矿泉水瓶课程设计.docx
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矿泉水瓶课程设计
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3设计的目的及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.3确定设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.3.2确定包装容器的成型方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.3.3确定包装件各部位的主要尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.3.4确定包装件壁厚．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.4数据计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.4.1塑料瓶的容积计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.4.2塑料瓶的质量计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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4.4.3塑料瓶的最大堆码高度计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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5设计评价和体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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5.1设计评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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5.2体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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7.1零件图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
7.2装配图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
1摘要
本文对矿泉水进行了包装工艺结构设计。
首先对矿泉水的销售市场和流通环境调查研究分析，并计算确定矿泉水的包装材料、包装结构和包装方式。
选择由PET制作而成的500ML的塑料瓶作为包装，即销售包装。
并对包装的堆码高度进行了计算设计。
2关键词：
包装；工艺；设计；矿泉水；PET；吹塑
3设计的目的及意义
白酒作为中国最健康的饮用水，一直是普通民众最主要的健康水源。
本文对矿泉水进行内包装（销售包装）的工艺设计。
通过对矿泉水的性质和流通环境的分析，设计能在流通过程中起保护作用的包装，设计合理的包装不仅仅能保护产品、方便储运，而且还能在很大程度上起到介绍产品和促进销售的作用。
本设在矿泉水在流通过程得到保护，同时激起人们的购买欲望，从而促进其销售。
4.1市场调查
4.1.1市场前景调查
我国是人均矿泉水消费量是世界上最低的国家之一，城镇居民人均消费量还不到10升。
所以，我国矿泉水的消费市场潜力是很大的。
4.1.2市场预测
以高端矿泉水为例，随着环境污染的加剧，消费者对"健康"的重视程度与日俱增，健康、高品质成为主要的追求，高端矿泉水正是以其纯净、无糖、低热和有益元素含量丰富成为人们首选饮品之一，符合人们追求纯净、有益健康的饮水要求，高端矿泉水是水中珍品，是适合长期饮用的天然健康水，更是天然的保健饮品。
随着人们生活水平的日益提高，对饮用水的要求也越来越高。
有68%有人对饮用水的要求不仅是解渴，而是更加关注品质和健康。
矿泉水已经成为日常生活中常见的一种饮品，超市、商场、小卖部、便利店，它的身影无处不在。
