一、包裝設(shè)計(jì)理論

二、包裝制品設(shè)計(jì)

三、EPS模具的制造程序

四、模具制造中的斜度問題

五、模具制造中的收縮率問題。

六、模具制造中的收縮率問題。

七、模具材料

八、模具結(jié)構(gòu)

九、異形模具部件設(shè)計(jì)

十、蒸汽夾套和模具安裝

十一、充模系統(tǒng)

十二、脫模系統(tǒng)

EPS是受壓時(shí)變形量較大，而消除外力后回彈量（即彈性）較小的一種泡沫塑料。其防震性能明顯優(yōu)于剛性較大的其他防震材料。對于振幅不大、不在共振頻率范圍內(nèi)的震驚是可予以考慮采用EPS包裝的。因此，包裝設(shè)計(jì)重點(diǎn)是要解決EPS包裝的緩沖問題。進(jìn)行EPS包裝設(shè)計(jì)，首先要明確的是，怎樣的包裝厚度和緩沖面積最為合適，這就是本節(jié)所要解決的問題。

為了便于研究，我們先討論EPS緩沖包裝的理論基礎(chǔ)。

產(chǎn)品的的跌落高度h與產(chǎn)品包裝的緩沖厚度d之間的每個比值都有一條緩沖曲線與之相對應(yīng)。這些曲線主要顯示：

1. 當(dāng)h值越小，d值越大時(shí)，在同樣的表面靜負(fù)載下，h/d比值越小，沖擊力載荷因素越小，即產(chǎn)品受到的沖擊力越小。顯然，h值取小，d值取大，這些都要受到客觀條件的制約。詳細(xì)說來，h值取小，說明我們對運(yùn)輸條件要求過分苛刻，實(shí)際上并不能做到，而d值越大，則是太耗費(fèi)材料，并增加包裝體積，這同樣也不可取。

2. 在一定的h值和d值的情況下，即h/d比值一定，表面靜負(fù)載G值影響較大。對于詳細(xì)產(chǎn)品而言，緩沖面積合適是至關(guān)重要的。因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)品重量是一定的，緩沖面積的大小直接反映出表面靜負(fù)載的大小。緩沖面積小，即表面靜負(fù)載大，表明EPS緩沖包裝變形超過極限，緩沖作用時(shí)間短，故沖擊力大。這樣必然要損壞產(chǎn)品，EPS緩沖包裝本身也易破碎；相反，緩沖面積過大，表明靜負(fù)載變小。但是緩沖包裝變形減小，即沖擊時(shí)間減小，而使沖擊力增大。靜表面負(fù)載對沖擊載荷因素影響較大。因此，完全有必要從緩沖包裝上減掉一些EPS，

使緩沖面積適中。這樣既改善了EPS緩沖包裝的緩沖性能，使形狀更美觀，有節(jié)約了原材料。必須強(qiáng)調(diào)，EPS緩沖特性曲線是呈現(xiàn)下凹的二次曲線。

2. 顯然各種密度不同的EPS包裝，其特性曲線有所不同。假如要根據(jù)特性曲線進(jìn)行EPS緩沖包裝設(shè)計(jì)，首先應(yīng)注重EPS密度，其次，根據(jù)產(chǎn)品的脆值（即載荷因素）、產(chǎn)品的重量、運(yùn)輸條件（即跌落高度）等已知條件，具體對照特性曲線，算出緩沖厚度d、緩沖面積s等。

    在許多情況下，欲包裝物品表面的總面積都要比抵擋沖擊力時(shí)所需的緩沖面積大的多。在這種情況下，應(yīng)從設(shè)計(jì)中求出理論緩沖面積。

   一般采用肋條或球形突起物等緩沖件來解決問題。但BASF設(shè)計(jì)的計(jì)算尺以及繪制的緩沖圖表，都是以四方形試樣進(jìn)行落錘試驗(yàn)所得的結(jié)果為基礎(chǔ)的。當(dāng)應(yīng)用于肋條時(shí)，一定要先校正一下。肋條的厚度應(yīng)增大10%。計(jì)算求得的緩沖面積F，陰影部分為面積，即高度H之一半所示的面積。為使肋條的設(shè)計(jì)更佳，還應(yīng)遵守以下各原則和建議。

