355ml罐装可乐包装系统设计教学文案.doc

精品文档大学生对手工艺制作兴趣的调研“碧芝”的成功归于他的唯一，这独一无二的物品就吸引了各种女性的眼光。（3）个性体现2、传统文化对大学生饰品消费的影响（五）DIY手工艺品的“价格弹性化”调研提纲：为此，装潢美观，亮丽，富有个性化的店面环境，能引起消费者的注意，从而刺激顾客的消费欲望。这些问题在今后经营中我们将慎重考虑的。在大学生对DIY手工艺品价位调查中，发现有46% 的女生认为在十元以下的价位是可以接受；48% 的认为在10-15元；6% 的则认为50-100元能接受。如图1-2所示与此同时，上海市工商行政管理局也对大学生创业采取了政策倾斜：凡高校毕业生从事个体经营的，自批准经营日起，年内免交登记注册费、个体户管理费、集贸市场管理费、经济合同鉴证费、经济合同示范文本工本费等，但此项优惠不适用于建筑、娱乐和广告等行业。手工艺制品是我国一种传统文化的象征，它品种多样，方式新颖，制作简单，深受广大学生朋友的喜欢。当今大学生的消费行为表现在追求新颖，追求时尚。追求个性，表现自我的消费趋向：购买行为有较强的感情色彩，比起男生热衷于的网络游戏，极限运动，手工艺制品更得女生的喜欢。 包装系统课程设计计算说明书设计题目： 355ml罐装可乐包装系统设计 学 院： 轻工学院 专 业： 包装工程 班 级： 学生姓名： 2013年 11 月 22 日包装系统设计课程设计任务书设计题目：一、课程设计技术要求1. 生产纲领为5000t/年；2. 设计一个单体容积为 355 ml的灌装可乐包装工艺路线3. 设计一条年产量为5000t的包装生产线，要求生产设备布局合理、设备之间配合合拍，生产顺畅，可靠性高。二、课程设计基本要求1图纸设计要求：（1）包装工艺流程图1张（2）包装结构图1份（3）生产线布局图1份（平面布局图、立面布局图）2设计计算说明书要求：设计说明书是设计的主要依据，内容必须详尽准确，必须使用工程术语，文字通顺简练，字迹公正，总字数不少于5000字。设计说明书具体内容包括：（1）市场调研报告、被包装产品的物性分析及流通环境分析，并提出防护要求（2）包装系统总体方案确定（包装材料选择、包装容器结构确定、备选包装方案设计计算、确定包装系统）（3）包装系统方案设计（包装工艺路线、生产线设计、包装设备选型及内包装、中包装、外包装包装结构设计）三、课程设计时间安排序号内容总学时/（天）任务量1资料查询课程设计开始前完成分析报告1份2包装总体方案设计、提出备选包装方案并进行计算评价1分析说明1份、计算说明1份3包装方案设计1结构平面图1份、立体效果展示图1份4包装工艺设计1工艺流程图1份5生产线设备选型、包装生产线设计1生产线布局图1份、（立体效果图1份）6设计计算说明书0.5整理设计说明书7答辩0.5合 计5精品文档设计计算内容计算结果一、 市场调研1.1产品特性分析 可乐市场是很早就兴起来的消费品市场之一，而可口可乐很快就遍布世界各地，品种也不断增加。根据预测，该市场需求曲线呈上升趋势。可乐属于碳酸饮料，碳酸饮料是在一定条件下充入二氧化碳气的制品，是软饮料（非酒精饮料）的一种。它的主要成分为糖、色素、甜味剂、酸味剂、香料及碳酸水等，一般不含维生素，也不含矿物质。按照我国软饮料的分类标准，碳酸饮料（汽水）分为：果汁型碳酸饮料、果味型碳酸饮料、可乐型碳酸饮料和其他型碳酸饮料。可乐型碳酸饮料特指含有焦糖色、可乐香精或类似可乐果和水果香型的辛香、果香混合剂的碳酸饮料。