第四章 缓冲包装设计五步法
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包装缓冲设计
五步法与六步法缓冲设计 的异同点
• （1）、设计思想基本相同。这 2 种设 计方法都是按照设计、验证、修改这种 思想指导包装防护设计 ，即对于给定的 产品的物流货运条件(或目的) ，选用合 适的缓冲包装材料及其结构 ，根据具体 的物流货运条件对原型包装进行实验验 证 ，检测产品包装系统的可靠性。
• （4）、设计程序相同。这 2 种设计方法都具 有顺序性 ，检查程序都具有循环性。若产品 包装系统通过试验验证 ，则包装防护方案设 计合格。否则 ，依次对原型包装、包装防护 设计、产品改进设计、确定产品脆值、定义物 流环境条件等各个设计程序进行检查分析 ， 查找不合理设计环节 ，进行修改完善 ，再对 修改后的产品包装系统进行实验验证 ，直至 产品包装系统满足防护要求。
2）、“六步法”还考虑了产品脆值分析与产品 改进设计的关系。如果产品脆值太小(如小于 10g) ，则该产品属于极易破损产品 ，采用缓 冲包装设计不能较好地实现对产品包装防护 ， 需要对产品的结构、工艺、材质、强度进行改 进设计 ，提高产品自身抵抗冲击 /振动破损的 能力 ，降低产品对缓冲包装技术的要求和包 装成本。
包装缓冲设计
• 一、五步法包装缓冲设计 • 二、七步法包装缓冲设计 • 三、十步法包装缓冲设计
一、五步法包装缓冲设计
• 1、五步法缓冲设计基本步骤 • 2、五步法与六步法缓冲设计的异同点
1、五步法缓冲设计基本步骤
• • • • • （1）、定义物流环境条件 （2）、确定产品脆值 （3）、包装防护设计 （4）、制造原型包装 （5）、原型包装试验
• （5）、“六步法”和“五步法”在设计思想、 设计方法方面还有一些关键区别。 1）、“六步法”将产品改进设计融入包装防 护设计 ，实现了产品与包装的联合设计思想 ， 基于可接受脆值水平( A FL : Accepted Fragility Level) 概念有效地解决了产品改进 设计与包装成本、包装动力可靠性之间的相互 制约关系和技术要求 ，可以实现最大限度地 降低包装成本。
包装技术2
为了防止损伤，就需采用缓冲材料，使 外力先作用于缓冲材料上，起到“缓和冲击” 的作用。实践中设计一个合理的缓冲包装所 考虑的因素范围很大，大致包括产品特性、 流通环境、缓冲材料的性能与选择、缓冲包 装结构和方法。
产品特性
产品的尺寸、体积、重量、重心位置，分析产品形 状，找出最薄弱的结构或部位。 确定产品的脆值，分析产品的易损件，优化产品结 构。 第一步通过流通环境分析得到等效跌落高度H、道 路运输振动频率f和激振加速度Gj等参数。 第二步通过产品特性分析得到产品许用脆值[G]及 产品的尺寸、重量、体积等参数。
B、浮动包装法 用块状缓冲材料把产品和内包装固定在其中。 这种材料在包装箱内可以位移和流动，并利 用材料流动来分散内装物所受的冲击力。
C、裹包包装法 它是用各种类型的片材将单件产品裹包起来， 再放入外包装箱盒内。多适用于小件物品的 缓冲包装。
D、模盒包装法 它是把泡沫塑料 塑成与产品形状相类 似的模盒来包装产品， 一般用于小型、轻质 产品的包装，如小型 仪器、仪表等。
缓冲材料的特性和选择
对于包装件来说，其缓冲材料应包括容器材料、固 定材料、连接材料、封接材料等，主要是指容器和 产品之间的固定材料，但也不能忽视其他材料的缓 冲作用。在包装件中，不同部位的缓冲材料所引起 的作用也不尽相同，但其基本作用都是吸收外部的 冲击能量，然后在较长时间内缓慢释放，从而达到 缓冲的目的。 缓冲材料的基本特性包括：冲击能量吸收性、回弹 性、温湿度稳定性、吸湿性、酸碱度（PH值）、密 度、加工性、经济性等。
流通环境
堆积：静压力，靠包装容器，包装材料 运输：振动力，靠缓冲防震措施 装卸：冲击力，靠缓冲防震措施
缓冲包装设计
§§６缓冲包装设计§6－1概述冲击和振动是包装件在流通过程中受到的两种主要负荷，为了减缓内装产品受到外界的冲击和振动，保护产品免受损坏而采取一定防护措施的包装，称为缓冲包装。
缓冲包装的结构形式有多种多样，最常见的是采用弹性材料作缓冲衬垫。
缓冲衬垫的结构形式，因内装产品的质量、形状和尺寸不同而不同，按承载面积通常分为全面缓冲和局部缓冲。
全面缓冲多使用泡沫塑料条、纸板碎粒，薄片或采用现场发泡材料，局部缓冲多采用角垫，侧垫等形式。
缓冲包装设计包括冲击防护设计和振动防护设计。
冲击防护的主要目的是缓和冲击。
以缓冲材料作为内装物和包装箱中间的介质，来吸收冲击能量，延长内装产品承受冲击脉冲作用的时间。
设计时，先根据先决条件，计算缓冲材料的尺寸、形状，选择缓冲材料的种类和缓冲方式。
振动防护的主要目的是调节包装件的固有频率。