（一） 肋板、筋條的計(jì)算和設(shè)計(jì)

如上所述，當(dāng)A>A*時(shí)，為了提高EPS包裝的緩沖性能，應(yīng)該將EPS緩沖包裝的形狀設(shè)計(jì)成外凸的筋 條形態(tài)或其它形態(tài)的凸起，當(dāng)然我們也可在緩沖包裝的內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)成內(nèi)凸的肋板或突起外形。

兩者兼而 有之，也是容許的。當(dāng)然，為了模具制作方便，以及為了EPS成型脫模順利，肋板和筋條都存在著必要的斜度，@面肋板或肋條的底面積幾乎就等于該緩沖包裝的緩沖面積。

在作肋板或筋條設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真考慮如下幾點(diǎn)：

1、先確定包裝物品承受沖擊力時(shí)所需的面積（沖擊負(fù)載荷系數(shù)×物品@量）。

2、由于筋條的緩沖效果比肋板緩沖效果要強(qiáng)15%。因此，我們應(yīng)以設(shè)計(jì)筋條為主。

3、假如肋板和筋條同時(shí)被設(shè)計(jì)采用，應(yīng)取其中較小的平均值作為整個緩沖包裝的緩沖面積。 此值即被看成是A*。

4、在S值，它一般不小于10mm，或不小于預(yù)發(fā)后EPS珠粒@徑的3倍。這樣，我們可防止大面積S部分輕易產(chǎn)生“加料不足”現(xiàn)象，保證EPS緩沖包裝產(chǎn)品的完好。顯然，窄小部分的S值可適當(dāng)取小。

5、H值約為dr的0.5～0.65之間。

6、B值一般要在15mm左右，b值大一些，對減少成型制品的廢品是有好處的。

7、Dr的數(shù)值約為計(jì)算所得緩沖厚度d值得1.1倍，即dr=1.1d

8、一般的說，緩沖包裝件的筋條比肋板的緩沖效果要好。因?yàn)�，產(chǎn)品跌落著地時(shí)所受的沖擊力是從外部向里部依次傳遞的。所以筋條在緩沖包裝的外部，其在沖擊過程中，變形比較充分，因而其緩沖效果就好。如果我們將緩沖厚度和緩沖面積相同的帶筋條與帶肋板的EPS包裝進(jìn)行比較，前者的緩沖效果要比后者強(qiáng)15%。

9、如前所述，包裝件若被設(shè)計(jì)成筋條結(jié)構(gòu)，在確保一定的緩沖面積的前提下，稍增加緩沖厚度可減少沖擊力，而適當(dāng)增加筋條的數(shù)量，除了使產(chǎn)品跌落時(shí)受力均勻，還可減少振動對產(chǎn)品的影響。

（二） 周轉(zhuǎn)箱的堆放問題

   如前所述，EPS可做成各種防震包裝，以及各種隔熱、保鮮箱。也可直接做成各種盛器， 但都會碰到堆放問題。

即一切用于堆放的包裝都必須承受一定的堆積負(fù)載，一定要保證其包裝本身不產(chǎn)生過大的變形和損壞。若不采用外包裝（一般是瓦楞紙板箱），可直接使用EPS包裝箱.在設(shè)計(jì)此類EPS緩沖包裝時(shí)除了考慮緩沖厚度和緩沖面積外還應(yīng)該考慮堆放的為體。

我們必須保證在一定的堆放高度下EPS 包裝箱不會產(chǎn)生較大的變形.即要注重EPS 包裝箱有一定的四面壁厚.

(三)隔板和襯墊

以上著重討論了EPS泡沫塑料的絕熱保鮮問題和用做周轉(zhuǎn)箱的堆積問題.其實(shí)兩者是緊密聯(lián)系的用于安頓某些電子元件的EPS泡沫周轉(zhuǎn)箱，必須消除EPS泡沫塑料的帶靜電現(xiàn)象;用做建筑材料的EPS泡沫塑料則必須留意選用阻燃性的EPS原料等等.當(dāng)然所有的問題都必須根據(jù)實(shí)際情況加以綜合考慮.

