结构设计教学-16市公开课一等奖百校联赛优质课金奖名师赛课获奖课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,第五篇 玻璃陶瓷容器结构设计与制造,1/75,第一章 玻璃陶瓷包装结构概述,陶瓷发展,1、,夏、商、周朝、秦汉时期,陶,瓷文化,夏、商、周朝主要以陶片、陶罐等盛物器皿为主，但也逐步发展为日用具类、建筑类、殉葬类、祭奠礼器类。,秦汉时期陶瓷文化进入一个快速发展时期，秦汉建筑多采取木料来架构，不易久存。主要代表有：,瓦当、汉砖、兵马俑、铅釉陶,东汉中後期就有了青瓷,2/75,第一章 玻璃陶瓷包装结构概述,2、,隋唐朝时期陶,瓷,文化,越窑（浙江省绍兴，青瓷：明彻如冰，晶莹温润如玉，色泽是青中带绿与茶青色相近）,邢窑（河北省邢台，白瓷：土质细润，器壁坚而薄，器型稳厚、线条流畅）,西窑（长安）、东窑（洛阳）：唐三彩,3、五代十国时期陶瓷文化,官窑、哥窑、弟窑,3/75,第一章 玻璃陶瓷包装结构概述,4、元朝时期陶瓷文化日渐衰落,5、明朝时期陶瓷文化使我国陶艺发展到了明代又进入一个新旅程,明代以前瓷器以青瓷为主，而明代之後以白瓷为主尤其是青花、五彩成明代白瓷主要产品,景德镇更成为主要窑厂，规模最大，一直延续明清两代五、六百年而不衰清朝时期陶瓷文化,6、清朝中国瓷器可谓登峰造极,粉彩、珐琅彩、紫砂、山东博山黑瓷,4/75,1.1,玻璃陶瓷容器分类一、陶瓷容器,1、陶瓷包装材料概念,以粘土、长石、石英等天然矿物为主要原料，经粉碎混合塑化，按用途成型，并经装饰、涂釉，然后在高温下烧制成制品。是一个多晶、多相硅酸盐材料。,5/75,1.1,玻璃陶瓷容器分类一、陶瓷容器,2、包装陶瓷种类,陶瓷制品按用途分：工业、艺术、,日用,粗陶器,精陶器,炻器,瓷器,包装陶瓷容器按原材料及材料致密度,缸,坛及罐,瓶,包装陶瓷容器按结构特征,6/75,1.1,玻璃陶瓷容器分类二、玻璃容器,玻璃：由硅酸盐熔体过冷而成固体状态无定形物体。,惯用：钠钙玻璃、硼硅酸盐、石英、铅,模制瓶,管制,玻璃容器按制造方法,无色透明,琥珀色,绿色,蓝色,黑色,色泽,圆形,异形,瓶身结构,7/75,1.1,玻璃陶瓷容器分类二、玻璃容器,玻璃：由硅酸盐熔体过冷而成固体状态无定形物体。,惯用：钠钙玻璃、硼硅酸盐、石英、铅,大口,小口,瓶口大小,磨塞,普通塞,螺旋盖,凸耳盖,冠盖,滚压盖,瓶口形式,食品,饮料,酒,药,试剂,用途,8/75,1.2,玻璃陶瓷容器造型特点和制造工艺一、造型概念,概念：从美学角度出发，按照包装各种要求，采取对应包装材料制作，含有一定空间形式、含有一定实用价值和审美价值包装形体。,实用性,艺术性,经济性,创造性,9/75,1.2,玻璃陶瓷容器造型特点和制造工艺二、造型特点,主要部分轮廓线条流畅,结结构型多、异形造型多,抽象仿真造型多,易于表面装饰附件,易于装潢设计,10/75,1.2,玻璃陶瓷容器造型特点和制造工艺三、制造工艺,玻璃：混合料制备、熔制、成型、退火、检验、包装,成型方法：压制、压吹、吹吹,陶瓷：坯料制备、成型、干燥、施釉、装饰、烧成,11/75,第二章 玻璃包装容器,12/75,2.1 玻璃包装容器结构设计,玻璃包装容器优点,应用范围,种类,结构设计要素,内装物性质与包装要求,容器造型与装潢,结构强度与制作工艺,装填、密封、运输、使用要求,13/75,2.1 玻璃包装容器结构设计,结构设计标准,容器艺术造型和结构性能、使用要求要协调。,生产过程简单易行、容器重量轻、耗料最少、制作成本最低。,考虑容器内装物种类、装填方法、密封要求等原因，以满足包装者需求，同时还要方便容器放置、贮运、开启和取出内装物。,容器使用者与设计者协调,14/75,2.1 玻璃包装容器结构设计一、玻璃包装容器结构及特点,15/75,2.1 玻璃包装容器结构设计一、玻璃包装容器结构及特点,1、细口瓶,16/75,2.1 玻璃包装容器结构设计一、玻璃包装容器结构及特点,17/75,2.1 玻璃包装容器结构设计一、玻璃包装容器结构及特点,18/75,2.1 玻璃包装容器结构设计一、玻璃包装容器结构及特点,2、大口瓶和广口瓶,3、罐头瓶,4、日用包装瓶,5、异形瓶,19/75,2.1 玻璃包装容器结构设计一、玻璃包装容器结构及特点,6、药用安瓿瓶,7、大型瓶,20/75,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,1、冠形封口,21/75,2、螺纹封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,22/75,2、螺纹封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,23/75,2、螺纹封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,24/75,2、螺纹封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,25/75,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,3、塞封,26/75,4、真空密封,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,27/75,5、磨塞封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,28/75,6、喷洒封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,29/75,7、药用玻璃瓶封口,a 抗生素瓶封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,30/75,7、药用玻璃瓶封口,b 玻璃输液瓶封口,2.1 玻璃包装容器结构设计二、玻璃包装容器封口特点及瓶口结构,31/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,1、玻璃瓶结构强度,(1)、内压强度：瓶形影响最大,依据薄壁圆筒内压强度理论，密封容器内压力主要产生环状应力和轴向应力。