缓冲材料及设计资料
28.3缓冲材料性能解析
h2 , 1 h
代入上式中得:
1 2
一、组合材料叠置（串联）
• 非线弹性材料叠置 通过分别对串联的两种非线弹性 材料进行抗压试验，可得到它们的 应力—应变曲线分别为abc和a’b’c’； 连接两曲线同一应力下的对应点， 按 β ∶ α的比例找出一点，连接 这些点就可得到组合材料的串联应 力—应变曲线。
• 线弹性材料叠置
P k1x1
P P P k k1 k2
P k2 x2
k
x x1 x2
k1 k2 k1 k2
假设两种线弹性材料的弹性模量不同，且 E1＞E2 由
EA k h
可以得出等效弹性模量：E2 ＜ E ＜ E1
一、组合材料的叠置（串联）
• 线弹性材料叠置 E2 ＜ E ＜ E1 结论的求证
• 线弹性材料并列
x x1 x2
PP 1P 2
kx x(k1 k2 )
k EA h
k k1 k2
假设两种线弹性材料的弹性模量不同，且 E1＞E2 由 可以得出等效弹性模量E ：E2 ＜ E ＜ E1 结论与叠置相同。 由此可知：①组合设计的线弹性材料的缓冲效果，其对应 的等效弹性模量与其原始材料的弹性模量有关，数值大小介于 两者之间。 ②等效弹性模量的大小与原始材料的结构尺寸有关，通过 改变结构尺寸可以使等效弹性模量在取值范围内变化。
A
A
类似叠置时绘制曲线的方 法，用 β ∶ α的比例确定 各点，连接出组合材料的并 联应力—应变曲线。
第三节
缓冲特性与缓冲系数
一、缓冲效率 二、缓冲系数 三、影响缓冲系数的因素
一、缓冲效率
设缓冲材料的原始厚度为 h，若在力F的作用下缓冲材 料变形为x，则产生的变形能为：
缓冲材料结构设计
缓冲材料的结构设计六步法缓冲材料的结构设计六步法六步法的使用：一，确定流通环境对物流环境的残酷程度的判定是缓冲设计的重要的一步，主要是判定存在的何种运输危险和危险情况。
它包括搬运过程的偶然跌落，汽车震动，冲击，温湿度极限和对马压力。
我们在这里主要设计冲击和震动，但其他的因素在包装设计中也非常重要。
冲击冲击可能出现在运输过程中的任何一个环节，最严重的冲击是出现在搬运环节上。
它包括一个包装件在装卸，中转过程中跌落的次数，最关键的要知道包装件可能跌落的高度。
震动在汽车运输过程中在不经历震动是不可想象的，汽车引擎的转动和车车轮的转动也会硬气车厢的震动。
不确定的震动会引起车辆的悬浮系统的反应和车厢的变形。
这些不确定的震动可能是周期的，还有一些震动可能是随机性的。
在真空运输环境中的震动是极其复杂的，她的震动激励是各种因素混合成的频带上输出的。
这种震动通常是被认为是时间域的随机的震动。
因为无法预测到任一时刻会发生什么情况，然而，从频域的角度上来讲，一部车辆很容易显示出频率极其水平（或强度）。
在运输国产过程中稳定的震动通常发生在低频，在低频是（3～5Hz）车辆运行的最严重的震动的垂直加速度值0.5g,在震动试验中我们选择0.5g的加速度值也正因为如此。
二，冲击确定产品的特性冲击作为设计基础我们要输入诸如：包括物态理化特性，由此来确定决定采用何种包装方式，确定产品的结构特性，如尺寸，重量，重心，形状等等以及产品的机械特性，如脆值，固有频率和抗压强度等等。
震动寻找共振点，通常认为在产品不敏感的频率上震动，不会使产品损坏，因此找到一个产品的敏感的频率（共振点）是产品设计的关键，对产品进行震动试验的目的，就是要找到产品的固有频率或共振频率。
三，重新改进产品根据我们测试的产品的脆值，有时增加产品本身的强度比把它永昂贵的包装包起来更理想。
我们需要在产品的成本，产品的可靠性和包装成本之间进行权衡，有时对产品进行小的改进和从新设计，可以适当的增加产品的脆值；虽然这样每个产品的成本稍微升高了，但如果这样做能大大的降低产品的包装成本，那整个包装件的成本也就相应的降低了。
缓冲材料及设计资料
不
良
差
优
良
宽
易
有
良
燃
皱纹纸 垫
差
不
一
大
无
大