选择恰当的阻尼材料，把包装系统对振动的传递率控制在预定的范围内，特别是要避免共振现象。
§6－2缓冲衬垫设计的基本方法一、衬垫结构尺寸设计设计缓冲衬垫的基本要求是在保护产品免遭破损的前提下，选择适当的材料，确定合理的结构形状和尺寸。
设计的基本参数，除产品的重量和尺寸外，还有代表流通环境的跌落高度H，代表产品强度的脆值G，代表材料性能的缓冲特性参数C。
正确应用缓冲材料的特性曲线对包装结构作系统的定量分析，是缓冲结构设计的基本方法。
1. 应用缓冲系统――最大应力（c～σm）曲线设计衬垫尺寸c～σm曲线是表示材料缓冲能力的一种基本曲线，通过静态压缩试验求得。
如图5-12所示为几种常用缓冲衬垫最大缓冲系数――最大应力曲线的实际测试结果。
由图可知：缓冲系数C随最大应力变化的规律是凹谷状，开口向上，谷底最低点的坐标是最小缓冲系数和所对应的最应力。
① 不同品质的材料，具有不同的缓冲能力； ② 同样品种的材料，密度不同，缓冲特性也不同。
例6-1：重为10kg 的产品，脆值为80g ，要保证从60 cm 的高处跌落而不破损，若用密度为0.031g/cm 3的聚氯乙烯塑料泡沫，（见P99图5-12图线10作衬垫，试计算衬垫所需尺寸。
缓冲包装
第二节 流通环境中的冲击与振动 （5）
沿岸航线的振动加速度见表4，通常是由2Hz以下的摇动 和3~6Hz、 2~10Hz的发动机的转数以及螺旋桨产生的振 动叠加在一起产生的加速度。 在沿岸航线上横摆的最大摆角约为12°~13°，而风力 超过5级时可超过20°。另外，纵摇的摆角在10°以 下。 远洋航线的振动加速度见表5。 远洋航线上即使是1万吨级的船，受横方向来的波浪时 也会产生超过40°的摆角。 集装箱船的振动加速度见表6。 海洋运输中的基准见表7。 集装箱船的实测值见表8。
第一节 脆值（3）
此外，G值还用以表示物品对外力的承受能 力，即致使物品损坏前的临界加速度，或称物品 的允许加速度，亦称物品的脆值。 各种产品的脆值见表1。 例：求以加速度49m/s2作用在5kg物体上的力。 若用式（3）计算: F = ( W/g) a = (5/9.8) × 49=25（kgf） 若用加速度表示： a/g = 49/9.8 = 5 则力F就可直接计算: F = WG = 5×5 = 25（kgf） 另外，根据产品的脆值，考虑到产品的价值、 强度偏差和重要程度等而规定的产品的许用最大 加速度则称为许用脆值。
第四节 缓冲材料的特性与缓冲设计 （7）
2 .缓冲包装方法分类 ① 全面缓冲包装 ② 局部缓冲包装 ③ 悬吊缓冲包装 ④ 双重缓冲包装
第四节 缓冲材料的特性与缓冲设计 （8）
3.缓冲材料使用量的计算 冲击防护的缓冲设计的基本是：重量为W的物体 从高度h跌落时，使用可以吸收其跌落能量的缓冲 材料，求出缓冲材料的缓冲效率在最佳状态下变形 所需要的量（厚度和面积）。 计算缓冲材料的厚度和面积所用的资料有： ①缓冲系数-最大应力曲线— — c- σ曲线 ②最大加速度-静应力曲线— — G-P曲线
包装设计五步法
包装设计五步法
第一步：
明确企业与产品的定位及卖点。
这是着手于包装设计的第一步，定位和卖点很关键，它是包装能否具有特色的核心点，也是立足市场的着眼点
第二步：
找好目标消费群，明确核心消费群的价值观和审美情趣。
按照目标消费群的性格喜悦、审美情趣以及购买习惯等为基础来进行包装设计。
第三步：
研究同类产品，寻找突破。
参考同档次、同品种或者相同价值定位的其他包装，然后建立区隔点、寻找突破点和强化点！在包装形态，色系、人物、字体等等地方寻找突破和区隔。
第四步：
寻找包装风格和调性，并加以设计。
调性和风格是最能建立独特品牌价值主张与灵魂的东西。
整体与产品匹配，强化包装的基础要素－结构，形态，色系、人物、字体等等。
第五步：
突出和强调包装特性。
夸大和强化包装与包装产品的特性，充分发挥出产品本身的优势，着重特性的设计，这也是最能在同品类产品中突出来的展示点。
28.4缓冲结构设计
胶）有最小缓冲系数，且C = 3.7 HC 60 故 h 3.7 7.4(cm)
[G ] 30
▲采用局部缓冲方式
静态C—σm曲线中作水平切线，可求出各种缓冲材料的最小 的C值和相应的σm值； HC G W h A 用 分别求出缓冲面积A和缓冲材料厚度h； G 和
m
从图中查得σst值，用
A W
st
求出衬垫面积A。
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
• 防振设计步骤： ①测试产品衬垫系统的幅频曲线； ②从该曲线图中找出其峰值的放大系数β和共振频率 f ； ③由流通环境振动加速度—频率曲线图确定包装件在共振频 率 f 时的最大激扰加速度 ym ；
xm ④根据 y 计算出 xm m xm ⑤根据 Gm G 如上式不成立，则需重新进行缓冲包装 g