,环状应力：SdP/2t,轴向应力只有环状应力二分之一,32/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,(2)、热冲击强度,玻璃瓶热冲击应力是因为瓶子在使用过程中温度快速改变引发。,热冲击强度是指玻璃瓶耐骤冷骤热性能指标。,圆形瓶热应力：,受热产生压应力，受冷产生拉应力,33/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,(3)、机械冲击强度,34/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,35/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,(4)、垂直载荷强度：平行于瓶子轴向应力,产生于堆码过程中或瓶子加盖封闭过程中，在垂直载荷作用下，这些应力将在瓶形轴向变形处，如瓶肩和瓶底边区域，产生张应力分力。,分力大小与其形状改变率(曲率)相关，曲率半径越小，产生分力就越大，瓶子垂直载荷强度就越小,36/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,(4)、垂直载荷强度,37/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,(5)、水冲击强度,内装液体产品瓶子在突然跌落后，在跌落结束瞬间瓶底遭受内装产品冲击压力,38/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,(6)、倒转强度,39/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,2、结构强度分析,形状强度,球形，强度,形状复杂，强度,平滑面强度波折改变强度,曲率半径，强度,40/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,2、结构强度分析,(1)、瓶身形状与强度,圆柱体时，应力一致,内压力张应力,外压力压应力,41/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,2、结构强度分析,(2)、瓶肩形状与强度,42/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,2、结构强度分析,(3)、瓶身下部、瓶底形状与强度,43/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,2、结构强度分析,(4)、瓶子表面状态与强度,(5)、瓶子壁厚与强度,壁厚 时，内压强度,热冲击强度,垂直载荷强度,机械冲击强度,44/75,2.1 玻璃包装容器结构设计三、强度分析,2、结构强度分析,(6)、瓶子使用年限与强度,45/75,1、形状设计考虑原因,(1)、基本形状,所盛装内容物品种和数量,行业间标准,制造厂现有瓶子结构,依据用户要求,(2)、结构形状,结构强度：横截面形状、瓶肩结构形状、底部结构,(3)、瓶罐使用性能、稳固性、成型加工性和制造条件,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,46/75,1、形状设计考虑原因,形状设计注意事项：,(1)、壁厚要均匀,(2)、棱角设计成圆弧形,(3)、提升强度：加强面表面起棱,(4)、预防翘曲：起棱、设计沟纹、采取波纹面,(5)、为标签、商标留加贴位置,(6)、便于成型和脱模,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,47/75,1、形状设计考虑原因,形状设计注意事项：,(7)、采取瓶罐规格系列推荐值,(8)、瓶底普通为内凹,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,普通酒瓶,啤酒瓶,碳酸饮料瓶,药用玻璃瓶,罐头瓶,非标准瓶,48/75,2、壁厚设计,设计壁厚,瓶罐尺寸,重量,成型厚度,玻璃液料温度,成型模温度,成份,成型重量,料流距离和时间,准确控制,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,49/75,3、瓶容设计,考虑原因,内装物性质,封口形式,标定容量,预留容量,装填后热处理温度,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,50/75,3、瓶容设计,T,改变时，V,t,=V+,V,Vt:受热后内装物体积；,V:受热后内装物容积净增量,V(T-T,0,),V,：体积膨胀系数,V,t,=,V,1+(T-20),V,0,=V,t,+V,k,+V,s,瓶全容,空气容积,瓶塞用容积,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,51/75,4、瓶重设计,（1）绘制瓶形,（2）分割瓶身,（3）计算各段体积,（4）计算瓶重,G=(V,W,-V,0,)g,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,52/75,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,53/75,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,高：h,平均内半径：r(A+a)/4,平均外半径：R(B+b)/4,内积：V,内,r,2,h,外积：V,外,R,2,h,瓶体积：V,瓶,V,外,V,内,54/75,5、公差设计,6、材质和颜色选择,材料选择依据内装物性质和包装要求,颜色经过着色剂来调整：,红：氧化铜、氧化亚铜、硫化镉,黄：氧化铁、氧化锑、银、硫,绿：氧化铬、氧化亚铁、氧化钒,作用：,无色玻璃使消费者能清楚地看到瓶罐内产品,如要防紫外线照射，需选择琥珀色、茶色、绿色,蓝色和乳白色玻璃装饰效果很好,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,55/75,7、玻璃容器技术要求,(1)、理化性能要求,a 