有
不
良
不
不
良
宽
易
良
般
量
良
良
可
燃
化纤丝
稍差
良
小
有
无
无
无
良
良
优
－
－
稍
易
窄燃ຫໍສະໝຸດ 金属弹 簧无不大
无
无
无
无
良
良
差
不
不
宽
不
良
可
可
燃
橡胶
无
优
大
无
稍
大
有
不
不
优
良
良
窄
易
有
良
良
燃
薄膜气
稍差
良
最
无
无
无
无
良
良
优
不
良
宽
易
垫
小
良
燃
薄膜悬
稍差
优
极
无
无
无
无
良
良
优
良
良
宽
易
挂
小
燃
4.2 缓冲材料的缓冲系数
曲线1：2.25 曲线2：4.5 曲线3：6.75 曲线4：9.0 曲线5：11.25 曲线6：13.5
当缓冲材料达到最大应变εm时，重锤W在高度H所具有 的势能等于缓冲材料的形变能，即
A hmdW H mdW H
0
0
A h
m
28.3缓冲材料性能
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------28.3缓冲材料性能第三章缓冲材料? 第一节 ? 第二节缓冲材料的力学特性组合材料的力学特性? 第三节缓冲特性与缓冲系数1/ 28第一节缓冲材料的力学特性一、常用缓冲材料分类二、缓冲材料变形特点---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第一节缓冲材料的力学特性一、常用缓冲材料分类缓冲材料的作用：延长冲击时间，减小作用在产品上的冲击力，从而使产品得到有效的保护。
缓冲材料的力学性质可以由应力—应变曲线来描述。
常用的缓冲材料：有塑料缓冲材料和纸制品缓冲材料。
通常，塑料缓冲材料质量轻、缓冲、防潮、防水性能好，但不可自然降解，回收成本高，许多塑料缓冲材料国际上已禁用。
纸制品缓冲材料具有环保、成本低廉、原材料来源广泛、缓冲性能好、能够自然降解的优点，属绿色包装材料。
缺点是防潮防水性较差。
3/ 28EPE缓冲结构EPS缓冲结构缓冲材料缓冲包装材料的种类 1 塑料类缓冲材料： EPS（发泡聚苯乙烯，丽龙），EPE（发泡聚乙烯，珍珠棉）， EPU（发泡聚氨甲酸酯，聚氨酯，人造海绵），EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物橡塑制品)，EPDM（三元乙丙人造橡胶，多孔橡胶）、CR （人造橡胶），EPP（发泡聚丙烯，拿普龙），EPO（聚苯乙烯/乙烯互聚物），气垫塑料薄膜，塑料薄膜悬挂缓冲包装。
2 纸质缓冲材料：瓦楞纸板，蜂窝纸板，纸浆模塑，纸浆发泡块，纸纤维成型材料XPEP U 现场发泡---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第一节缓冲材料的力学特性二、缓冲材料变形特点线弹性材料P ?? Ax ?? hE ?? ?? 线弹性材料的力—变形曲线呈直线； ? 严格意义上的线弹性材料是极少的，很多材料在应力小于一定值时，其相应的力—变形或应力—应变曲线近似于一条直线。
压合垫,缓冲垫Nomex材料介绍
ADD：中国广东省东莞市长安镇长盛社区荟萃街33号金秋楼501室压合垫，缓冲垫Nomex材料介绍Nomex（诺梅克斯），一种间位芳纶，也称芳纶1313。
特点是耐热性好，强度高。
它在250℃的温度下，材料性能可较长时间保持稳定。
其针刺产品主要用作高温过滤材料及绝缘材料。
杜邦NOMEX纸，它是一种芳香族聚酰胺，通常称为芳族聚酰胺，这种材料的分子结构特别稳定，NOMEX 的卓越性能就是由此产生的，它具备优越的耐高温、阻燃、无毒、以及较好的电气、机械性能。
化学材料名称诺梅克斯，（间位芳纶或芳纶1313）,人造纤维，化学名称为聚间苯二甲酰间苯二胺。
在实验室中进行耐热测试。
必须能够经受距离为3厘米，摄氏300到400度的明火，如果在10秒内没有点着，才可用于制造赛服。
车手和车队人员的内衣、头罩、袜子和手套都是用诺梅克斯制造的。