除了做EPS泡沫周轉(zhuǎn)箱外我們也常見直接用EPS泡沫塑料左"隔板"和"襯墊"利用EPS的緩沖、隔熱性能同時(shí)它也能擋住視線還具有隔音效果.

如果EPS泡沫塑料片材能與其他材料進(jìn)行復(fù)合 則其用途就更大了.如與鋼板、鋁板、石膏板等復(fù)合這種板材就成了建筑材料或裝潢材料.

而EPS襯墊既可切割EPS泡沫板材而制成也可用模具成型制作出來.襯墊位于產(chǎn)品之間它的基本作用是固定位置防止產(chǎn)品因移動而自身損壞或損壞鄰近產(chǎn)品.

包裝件與產(chǎn)品接觸部分要選擇合適即應(yīng)使包裝件與產(chǎn)品本身結(jié)實(shí)部分相接觸特別要避開產(chǎn)品比較易損壞的部位.而且接觸的面積要盡可能地大一些以使負(fù)載能均勻分布.若產(chǎn)品的著力部位面積小則插入硬板.

EPS用做隔板和襯墊是由于其質(zhì)量輕抗壓強(qiáng)度高且設(shè)計(jì)隨意因而減少了運(yùn)輸重量、倉儲體積、產(chǎn)品損壞和裝運(yùn)勞力從而降低了成本.隔板和襯墊的設(shè)計(jì)取決于包裝介質(zhì)和產(chǎn)品的物理性質(zhì).而EPS的隔板和襯墊設(shè)計(jì)的最主要的物理特性是其抗壓強(qiáng)度和變形量.

當(dāng)EPS用做抗壓時(shí)需記住其形變要限制在3%以內(nèi).如受壓超過上述的限制將產(chǎn)生永久變形若你希望產(chǎn)生永久變形則設(shè)計(jì)必須限制在帶有20%安全因素的限制曲線以內(nèi).根據(jù)這種限制曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)就能避免EPS泡沫塑料在使用中產(chǎn)生的變形. 不堆積及短期存放的包裝設(shè)計(jì)可采用比例極限若重量分布均勻包裝變形不造成問題則可采用比較合適的變形曲線.

EPS泡沫 包裝需在倉庫中進(jìn)行堆放或延長存放時(shí)間的應(yīng)該在可接受的受壓儒變曲線和設(shè)計(jì)曲線的范圍加以設(shè)計(jì).隔板襯墊設(shè)計(jì)通常要考慮盡可能少用料使起在功能的范圍內(nèi)使用.  

(四) 緩和劑

"緩和劑"也稱"調(diào)節(jié)劑"她能在EPS隔熱包裝中增大商品冷凍或保鮮的熱容量延長商品的冷凍或保鮮期限.最常見的緩和劑有水.水的熱容是41868J/G#(1cal/g0C)是自然比熱容最大的.而其冰點(diǎn)為零攝適度熔化為3349J/G .當(dāng)然一貫根據(jù)商品保險(xiǎn)溫度和各種不同的要求選擇不同種類和數(shù)量的緩和劑.

不同的物質(zhì)其導(dǎo)熱系數(shù)是不同.一般來說EPS泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)是較低的只是比 空氣等氣體高一些.包裝箱內(nèi)增加一定的緩和劑以增加物體的熱容量.這樣就能在適當(dāng) 厚度的EPS隔熱包裝箱內(nèi)確保一定的冷凍期或保鮮期.而不同的緩和劑的熔化溫度正是我們 可用來調(diào)整EPS隔熱箱內(nèi)物體的保存溫度.

1.根據(jù)被包裝商品的要求以及運(yùn)輸條件等選定合適的EPS密度計(jì)算包裝的緩沖厚度和緩沖面積.

2.根據(jù)商品外形、著力點(diǎn)的要求手制EPS樣品.

3.可用手制的包裝樣品和商品景象跌落試驗(yàn).然后確定緩沖包裝的緩沖性能.

4.對包裝樣品的緩沖性能、外觀等方面進(jìn)行評估修正直至最后定型并畫出包裝產(chǎn)品的圖樣.