真实内应力,b 耐内压力,c 抗热震性,d 耐水性能,e 抗机械冲击性能,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,56/75,7、玻璃容器技术要求,(2)、外观质量检验,a 瓶口瓶颈,b 光洁度,c 结石,d 裂纹,e 气泡,f 模缝线,2.1 玻璃包装容器结构设计四、玻璃包装容器结构设计,57/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,所用工具和机械,人工法,半机械,机械,成型方法,压制,吹制,拉制,离心,浇注法、压延法、烧结法、焊接法,成型工艺,管制瓶,模制瓶,压制,压吹,吹吹,58/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,玻璃容器制造过程：原料称重配料混料熔制供料成型退火后处理检验包装成品,59/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺一、瓶罐玻璃原料和配料,1、瓶罐玻璃化学成份：钠-钙-硅,SiO,2,：玻璃形成体,Na,2,O：促进硅砂熔化,CaO：促进化学稳定性,氧化铝、氧化镁、氧化钡,着色剂、乳浊剂、澄清剂、助熔剂,玻璃组成设计四要素：,使用要求、制造过程、成型方法、原料选择,60/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺一、瓶罐玻璃原料和配料,2、原料及选取,原料：,主要原料,辅助原料,选取标准：,化学指标,物理指标,原料标准化,起源：,矿物,化工,碎玻璃,61/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺一、瓶罐玻璃原料和配料,3、配合料制备,由原料储运、称重、混合到制备出质量合乎要求配合料全过程。,方法：计算机方法和手工配料,62/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,二、玻璃熔制,玻璃熔制是在高温加热条件下，把各种固相配合料转变为单一均质符合成型要求液相玻璃料过程。,玻璃熔制：硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却,水分和气态物质逸出，盐类分解，形成硅酸盐和二氧化硅组成不透明体800900,不透明体转变为透明体12001250,粘度降低14001600,化学成份均匀，温度稍低,温度降到成型所要求粘度,11001200,63/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,成型是将一定粘度玻璃液料制成一定形状瓶罐或制品过程。玻璃瓶罐绝大多数成型方法是借助模具进行。,1、成型工艺技术关键点,成型：形成含有制品所需外形,定形：将已成型制品外形给予固定,64/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,A 粘度与温度关系,粘度-温度曲线斜率（,/)大玻璃，称为短性玻璃；斜率小称为长性玻璃。,65/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,B 热传递和重热现象,在成型过程中玻璃热量要传递到冷却介质中去。,因为普通玻璃热容小于金属模具热容，所以与模腔接触玻璃表面温度降低很大，而模腔温度升高较小。,重热：已冷却玻璃表面重新加热现象。,在成型过程中，重热是重复发生。,66/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,C 成型制度（标准）,成型制度是指在成型各阶段粘度-时间或温度-时间制度。成型制度应使玻璃瓶罐在成型过程中，各主要工序和连续时间同玻璃粘度特征和热性质协调一致，以利成型操作。,67/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,2、瓶罐成型方法,人工法,半机械,机械,所用工具和机械,压吹,吹吹,成型工艺,68/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,3、供料,真空吸料,料滴供料,供料方式,料道,供料机,导料器,料盆,冲头,料碗,剪刀,69/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,4、成型,70/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺三、瓶罐玻璃成型,4、成型,71/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,四、玻璃瓶罐退火或其它加工处理,1、退火,目标：使瓶罐热应力消除或降低到允许值,过程：将制品加热保温(退火温度)慢冷快冷,退火温度：玻璃结构基团能够位移，造成应力松弛，但没有结构变形温度,72/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,四、玻璃瓶罐退火或其它加工处理,1、退火,73/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,四、玻璃瓶罐退火或其它加工处理,1、退火,加热阶段,保温阶段,T=T,0,-(60+67loga),t=102a,2,慢冷阶段,快冷阶段,74/75,2.2 玻璃包装容器制造工艺,四、玻璃瓶罐退火或其它加工处理,2、玻璃瓶罐加工,冷加工,热加工,强化,表面处理,75/75,