收缩也不一致，导致容器底部翘曲，为了不出现这种情况，将瓶底设计为内凹陷型，这样可以使容器具有较高的耐冲击性能；另外瓶底与瓶身的交界处设计成大曲率半径进行过渡，这样可以减小应力集中，提高耐应力和耐冲击性能，从而减小容器受压合跌落时的凹陷和破裂。

2.3 包装容器结构设计

该包装瓶瓶体设计为圆柱形，主体部分壁厚设置为0.5mm，容量为300ml。 1、容量计算

由于瓶子的容量是300ml所以设置瓶总长142mm，瓶身直径60mm，瓶身长65mm，瓶盖高17mm，瓶盖直径29.5mm，瓶口长36mm，直径25mm，瓶肩长19mm，最大直径64mm，最小直径25mm，瓶底高11mm。容量估算

容量=302650.650.812.531811302333.6ml

318482、瓶盖及瓶口设计

瓶盖的高为17mm，直径为28mm，螺纹形状为u型，密封面采用内转角密封面，为了方便开启，瓶盖外壁设置环形小凸筋，还设有防开启结构。

h

h

瓶口的螺纹用圆形截面，并在瓶口设置凸环，螺纹形状为u型，采用内转角密封面瓶口直径26mm，长36mm。

3、瓶颈与瓶肩设计

瓶颈与瓶肩在垂直负荷作用下易发生变形，其变形大小与瓶肩倾斜角、瓶肩长度等有关，瓶颈采用缩颈结构，瓶肩采用弧线曲率半径较大的形状，便于贴标定位和消费者拿取。瓶肩长19mm，瓶肩倾斜角度40度，瓶颈采用缩颈结构。

4、瓶身设计

由于瓶子的容量只有300ml，属于小容量瓶，且pp塑料材料的刚度比较好，所以瓶身不

h

h

设置加强筋，瓶身长65mm，瓶身直径60mm，壁厚0.5mm。

h

h

5、瓶底设计

由于夹缝区的壁厚较大，造成整个容器底部厚薄不一致，其收缩也不一致，导致容器底部翘曲，为了不出现这种情况，将瓶底设计为内凹陷型，这样可使瓶子提高耐冲击性能，以及在自动灌装时防变形和增加支撑稳定性。底高11mm。

6、整体尺寸及效果

h

h

2.4 制造工艺选择与分析

由于设计的瓶子是小容量瓶，且对容器的阻隔性，力学性能，生产速度，透明性有较高要求所以选择一步法四工位注射拉伸吹塑成型工艺。此成型工艺可以使轴向和径向具有相同的拉伸比，可以提高容器的力学性能、阻隔性、透明性、减小壁厚、生产速度快、吹制品不需修边、精度高，主要用于生产0.2-2L、形状为圆形或椭圆形的容器。

一步法四工位注射拉伸吹塑工艺过程：1、注射管状型坯：将融化塑化的塑料熔体经注塑机喷嘴注入型坯模具内，冷却定型为有底的管状型坯。2、型坯加热调温：型坯芯棒抽出后，型坯由径不模环夹持，转动90度至加热工位，对型坯进行加热调温到适宜于吹塑的温度。3、型坯拉伸吹塑：经调温的型坯，转动90度至吹塑模具内，型坯进行轴向拉伸和径向吹胀成型。4、制品脱模：模颈环夹持制品转动至脱模工位，打开模颈环，取出制品。

3 销售包装设计

3.1 纸盒包装材料的选择

设计的销售包装纸盒是集合包装，只将瓶子上部分包装，利用开孔对瓶子的瓶盖部分卡住来实现对瓶子的携带。因此对该纸盒包装材料的抗撕裂能力，印刷适应性，刚性，抗平压强度，易折叠性都有较高要求。经过分析上述要求，大致确定是选择瓦楞纸，由于在运输和存储时要有较好的抗平压强度，易折叠，刚性要好，所以大、中瓦楞纸可以排除，最后决定选择卫星瓦楞纸中的e瓦楞纸。e瓦楞纸有足够的刚性，印刷适应性好，而较小的楞距增加了它的平压性能，折叠成型性也好，还有就是e瓦楞包装与实心纸板折叠盒竞争。由于采用的是四个产品为一个集合，所以选择3层e瓦楞纸板,总厚

h

h

为1.5mm

h

h

。

3.2 纸盒包装设计方案

目前市场上出现的红牛维生素功能饮料的集合包装都是瓶数多，不便携带，且采用全封闭式的包装，不便消费者直接看到内装物，不易得到消费者的信任度。由于市场上没有红牛的瓶数少、能见内装物、有提手的集合包装。所以把纸盒设计成只包装瓶上部分，用分隔板的定位翼环在4个瓶子上面，并从一侧板和一面板延伸出提手结构，没有封闭面板的集合包装纸盒。该集合包装纸盒的整体外形是一个长方体，内设有s型内衬。