间位芳香族聚酞胺纤维(Nomex )，我国称之为芳纶1313，是美国杜邦公司在60年代发明并投入使用的，是一种良好的耐高温阻燃纤维，200℃下能保持原强度的80%左右，260℃下持续使用100 h仍能保持原强度的65% 一70%，并在人体和衣服之间形成阻隔，降低传热效果，提供保护作用能耐大多数酸的作用，对碱的稳定性也很好，由于其突出的性能和广阔的市场前景，各国纷纷进行研究开发耐热性能和电气性能都比较突出，广泛用于军事工业和电气工业，是H级的优良的绝缘材料。
诺梅克斯（NOMEX）是美国杜邦公司为其间位聚芳酰胺（间位芳纶或芳纶1313）产品注册的商品名，包括间位聚芳酰胺纤维、纸和层压板等产品。
NOMEX 410 型芳香族聚酰胺杜邦NOMEX 芳香聚酰胺纸凡是需要电气绝缘的地方，通常就能见到NOMEX 芳香族聚酰胺产品，它具有独特而恰当的性能平衡，多年来，被广泛用于变压器，电机，发电机以及其它电气设备以提高电气绝缘的可靠性。
独特的性能组合使NOMEX ；产品具有优良的特性 :NOMEX是一种合成的芳香族酰胺聚合物，具有以下优良的特性：1、固有的介电强度经过压光处理的NOMEX ；产品能耐18～40KV/mm的短时电压场强，无需用清漆及树脂作进一步的处理；由于NOMEX产品具有低的介电常数，因而使得绝缘和冷却介质间的电场分布更为均匀；2、机械韧性压光后的NOMEX®；产品强度非常高，且弹性，抗撕裂性及耐磨蚀性都良好，较薄的产品则具有柔韧性；ADD：中国广东省东莞市长安镇长盛社区荟萃街33号金秋楼501室3、热稳定性NOMEX产品具有UL材料温度等级220°C的认可，代表即使连续置于220°C下能保持有效性能10年以上；4、化学兼容性NOMEX基本不受大多数溶剂的影响，而且非常耐酸，碱腐蚀，它亦与所有的清漆，粘合剂，变压器液体，润滑油以及冷涷剂兼容。
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
聚乙烯缓冲材料多自由度跌落包装系统优化设计
ｍａ ｒ ｌ ｏ ｓｍ ｔ ｎｏ ｐ ｌｅ ｙ ｎ ｈ ｕｄｂ ｉｉ ａ ， ｈ ｂｅｔ ｕ ｃ ｏ ｒｏ ｔ ｉ ｔ ｎ ｏ ｅｐ ｃａｅｃ ｓｉ ｉｇ ｔ ｉ ｎｕ ｐｉ ｆ ｏ ｔ ｌ ｅｓｏ ｌ ｅｍ ｎｍ ｌ ｔｅ ｏｊｃ ｆｎｔ ｎ ｆ ｐｉ ｚ ｉ ｆｔ ａｋ ｇ ｕｈｏ ｎ ｅａ ｃ ｏ ｙｈｅ ｉ ｏ ｍ ａｏ ｈ ｎ
泡 沫塑料 材 料 由 于 质 轻 ， 具 有 良好 的 吸 收 能 量 且 特性 ， 到包装 工 业领域 的青 睐 ¨ ， 中发泡 聚 乙烯 回 受 其 弹性好 ， 且不 易 损 坏 ， 于重 复利 用 ， 广 泛 用 作 缓 冲 便 被
依 据 ；ｕｚＨ Ⅱ ｒ［“ 研 究 了发 泡 不 同 密度 下 的发 泡 Ｒ ｉ．ｅ ｅｏ 聚 乙烯 在 冲击 下 的力 学 行 为 ， 与 几 种 简 单 理论 模 型 并
（ ．Ｎｎｂ ｓｔｔ ｏ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ Ｚ ｅ ａｇＵ ｉ ｒｉ ， ｉｇｏＺ ｅｉ ｇ３ ５０ ， ｈｎ ； １ ｉｇｏＩ ｔｕｅ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ，ｈｊ ｎ ｎ ｅｓｙ Ｎｎ ｂ ｈｊ ｎ １ １０ Ｃ ｉ ｎｉ ｏ ｉ ｖ ｔ ａ ａ
２ ｃｏｌ ｆ ｅｏａｔ ｓａｄａｔ ｎｕｉｓＺ ｅ ａｇＵ ｉｅ ｉ ， ａ ｇｈｕ３ ０ ２ ， ｈｎ ） ．Ｓｈｏ ｏ ａｒｎｕｉ ｎ ｓｏ ａｔ ， ｈｊ ｎ ｎｖｒ ｔ Ｈ ｎｚｏ １０ ７ Ｃ ｉａ ｃ ｒ ｃ ｉ ｓｙ
刚接触 为 ０时 刻 ， 为 衬 垫 的 变 形 ， 试 示 意 图如 图 １ 测
ｆ×１ ’ ｓ ０ ／
ｆ １ 。ｓ × ０２ ／
， ｌ ｓ × Ｏ ／