图6-5
作业
6.7 产品质量m = 25kg，产 品脆值G = 55，包装件跌落 高度H = 90cm，采用局部缓 冲如图6-6，试求缓冲衬垫尺 寸。 6.8 产品质量m = 25kg，产 品脆值G = 65，包装件跌落 高度H = 90cm，采用局部缓 冲如图6-6，试求缓冲衬垫尺 寸。 6.9 产品质量m = 25kg，产 品脆值G = 85，包装件跌落 高度H = 90cm，采用局部缓 冲如图6-6，试求缓冲衬垫尺 寸。
xm ym
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
解：根据缓冲材料的厚度h = 5cm，在图中查出曲线峰值 的频率为 f = 46Hz，放大系数β= 6 因此包装件的共振频率为46Hz 由右图可知，f = 46Hz时的加速度值为G = 1.7g 则产品的最大响应加速度为
xm ym 6 1.7 10.2 g
EPE缓冲包装设计
产品上的最大响应加速度应小于产品的许用脆值。反之则需重新设计。计算缓冲材料的最大响应加 速度如下：
ap
式中：
= η* as
ap
as
——产品的最大响应加速度。 ——包装件在共振频率时受到的最大加速度。
η ——缓冲材料在共振频率时的振动传递率。
3、计算缓冲材料的厚度如下：
T
=
H C* ［G］
-
三、按以下公式方法计算出来的值
σ
二、利用缓冲系数——最大应力曲线设计缓冲包装时的计算方法如下：
W σ = ［ G ］*- * 10 4 m A
1、 确定缓冲系数值、最大应力曲线值，如果选择同种材料缓冲系数最小的，则所需要的材料厚度为最 小。
2、如果要求缓冲材料之厚度为最小， 则必须确定最小缓冲系数值的最大应力值。 由此， 值得注意的是，
W σ = - * 10 4 st A
W σ = ［ G ］* - * 10 4 m A
还应考虑到下列情况，即对计算结果予以修正。 1、在缓冲设计计算时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料的接触部分的强度，如果该
部位不能承受
W σ = ［ G ］* - * 10 4 式中的最大应力，则应重新计算尺寸。 m A
Te
式中：Te ——修正厚度，cm.。 Cr ——蠕变系数，%。
=T
* (1+C r )
总之，由于不同的温湿度条件下缓冲材料的缓冲性能存在着差异，应根据流通过程中可能出现的 环境条件修正计算缓冲材料的尺寸。
密级资料
内部公开
修正计算
一、利用最大加速度——静应力曲线设计缓冲包装时的计算程序如下： 首先计算缓冲材料所受到的静应力：
σs t =
W A
ap
式中：
= η* as
ap
as
——产品的最大响应加速度。 ——包装件在共振频率时受到的最大加速度。
η ——缓冲材料在共振频率时的振动传递率。
3、计算缓冲材料的厚度如下：
T
=
H C* ［G］
-
三、按以下公式方法计算出来的值
σ
二、利用缓冲系数——最大应力曲线设计缓冲包装时的计算方法如下：
W σ = ［ G ］*- * 10 4 m A
1、 确定缓冲系数值、最大应力曲线值，如果选择同种材料缓冲系数最小的，则所需要的材料厚度为最 小。
2、如果要求缓冲材料之厚度为最小， 则必须确定最小缓冲系数值的最大应力值。 由此， 值得注意的是，
W σ = - * 10 4 st A
W σ = ［ G ］* - * 10 4 m A
还应考虑到下列情况，即对计算结果予以修正。 1、在缓冲设计计算时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料的接触部分的强度，如果该
部位不能承受
W σ = ［ G ］* - * 10 4 式中的最大应力，则应重新计算尺寸。 m A
Te
式中：Te ——修正厚度，cm.。 Cr ——蠕变系数，%。
=T
* (1+C r )
总之，由于不同的温湿度条件下缓冲材料的缓冲性能存在着差异，应根据流通过程中可能出现的 环境条件修正计算缓冲材料的尺寸。
密级资料
内部公开
修正计算
一、利用最大加速度——静应力曲线设计缓冲包装时的计算程序如下： 首先计算缓冲材料所受到的静应力：
σs t =
W A
纸塑缓冲包装设计五步法
纸浆模塑缓冲包装设计五步法
针对纸浆模塑工业包装制品设计的现 状，本文初步提出了基于纸浆模塑制 品单元结构的设计规范。该设计规范 有助于纸浆模塑制品设计的规范化、 标准化，并提高纸浆模塑制品设计的 效率。
纸浆模塑缓冲包装设计术语和定义
：纸浆模塑制品侧壁和支撑面的平均厚度。 纸浆模塑制品的结构单元侧壁与其脱模方向之间的夹角。 承受载荷的结构单元两个承载面之间的最小距离。
纸浆模塑制品结构单元壁与壁相交处及角隅处的圆角。 被包装产品正常放置时，采用上、下底面衬垫进行包
