运输包装设计

A
T
3.跌落姿态改变时缓冲能力校核
不同方式跌落，面积校核公式
（1）全面缓冲包装角跌落等效面积
Ae
l2
3lbd b2
d2
, 产品为立方体时
Ae
3l 2
（2）局部缓冲包装角跌落等效面积
Ae K
L2l b d
l2 b2 d 2
, 产品为立方体时Ae
3L2
4.蠕变量的校核
缓冲材料在长期的静压力作用下，其塑性变形量会随 时间而增大。
校正办法：
➢取B点对应的静应力，来确定角衬垫角跌落
有效面积，则：
Ae
W
stB
200104 0.05105
400cm2
Ae 3L2 400cm2
L2 400 231cm2 3
L 15.2cm
➢则面跌落时的承载面积和静应力为：
A 4L2 4 231 924cm2
st
W A
200104 924
2.挠度校核
衬垫尺寸的面积与厚度之比超过一定厚度时， 衬垫容易挠曲或变弯，大大降低衬垫的负重能力， 如图所示。
为了避免挠曲，其中最小承载面积Amin与厚 度T之比应符合以下规定（克斯特那经验公 式）：
Am in (1.33T )2
1或Amin
(1.33T )2
F
式中：T——厚度，cm ； A——面积，cm2 。
全面缓冲包装应用实例
超轻型泡泡粒包装
气
可以迅速均匀地填满
垫
各种形状和大小物品 周围的全部空间。
包 装
发泡袋现场成形包装
纸 包
发泡袋自动充满产品与
装
包装箱之间的空隙形成
产品缓冲垫。
气泡衬垫全面包装
泡沫衬垫 全面包装
二、局部缓冲包装法
定义
指对被包装产品或内包装件的 拐角、棱及侧面进行衬垫缓冲 的方法。
对于全面缓冲包装来说：
已经确定缓冲衬垫面积等于产品表面积A，只需确 定衬垫厚度T。具体求解过程如下：
（1）由公式
m
WG A
求出最大应力；
（2）找出缓冲系数 C —最大应力曲线 m中对应最大
应力值的缓冲系数 C；
（3）根据公式 T CH ，求出缓冲衬垫的厚度T。 G
确定缓冲材料后，设计步骤如下②：
解：已知W=100N，G=80，H=60cm 查图5-12，最小缓冲系数C=3.6， 对应的最大应力
（2）选择适当的缓冲包装材料计算尺寸
例：用纸箱做内包装，把一重力为100N，脆值为30的产品装 入箱内，用衬垫将它与外包装箱隔开，内装箱每面面积为 2000 cm2，设定等效跌落高度为60cm，试选择适当的缓冲材 料，并计算其尺寸。
特性曲线
缓冲系数-最大应力曲线 最大加速度-静应力曲线
二、缓冲衬垫尺寸的确定
1. 缓冲系数 C ~最大应力曲线 m应用
常用设计方法 最小缓冲系数法 最省材料设计法——过原点切线法（局部缓冲）
常用公式
三类基本问题 对指定的材料计算尺寸； 选择最适当的材料并决定其尺寸； 比较不同材料的优劣。
确定缓冲材料后，设计步骤如下①：
衬垫尺寸变小，加剧内装产品的振动和摩擦擦伤，缓 冲衬垫的缓冲能力有所下降。
初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值，称 为蠕变增量，其大小按下式计算：
Tc=T(1+Cr)
式中：Tc——修正后的厚度cm； T——原设计厚度cm； Cr——蠕变系数%。
5.温湿度校核
环境温度和湿度的变化对衬垫的缓冲能力 有明显的影响。应根据流通过程中可能出现 的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。
特点
一般采用泡沫塑料成型缓冲垫、充气塑料薄膜缓冲垫、 橡胶弹簧等作为缓冲体。对其受力部位或易损坏部位 进行缓冲，可节约材料，降低包装成本，缓冲效果好， 是目前应用最广的一种包装方法。
局部缓冲包装应用实例
蜂窝纸板局部包装 （上下结构）
纸板局部包装 （左右结构）
纸板局部包装 （前后结构）
角衬垫 棱衬垫
100 1.33 52 44.2225
所以角衬垫不会发生弯曲变形，校核通过。
②角跌落时的等效跌落面积为（取K=1）：
Ae K 3L2 1 3 102 173cm2
此时的静应力为：
st
W Ae
200104 173
0.116105 Pa
在图中，此静应力值对应的加速度值超过了产品脆 值，所以校核不能通过。
对于局部缓冲包装来说：
（1）在缓冲系数 C ~最大应力曲线 m上作一条水平切
线，则切点对应最大应力和最小缓冲系（ m , Cm）in 。
（2）根据公式 T CH ，求出缓冲衬垫的厚度T。 G
（3）根据公式 A WG ，求出缓冲衬垫的面积A。
m
（1）对指定的缓冲包装材料计算尺寸