（）加速度 ａ 时间曲线
一
一
（） 速度 ｂ 时间曲线
一
（ 位移 ｃ ） 时间曲线
缓冲包装材料分析
所以有幸接触到不少的缓冲材料，InstapakPUR现场发泡包装foam-in-placepackagingf，吸塑泡罩包装clamshellpackaging，是目前使用比较广泛的缓冲包装材料（不符合环保要求，可模塑、轻质、价格低、包装保护效果优，称为预发泡材料，将预发泡聚苯乙烯珠粒材料注入模具，经过加温、熔化、挤压、催化、发泡形成珍珠棉状发泡片材的塑料材料，主要用作商品的内衬包装，该材料的我们公司也有生产高级厨房用锅具，所以有幸接触到不少的缓冲材料。
保丽龙EPS，伊比龙EPE，拿普龙EPP，匹欧龙EPO, 气泡纸Bubble wrap，Instapak PUR现场发泡包装foam-in-place packaging foam，蜂窝纸板Honeycomb paperboard，纸浆模mold pulp，吸塑泡罩包装clam shell packaging，纸托paperboard nesting等。
聚苯乙烯泡沫塑料（EPS－Expanded Polystyrene）俗名保丽龙，是目前使用比较广泛的缓冲包装材料（不符合环保要求，将来会不断被替代），可模塑、轻质、价格低、包装保护效果优，半硬的均聚物，闭孔结构。
发泡倍率在40倍左右，原料粒子有分302，303，401，403，开头的数字越大，表示粒子越小，更易成型，当然价格就会越高。
一般手工制作的EPS都使用302，如果精度要求较高的话，就需要开模，模具费用适中，有些如果量不大的话，使用水泥模就可以了。
EPS原料是用不到8％的碳氢化合物发泡剂（戊烷）浸泡小粒树脂，加热到85－96℃，发泡剂产生内压，膨胀为聚苯乙烯珠粒，称为预发泡材料。
膨胀倍数25－40，密度16－26mg/cm3。
将预发泡聚苯乙烯珠粒材料注入模具，通低压蒸气加热和二次膨胀使珠粒发泡。
封闭区内的热量与压力使珠粒熔合成为半硬的闭孔泡沫塑料制品。
蒸气透过率和吸水率低，绝缘良好，光滑而微弹性表面不会磨损产品，可模塑成复杂形状，压缩到75％还有很大回复能力，静压蠕变低，压缩强度高，可浸泡阻燃剂和抗静电剂，食品相容好，耐酸、碱和脂肪族化合物，但不耐溶剂与矿物油。
5-第五章-02 运输包装缓冲设计
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。
全面缓冲包装应用实例
超轻型泡泡粒包装 可以迅速均匀地填满 各种形状和大小物品 周围的全部空间。 发泡袋现场成形包装 发泡袋自动充满产品与 包装箱之间的空隙形成 产品缓冲垫。 气 垫 包 装 纸 包 装
5 A WG / 100 80 /( 3 . 6 10 ) m 2 2 0 . 0222 ( m ) 222 ( cm )
（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。 解：已知W=100N，G=30，H=60cm,全面缓包A=2000cm2
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。 5 0 . 04 10 Pa 对应的： st
5 2 A WG / 90 50 /( 0 . 7 10 ) 0 . 0643 ( m ) m 2 2 643 ( cm ) 750 ( cm ) 可行
T CH / G 3 . 3 60 / 50 3 . 96 ( cm )
2.最大加速度 G m～静应力 st 曲线应用
特性曲线
缓冲材料制备与测试实验教学论文
缓冲材料的制备与测试实验教学探索针对缓冲材料实验课程以往教学过程中存在的问题，提出了针对性的课程教学方法和实践环节的改革模式，从综合能力培养的角度，对缓冲材料性能实验课教学改革进行了探索性尝试，收到了较好的教学效果。
缓冲材料实验教学教学改革实验教学一直以来都是高等教育人才培养的一个重要环节。
