Конструирование упаковки из картона и гофрокартона

Моделью называют изделие, воспроизводящее разрабатываемое  изделие полностью в другом масштабе для иллюстрации внешнего вида изделия  и взаимосвязи его составных  частей либо для проверки принципа работы изделия на стадиях его  разработки.

К опытным образцам относят изделия, изготовленные  по вновь разработанной рабочей  конструкторской документации для  проверки их соответствия техническому заданию, необходимой последующей  корректировки документации и подготовки технологического процесса изготовления основных составных частей изделия. В отдельных случаях для этих целей изготавливают опытную  партию изделий [16].

Изделие установочной серии изготавливают по документации, уточненной в процессе изготовления и испытания опытного образца  или опытной партии для контроля его соответствия техническому заданию.

Изделие головной серии  производят по документации, уточненной при изготовлении и испытании  изделия установочной серии, для  контроля соответствия его техническому заданию и принятию решения о  дальнейшем выпуске изделий в  серийном или массовом производстве.

Таким образом, видов  изделий существует большое количество. Изделия подразделяются на изделия  единичного производства, серийного  и массового производства. Внутри этих подразделений существует свой ряд изделий.

 

2.2 Конструктивная  сложность изделий

 

Конструктивная  сложность изделий является относительной  характеристикой их состава и  структурного исполнения. Она определяет конструктивные дополнительные признаки и соответствующие требования к  обеспечению технологической рациональности конструкции изделия.

Конструктивная  сложность изделия существенно  влияет на интенсивность нарастания информации о разрабатываемом объекте. Эта информация необходима в процессе последовательного перехода к новым  стадиям разработки вплоть до освоения изделия в производстве и эксплуатации. От полноты информации зависят сроки технологической подготовки производства.

Сложность конструкции  предопределяет условия комплектации изделий, организацию и затраты  труда в процессах изготовления, технического обслуживания и ремонта.

Конструктивную  сложность изделия часто выражают числом образующих изделие составных  частей или конструктивных элементов. Коэффициентом конструктивной сложности  изделия Ксл называют отношение  числа составных частей разрабатываемого изделия Кn и аналога Ма:

 

Ксл = Кn / Ма

 

Итак, конструктивную сложность можно определять только для тех видов тары и упаковки, которые представляют собой сборочные  единицы или комплекты. Сложность  конструкции существенно влияет на ресурсоемкость изделия, поэтому  она часто учитывается при  расчетах трудоемкости разрабатываемой  тары и упаковки по данным аналога.

 

2.3 Новизна  конструкции изделия

 

Новизна конструкции  изделия определяет конструктивные дополнительные признаки, обусловливающие  требования к обеспечению преемственности  конструкции изделия.

Являясь абсолютной характеристикой изделия, новизна  его конструкции может быть выражена относительным показателем

 

Кн = Mн / Мn ,

где Mн - число новых  составных частей в разрабатываемом  образце изделия.

Новизна конструкции  изделия существенно влияет на выбор  рационального состава стадии и  этапов технической подготовки производства, обязательных в процессе создания и  освоения изделия. Новизна конструкции  определяет возможность сокращения номенклатуры составных частей изделия  и необходимых для их изготовления средств технологического оснащения, развития специализации основного  и вспомогательного производств, снижение расходов материалов и т.д.

Можно сказать, что  на новизну конструкции изделия  можно воздействовать методами унификации его составных частей, типизации  структурных компоновок, группового и базового проектирования и т.д. Эффективность этих методов проявляется  на всех стадиях жизненного цикла  изделия в сокращении сроков проектирования и освоения новой техники, повышение  гибкости и мобильности производства, сокращении всех видов ресурсов, расходуемых  на изготовление и эксплуатацию изделия.

 

2.4 Стадии  разработки изделия

 

Разработка изделий  представляет собой сложный многоступенчатый процесс, для которого характерны три  четко выраженные фазы: разработка технического задания, разработка проектной  конструкторской документации, разработка рабочей конструкторской документации.

Разработка технического задания представляет процесс установления исходных требований и формирование предварительных очертаний объекта  разработки [24].

Техническое задание  является обязательным исходным документом на разработку новых и модернизируемых  изделий и конструкторской документации на них.

Под модернизацией  понимаются такие изменения в  конструкторской документации на изделия, которые влекут изменения основных параметров изделия и нарушают конструктивную и эксплуатационную взаимозаменяемость изготовленных ранее. Модернизируемому изделию присваивается новое  обозначение.

Техническое задание  в общем случае должно состоять из следующих разделов: наименование и  область применения; основание для  разработки; цель и назначение разработки; источники разработки; технические  требования; экономические показатели; стадии и этапы разработки.

Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать техническое, социологическое, эстетическое и техноэкономическое обоснование целесообразности разработки изделия на основании анализа технического задания и различных вариантов с учетом конструктивных, эксплуатационных, эргономических особенностей разрабатываемого и существующих изделий [19].

Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия. На основе технического задания, согласованного с заказчиком, конструкторская организация разрабатывает техническое предложение и эскизный проект [26].

Технический проект представляет собой совокупность конструкторских  документов, которые должны содержать  техническое и технико-экономическое  обоснование целесообразности разработки документации изделия на основании  анализа технического задания и  различных вариантов возможных  решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий.

В технический проект входят: пояснительная записка с  описанием схем, сборочных чертежей, сборочные чертежи общего вида и  сборочные чертежи узлов, показывающие окончательную разборку конструктивного, эргономического и цветофактурного  решения и т.п.

Рабочая конструкторская  документация включает все сборочные  чертежи изделия и их полную деталировку, спецификацию по каждому сборочному чертежу, комплексу и т.п.