香气协调柔和，味感纯正、爽口，有清凉、刹口感，由于味道独特，含有咖啡因的产品同时具有提神作用，人们对这类产品往往有自己的偏爱。1.2可乐包装的市场分析 现代包装设计中要强调人性化，以人为本。在可乐的包装造型的设计上也不断改进和完善。做可乐饮料包装的材料也也在不断的改进，市场上有玻璃瓶、塑料瓶、易拉罐等等。玻璃瓶和易拉罐用完后可以回收利用，构成了一个完整的包装废弃物良性循环，不仅减少了制作的费用，而且也减少了污染，便于处理，能减少对环境的污染。由于可乐是含气的饮料，所以对于包装容器的抗压能力要求高，玻璃瓶和易拉罐为佳。1.3流通环境分析 随着经济的不断发展，可乐的流通环境越来越城市化，很多地方的交通都很便利，可乐的运输方式主要以公路为主，但还是避免不了有冲击和碰撞的可能性。1.4防护要求 可乐在以下情况会发生变色：色素在水、CO2、少量空气和日光作用下氧化，应隔氧保存；在受热、氧化酶作用下分解，最好在低温下保存；或者储存时间长也会分解最好在低温下保存，而且要保证保质期。 （1）耐压，能承受一定压力，由于可乐含有大量的CO2，罐内的压力要高于大气压。（2）易密封且密封性能好，由于可乐是大批量生产，且其对密封要求较高，因此对可乐包装的要求要易密封且密封性能好。（3）耐酸，由于可乐含有大量CO2，可乐偏酸性，因此可乐罐能耐一定的酸度且不能含有与可乐发生反应的碱性物质，以免影响可乐的品质。 （4）遮光性强，可乐罐一般应具有较强的遮光性，避免光对可乐质量的影响，一般选择铝制金属罐。 （5）在搬运过程中要有一定的缓冲措施，以免使可乐罐发生剧烈碰撞。设计计算内容计算结果二、 包装系统总体方案确定2.1确定包装材料为满足可乐包装的防护要求，易拉罐和玻璃瓶最佳。近年来，玻璃瓶和易拉罐被广泛应用于包装饮料。易拉罐和玻璃瓶相比，易拉罐的材料是马口铁或铝合金板，质轻，罐壁薄,力学强度高，密封性好，内壁光滑、平坦，便于内涂涂料。成型工艺简单且速度快，可实现高速机械自动化生产。易拉罐一般采用铝制易开盖，开启方便。而制造玻璃容器要严格按照配合料，经过1500左右温度下，进行物理和化学反应，通过硅酸盐形成玻璃形成澄清均化冷却五个阶段，最后才成为合乎成型要求的玻璃液。这是一个相当复杂的过程，就经济性而言，玻璃瓶相较于易拉罐差，玻璃比易拉罐重。 本设计中采用易拉罐的容积为355ml，其平均厚度为0.15mm，高为122mm，直径为66mm。制造易拉罐的材料有两种：铝材和马口铁。可乐的易拉罐一般为铝合金板所制成的二片罐，表面性能优异。铝材料表面光泽效果好，光亮度高，不易生锈，具有良好的装潢效果及较高的热辐射反射能力，罐身和罐底做成一体，力学强度高，密封性好，内壁光滑平坦，比喻内涂涂料，热传导率高。良好的热传导能力是金属的主要的性能之一，铝的热传导率仅次于金、锡、铜，非常适合可乐的杀菌和冷藏。铝的相对密度仅为马口铁的1/3，运输和贮存的费用会大大减少。 成型加工性好。铝具有很好的延展性，因此，非常适合于各种冷热加工，冲拔压延成薄壁容器或薄片，并且具有二次加工性能和易开口性能。阻隔性好。铝对气体、水蒸气、气味物质、光线等具有优异阻隔性能，能很好地延长食品的保质期。再循环性能好。铝的包装废弃物可以有效地回收再循环，再加工能耗低，仅仅为原来的5%，并且可以同质使用。易拉罐通常是两片罐，两片罐是以金属薄板为材料经冲压、拉伸加工成型的罐型包装制品,其罐身与罐底为一体,没有罐身接缝,只有一道罐身与罐盖的卷封线的包装容器。其罐身制造有浅拉深、深拉深、变薄拉深三种方法,罐盖为易开盖。因为铝材具有优良的延展性，所以易拉罐的制造工艺一般为变薄拉伸法。