但是纵观中国目前的饮用水市场，大多数企业与品牌都把主战场放在低端，并且经历连年价格战之后，这一市场的利润已日渐微薄，许多企业与品牌都在开始尝试拓展新领域，饮用水市场竞争格局的改变和消费需要的拉动，国内饮用水市场赢来高端时代。
消费者对健康好水的需求更加明显，瓶装水市场高端好水的销量也逐渐上升，整体呈现高端化趋势。
2012年市场上高端水消费量势头尤为喜人，正在快速增速扩张，2015年中国高端水市场销量将达到667千吨。
为了设计一款兼有良好的容装性，保护性，方便性，有美观经济的优点，满足消费者购买和使用习惯的矿泉水水瓶包装也是很有经济价值和市场前景的。
本设计采用圆柱形瓶型，圆柱形瓶的成本低廉，功能齐全，适于旋转印刷。
最易吹制,在一个较大的长颈比范围内具有稳定性，便于灌装、运输、装箱、堆码。
瓶盖的选用旋盖式瓶盖，旋盖式瓶盖的优点是能够多次开启或是封闭瓶口而不使用工具。
而500ml的矿泉水一般不会一次性开启就饮用完，还会有封闭再开启的时候，因此，在此处选用旋盖式瓶盖是比较合理可行的。
矿泉水瓶吹塑模设计，采用平行移动式模具，设计内容包括模具材料选择、模具型腔、模具主体、冷却系统、切口部分、嵌块部分、排气孔槽和导向部分等。
根据本次设计的矿泉水瓶的功能、材料及各个工艺特点，矿泉水瓶的成型包括成型设备和成型工艺条件等的分析设计。
根据成型方法的不同，可以分为以下五种形式。
（1）挤出吹塑成型
目前我国以该种方法为主。
熔融型坯是用挤出机挤出。
其优点是设备和模具简单，缺点是型坯壁厚不易均匀，从而引起塑件壁厚差异。
（2）注射吹塑成型
利用注射模制成型坯，然后把热型坯移入中空吹塑模进行吹塑成型。
其优点是壁厚均匀无飞边，不需后加工。
由于坯料有底，因此制件底都无拼合缝，强度好生产效率也高。
但设备与模具价格较贵。
多用于小而精度高的制件且大批量生产。
（3）拉伸吹塑成型
这种方法是在注吹的基础上，增加了将型坯延伸的工序。
该方法和双向拉伸模的原理相同。
可使分子双轴取向、塑件透明度提高，强度增加。
尤其是可以利用这种方法使聚丙烯取代聚氯乙烯透明制品。
多用于高精度高强度高透明度的制品。
（4）多层吹塑成型
该方法有共挤吹塑法和多段注吹法。
现在实用还是共挤吹塑法。
其原理是挤出机头挤出多层型坯，供中空吹塑。
多层化的目的，无非是改善容器性能：
降低渗透性（加入聚偏氯乙烯层PVDC），遮光（黑色层）、绝热层（发泡层），降低可燃性（充填层）花色装饰（着色装饰层）等。
（5）片材吹塑成型
将压延、挤出成型的片材再加热，使之软化放入型腔，闭模后在片材中间吹入压缩空气，定型后取出制品。
本方法进一步发展即是目前的吸塑成型。
4.2.3包装容器材料的选择
塑料（可塑性高分子材料的简称）是近几十年发展起来的新兴包装材料。
塑料以其优良的性能广泛用于各类的包装。
目前，已经成为一种主要的包装材料。
塑料与纸、玻璃、金属等其他主要包装材料相比较，具有如下特性：
（1）重量轻，透明性好；
（2）具有良好的耐腐蚀性；
（3）防水，防潮性能好；
（4）有适当的机械强度；
（5）便于成型，加工；
（6）价格便宜。
4.3确定设计方案
PET是高结晶性聚合物，密度为1.30～1.38，熔点为255～265℃。
它具有优良的机械性能，在热塑性塑料中，它的强韧性是最大的。
其薄膜的抗拉强度与铝箔相当，是与乙烯的9倍，为尼龙和聚碳酸酯的3倍；抗冲击强度也为一般薄膜的3～5倍。
并具有良好的刚性、硬度、耐磨性、耐折性和尺寸稳定性，耐蠕变性较好。
PET具有优良的防止异味透过性，良好的气密性和防潮性。
耐热、耐寒性好，在较宽的温度范围内能保持起优良的物理机械性能。
在120℃下长期使用，在150℃下短期使用，在-200℃的液氮中仍不硬脆，在-40℃是仍可保持其抗冲击强度，可在-70～+150℃之间使用。
能耐弱酸、弱碱和大多数有机溶剂，奶油性好；适于印刷。
PET吹塑瓶，自20世纪70年代以来开始工业以来，发展异常迅速，现已成为当今吹塑品的第二大聚合物，普遍应用于饮料、调味品、等的包装
PET饮料瓶的性能
（1）力学强度高双向拉伸PET瓶的拉伸强度、冲击强度明显高于直接挤出吹塑和PVC瓶；
（2）耐化学性能好双向拉伸PET瓶具有良好的耐油性、耐酸碱性和耐有机药品性；
（3）阻渗性能优良取向可提高PET瓶的阻渗性能特别是对氧气、水蒸气和二氧化碳的阻渗性最为优良，为饮料、调味品等商品的保质要求，提供了极为便利的条件
另外，双向拉伸PET瓶还有质轻、透明、保护内容物、绿色环保、使用温度范围广和可回收利用的特点。
因此，在此选用PET材料制作圆柱形塑料包装瓶有很大的优势和很到的可实行性，其成本低，能在乡镇流通环境中对白酒产品起到很好的保护作用。
4.3.2确定包装容器的成型方法