装的方式。 被包装产品正常放置时，采用前、后底面衬垫进行包
装的方式。 采用角衬垫进行包装的方式。 采用两个或以上的纸浆模塑缓冲衬垫重叠为一体进行
包装的方式。 缓冲衬垫定位模块尺寸。 缓冲衬垫中起承载和缓冲作用部分的表面积
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
缓冲衬垫的形式
受压面积的调整
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
带突起物的缓冲结构
预留变形量的结构
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
产品固定
产品防移
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
纸浆模塑缓冲包装设计五步法
包装流通环境 选择包装材料 包装结构设计 包装产品脆值
包装 实验
流通
商品流通中对包装损害的外界因素及原因
4.1 冲击与振动环境
表3-22
确定环境特性，对冲击环境而言，就是确定包装件的 设计跌落高度；就振动环境而言，就是确定环境的加 速度峰值频率曲线或加速度均方值谱密度曲线。
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
针对纸浆模塑工业包装制品设计的现 状，本文初步提出了基于纸浆模塑制 品单元结构的设计规范。该设计规范 有助于纸浆模塑制品设计的规范化、 标准化，并提高纸浆模塑制品设计的 效率。
纸浆模塑缓冲包装设计术语和定义
：纸浆模塑制品侧壁和支撑面的平均厚度。 纸浆模塑制品的结构单元侧壁与其脱模方向之间的夹角。 承受载荷的结构单元两个承载面之间的最小距离。
纸浆模塑制品结构单元壁与壁相交处及角隅处的圆角。 被包装产品正常放置时，采用上、下底面衬垫进行包
装的方式。 被包装产品正常放置时，采用前、后底面衬垫进行包
装的方式。 采用角衬垫进行包装的方式。 采用两个或以上的纸浆模塑缓冲衬垫重叠为一体进行
包装的方式。 缓冲衬垫定位模块尺寸。 缓冲衬垫中起承载和缓冲作用部分的表面积
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
缓冲衬垫的形式
受压面积的调整
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
带突起物的缓冲结构
预留变形量的结构
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
产品固定
产品防移
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
Ø 缓冲衬垫结构设计
纸浆模塑缓冲包装设计五步法
包装流通环境 选择包装材料 包装结构设计 包装产品脆值
包装 实验
流通
商品流通中对包装损害的外界因素及原因
4.1 冲击与振动环境
表3-22
确定环境特性，对冲击环境而言，就是确定包装件的 设计跌落高度；就振动环境而言，就是确定环境的加 速度峰值频率曲线或加速度均方值谱密度曲线。
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
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4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
泡沫塑料的比较
表5-1
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
气泡薄膜
在荷重20g/cm2的条件下长期使用
聚乙烯气泡膜
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
碎屑状材料
环保泡泡粒
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
瓦楞纸板
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲包装设计要求
减小传递到产品上的冲击、振动等外力 分散作用到产品上的应力
保护产品的表面及凸起部分
防止产品相互接触
防止产品在包装容器内移动
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲包装设计步骤