2.2确定内包装容器结构罐壁厚度的大小以及分布的均匀性是影响强度的重要因素。罐在消毒杀菌过程中，需经受温度的激烈变化，当张应力超过一定强度时，即发生破裂。 耐热急变性能与罐壁厚度有关，罐壁越厚，越易破裂。可乐罐在生产过程中，除了稳定罐重和最薄处厚度外，还需注意厚薄分布均匀。理想的厚薄是罐身截面上厚度比不大于1倍，内应力不超过3级。 355ml的可乐罐尺寸为:罐高122ml,直径66ml 可乐罐具体结构和尺寸参数见可乐瓶装配图、罐身零件图以及罐盖零件图。设计计算内容计算结果2.3外包装材料和箱型的选择瓦楞纸板因无污染、再生、具有良好的缓冲性能等优点，在运输包装中得到广泛应用，本设计也采用此材料设计运输包装。按照GBT65441999标准规定，UV形瓦楞纸板分为A、C、B和E型四种。罐装可乐本身就具有一定的堆码性能，所以它对纸箱承受平面抗压性能的要求较高，但为了防止运输过程中的冲击导致易拉罐变性，B型瓦楞纸可满足要求，适合做易拉罐的外包装，所以可乐的包装采用B型瓦楞箱板纸。参考国家标准GB/T65431986瓦楞纸箱规定了运输包装用瓦楞纸箱的基本类型，选用0201箱。2.4外包装尺寸计算2.4.1确定可乐罐排列方式 已知=66mm,=66mm,=122mm,包装中包装48罐可乐。罐装可乐最佳排列方式为直立放置。综合考虑值班的用量、抗压强度、堆码状态、美学因素等条件，0201箱型比例以L:B:H=1.5：1：1为最佳。通过计算，确定排列方式为6l4b2h 666:466:2122=1.5:1:0.922.4.2计算纸箱内尺寸查表5-7 取=5，=5，=4，d=1 代入公式得 =+5=401（mm） =+5=269（mm） =+4=248（mm）2.4.3计算纸箱制造尺寸 已知：=401mm，=269mm，=248mm，求L、B、H、J、F 查表5-9得=3，=3，=3，=1，=6，J=40, =1 =+=401+3=404（mm） =+=401+3=404（mm） =+=269+3=272（mm） =+=269+1=270（mm） 设计计算内容计算结果 =+4=272+4=276(mm) = H+4=254+4=258(mm)2.4.5 绘制纸箱平面展开图2.5 堆码强度校核从包装物的性能和各方面的考虑，决定用0201箱型为运输包装。其优点有如下：1、0201箱型的机械操作简单，可实现机械化的装箱；2、结构性能好，能抵抗较大的抗压强度；3、纸箱的生产容易，节约成本。综合考虑纸板用量、抗压强度、堆码状态、美学因素等条件，0201型箱的理想尺寸比例为1.5:1:1。销售包装外尺寸：长度l=66mm，宽度b=l=66mm，高度h=122mm。设长度方向上放置N1个，宽度方向上放置N2个，高度方向上堆码N3个，针对.运输，.高度方向上只堆放二层，即N3=2。列表2-1具体分析。. 表2-1 堆码尺寸表放置个数N1lN2bN3h1666612221321322443198198366426426448853303306106396396732综合考虑纸板用量，抗压强度，堆码状态，美学因素等条件，瓦楞纸箱的箱体比例以L:B:H=1.5:1:1为最佳。分析表中数据，发现6l4b1h比较符按合。641=24=2打，统计相对简便。4.2.1 瓦楞纸箱抗压强度计算凯里卡特瓦楞纸箱抗压强度计算公式，是以原纸环压强度值，结合瓦楞纸箱的外周长和瓦楞种类综合计算出瓦楞纸箱的抗压强度。