实验教学因其直观性、实践性、科研性及综合性等特点，决定了它在高校的整个教学体系中占有十分重要的地位。
随着我校材料工程省级实验教学示范中心的建设，在实验课程教学中创新教学模式和教学方法，体现学生在教学中的积极性、主动性和创造性显得尤为重要。
因此，我们对缓冲材料实验教学模式、教学内容及教学方法进行一些探索，并取得初步成效，对改革中出现的一些问题进行了总结，希望能为相关实验教学提供借鉴。
一、缓冲材料实验课教学特点及现状在《运输包装》和《包装综合实验》课程的教学过程中，为进一步巩固学生所学理论知识，同时掌握缓冲材料的实验方法，培养学生动手实践操作能力和创新意识，缓冲材料实验课是一个不可缺少的重要教学环节。
通过实验使学生了解缓冲包装材料的分类，掌握缓冲材料的静态特性、动态特性的表示方法与获取方法，具备缓冲系数曲线的识读能力。
重点为缓冲材料的静态特性、动态特性的表示方法，缓冲系数曲线，为缓冲包装设计提供重要依据。
但在实际教学过程中，由于缓冲材料实验课程的枯燥乏味、且多为验证型实验，导致学生大多处于被动状态，依赖性强，缺失发现问题、解决问题能力。
在这种背景下，老师如何能在有限的时间激发学生实践的积极性与创造性成为实验课教学过程中无法回避的一个问题。
因此，缓冲材料试验课程教学的方法和模式值得认真探讨与研究。
二、缓冲材料实验教学体系改革的思路1.采取两阶段循序渐进的教学方法原来的缓冲材料实验课程是针对学生初学运输包装原理的情况，在“缓冲包装设计”章节讲解结束后，安排课内实验4学时，训练如何进行缓冲材料的性能测试等。
受到学时的限制，实验测试所需缓冲材料由老师提供，学生进行验证，忽略培养学生的创新意识，对学生只是“授之以鱼”，而不是“授之以渔”。
包装应用力学第七讲 防振缓冲包装衬垫设计
st
W A
m Gm
mh CH
7.2缓冲衬垫设计
7.2 缓冲衬垫设计
Step 1 ： 若给出设计跌落高度，则在以下计算中使用设计跌落高度，否则 可使用以下等效跌落高度经验式：
H 300 m
H : 跌落高度，单位cm m : 产品质量，单位kg
7.2 缓冲衬垫设计
Step 2: 产品脆值。产品脆值的确定一般有试验法，标准法，估算法。
7.1缓冲系数C
材料的缓冲系数，表征了衬垫材料吸收产品动能并转化为变形能的能力。 缓冲系数越小，在同样变形条件下应力越小，传递到产品上的力也越小。 其表达式为：
u WH m Ah C
m
WH Ah
C
或者
C
Ah WH
m
7.1缓冲系数-最大应力曲线图
7.1缓冲系数与最大加速度关系
Edited 2017/11/21
1
教学安排
缓冲材料特性 缓冲包装设计 应用实例
7.1缓冲材料的基本性能要求
基本特性： 1. 对冲击能量的吸收性 2. 对振动能量的吸收性。一般情况下材料的阻尼越大，对振动的衰减也越
大。
7.1缓冲材料的基本性能要求
基本特性： 3. 回弹性、蠕变性、温度稳定性、湿度稳定性、耐破损性、化学稳定性等 4. 变形特性：弹性型和压溃型，而弹性型又分为线性型和非线性型。目前
全面缓冲，衬垫面积为产品面积，A = 784cm2。衬垫最大应力为
W 20 9.8 0.25N / cm2 2.5kPa A 784
查曲线可知应选取用衬垫厚度为5cm
7.2 缓冲衬垫设计
Step 3: 方法一，利用缓冲系数-最大应力曲线 a) 根据产品尺寸确定缓冲承压面积A b) 计算最大应力
《缓冲材料性能曲线》及EPE缓冲设计基础 [兼容模式]
![《缓冲材料性能曲线》及EPE缓冲设计基础 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/2cf59ef4941ea76e58fa041d.png)
二、如何使用EPE缓冲曲线
5、设计注意事项（2）
1. 在跨度较大的产品中部设置受压的缓冲块或两端缓冲块向中央延伸 2 有突出部分产品的缓冲设计 2.
