1、第四章第四章 塑料包装容器结构设计塑料包装容器结构设计第一节第一节 塑料概述塑料概述一、塑料的分类一、塑料的分类 1）按照合成树脂的分子结构及其特性分类）按照合成树脂的分子结构及其特性分类 2）按塑料的应用范围分类）按塑料的应用范围分类二、塑料的特性二、塑料的特性 1）优点）优点 2）缺点）缺点第二节第二节 塑料包装容器概述塑料包装容器概述一一 塑料包装容器的概念塑料包装容器的概念 塑料包装容器是指根据包装容器的要求，首先选择好塑料包装容器是指根据包装容器的要求，首先选择好塑料原料塑料原料，将其加入到，将其加入到塑料成型机械塑料成型机械中，经过中，经过加热、加压加热、加压控制，把塑化好的原材料
2、送入控制，把塑化好的原材料送入模具模具中成型，经一定中成型，经一定时间时间冷冷却，打开模具，取出制品，再经修整，制成塑料容器；送却，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。售；消费者购买使用。二二 塑料包装容器的分类塑料包装容器的分类v（1）按成型方法按成型方法v（2）按容器材料按容器材料v（3）按外形结构特征按外形结构特征第三节第三节 塑料包装容器用材料的选择塑料包装容器用材料的选择选材一般从以下五个方面考虑：选材一般从以下五个方面考虑：v 1）防护、保护性能及作业要
3、求）防护、保护性能及作业要求v 2）内装物对材料形态要求）内装物对材料形态要求v 3）印刷适应性）印刷适应性v 4）安全、卫生性）安全、卫生性v 5）废弃物处理）废弃物处理各类商品包装用材示例见表各类商品包装用材示例见表6-3第四节第四节 模压成型模压成型一一 模压成型的定义及特点模压成型的定义及特点 1)1)定义定义 将粉状、粒状或纤维状物料放入成型温度下的模将粉状、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。取出制品的方法。二二 模压成型设备模压成型设备1)1)压机压机 作用是通过模具对塑料作
4、用是通过模具对塑料施加压力施加压力，开闭模具开闭模具和和顶出制品顶出制品。2 2）特点）特点类型及特点（按结构特征分）2)2)模具模具 压缩模塑是将预热、预压的模塑材料定量地加入已预压缩模塑是将预热、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。固化，成为坚硬的制件，卸压启模即
5、得制品。三三 模压成型工艺模压成型工艺第六节第六节 注射成型注射成型一一 注射成型的定义及特点注射成型的定义及特点1)1)定义定义 将粉状或粒状将粉状或粒状塑料塑料从从注射机注射机的料斗送入加热的料筒的料斗送入加热的料筒内，内，加热加热熔融塑化后，借助柱塞或螺杆的熔融塑化后，借助柱塞或螺杆的推力推力，物料被压，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温度较低的闭合模具模具型腔中型腔中,经过一定经过一定时间时间的冷却定型后，的冷却定型后，开启模具即得制品。开启模具即得制品。2)2)特点特点 适应广泛（主要表现为原料
6、广和产品广）；成型周期适应广泛（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。但设备投资大，模具结构复杂、制造费用寸精确的制品。但设备投资大，模具结构复杂、制造费用高。适用于周转箱、集装箱、托盘、手提箱、包、盒和盖高。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。子等包装容器的成型。二二 注射成型的主要设备注射成型的主要设备1)1)注射机（又称注塑机）注射机（又称注塑机）上图为震德上图为震德CJ160ECJ160E型注塑机型注塑机外观图外观图l1 1、合模系统；、合模系统
7、；2 2、安全门；、安全门；3 3、控制电脑；、控制电脑；4 4、注、注塑系统；塑系统；5 5、电控箱；、电控箱；6 6、液压系统、液压系统 2)2)模具模具 注射模主要由注射模主要由浇注系统浇注系统、成型零件成型零件和和结构零件结构零件三三大部分所组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接大部分所组成。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。最高的部分。三三 注射成型工艺注射成型工艺 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