例：一重力为100N的产品，脆值为80，要保证从60cm的高处 跌落而不破损，规定用密度为0.031g/cm3的聚氯乙烯作衬垫， 试计算衬垫所需尺寸。
因此，换材料，提高 ，若选聚氨酯，最小缓冲系数 C=3.3，对应的
2.最大加速度 Gm～静应力 st 曲线应用
全面缓冲包装
A已确定，只需求T。 （1）先求缓冲材料所受的静应力： （2）再根据等效跌落高度，查相应的 Gm~σst 曲线， 找出许用脆值与静应力的交点，若交点位于两条厚度曲 线之间，则用内插法确定出缓冲材料厚度T。
解 ： 过 G=60 作 水 平 线 ， 与 曲线族相交，取厚度小的 曲线进行设计，T=4cm。 交于C、D两点,D点应力大， 省材料面积。
A W / stD 104
200 /(0.07 105 ) 104
285(cm2 )
最小加速度法：
对于曲线最低点对应的加速度值最小，缓冲效果 更好，产品的安全性更高。则取T=4cm曲线的最 低点E点作设计。
解：已知W=100N，G=30，H=60cm,全面缓包A=2000cm2
查图5-12，当
时，材料⑦（密度为0.12g/cm3
的发泡橡胶）有最小缓冲系数，且C=3.5
因此该设计采用密度为0.12g/cm3的发泡橡胶作缓冲衬垫， 每块衬垫面积为2000cm2，厚度为7cm。
（3）比较不同材料的优劣。
例：一重力为90N，脆值为50的产品欲装入一底面积为750 cm2 的 容 器 箱 内 ， 设 定等 效 跌落高 度 为 60cm ， 如 果采 用 密度 为 0.075g/cm3的石棉作衬垫，试检验该设计的合理性。 解：已知W=90N，G=50，H=60cm, 查 图 5-12 ， 密 度 为 0.075g/cm3 的 石 棉 材 料 是 曲 线 ④ 最小缓冲系数C=5.7，对应的
例：已知一产品重200N，脆值为85，产品为正方体,规 定的跌落高度不超过为90cm，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（设蠕变量为10%）。
解：已知：W=200N，G=85g，H=90cm，Cr=10%， 局部缓冲采用角衬垫。
利用此种材料的最大加速度—静应力曲线，过G=85g 作一条水平直线与缓冲曲线相交，取厚度较小的缓冲材料， 即T=5cm。得两个交点A、B，对应的静应力分别为：
对应的： st 0.04 105 Pa
A W
st
200 0.04 105
10 4
500 cm2
局部缓冲包装，采用角垫的形式时：
A角
1 4
A面
三、 缓冲衬垫的校核
1.产品强度校核
校核产品在载荷方向上与缓冲材料的接触部分的强度。 (应力集中)
m
式中： -产品许用应力；
m -冲击时最大应力。
0.0216105 Pa
此静应力对应的加速度值小于产品的脆值。
③蠕变量校核。
Tc T 1 Cr 5110% 5.5cm
所以角衬垫的厚度T为5.5cm， 边长为L15.2cm。
四、最省材料的缓冲设计方法 -过原点切线法
设衬垫面积A、厚度T，则体积V=AT
A WG ， T CH
m
G
V WHC
m
最省材料，即体积V最小，即求V极小值。
对V求导，W,H是常数，C是 m 的函数，
V对 m求导得
V
WH
(C m C) m2
0
C
C
m
假设在曲线上找到这一点
满足
C0 m0
C0
则曲线在
点的切线方程为（点斜式）：
C C0 C0 ( m m0 )
缓
流通环境确定
冲Leabharlann 产品特性分析包产品的重新设计
装
选择缓冲材料
设
包装设计
计
六
包装件的测试
步
法
第二节 缓冲包装的一般形式
一、全面缓冲包装法
定义
指包装容器内所剩余的空间，全 部用缓冲材料填充固定，对产品 周围进行全面保护的方法。
特点
一般采用丝状、薄片或粒状的材 料，对形状复杂的产品能良好地 填塞，适合小批量产品包装。
运输包装设计
运输包装设计包括两方面设计： 一、缓冲设计 二、外箱设计
第一章 缓冲设计 第一节 缓冲包装设计的要求
一、一般要求
减小传递到产品上的冲击、振动等外力； 分散作用在产品上的应力； 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； 保护其他防护包装的功能。
二、缓冲包装设计考虑因素
H=40cm T=1cm T=2cm T=3cm
局部缓冲包装
（1）根据Ｈ查相应的Gm~σst 曲线，找出许用脆值作水 平直线，与曲线有多个交点。 （2）取厚度较小的缓冲材料可省料，确定Ｔ。 （3）脆值与该厚度曲线有两个交点，取σst 值大者，
可省料。根据 A W 确定A。
st