Спецификация – документ, содержащий перечень всех составных частей, входящих в данное специфицированное изделие, а также конструкторские документы, относящиеся к этому изделию [25].

Разработка проектной  конструкторской документации включает процесс последовательно углубляемой  технико-экономической проработки инженерных решений, осуществляемый на базе данных технического задания, результатов  научно-исследовательских работ  и практического опыта.

Итак, для каждой фазы, разработка технического задания, разработка проектной конструкторской  документации, разработка рабочей конструкторской  документации, характерны своеобразная целевая установка, различная глубина  конструкторской проработки технических  решений и степень укрепления их технико-экономических оценок.

Глава 3. Конструирование тары из картона  и гофрокартона

 

Решение основных задач  конструирования – выбор материала, определение формы, размеров и конструктивных особенностей, выбор технологии производства –применительно к таре из картона и гофрокартона осложнено чрезвычайно широким многообразием видов упаковываемой продукции. Около 40% всей потребляемой в мире тары делают из картона и гофрокартона. Естественно, что каждый упаковываемый продукт предъявляет к таре комплекс специфических требований, связанный с особенностями жизненного цикла упаковываемой продукции [5].

Огромный спектр упаковываемый продукции можно  условно объединить в несколько  категорий: продовольственные товары, фармацевтическая продукция, бытовая  химия, канцелярские и скобяные товары, напитки, изделия легкой промышленности. В промышленно развитых странах  с высоким уровнем производства тары и упаковки сложилось вполне определенное соотношение в использовании  тары из картона и гофрокартона по этим категориям продукции [18].

По назначению тара из картона и гофрокартоны может  быть потребительской, производственной и транспортной. Каждой классификационной  группе соответствует определенный комплекс технических требований к  таре. Такой комплекс формируется  с учетом научно-технических, экономических  и эстетических требований. По содержанию и уровню требований этот комплекс должен предусматривать возможность  выполнения тарой и упаковкой  всех своих функций. Грамотно составленный комплекс технических требований может  служить руководством конструктору при последовательном решении технических  вопросов в процессе проектирования тары.

Технические требования обычно содержат сведения об упаковываемом  продукте, о конструктивных качествах  материала тары, о применяемом  в производстве оборудовании, общие  и специальные требования к конструкции, об экологических требованиях, об особенностях продажи, размещения информации и оформления [9].

В раздел конструктивных качествах материала включают требования:

- возможность перерабатывать  материал в условиях высокоскоростных  механических воздействий на  автоматах;

- стойкости к  высоким и низким температурам  в условиях упаковывания, транспортирования,  хранения и продажи;

- сохранности тары  в условиях хранения на складах;

- обеспечения прочности  при склеивании или другом  виде укупорки;

- к методам обеспечения  прочности [21].

Своеобразие конструкций  и специфичность технологии производства тары из картона и гофрокартона продиктовали особые требования к ее изображению  на чертежах. С целью исключения возможных ошибок, упрощения и  унификации конструктивных решений  приняты определенные правила и нормы графического оформления чертежей тары из картона и гофрокартона.

Чертежи тары из картона  и гофрокартона содержат два вида изображений (приложение 3):

1. объемное трехмерное изображение коробки или ящика в стоячем положении с открытой крышкой, по которому легко можно представить процесс сборки;
2. плоское двумерное изображение заготовки, называемое разверткой или раскроем. По своей сути раскрой является технологическим чертежом заготовки, из которой впоследствии будет собрана коробка или ящик.

Для выполнения чертежей применяют виды линий, предусмотренные  ГОСТ 2.308-68, а также специальные  линии (приложение 4). Толщина линий  одного наименования должна быть одинаковая для всех изображений, вычерчиваемых  в одном масштабе на площади чертежа.

Однотипные линии  на всем поле чертежа должны иметь  одинаковую толщину и яркость, прерывистые  линии должны иметь штрихи и интервалы  между ними одинаковой длины. Все  линии должны заканчиваться в  определенных нужных местах. Не допускается  случаев, когда линия не доходит  до заданного места или переходит  за него.

Выбор материала  производят, исходя из требования к  прочностным показателям тары, при  которых обеспечивается сохранность  упаковываемого продукта, требований к внешнему виду тары, к качеству и способу нанесения изображения, к виду и технологии выполнения отделочных процессов, к технологии и оборудованию для механической формообразующей  обработки, склеивания и фальцевания.  

      В производстве складных коробок и ящиков применяют картон и гофрокартон.

 

3.1 Картон

 

Картон является многослойным материалом с ярко выраженной анизотропией свойств. Для анализа  характеристики картона можно выделить четыре основных слоя: поверхностный, промежуточный, прослойку и внутренний. Поверхностный слой вместе с промежуточным  составляют около 25% от общей толщины  картона, прослойка – около 55%, внутренний слой – около 20% [22].

Поверхностный слой картона предназначен для обеспечения  необходимой твердости, прочности, жесткости, износостойкости, стойкости  к истиранию и к царапинам  поверхности картона. Этот слой определяет внешний вид тары и способность  воспринимать различные способы  печати.

Наилучшей способностью к получению высококачественных изображений отличаются сорта картона  с мелованным покрытием. Покрытие состоит из пигментов и связующего. В качестве пигментов могут применяться сульфат бария, оксид титана, белый цинк, карбонат кальция, тальк и др. Связующими могут быть казеин, дисперсии полимеров, целлюлозный клей и др. Величину мелованного слоя выражают в граммах на квадратный метр поверхностей картона. Обычно она составляет от 160 до 200 г/м². Мелованные сорта картона называют хромокартоном.