8、热熔化呈流动状态后，借助柱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型是间歇操作，每完成一个操作周期需经过塑化塑化、注射注射和和定型定型等几个步骤等几个步骤。生产前准备生产前准备 加料加料 预热预热注射充模注射充模保压补缩保压补缩冷却定型冷却定型 开模开模塑件脱模塑件脱模 清模清模 合模合模注射成型工艺流程注射成型工艺流程第七节第七节 注射和模压成型容器结构设计
9、注射和模压成型容器结构设计一一 模塑制品结构设计的工艺要求模塑制品结构设计的工艺要求考虑塑料制品的模塑工艺性考虑塑料制品的模塑工艺性（即（即模具模具、成型工艺成型工艺对制品设计的制约和影响）对制品设计的制约和影响）（一）容器壁厚（一）容器壁厚v厚度过大厚度过大v厚度过小厚度过小b.b.由经验查有关表格的推荐值选取由经验查有关表格的推荐值选取常用塑料制品的壁厚可参考常用塑料制品的壁厚可参考表表6-4和表和表6-5选取。选取。塑料材料塑料材料 塑料外部高度尺寸塑料外部高度尺寸100粉状填料的酚醛塑料粉状填料的酚醛塑料 0.7 2.02.03.05.06.5 纤维状填料的酚醛塑料纤维状填料的酚醛塑料
10、 1.5 2.02.53.56.08.0 氨基塑料氨基塑料 1.01.32.03.04.0聚酯玻纤填料的塑料聚酯玻纤填料的塑料 1.0 2.02.43.2 4.8聚酯无机物填料的塑料聚酯无机物填料的塑料 1.0 2.03.24.8 4.8表表6-4 6-4 热固性塑料制品壁厚推荐值热固性塑料制品壁厚推荐值 单位：单位：mmmm塑料材料塑料材料 最小壁厚最小壁厚 推荐壁厚推荐壁厚 小型塑件小型塑件 中型塑件中型塑件 大型塑件大型塑件 尼龙尼龙聚乙烯聚乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯改性聚苯乙烯改性聚苯乙烯有机玻璃（有机玻璃（372372）硬聚氯乙稀硬聚氯乙稀聚丙烯聚丙烯氯化聚醚氯化聚醚聚碳酸酯聚碳酸酯聚苯醚
11、聚苯醚醋酸纤维素醋酸纤维素乙基纤维素乙基纤维素丙烯酸类丙烯酸类聚甲醛聚甲醛聚砜聚砜 0.450.450.600.600.750.750.750.750.800.801.201.200.850.850.900.900.950.951.201.200.700.700.900.900.700.700.800.80 0.95 0.760.761.251.251.251.251.251.251.501.501.601.601.451.451.351.351.801.801.751.751.251.251.251.250.900.901.401.40 1.80 1.51.51.61.61.61.61.61
12、.62.22.21.81.81.751.751.81.82.32.32.52.51.91.91.61.62.42.41.61.6 2.3 2.42.43.23.22.42.43.23.23.23.25.45.43.23.25.45.44.04.06.56.53.23.25.85.82.42.43.23.22.52.53.43.43.03.04.54.53.53.56.46.43.23.24.84.82.42.43.23.23.03.06.06.03.23.25.45.4 3.04.5 表表6-5 热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值 单位：单位：mm
13、c.通过实验、模拟试验决定制品的壁厚通过实验、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。该方法准确、可靠，但周期长且复杂。壁厚设计实例壁厚设计实例1壁厚设计实例壁厚设计实例 2壁厚设计实例壁厚设计实例3壁厚设计实例壁厚设计实例4壁厚设计实例壁厚设计实例55)5)脱模斜度脱模斜度 脱模斜度是指平行模具启闭方向制品壁面的倾斜度。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