其计算公式如下设计计算内容计算结果p是瓦楞纸箱的抗压强度；px是瓦楞纸板的综合环压强度；Z是瓦楞纸箱外周长；aXZ是楞型常数；J是瓦楞纸箱常数；其中，瓦楞纸板的综合环压强度px的计算公式为： 式中，Rn是面纸环压强度测试值；Rmn是瓦楞芯纸环压强度测试值；L是测试试样长度；C是瓦楞收缩率。瓦楞纸 纸箱的外周长计算公式为： B0是瓦楞纸箱外宽；L0是瓦楞纸箱的外长；Z是瓦楞纸箱的外周长；为了能够满足瓦楞纸箱堆码的需要和对商品的保护性。本设计中将用面纸横向环压强度为450N/0.152cm,瓦楞芯纸横向环压强度为300N/0.152cm。查表可得参数aXZ=8.36，J=0.59，C=1.532 通过计算周长将px等参数代入因此瓦楞纸箱的抗压强度为3051N。 式中，ps是瓦楞纸箱堆码中承受的最大负荷；kp是瓦楞纸箱抗压强度安全系数；G是瓦楞纸箱所装物品的质量；H是瓦楞纸箱堆码高度，设计堆码层数为8层，考虑到间隙和托盘等因素这里堆码高度H取300cm；H0是瓦楞纸箱的高度。由于产品销往国内，物流贮存期平均在小于30天，kp=1.60，G=24kg，H0=35cm。代入计算得通过以上可知，,故瓦楞纸箱满足载荷要求。2.6包装工艺路线设计原则：合理选择包装材料和包装容器，满足工序的集中与分散，选择工艺路线的形式，平衡工序的节拍 满足工序的集中与分散：工序集中，可减少中间输送、储存、设计计算内容计算结果转向等环节，使机构得以简化，缩减生产线的占地面积。工序过分集中，会对包装工艺增加更多的限制，降低生产线的通用性，增加机构的复杂程度。采用集中工序时，应保证调整、维修方便，运行可靠，有一定通用性。工序分散，可提高生产率，平衡工序的生产节拍，减小机构的复杂程度，提高工作可靠性，便于设备调整和维修等。例如：回转式自动灌装机头数愈多，生产率愈高。 空罐检验清洗干燥杀菌 可乐杀菌灌装 罐盖杀菌压盖喷码检验整理计数装箱封箱打印检验入库2.6.1工艺要求1、灌装方法：可乐灌装的方法分加压灌装法、抽真空充CO2灌装法、二次抽真空灌装、充CO2等压灌装法、热灌装法、无菌灌装法等。最常用的是一次或二次抽真空、充CO2等压灌装法，预抽真空充CO2的灌装方法可以减少溶解氧的含量，对产品的质量影响较小。此次设计选用充CO2等压灌装法。 等压装罐法原理：等压法灌装，利用贮液箱上部气室的压缩CO2气体，给可乐罐充气，使二者的压力接近相等， 然后可乐靠自重流入可乐罐中。等压灌装法特点：1、可减少CO2损失，保持含气饮料的风味和质量；2、防止灌装中过量起泡，保证包装机计量准确。 2、可乐包装工艺过程分析 检验：空罐要用人工或光学仪器逐个检验，不合格的剔除。 清洗：洗去罐内外的残留物，采用80摄氏度热水冲洗。干燥;淋干杀菌：对空罐进行杀菌达到无菌。罐装：采用二氧化碳等压罐装，灌装时做到严格无菌，尽量减少酒业损失，避免酒液与空，气接触而氧化，吸氧量不能超过0.03mg/L，装酒温度在-1到3摄氏度，每罐装量355ml5ml杀菌：对可乐进行巴氏杀菌，杀菌温度65-70，时间15-20min。喷码：在产品表面喷印字符、图标、规格、条码、及防伪标志检验：检验罐装完成的可乐罐，不合格的剔除。装箱：装罐机进行装箱，48听/箱。检验：检验成品是否合格。3、 生产设备流程拟定按照产品的包装工艺过程，利用分流、合流、储存、传送装置把包装机以及辅助设备连接起来，而形成的有独立控制装置的包装生产系统。在包装生产线上，被包装物上线后，以一定的生设计计算内容计算结果产节拍，按照设定的包装工艺顺序，顺序经过各个包装工位，完成预定的包装作业后再下线。