1. 收集流通环境可能导致产品损坏的数据； 2. 收集产品的资料； 3. 确定产品脆值后，先判断是否与同类产品相近，如果偏低，建议 修改产品设计，提高关键件的脆值； 4. 选择缓冲材料及其结构形式，获得其缓冲性能曲线，根据跌落高 度和缓冲材料所受应力计算缓冲厚度； 5. 校核缓冲结构的振动传递率与振动脆值等问题； 6. 校核压缩或弯曲强度，不得超过缓冲材料的许用应力； 7. 校核温湿度对缓冲性能的影响； 8. 估算包装成本，与预定指标比较； 9. 制作试验用包装原型； 10. 按预先确定的试验标准进行试验； 11. 如果不满足要求，重新设计；满足要求，则批准设计，并形成完 整的设计文件。
损零件的极限加速度，而且要测试易损零件的幅频特 性曲线。
4.2.1 产品的冲击试验
气垫式冲击试验机
4.2.1 产品的冲击试验
产品边界曲线的测试步骤
4.2.1 产品的冲击试验
碰撞机试验法
4.2.1 产品的冲击试验
跌落试验法
4.2.1 产品的冲击试验
图4-10
产品不同方向的破损边界曲线
4.2.1 产品的冲击试验
4.1.2 振动环境
海运加速度峰值频率谱图
4.1.2 振动环境
空运加速度峰值频率谱图
4.1.2 振动环境
公路加速度均方值谱密度曲线
铁路加速度均方值谱密度曲线
4.2 确定产品特性
确定产品在冲击环境下的易损性就是测试矩形脉冲下 的产品破损边界曲线，确定产品脆值与临界速度改变
量；确定产品在振动环境下的易损性，不但要确定易
用衬垫将它与外包装箱隔开，内装箱每面面积为2000cm2，设定等效跌 落高度为60cm，试选择适当地缓冲材料，并计算其尺寸。 例3：一重力为90N，脆值为50g的产品，欲装入一底面积为750cm2的容 器箱内，设定的跌落高度为60cm，如果采用密度为0.075g/cm3的黏胶
纤维做衬垫，试检验该设计的合理性。
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲包装的形式
全面缓冲
悬浮式缓冲 局部缓冲
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
复合PE薄膜的EPE板材
具有弹簧结构的EPE缓冲垫
节省缓冲板材的新结构
塑料薄膜悬挂缓冲包装
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
填充式包装
第四章 缓冲包装设计五步法
包装流通环境 选择包装材料 包装结构设计 包装 实验 流通
包装产品脆值
商品流通中对包装损害的外界因素及原因
4.1 冲击与振动环境
表3-22
确定环境特性，对冲击环境而言，就是确定包装件的 设计跌落高度；就振动环境而言，就是确定环境的加
速度峰值频率曲线或加速度均方值谱密度曲线。
了全面缓冲方法，选用的缓冲衬垫厚度为5cm。产品在运输中受到的振动输入如图 所示。求包装件的共振频率和产品的最大响应加速度。
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
例8：产品重力为300N, 底面尺寸为30×30cm2，产品上的脆弱部件具有25Hz的固有
频率，0.02的阻尼比，可承受的最大冲击加速度为45g。产品的冲击防护设计采用了 全面缓冲方法，选用的缓冲材料厚度为10cm，产品在运输过程中，受到的振动输入 如图所示，忽略疲劳作用，确定这样的衬垫是否提供足够的振动防护。
表4-2
4.2.1 产品的冲击试验
表4-3
4.2.1 产品的振动试验
4.2.1 产品的振动试验
图11-15
收录机幅频特性曲线：1-收录机机芯； 2-收录机机体
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲材料的种类
泡沫塑料
质量轻 易于加工成型 绝热性能好 缓冲性能好
聚乙烯
聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚氨酯
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫的校核
蠕变量的校核
温湿度的校核
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
例7：已知一产品W=200N, G=85g, 产品为正立方体，规定的跌落高度不超过90cm，
并指定采用下图所示特性的材料作局部缓冲，试设计面跌落和角跌落时衬垫所需尺 寸（设蠕变系数为10%）。
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫的基本设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
例1：一重力为100N的产品，脆值为80g，要保证从60cm的高处跌落而
不破损，规定用密度为0.031g/cm3的聚氯乙烯做衬垫，试计算衬垫所需
尺寸。
例2：用纸箱做内包装，把一重力为100N，脆值为30g的产品装入箱内，