3.3 纸盒包装结构设计

1、内径尺寸

瓦楞纸箱或盒的内尺寸计算公式如下：

Xi=Xmaxnx+d(nx-1)+K’+T

h

h

经查表知道Li、Wi、Hi的修正系数K’为3mm、3mm、3mm；因为内衬和盒身是一体的，所以将内衬厚度T放入制造尺寸的计算。Li=251+3=254mm、Wi=28+3=31mm、 Hi=21.5+3=24.5mm。

2、制造尺寸

三层瓦楞纸板厚度的计算公式如下：

t=t1+t2+tm+fh-d

三层瓦楞纸板的纸都选择0.3mm后的纸，瓦楞辊高fh0.7mm，瓦楞纸板制造过程中的厚度损失为d0.1mm，所以该瓦楞纸板厚为1.5mm。 制造尺寸的计算公式：

X=Xi+nt+K

由于采用的是e瓦楞，修正系数K可选1-3mm，在这里选取K为1mm；由上面可知纸板厚度t为1.5mm。纸盒的各个面的制造尺寸计算如下：

A- A截面：

H1=2Hi+2t+1=53mm H3=2Hi+2t+1=53mm W4=Wi+2t+1=35mm W2=Wi+3t+1=36.5mm W6=Wi+t+1=33.5mm

H7=24mm H5=Hi+t+1=27mm B- B截面图：

(由于没有封闭面板，制造的长度尺寸都一样) L4=Li+1=255mm L6=Li+1=255mm L2=Li+1=255mm

h

h

C- C截面图：

L1=L3=L5=L6=Li+1=255mm W6=Wi+t+1=33.5mm

有上述计算得出制造尺寸：H1=53mm,L1=255mm、W2=36.5mm，L2=255mm、H3=53mm，L3=255mm、W4=35mm，L4=255mm、H5=27mm,L5=255mm、W6=33.5mm，L6=255mm、H7=24mm,L7=255mm。 3、提手设计

提手从一侧板和一面板延伸出来，提手长100mm，宽35mm，在提手中心位置开一个80mm长，17.5mm高的开槽。 4、开孔设计

瓶子再卡住后的间距相等，总长度为255mm。在底面板上第一个孔开在离纸板的一侧36mm处开直径为34mm的圆孔，第二个离第一个61mm，开同样大小的圆孔，后面的两个以此类推。在内衬板上按上述方法开定位槽孔。 展开尺寸图如下：

h

h

3.4 纸盒制造工艺

瓦楞集合纸盒的制造工艺过程：1、分切压痕工艺：对瓦楞纸板切断、同时能压痕的分切压痕机上完成的，其切断与压痕规格是根据所生产的纸盒规格尺寸来确定并能调整的；2、切角工艺：切出接口，便于折合后粘合成盒；4、模切工艺：在模切机上的模版，通过按纸箱的设计展开图嵌装刀片和嵌线，经模版的往复运动或装有模版的辊筒的周转运动，把瓦楞纸板模切成预定的形状；4、印刷工艺：印刷可以最大限度地满足纸箱对包装图文信息的表达与传递；6、接合工艺：将已成型的纸盒按设计的盒型，把瓦楞纸板粘合起来，制成瓦楞纸盒。

4 外包装纸箱设计

4.1 集装和运输包装的构思

集装和运输包装主要是用于运输过程中，要求外包装纸箱要有很好的刚性、耐刺穿、抗平压，另外设计的销售包装没有将产品全部包裹，对外包装纸箱的密封性要求高，所以选择开槽型纸箱中的0204型纸箱。此纸箱成型方便，稳定性好，密封性也不错。同时外包装纸箱在托盘上的堆码方便，托盘空间利用率要高，这就要把纸箱的长宽高要设计的合理。