生产线设计是整个设计非常重要的环节，生产线设计正确、合理与否，对生产线的生产效率、运行可靠性、设备复杂程度、成本、造价、生产节拍等起决定性的作用，决定整条生产线项目的成功与否。具体设备流程图：冲罐机灌装机检验台喷印机整理计数机装箱机封箱机打印机检验台2.6.2班产量计算可乐的生产纲领为5000t/年，每355ml/罐，设计生产要求如下：旺季为4-9月份，两班生产，生产天数132天，每班8小时；淡季为10-次年3月份，单班生产，生产天数132天，每班8小时。计算：可乐的密度1.04,和水的密度相似，可约为1.0，年产可乐罐数为罐，不均匀系数k=0.7。班产量：=53843罐/班=6730罐/小时=112罐/分2.6.3设备选型 (一)设备选型必须根据生产规模、班产量、工艺流程特点和工厂条件综合考虑，一般按下列原则和要求进行。1、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。大中型食品工厂应选择技术先进、机械化程度较高、可连续化、自动化操作的设备；小型厂则选用较简单的设备，注意设备利用率和成本核算。2、先进性。关键设备的质量性能、使用寿命、能量消耗、自动化水平应尽可能接近或达到国际先进水平或国内领先水平。3、适用性。选用的设备应与建设规模、产品方案，以及工厂的员工素质和管理水平相适应；与可能得到的原材料、辅材料和燃料相适应；与环境保护要求相适应。4、可靠性。选用的设备应经过生产、运行的检验，并有良好的可靠性记录。5、安全性。选用的设备在正常使用中确保安全运行，考察所采用的设备是否会对操作人员造成人身伤害，有无保护措施，是否会破坏自然环境和生态平衡，能否预防等。6、经济合理性。分析采用的设备是否经济合理，是否有利于节约项目投资和降低生产成本。7、所选设备应符合食品卫生要求，拆装清洗方便，与食品接触部分用不易腐蚀的不锈钢或对食品无污染的材料制成。设计计算内容计算结果8、在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。 本设计中选用全自动易拉罐可乐灌装生产线。产品介绍： 该生产线适用于可乐和饮料行业中的含汽易拉罐饮料的灌装和封口，它是在消化吸收国内外先进可乐易拉罐灌装、封口机的基础上独立开发的含汽易拉罐灌装、封罐机组。灌装和封罐为整体设计，灌装系统动力由封罐系统提供，以保证二者的绝对同步和协调。.运用等压灌灌装原理，灌装速度快，而且灌装后液面稳定物料损失少，封口质量好、整机运转平稳、造型美观大方、操作维修方便、生产速度变频调速等特点。整线包括空罐卸垛机、输罐系统、冲罐机、巴氏杀菌机、验罐机、喷字码机、纸箱包装机等。（二）机器型号及主要参数1. 小字喷码机 打印速度：162.5M/分钟 打印方向：双向打印 外形尺寸：345*285*541（mm）2灌装机 主要技术参数： 封口头数：4 灌装头24 产量：30-160罐/分 功率：5.5Kw 外形尺寸：350019501900mm 重量：4500kg3.杀菌机（100400罐/分）设计计算内容计算结果4.冲罐机 XD-700技术参数： 生产能力：0280罐/分 外形尺寸：40005002300mm 重量：200kg5液位检测机 型 号：X1500价 格：0元 检测速度1500 罐/分钟， 2.7检验要求2.7.1检验要求1、冲击能量的吸收性能 2、振动能量的吸收性能3、耐压性能4、机械搬运性能 检测运输包装的合格与否，除了以上性能要求，还要有以下几类进行判定包装容器是否破裂：包括玻璃瓶的破裂、塑瓶的变形；内容物是否溢出等。 