5.根據(jù)包裝產(chǎn)品的外形尺寸及其批量選擇合適的成型機(jī).

6.依據(jù)圖樣或包裝樣品以及成型機(jī)的特點(diǎn)直接制作木型.

7.鑄造鋁模.

8.機(jī)械加工除配合面外盡可能減少其加工量.

9.鉗工裝配模具.

10試模.

11.檢查包裝產(chǎn)品或改模直至認(rèn)可為止.

   制件成型后要從模內(nèi)脫出在脫模方向上應(yīng)有脫模斜度.壁高在100MM以內(nèi)時(shí)脫模斜度為1。~1。30'.如在壁上有蒸汽孔時(shí)脫模斜度不應(yīng)小于2。. 一方面是為了輕易脫模另一方面也是為了避免側(cè)壁在脫模是的劃傷影響表面質(zhì)量.  

如果包裝產(chǎn)品的圖紙中只有公稱尺寸而未注明其斜度時(shí)應(yīng)留意以下兩點(diǎn):  

1.包裝的外尺寸即EPS成型模具的凹模尺寸其最大的尺寸為公稱尺寸.這樣另一端尺寸稍小一點(diǎn)以利于內(nèi)包裝順利進(jìn)入外包裝. 

2.包裝的內(nèi)尺寸即凸模尺寸其最小的尺寸為公稱尺寸.這樣的內(nèi)尺寸會輕微大一點(diǎn)以利于產(chǎn)品進(jìn)入包裝.

1.EPS 成型脫模后產(chǎn)生收縮變形

一般情況下EPS的收縮率為0%~0.3%.具體的收縮率與各材料的特性、工藝條件、產(chǎn)品的密度和厚度有關(guān).有些情況下如脫模溫度高、產(chǎn)品較厚等EPS 制品非但不收縮反而膨脹.所以模具制作過程中要考慮EPS的收縮變形及一般成型工藝特點(diǎn)模具的尺寸需適當(dāng)放大一般為0.2%.

2.鋁模在澆鑄過程中的收縮變形 控制這種收縮變形技術(shù)問題涉及面廣.在此主要是木模的余量.

(1)鋁模的幾何形狀、厚薄程度都會有影響鋁鑄件的收縮率.一般說較復(fù)雜的鋁鑄件收縮變形限制比較多.

(2)鋁鑄件的實(shí)際收縮率為1.1%~1.2%.

(3)木型的收縮余量與其本身的工藝條件特別是鑄造工藝技術(shù)水平有聯(lián)系.一般說木型尺寸需放大0.3%~1.8%.具體做法可根據(jù)實(shí)際情況而定.

(4)模具盡可能要壁薄一點(diǎn)表面光滑一點(diǎn).

發(fā)泡聚苯乙烯珠粒的成型工藝過程是先把珠粒充填入已封閉的模腔內(nèi)。然后通過蒸汽加熱使珠粒膨脹布滿模腔并使珠粒互相熔合成為一個泡沫狀的整體.隨后停止供氣通過冷水使模具均勻地冷卻制件硬化成型后開模取出.

為了提高模塑生產(chǎn)效率模具本身必須具有良好的導(dǎo)熱性并且具有耐腐蝕性和能夠長期經(jīng)受熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力.

(一)成型機(jī)上的模具種類

EPS 模壓成型技術(shù)可分為3種:蒸汽成型探針加熱成型高頻電熱成型.后兩種很少采用只有一些復(fù)雜的和薄壁容器蒸汽加熱的模具很難得到滿足的結(jié)果才采用.

1.提供蒸汽介質(zhì)的通道以便加熱模具這樣加熱功能可以在模具布滿后由迅速通入熱蒸汽來完成.

2.為了強(qiáng)迫蒸汽直接進(jìn)入模腔并通過EPS珠粒在模具預(yù)熱以后關(guān)閉蒸汽的排水閥這樣使得空腔中的壓力上升強(qiáng)迫蒸汽通過模具排氣口進(jìn)入型腔某些水氣直接進(jìn)入物料中是物料適當(dāng)溶解所必需的.