客户至上
品质第一
实事求是
追求卓越
18
二、如何使用EPE缓冲曲线
5、设计注意事项（3）
防止位移，缓冲材料作成长的凸筋（也是 为了满足材料厚度需要）；
产品固定法
客户至上
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实事求是
追求卓越
23
三、出材率
1、什么是出材率？
一张原料缓冲板材能出缓冲包装的套数。 要求：了解常规EPE板材规格（长、宽、厚度） 进口EPE常规尺寸为：108‘’x24‘’x厚度（2740mmx610mmx厚度）
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24
三、出材率
练习：
板材尺寸：2740x610x厚度（mm） EPE模切外尺寸305x170mm 请计算产率是多少？
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25
四、优秀设计的分享
铰链的设计
优点： • 利用率高 • 一片成型 • 适用范围广 • 运输体积小 ………
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26
四、优秀设计的分享
客户至上
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追求卓越
27
五、设计验证
材质
普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 g 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 普通白色EPE，密度不小于20kg/m3 一次押出白色EPE，密度1.7lbs/in3 次押 度 一次押出白色EPE，密度2.2lbs/in3 一次押出粉色EPE，密度2.2lbs/in3 一次押出白色EPE，密度2.2lbs/in3 次押出白色 密度 / 层基白色EPE，密度2.2lbs/in3 一次押出白色EPE，密度4lbs/in3 一次押出白色EPE，密度6lbs/in3 次押出白色 ，密度 / 一次押出白色EPE，密度9lbs/in3
包装缓冲材料详解
韧性强、隔热、防潮、耐腐蚀、无毒、不吸水、成型加工容易；
EVA缓冲垫
应用场合：
• 要求长期使用的包装。
冷库保温材料、机器设备密封缓冲件、
各种精密仪器、医疗刀具、量具的包装内衬等。
PEF内衬
1.6 EPDM(三元乙丙烯人造橡胶，俗称多孔橡胶) CR(氯丁橡胶) EPDM ：具有卓越的耐侯型，耐臭氧，可在130⁰C下长期使用；
能耐强酸、强碱、醇、氧化剂、洗涤剂、油、酮、酯和肼等化学药品的腐 蚀；具有优异的耐水、过热和水蒸气的性能。
用于精密仪器、 医疗设备的运输 包装，电子产品 的防汽防水包装。 在机械建筑、电 器、防水、防腐 蚀、防震配件也 被大量使用。 CR CR：高档缓冲材料，防震、减震、耐候性、耐酸碱、阻燃性等性能较好。
注：受外力作用时， 两种材料有相同的形变。
或
E＞
EA=E1A1+E2A2
E＜ 假设两种线弹性材料的弹性模量不同，且E1>E2，
E2<E<E1
2.非线弹性材料。 曲线（1）和曲线（2）分别为两种材料的应力—应变曲线， 并列组合的应力—应变曲线可按如下方法求得。联接同一应 变坐标下曲线（1）和曲线（2）上的对应点；得线段aa′， bb′，cc′……，依据（5-18）式，将各线段按β：α的比 例分割，把各分割点联结成平滑的曲线，这就得到了组合后 的应力—应变曲线。
按塑料树脂分热塑性泡沫塑料pepppspvc热固性泡沫塑料pu酚醛泡沫等按发泡方法和工艺不同形成的孔结构分混合型按泡孔现状分球形椭球形椭球长度方向的压缩强度和弹性模量按孔径分大泡孔直径大于05mm小泡孔直径大于025mm按泡沫密度分低发泡密度04gcm气体与固体之比为159高发泡密度01gcm气体与固体之比9按泡沫体的硬度分硬质泡沫塑料弹性模量700kpa半硬质泡沫塑料弹性模量在70700kpa23和50rh条件下的弹性模量12eps发泡聚苯乙烯优点
包装缓冲材料详细讲解
2.5 纸纤维成型材料（Pillowpack）
利用废纸浆、渣浆等为原料，不经脱水和干燥辊而直 接热风干燥制成的一种弹性好的缓冲材料。
优点：
● 复原性好，纸面压花或制成瓦楞状其复原性更好。 ● 环保、节约资源。
缺点：运输成本高，适合就近生产
第二节 缓冲材料的力学特性