2.7.2检测方法（1） 重量测试 利用应变片重量传感器的原理检验包装件的重量。当重力作用于应变片上时，电阻相对变化率与重量成正比，把应变片接入电桥，电桥的输出就反映出重量的大小。按照食品包装工艺规范，实际充填量与理论充填量相差不得超过5%。（2） 堆码压力试验 利用压力试验机测试。随机选取包装件样品，检测预定包装件在堆码时所承受的耐压强度，及对内装物的保护性能。将样品置于压力试验机两平行板之间，压板以一定的速度均匀施加压力，设计计算内容计算结果直到试验样品发生变形、破裂或直到载荷或压板到达预定值为止。然后检查包装件是否损坏，并作出评价。（3） 跌落试验 利用跌落试验机测试。随机选取包装件样品，根据实际流通情况，按一个高度进行跌落试验。试验时提升装置将样品提升到预定高度，摇臂迅速释放样品，使其跌落，冲击坚硬平整的底面。（4） 振动试验利用振动试验台，对随机选取的包装件进行正弦定频振动试验和正弦扫频振动试验，模拟包装件在流通过程中可能受到的振动影响，以检测包装是否起到阻震作用，评定包装的保护能力。 设计计算内容计算结果三、系统评价方案实施结果例表逐对比较法例表（求权重）评价尺度例表（评价主体确定评价尺度）设计计算内容计算结果关联矩阵例表（逐对比较法）结论：因为V1V2V3，所以 A1A2A3。设计计算内容计算结果四、 设计心得通过这次的可乐包装系统设计，我明白了课本中的很多问题，理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时我也利用了很多课本里面的知识，可以说是对我学到东西的一个检验。比如说包装的设计、尺寸的计算、纸箱强度的校核和设计的原理都在这次的设计中得到了很大的提高。此次包装系统课程设计，我感慨颇多，从理论到实践，在整整一周的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次课程设计设计是一次思维的扩展。很多东西在这次的设计中可以说是第一次遇到，但是经过不懈的努力。终于弄出了此次的成果，或许在整个设计中还有点瑕疵，但我认为已经做很好。很多想法是经过了多次的修改，想问题也从原来的单调到现在多角度思考问题。思维也变的比以前活跃了。这次课程设计同时也丰富了我的课外知识。为了使整个设计更加的完善，我查阅了许多的资料。比如说消费者心理学，包装的机械化操作，品牌价值的体现等等。在其过程中我收获到了课堂里无法得到的东西，那就是我能力的提升。我在这次设计过程中发现还有很多东西都不懂，这就需要我花大量的时间去弥补。如果在平时的时候知道自己缺少什么，然后补足它，当你要用的时候就能随心应手了。这要有一种不达目的势不罢休的精神，或许说我设计出来的东西没有别人的好，但是我努力了，我知足，我会不断努力缩小我和他人的差距。总而言之，这门课程设计使我对包装工程专业有进一步的了解和认识，在自己以后的学习和工作中做了一个很好的铺垫。设计计算内容计算结果参考文献1彭国勋.运输包装M，北京:印刷工业出版杜，19992宋宝丰.产品脆值理论与应用M，长沙:国防科技大学出版社， 20023吴育俭,索占鸿.运输包装工程M，北京：中国铁道出版社，20004 潘松年.包装工艺学 M.印刷工业出版社 2004.85 马桃林.包装技术 M.武汉测绘科技大学出版社1999.66 彭国勋. 运输包装 M.印刷工业出版社 1999.87 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