14、，内外表面必须有一定的脱模斜度，以免具有一定高度时，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。脱模困难或擦伤内外表面。A.A.脱模斜度的取法和表示方法脱模斜度的取法和表示方法脱模斜度的取法脱模斜度的取法 见教材见教材P150脱模斜度的表示方法脱模斜度的表示方法v 角度表示法角度表示法v 比例标注法比例标注法v 线性尺寸标注法线性尺寸标注法B.B.选择脱模斜度的基本原则选择脱模斜度的基本原则a.a.性质脆、刚性大的塑料以及增强塑料，脱模斜度应取大些。性质脆、刚性大的塑料以及增强塑料，脱模斜度应取大些。b.b.塑料的收缩率大时，应适当加大制品内表面的脱模斜度，塑料的收缩率大时，应适
15、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。相应减小制品外表面的脱模斜度。c.c.制品精度要求高时，宜采用较小的脱模斜度；反之，应尽制品精度要求高时，宜采用较小的脱模斜度；反之，应尽 量采用较大的脱模斜度。量采用较大的脱模斜度。d.d.制品形状复杂或不易脱模时，应采用较大的脱模斜度。制品形状复杂或不易脱模时，应采用较大的脱模斜度。塑 料 名 称 脱 模 斜 度 外表面 内表面 通用PA聚酰胺(尼龙)增强PA聚酰胺(尼龙)PE改性PSABSPC聚甲醛POMTS聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)204020502545351o30401o20351o351o30251o 351o30 25
16、4020402045301o351o3050301o2050301o 常见容器脱模斜度最小值见表常见容器脱模斜度最小值见表6-8表表6-8 容器脱模斜度最小值容器脱模斜度最小值(容器在型芯上容器在型芯上)C C常见几何形状的容器脱模斜度实例常见几何形状的容器脱模斜度实例 (经验公式经验公式)见教材见教材P151-1526)6)圆角及圆角半径圆角及圆角半径(P(P153153154154)在容器的两个在容器的两个(或三个或三个)面相交处，均应面相交处，均应设计成圆角。设计成圆角。A A设计圆角的优点：设计圆角的优点：有利于改善流动充模特性；有利于改善流动充模特性；消除因锐角造成的应力集中；消除因
17、锐角造成的应力集中；延长模具使用寿命；延长模具使用寿命；圆弧过渡美观，且易消除内积灰。圆弧过渡美观，且易消除内积灰。B B取值取值内圆角半径大于等于壁厚的四分之一；内圆角半径大于等于壁厚的四分之一；内圆角半径壁厚的一半时最佳；内圆角半径壁厚的一半时最佳；外圆角半径内圆角半径壁厚。外圆角半径内圆角半径壁厚。7)7)肋（加强筋）肋（加强筋）（P P152152153153）制品上长条形突起部分，通常起加强和装饰制品上长条形突起部分，通常起加强和装饰作用。作用。A A作用：作用：不增加壁厚，使容器强度和刚度改善；不增加壁厚，使容器强度和刚度改善；起辅助浇道作用，改善流动充模状态，有利成型；起辅助浇道
18、作用，改善流动充模状态，有利成型；避免因壁厚不均而产生的缩孔、气泡、凹陷等，减重避免因壁厚不均而产生的缩孔、气泡、凹陷等，减重 。B B形式：形式：有三角形、梯形和圆形。有三角形、梯形和圆形。C C加强筋设计的一般原则加强筋设计的一般原则可设在内壁、外壁及底面上；可设在内壁、外壁及底面上；避免和减少塑料的局部堆积，多条加强筋应互相错开排列，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；否则易产生缩孔、气泡、裂纹；加强筋要有足够斜度，筋与容器主体连接部应以圆弧过渡；加强筋要有足够斜度，筋与容器主体连接部应以圆弧过渡；以设计得矮、多为好；以设计得矮、多为好；其方向
19、应与塑料流动方向一致，否则会降低容器的韧性。其方向应与塑料流动方向一致，否则会降低容器的韧性。D D尺寸设计尺寸设计 结构尺寸结构尺寸 （见（见P153 P153 图图6 61818）；）；若筋厚等于壁厚，为掩饰凹陷等缺陷，设计凹凸若筋厚等于壁厚，为掩饰凹陷等缺陷，设计凹凸花纹。花纹。8 8）凸台（）凸台（P158-159P158-159）是制品上突出的短柱状部分。为结构性或装饰性嵌体以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）及螺钉等紧固件提供座位。（此处承受应力和应变）凸台设计原则凸台设计原则 应有足够的脱模斜度；应有足够的脱模斜度；凸台