在包装力学模型中，一般都把缓冲材料视为理想的弹性体， 也就是在长时间反复振动和多次冲击下，它的弹性仍然均匀、 无变化。实际缓冲材料的弹性，从它们的力—形变曲线来看是 相当复杂的。 1．线弹性材料。这类缓冲材料的力—形变曲线呈 直线性。如果用F表示作用在材料 上的力，以x表示在力F作用下引起 的形变，则F与x的关系可用下式表示：
设两种材料组合后的结构是立方体，受力面面积均 为A，原始厚度分别为T1、T2、T=T1+T2,材料受力方向垂 直于受力表面。
1．线弹性材料。设原始厚度分别为T1、T2的两种线 弹性材料的弹性模量分别为E1、E2，在外力F作用下产生 的变形分别为x1、x2，组合的等效弹性模量分别为E和x。
注：两种材料受力相同
应用场合：
• 现场发泡，适合包装机械部件、
仪器仪表、陶瓷器皿、玻璃制品等。
1.5 EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚橡胶制品) 优点： PEF(聚乙烯化学交联高发泡材料)
新型环保材料，具有良好的缓冲隔振性能、回弹性与抗张力高、 韧性强、隔热、防潮、耐腐蚀、无毒、不吸水、成型加工容易；
EVA缓冲垫
应用场合：
即可用于运输包装，又可用于销售包装。
Sealed Air Co.Korrvu悬挂式(suspension)缓冲包装
用高强度、高弹性、高韧性、低滑动塑料薄膜，粘结
在瓦楞纸板框架上，产品被夹在两个薄膜框架内。
第四章缓冲材料
§4-3 组合材料的力学特性
一、并联系统
§4-3 组合材料的力学特性
一、并联系统
静压缩变形相同，受力不同 σ=ασ1+βσ2
结论：两种材料并联组合，所获得的弹性系 数高于原始弹性系数，承受冲击时两种材量 同时受力，根据冲击力大小的不同产生不同 的变形以满足不同的冲击力要求
§4-3 组合材料的力学特性
第四章 缓冲材料的力学特性
§4-1 缓冲材料的类型 §4-2 流变学基础 §4-3 组合材料的力学特性 §4-4 缓冲特性与缓冲系数
§4-1 缓冲材料的类型
泡沫塑料 纸质缓冲 充气包装 其他形式
泡沫塑料
泡沫塑料是被广泛应用的包装缓冲材料, 根据产品易碎 性，运输方式，目的地以及其它特殊情况而设计。
四、蠕变
蠕变：是保持一定静压状态下，变形随 时间而进行的现象 蠕变与载荷大小直接相关 蠕变不仅与载荷、时间有关，还与温度 有关
五、滞后
滞后：材料在加载卸载的过程中应力-应 变曲线不重合的现象
§4-3 组合材料的力学特性
把特性不同的两种材料组合装配，可以 获得区别于二种原始材料的新的弹性系 统，以适应缓冲包装结构的不同需要， 同时通过组合手段来改善材料性能，开 拓材料的应用
一、弹性
正切曲线弹性体
F
2k0 d b
tg
x
2d b
d b -压缩临界值
这种弹性体当变位增大， 弹力就慢慢变强，当增 大至压缩临界值时，弹 性系数急剧增大
一、弹性
三次函数弹性体
F k0 x x
3
k 0 -初始弹性系数 -弹性系数增加率
金属弹簧吊钩的组合
一、弹性
双曲正切弹性体
鸡蛋缓冲材料课程设计
鸡蛋缓冲材料课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握鸡蛋缓冲材料的相关知识，通过实践活动培养学生的动手能力和创新思维。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解鸡蛋缓冲材料的概念、特点和应用；掌握鸡蛋缓冲材料的设计原理和方法。
2.技能目标：学生能够运用所学知识进行鸡蛋缓冲材料的制作和测试；培养学生的实验操作能力和团队协作能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科学的热爱和探究精神，增强学生的环保意识和社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.鸡蛋缓冲材料的基本概念和特点：介绍鸡蛋缓冲材料的定义、分类和性能。
2.鸡蛋缓冲材料的设计原理：讲解鸡蛋缓冲材料的设计方法、步骤和注意事项。
3.鸡蛋缓冲材料的制作和测试：演示鸡蛋缓冲材料的制作过程，并进行实验测试。
4.鸡蛋缓冲材料的实际应用：介绍鸡蛋缓冲材料在生活中的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：教师讲解鸡蛋缓冲材料的基本概念、设计原理和实际应用。
2.讨论法：学生分组讨论鸡蛋缓冲材料的制作方法和测试结果，分享心得体会。