4.2 包装箱的选材与设计

由于外包装纸箱内要装比较重的物品，纸

箱材料的抗平压，刚性，缓冲效果要好，所以选择5层的e瓦楞纸板。 1、 瓦楞纸板厚度计算

t=t1+t2+t3+2tm+2fh-d

五层瓦楞纸板的纸都选择0.3mm后的纸，瓦楞辊高fh0.8mm，瓦楞纸板制造过程中的厚度损失为d0.1mm，所以该瓦楞纸板厚为3mm。 2、 纸箱内径尺寸

0204箱型理想尺寸比例分别为1：1：2。一个销售包装及产品的尺寸为256mm，65mm，145mm，为了最接近理想尺寸比例，内装物总数为1L*4W*4H，此尺寸比例为约为1：1：2，基本上就是理想尺寸。

瓦楞纸箱的内尺寸计算公式如下：

Xi=Xmaxnx+d(nx-1)+K’+T

内径长宽高的修正系数分别为5mm，5mm，5mm，包装物公差系数为1mm。

h

h

所以Li=256+5=261mm ， 3、 纸箱制造尺寸

Wi=65*4+3+5=268mm ，Hi=145*4+3+5=588mm.

瓦楞纸箱制造尺寸计算公式如下：

X=Xi+nt+K

由于采用的是e瓦楞，修正系数K可选1-3mm，在这里选取K为2mm；由上面可知纸板厚度t为3mm。纸盒的各个面的制造尺寸计算如下：

A- A截面图：

H1=588+9+2=599mm H3=588+9+2=599mm W6=268+2=270mm

B- B截面图：

H4=H2=588+3+2=593mm L5=261+6+2=269mm

h

h

C- C截面图：

W2=W4=268+3+2=273mm L3=261+6+2=269mm L1=261+3+2=266mm

接头尺寸：五层瓦楞纸板的制造尺寸长度为50mm。 对接摇盖制造尺寸：F=W1/2+xf

摇盖伸长系数xf取0，纸箱对接摇盖尺寸为136.5mm

4.3 纸箱的制造工艺

瓦楞纸箱制造工艺过程：1、分切压痕工艺：:对瓦楞纸板切断、同时能压痕的分切压痕机上完成的，其切断与压痕规格是根据所生产的纸箱规格尺寸来确定并能调整的；2、是开槽工艺：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：:切出接口，便于折合订箱；4、模切工艺：在模切机上的模版，通过按纸箱的设计展开图嵌装刀片和嵌线，经模版的往复运动或装有模版的辊筒的周转运动，把纸板模切成预定的形状；5、印刷工艺：:可以最大限度地满足纸箱对包装图文信息的表达与传递；6、接合工艺：这是最后一个环节，是将已成型的纸箱按设计的箱型，把纸板边钉和起来，制成纸箱。

5 市场预测及设计总结

5.1市场预测

目前市场上没有小瓶塑料装的红牛维生素功能饮料，大多都是金属罐装，消费者不能在未开时看到内装液体，塑料瓶装的话可以让消费者直接看到内装液体颜色，这样可以刺激消费者的购买欲。还有就是市场上的红牛集合包装瓶数过多，且不便携带，此集合包装瓶数少，有提手结构，便于携带，对红牛也没有全封闭式包装，也可以直接看到内装液体。总之，此销售包装的新颖性和部分内装液体颜色做装潢，会刺激消费者购买。

h

h

5.2设计总结

h

h

此次为红牛维生素功能饮料进行了灌装容器的设计、销售包装纸盒的设计、运输包装纸箱的设计。对其原有的包装容器进行了改进设计，提出了红牛小瓶塑料装的方案，对原有容器的不足进行了改进。也对销售包装纸盒的设计也进行了大胆的创新，将定位翼环绕在一组瓶子上面。而对运输包装纸箱的设计主要是针对自己设计的销售包装在运输过程的一个运输单元包装纸箱的设计，目的是要满足运输和强度要求，保证销售包装及红牛产品的安全。

h

h

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 Songbaofeng.Packaging container constitution design and manufacture［M］Beijing: The press of the printing industry,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 Suncheng.Construct desigen of paper packaging

(the second edition)[M]Beijing: The press of the chinese light industry,2005.1

[3]陈均锴 孟刚.包装设计[M]北京：化学工业出版社，2004.6

Chenjunkai Menggang.Design of package[M]Beijing:The press of the themistry industry,2004.6

[4]刘喜生.包装材料学［M]吉林：吉林大学出版社，2006.11

Liuxisheng.Packaging materialic [M]Jinlin: The press of Jinin University, 2006.11

[5]潘松年.包装工艺学（第三版）[M]北京：印刷工业出版社，2007.3

Pansongnian.Packaging technics(the three editon)[M]Beijing:The press of printing industry,2007.3 资料仅供参考!!!

h