运输包装缓冲设计

确定缓冲材料后，设计步骤如下②：
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
特性曲线
缓冲系数-最大应力曲线 最大加速度-静应力曲线
C m Gm st
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
T C/H G ， m W/G A
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。
三、悬浮式缓冲包装法
定义
指用弹簧把被包装物品悬挂在 外包装容器内，使包装件在遭 受外力作用时，产品在各个方 向都能得到缓冲保护。
特点
适用于精密、脆弱产品，如大型电子管、制导装置等。 外包装容器要坚固。
悬浮式缓冲包装应用实例
悬空包装
使用两层弹性极好且不 易滑动的薄膜将产品悬 空定位于包装箱。
新型充气包装（日本）
Gm
G
T=1cm T=2cm T=3cm
stD
st
（1）采用最大加速度-静应力曲线进行全面缓冲包装
例：某产品重150N，脆值为55，允许的跌落高度为60cm，产 品为边长25cm的正立方体，拟采用如图所示聚乙烯（EPE） 泡沫作全面缓冲包装，试计算衬垫应有的厚度。
解：已知W=150N，G=55，H=60cm
F
式中：T——厚度，cm ； A——面积，cm2 。
A
T
3.跌落姿态改变时缓冲能力校核
3.跌落姿态改变时缓冲能力校核 （1）全面缓冲包装角跌落等效面积
O A S OP cA o J S O s J c Bo M S O sM co NP s
B
A
包装件的长、宽、高
J
分别用 l、b、d来
l2d2b2
（1）全面缓冲包装角跌落等效面积
x OR l d 2 b 2 ,同理 l2 d 2 b2
y OK d l 2 b 2 l2 d 2 b2
z OS b l 2 d 2 l2 d 2 b2
O
y
z
已知 2S： OKSSOKSR
K
x
S
其他 2个投影面 O积 K与 S相R等。
确定缓冲材料后，设计步骤如下①：
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
AW/ G m9 05/00 (.1 7 15 0 )0.26(m 42)7
26(c 4m 2 7 )75 (c0m 2)设计不当
因此，换材料，提高 m ，若选聚氨酯，最小缓冲系数 C=3.3，对应的 m0.7105Pa
A W/G m9 0 5/0 0 (.7 150 )0 .06(m 4 2)3
64 (c3 m 2)75 (c0 m 2)可行
T C / G H 3 . 3 6 / 5 0 3 0 . 9 ( c 6 )m
2.最大加速度 G m～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：st A W (c(N m2))104Pa （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。
AW/G m100 80 /3 (.615 0)
0.02(2 m2 2)22(c2m 2)
（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。
O 一个角衬垫是由3个面积为L2的面衬垫组成。 B
A 设包装件三个侧面
H=40cm T=1cm
Gm
T=2cm T=3cm
st
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
H=40cm
先求静应力: s tW /A 1 4 1 0 /2 5 ( 2 5 ) 0 1 5 4 0 0 . 0 1 2 5 P 0 4a
因为H=60cm，查图得,
st0.024105Pa
与G=55交点在T=4cm与 T=5cm处，用内插法的衬 垫应有厚度：T=4.9cm。 衬垫面积： A=25☓25=625cm2。
表示。
O x R ， O K y ， O z S P
Nb d
M
Mˊ
l
O
YK
S
RX
（1）全面缓冲包装角跌落等效面积
O
b2 d2
根据相似 OO 三 M 角 OM 形 M
M
M
OM OO MM OM
l2 b2 d2
l
即： d2b2 l2d2b2
M M
l
x
O
R 于是 M M ： l d2b2 O Rx
A W / stD 10 4
200 /(0.07 10 5 ) 10 4
285 (cm 2 )
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。
对应的：st0.04105Pa
A W st0.02 41 050 014050 c0 m 228c5m2
T C /G H 3 .5 6 /3 0 7 0 ( c)m
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 m0.17105Pa
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。
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 m3ห้องสมุดไป่ตู้6105Pa
T C /G H 3 . 6 6 /8 0 2 0 . 7 ( c)m
三、缓冲包装设计的一般步骤
缓
流通环境确定
冲
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。
局部缓冲包装，采用角垫的形式时：
A角
1 4
A面
作业
一产品质量为12.5kg，脆值为50，流通中的等效 跌落高度为75cm，如果采用密度为0.037g/cm3的聚 乙烯作衬垫，试设计衬垫的尺寸。
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；
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
（1）全面缓冲包装角跌落等效面积
OV2 OK2KV2 OS2VS2
y2KV2 z2xKV2
KV
d2l
b2 d2 l2 b2 d2
OV OK2 KV2 bd
b2 d2 K
O
y
z
xV S
S O K 1 2 O S K V 1 2 S b 2 b d 2 d l l2 b 2 b 2 d 2 d 2 1 2 l2 lb 2 b d 2 d
2. 产品脆值的确定 （1）试验法
冲击试验机 跌落试验机
（2）估算法
振动模型估算法 冲击模型估算法
经验估算法
（3）类比法
3. 缓冲材料的缓冲特性
一般的选择原则
[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。
第五章 第二部分 运输包装缓冲设计
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
产品的许用脆值、形状、尺寸、重量、体积、重心、数量； 流通过程中的环境条件，如运输区间、运输方式、装卸次数、 等效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件； 包装材料的特性； 外包装容器的结构、形状、材质及强度； 封缄材料的特性； 包装的工艺性； 其他的包装方法，如防潮、防水、防锈、防尘等。
外面是一种增塑塑料膜袋，无色透明，将 产品放入膜袋中后，采用隐形的方式将产 品固定，然后密封充气，使产品悬空包装 在充气袋中，是高消费产品如化妆品、电 子产品等的理想外包装。
第三节 缓冲衬垫设计的基本方法
一、衬垫的初步设计
1. 等效跌落高度的确定
经验公式法
h300/ w
标准量值法
根据我国、日本、美国等一些国家的标准，以及一 些产品的行业标准来确定跌落高度值。 日本标准JISI0202 、美国军用标准MIL-P-116H、中 国标准GB4857.5-84 ，可根据产品重量、最大尺寸 范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值。
（1）全面缓冲包装角跌落等效面积
则三个缓冲面在水平面上的投影面积为：
Ae6SOKS
3lbd l2b2d2
若包装件为立方体，即：lbd
则:
Ae
3l3 3l2
3l2
结果说明：在全面缓冲条件下，角跌落与面跌落相比， 角跌落的等效载荷面积要比面跌落大1.73倍左右。
（2）局部缓冲包装角跌落等效面积
产品的长、宽、高分别用 l、b、d 来表示。
m -冲击时最大应力。
如果〈
时，
m
该怎么办？
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）：
Amin (1.3T 3)2
1或 Amin (1.33)T 2
解：已知W=100N，G=30，H=60cm,全面缓包A=2000cm2
则 m W A 1 G 3 0 /2 0 ( 0 0 1 4 ) 0 0 0 . 1 0 1 5 5 P 0a
查图5-12，当m0.15105Pa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
G m H=60cm
g
T=4cm T=5cm
T=6cm
55 0.024
st
105Pa
（2）采用最大加速度-静应力曲线进行局部缓冲包装 例：某产品重200N，脆值为60，产品底面积为2000cm2,预计 跌落高度为50cm，采用如图所示聚乙烯（EPE）泡沫作局部 缓冲包装，试计算衬垫尺寸。
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。
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。