中空吹塑成型主要适合加工包装容器和中空制品．适于该种成型的原料有：
高压聚乙烯（HDPE）、低压聚乙烯（LDPE）、硬聚氯．乙烯（HPVC）、软聚氯乙烯（SPVC）、纤维紊塑料、聚苯乙烯（Ps）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（Pc）等。
目前常用的吹塑制品原料是以聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）为主。
因为聚乙烯制品无毒，容易加工，聚氯乙烯价廉，透明性和印刷性能较好。
中空成型是把熔融状态的塑料制成型坯，置入模具内闭合模具通入压缩空气（气压为2.7～5Kg／cm
），将型坯吹胀成模腔形状制品在模内保压条件下，冷却定型开模取出。
据矿泉水瓶的用途和使用要求进行分析，合理分析矿泉水瓶的形状造型结构，包括容积、壁厚、外形、底部和瓶口螺纹等，采用注射吹塑成型。
项目
要求
料桶温度
喷嘴温度
模温
注射压力
后处理条件
250-260°C
260-280°C
120-140°C
70MP
120°C,1h
国产PET注射条件
4.3.3确定包装件各部位的主要尺寸
瓶口直径为24mm，瓶口高度为25mm瓶肩高度为70mm，瓶身高度为239mm，瓶底直径为64mm，瓶底凸起高度为10mm。
4.3.4确定包装件壁厚
根据相关规定，确定塑料瓶的壁厚为1mm。
4.4数据计算
4.4.1塑料瓶的容积计算
1、瓶口体积
V1=πd2h/4000=9.04ml
2、瓶肩体积计算
V2=πh（R2+/Rr+r2）/3=43.1ml
3、瓶身体积
V3=πd2h/4000=459.8ml
4、瓶底凸起部分体积
V4=πr2h/3=2ml
瓶子总容积V=V1+V2+V3+V4=510ml
4.4.2塑料瓶的质量计算
瓶重计算
G=（Vw-Vo）ρ=20g
4.4.3塑料瓶的最大堆码高度计算
最大堆码高度，保存时间大于100天，K取2，9瓶装作一箱，重量为4.68kg，放9层。
堆码强度P=KG（H-h）/h=74.88kg
5设计评价和体会
5.1设计评价
本次设计的包装件，PET吹塑成型的塑料瓶具有很多优良性能，诸如：
力学强度高；耐化学性能好；阻渗性能优良重量轻；透明性好；具有良好的耐腐蚀性；防水，防潮性能好；有适当的机械强度；便于成型，加工；价格便宜；节能环保。
而且在运输过程中由于受到冲击不易发生破碎等情况，不仅成本低并能很好的适应周围的环境，而达到保护产品的效果,很容易让消费者接受，在市场上一定会前途一片光明。
PET吹塑瓶的加工工艺也很简单，操作方便，对设备的要求也很低，投资少，成本低，并可以大批量生产。
5.2体会
这次的设计从市场调查到最后的结构设计成形的整个过程我学到了很多东西，也有许多的感受，这次的设计使我更充分的认识到一个优秀的设计作品的产生要经历多少步骤和困难，这次的设计是主要针对结构进行设计的，我本身就是一个空间感缺乏的人，设计的灵感也很少，觉得设计对于我来说太艰难了，但是想想老师曾经教过我们那么多的设计方法和技巧，所以我又对自己有了信心，做了一些市场调查看看同类包装大概是怎么设计的，保护商品的情况如何，我冥思苦想了好久终于把自己的设想表现了出来，也许设计的东西和老师的要求存在很大的差距，也许设计过于简单，也许还存在着许多的错误，但是我一直坚信这样一句话“态度决定一切”。
可能我的课程设计结果不是很理想，但是我很享受这个努力的过程，我体会了坚持的真正含义，也在这个设计的过程中学到了一些老师教过的知识，对一些软件也有了更深程度的学习，熟练程度有所提高，对于这些我感到非常的高兴，知识是无止境的，我们需要不断的学习积累，来提高自身的知识含量和素养，这样才能在飞速发展的社会中能占有一席之地。
6参考资料
1）孙诚，包装结构设计[M]，北京：
中国轻工业出版社,2010。
2）姜勇、高薇嘉，AutoCAD2004中文版基础教程[M]，北京：
中国邮电出版社,2010。
3）刘喜生、包装材料学，吉林：
吉林大学出版社，2010第八次印刷版。
4）奚德昌、陈庆华、王振栋，包装结构设计，浙江：
浙江大学出版社，2004第四次印刷版。
5）吴波、包装容器结构设计，北京：
化学工业出版社，2001第一版。
6）周开明、冯梅，销售包装结构设计，北京：
化学工业出版社，2004第一版。
7）周祥兴、任显诚，塑料包装材料成型及运用技术，北京：
化学工业出版社，2004年第一版。
5包装件的设计图纸
5.1零件图
5.2装配图
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