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
防振包装设计原则：先按缓冲要求进行设计，然后校核其防振能 力。目的在于调节包装件的固有频率，并且通过选择恰当的阻尼 材料，把包装系统对振动的传递率控制在预定范围内。
非线性系统
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
例8：产品重力为36N, 底面尺寸为25×25cm2，许用脆值为30g，冲击防护设计采用
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫结构设计
缓冲衬垫的形式
受压面积的调整
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫结构设计
带突起物的缓冲结构
预留变形量的结构
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫结构设计
产品固定
产品防移
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫结构设计
缓冲衬垫的校核
跌落姿态改变时缓冲能力的校核
全面缓冲不同跌落姿态的比较
a. 角跌落与面跌落
b. 棱跌落于面跌落
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫的校核
跌落姿态改变时缓冲能力的校核
找到角跌落冲击时等效于面跌落式的等效面积，进行校核设计 全面缓冲：
局部缓冲：
基于面冲击设计的缓冲衬垫只要通过率角冲击校核，就一定能满足棱 冲击的要求，所以一般没有必要进行棱冲击校核
所以
若缓冲衬垫由不同面积的若干层组成
思考题：已知产品W=240N，许用脆值G=40g，产品为正立
方体，底面尺寸为40×40cm2，采用EPS作缓冲保护，预计 的跌落高度为60cm，试确定缓冲包装形式及所需材料的尺 寸。（设蠕变系数为10%）
落高度H=50cm，规定用EPS作全面缓冲保护，试确定衬垫尺寸。
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲衬垫的校核
产品强度校核
校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触部分的强度。
挠度校核
A: 衬垫面积
T：衬垫厚度
衬垫挠曲
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
例5：某产品W=150N, G=55g, 允许的跌落高度H=60cm, 产品为边长为
25cm的正立方体。拟采用EPS作全面缓冲固定，试求衬垫应有的厚度。
例6：一产品，W=200N, G=60g， 产品底面面积为50cm×40cm，预计的跌
机械环境条件分级
4.1.1 冲击环境
缓冲包装设计用等效跌落高度来评价冲击环境的严酷程度
人工装卸的跌落高度可用经验公式计算，适用于15kg以上的包装件：
人工装卸的跌落冲击加速度通常在10g-100g，而机械装卸的跌落冲 击加速度在10g以下。
4.1.1 冲击环境
表3-4
4.1.1 冲击环境
跌落高度的测定
纸与纸浆模塑
波纹纸
纸浆模塑
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
纤维橡胶与发泡橡胶
发泡橡胶
石棉橡胶板
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
缓冲材料的性质
冲击能量的吸收性 振动能量的吸收性 回弹性 蠕变性 温度稳定性 湿度稳定性 耐破损性 湿度稳定性 化学稳定性 物理相容性 名称 聚乙烯或聚苯乙烯泡沫 聚氨酯泡沫 橡胶 硅橡胶 钢质螺旋弹簧 阻尼比 0.08-0.20 0.10-0.50 0.02-0.16 0.11-0.23 0.008-0.016
模压包装
裹包包装
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
聚氨酯现场发泡成型
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
衬垫设计的基本参数
流通环境的等效跌落高度 经验公式法、标准量值法 产品脆值 试验法、脆值量值标准法、理论估算法 缓冲材料的缓冲特性 选用原则：G<20g，选用弹簧（或多级缓冲）；30g<G<250g，选用泡沫 塑料、海绵；400g<G<600g, 选用橡胶、木材；G>1000g，不用缓冲材料。 缓冲材料的特性曲线有两种：缓冲系数-最大应力曲线和最大加速度-静应力曲线 缓冲设计的公式
外侧凸筋结构
长形产品缓冲结构