20、根部与壁面接合处应有足够的圆角；凸台根部与壁面接合处应有足够的圆角；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；面的内圆角；细而高的凸台，可用加强筋增强；细而高的凸台，可用加强筋增强；凸台的外径应等于孔径的两三倍，高度不超过凸台外径的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。两倍。9)9)角撑角撑 角撑位于制品边缘，起着支撑制品壁面、增大制品角撑位于制品边缘，起着支撑制品壁面、增大制品强度和刚度的作用。强度和刚度的作用。1010）支承面（底部）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，当采用
21、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，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。或用底脚支承。设计见设计见P152 P152 图图6 61616二二 模塑制品的其它设模塑制品的其它设计计1 1）孔孔2 2）螺纹螺纹3 3）铰链铰链 4 4）标志、文字和符号标志、文字和符号1 1）孔）孔A A孔的类型孔的类型 根据孔的轴线与模具启闭方向的相对位置分：根据孔的轴线与模具启闭方向的相对位置分：平行孔平行孔 、垂直孔、垂直孔、倾斜孔倾斜孔 根据孔的特征分：根据孔的特征分：通孔、通孔、盲孔、盲孔、阶梯孔、阶梯孔、凹阶孔、凹阶孔
22、、交截孔交截孔B B设计原则（注意事项）：设计原则（注意事项）：孔与孔的间距取孔径的两倍以上；孔与孔的间距取孔径的两倍以上；盲孔的深度有限制，与孔径和成型工艺有关；盲孔的深度有限制，与孔径和成型工艺有关；避免采用异形孔；避免采用异形孔；孔与边缘的距离有限制；孔与边缘的距离有限制；侧孔设计要考虑简化模具结构，提高容器强度；侧孔设计要考虑简化模具结构，提高容器强度；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。不便。2 2）螺纹）螺纹A A获得螺纹的方法获得螺纹的方法 加工加工(机加工机加工)、成型螺纹、螺纹嵌件、成型螺纹、螺纹嵌
23、件B B成型螺纹的断面形状及应用成型螺纹的断面形状及应用 标准螺纹标准螺纹 、方形螺纹、方形螺纹 、梯形螺纹、梯形螺纹 、锯齿形螺纹、锯齿形螺纹 、圆弧形螺纹圆弧形螺纹 、V V形螺纹形螺纹 C C模塑成型螺纹的成型方法（三种）模塑成型螺纹的成型方法（三种）用螺纹型芯或型环成型用螺纹型芯或型环成型 用瓣合模成型（对外螺纹而言）用瓣合模成型（对外螺纹而言）强制脱模螺纹（内螺纹，如瓶盖。注：牙形不强制脱模螺纹（内螺纹，如瓶盖。注：牙形不 高，且不超过允许的应变率值高，且不超过允许的应变率值 ）D D螺纹设计螺纹设计保证制品及螺纹的强度保证制品及螺纹的强度 螺纹始末处应设计有无螺纹始末处应设计有无
24、螺纹区，且尺寸有规定螺纹区，且尺寸有规定 螺纹孔到制品边缘的距螺纹孔到制品边缘的距 离、孔间距有要求离、孔间距有要求 螺纹直径较小时不宜采螺纹直径较小时不宜采 用细牙螺纹用细牙螺纹 保证螺纹塑料制品顺利脱模保证螺纹塑料制品顺利脱模 同一制品有多处螺纹时，各同一制品有多处螺纹时，各 螺纹的螺距和旋向应相同螺纹的螺距和旋向应相同 脱模时因螺纹易碎裂，可采脱模时因螺纹易碎裂，可采 用圆弧形螺纹用圆弧形螺纹 成型螺纹的螺距应不小于成型螺纹的螺距应不小于 0.75mm0.75mm，螺纹长度不大于，螺纹长度不大于12mm12mm。3 3）铰链）铰链A A结构形式结构形式 独立结构独立结构 连体结构连体结构 B B设计注意事项设计注意事项 铰链厚度，小型容器薄，大铰链厚度，小型容器薄，大 型容器厚，最厚型容器厚，最厚0.5mm0.3mm0.3mm，常取，常取 凸起凸起0.8mm0.8mm；两线间距两线间距0.4mm0.4mm；凹凸字边框可比凸字高凹凸字边框可比凸字高 出出 0.5mm0.5mm以上；以上；脱模斜度大于脱模斜度大于1010o o。