3.可作為提供冷卻模具的冷卻水通道. 4.有時(shí)空腔可作為空氣的壓力容器用來頂出成型制件.

(二) 模具的組成

模具由兩部分組成.用于立式成型機(jī)的分為上\下模;用于臥式成型機(jī)的分為左右模.每一部分都要有模腔和蒸汽室.

模具是根據(jù)成型機(jī)及產(chǎn)品的需要而有所變從而使結(jié)構(gòu)也會有變化.為了實(shí)現(xiàn)模具的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化以及為便于模具的裝拆和減少加工量我們大致將模具分成模架和型腔兩部分.

1.模架可分成凹模架和凸模架.

模架的各種尺寸都必須標(biāo)準(zhǔn)化以便于模具的安裝與型腔的更換.而凹模架的高度則必須系列化.可做成幾種特定的規(guī)格以適應(yīng)不同深度包裝的需要且只需配上合適的支撐桿即可.

2.型腔

由凹模凸模面板和背板組成.更換模具事盡可能只更換型腔.這樣在制造和使用過程中會很方便.

(1)各種不同的成型機(jī)其工作臺面也不同.我們可根據(jù)產(chǎn)品面積大小進(jìn)行合理選擇. 

(2)型腔的集合形狀是與產(chǎn)品形狀直接相關(guān)的.但是其必須固定在模架上所以它必須十字 中央校正并保證螺釘?shù)倪B接.而頂桿和加料槍的位置要先保證背板和面板等中央校正后再與凹模型腔頂桿加料槍的位置對準(zhǔn).

(一)蒸汽室的設(shè)計(jì)

蒸汽室的作用是把送入的高壓蒸汽均勻地分送到型腔殼體的各部.在有蒸汽噴孔時(shí)應(yīng)使各噴

孔能接近于同壓力下噴氣.因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):

1. 蒸汽入口和出口的設(shè)計(jì)

蒸汽入口的大小，一般可按習(xí)型腔殼體的表面估算。每300~400cm2可用以根DN20蒸汽管送氣。進(jìn)汽口不能直接噴向型腔，否則直對進(jìn)汽口的一部分型腔溫度會過高。如果不能避免，可加設(shè)分汽擋板。

蒸汽擋板，把管口用一平板封住，再管的周圍和頂端鉆孔，使蒸汽向各方向噴出。蒸汽在蒸汽室內(nèi)達(dá)到一定的壓力以后，一方面通過型腔殼體的傳導(dǎo)作用，使充填在型腔內(nèi)的EPS珠粒受熱膨脹，一方面通過型腔殼體上的蒸汽噴孔直接噴到EPS珠粒上，使珠粒受熱膨脹，最后熔合成型。

多余的蒸汽和凝聚的水要從排氣口排出，因此排氣口的位置應(yīng)設(shè)在蒸汽通路的最末端和 模具安裝位置最低點(diǎn)，使凝聚的水能全部排出。出口的管直徑一般應(yīng)大于進(jìn)口.  

2. 蒸汽噴孔的設(shè)計(jì) 蒸汽噴孔是使蒸汽室內(nèi)的具有一定壓力的蒸汽通過噴孔直接加熱于EPS珠粒。為了使珠粒均勻地受熱膨脹以便熔合，噴孔的數(shù)量和位置要安排適當(dāng)。同時(shí)為了避免在制件上留下過大的孔痕，孔的直徑也應(yīng)考慮。

3. 蒸汽室的密封.

蒸汽室一般是由模腔殼體和蒸汽室外殼組合而成。兩者的結(jié)合面應(yīng)密封，以保證不使蒸汽漏逸。

密封方法可采用耐熱橡膠密封環(huán)，或其他常用的蒸汽密封墊。由于正氣室同時(shí)又兼作冷卻水容器，每一工作循環(huán)要經(jīng)過受熱膨脹冷縮一次，如果密封連接過緊，會由于收縮膨脹不同而產(chǎn)生裂痕。

4.冷卻水路的設(shè)計(jì).

在成型工作循環(huán)中，用蒸汽加熱和冷水冷卻是交替進(jìn)行的。冷卻效果的好壞，直接影響制件的質(zhì)量。如局部過冷會造成珠粒熔合不良，降低強(qiáng)度；如冷卻不均將會造成制件內(nèi)應(yīng)力變形；如冷卻時(shí)間太長，則影響生產(chǎn)效率。如漏水或存水降低蒸汽壓力，使珠粒膨脹不充分，熔合不良，造成局部強(qiáng)度降低。要注意因冷卻溫度不同會造成物件變形。

1.蒸汽夾套的種類

在模腔后面密封和形成蒸汽夾套的模具零件通常有3種類型：普通蒸汽夾套、背蓋板以及模腔輪廓形蒸汽夾套。

（1） 普通蒸汽夾套

（2） 背板蒸汽夾套

（3） 模腔輪廓形蒸汽夾套

（4） 蒸汽夾套的安裝

2. 模具的安裝

模具與夾套的聯(lián)接通常用螺栓或用壓塊，并采用耐蒸汽的O型圈進(jìn)行密封。

蒸汽夾套必須為模具安裝表面提供一個中間的位置。不管使用什么系統(tǒng)，這種安裝中間位置必須答應(yīng)在模具表面和蒸汽夾套表面由于膨脹和收縮所存在的差別。如果使用螺栓聯(lián)接，通常在模具表面聯(lián)接孔或蒸汽夾套表面聯(lián)接孔留有膨脹用的間隙。同樣，壓板聯(lián)接時(shí)，壓板也是允許有少量運(yùn)動的。

另外，壓板聯(lián)接更易拆裝，節(jié)省安裝時(shí)間。不管壓板或螺栓怎么運(yùn)動，模具表面必須保持在穩(wěn)定的位置，這通常可使用調(diào)節(jié)校正裝置來解決這一問題。

蒸汽夾套與模具接合面的密封性需經(jīng)蒸汽試驗(yàn)，為達(dá)到密封性可以在蒸汽夾套的接合面上開一槽，并裝入硅橡膠填料。

充模系統(tǒng) 

用于EPS 模壓發(fā)泡模具的充模方法主要有兩種。

兩者都依賴充模系統(tǒng)壓縮空氣將預(yù)發(fā)珠粒填入模腔。充模噴槍是應(yīng)用最廣的充模工具，充模噴槍有2個位置的堵塞當(dāng)堵塞在后塞位置時(shí)物料就能進(jìn)入模腔堵頭，由汽缸來驅(qū)動汽缸的控制由發(fā)泡成型機(jī)完成.這種噴槍利用"伯努利"原理將料送入模腔。

充模噴槍通常是每個模腔配備一個有時(shí)可以將兩個模腔用進(jìn)料道聯(lián)接起來，這就可以實(shí)現(xiàn)一個噴槍完成多個模腔的充填料的目的。這樣雖然減少了所需噴槍數(shù)目，卻產(chǎn)生了調(diào)整操作和廢料含量。

充模噴槍本身也有多種，如有一種噴槍可以排氣，這就有助于降低模腔里的反壓，并彌補(bǔ)一些排氣不足的模具在充模時(shí)及時(shí)排除模內(nèi)空氣。另一種噴槍有一個3個位置的堵頭，這第三個位置延長至堵塞可以起到頂出桿的作用。

第二種普遍應(yīng)用的充模方法是滑動式澆道或充模系統(tǒng)，這是一種對多模腔系統(tǒng)很有效的充模方法，這一系統(tǒng)由模具表面上交叉形成的流道組成。流道應(yīng)在模具的同一分型面上。與流道相鄰的是滑動板，在一個位置，在滑動板的 各澆口與各模腔成一線，則材料可以同時(shí)通人模腔。

在關(guān)閉位置時(shí)，澆口不在與模腔對準(zhǔn)�；瑒邮綕驳烙善�缸傳動，動作行程為25.4mm，在充模期間，物料從機(jī)器料斗用空氣送入。并由非凡的空氣支管通過開著的澆口充滿后滑動板換位。留在流道里的料返回料斗�；瑒影逋ǔＳ娩X制成，并且經(jīng)過了涂層處理，以防止粘結(jié)，現(xiàn)在對于滑動式澆道系統(tǒng)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。