3.案例分析法：分析生活中的鸡蛋缓冲材料应用实例，引导学生学以致用。
4.实验法：学生动手制作和测试鸡蛋缓冲材料，培养实践操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的鸡蛋缓冲材料教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备：准备充足的实验器材，确保学生能够顺利进行实践活动。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等，以体现学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和运用知识的能力。
缓冲材料供给机构的改造设计
胶的 Ｐ Ｂ电路板 叠上驱 动 Ｉ 。在精 准对位后 ， Ｃ Ｃ 用压 榨 Ｔｏ 将驱动 Ｉ ｏｌ Ｃ和 Ｐ Ｂ电路板压合 ， Ｃ 经加热及加压一段时 间后使绝缘胶材固化 ， 最后形成垂直导通 、 向绝缘 的稳 横
图２ 回收 轴 的 卷 取 量
为了 自动化供给缓 冲材料 ， 于是便设有缓 冲材料供给机
构， 前， 目 某液晶屏生产机械的缓冲材料供给机构存在着
有单向离合器 ， 曲柄前摆并没有带动齿 轮） 然后气缸后 ， 退， 曲柄带动齿轮， 齿轮组带动回收轴。卷起一小段缓冲 材料 ， 压榨 Ｔｏ再进行下一次压合 ， ｏｌ 如此循环工作。
［］ ２ 张华龙． 电机与电气控制技 术［ ． Ｍ］西安 ： 西安电子科技 大学出版
社 ，Ｏ ２ １０ １２ ２ ０ ：２ — ２
大， 以此保证每次缓冲材料的供给量一致 。 此次改造 ， 利用三菱 Ｐ Ｃ输出脉冲控制伺服电动机 ， Ｌ 实现缓冲材料 的定量供给。 具体算法见图４所示。 首先 Ｐ Ｃ完成变量的初赋值 ， Ｌ 等待压榨 Ｔ ｏ 复位后 ， ｏｌ 接收 ｂ ， 值 计算的 ｒ ａ ， 和 值 然后再结合伺服电动机的编码 器的参数 ｑ 单位 ： （ 脉冲数 ／转） 和公式（ ）计算出伺服电 ４， 机转动 ａ 角度对应的脉 冲数Ｐ 最后用 Ｐ Ｃ Ｐ Ｓ ， Ｌ 的 Ｌ Ｙ指令
Ｐ：
×。
（） ４
２２回收轴控制 ．
２ 改造后 的缓 冲材料 供给 机构
为 了克 服原 机构存 在 的 不足 ， 用 扭 矩 电机 、 服 电 利 伺 机和 Ｐ Ｃ对 其进 行 了改 造 。 Ｌ 改造 后 的机 构 原 理 如 图 ３所
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曲线1：h=2.25cm 曲线2：h=4.5cm 曲线3：h=6.75cm 曲线4：h=9.0cm 曲线5：h=11.25cm 曲线6：h=13.5cmm源自GmW A[G]W A
得到面积
GW
A
m
，厚度 h CH [G]
●在动态Gm—σst曲线中找出相应的σst值。因此
m Gmst G st
因此，在已知缓冲材料的静态C—σm曲线和动态 Gm—σst曲线中的任一条的情况下，再结合产品的
重量、脆值、等效跌落高度，就可以进行缓冲衬垫 的计算。
华南农业大学食品学院包装工程系 向红
C 1 Fh
E
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1、静态缓冲系数
通过静态试验法得出的缓冲系数—静应力曲线。
F/A x/h
将力—形变曲线转变成应力—应变曲线，计算缓冲材料的形变能 E
x
E 0 Fdx 0 A hd Ah0 d
设e
d
，e为单位体积缓冲材料的形变能，所以
E Ahe
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例：将密度为0.035g/cm3的某种缓冲材料制成
10cm×10cm×10cm的试件，在落锤冲击机上进行冲击试验，
各次试验的跌落高度均为60cm，各次试验的重锤质量及测得
最大加速度列于下表，试绘制这种材料的动态C—σm曲线。
解：
m
GmW A
mam 104 MPa
通过动态试验法得出的缓冲系数—最大动应力曲线。
①设冲击高度为H，缓冲 材料的厚度为h，面积为A， 试验重锤重量为W，可得到 缓冲材料的静应力为
st
W A
经过测试，不同的重锤重
量可测得不同的最大冲击加
速度值Gm，由此可以绘制出缓冲材料的最大冲击加速度—静应 力曲线（Gm—σst曲线）
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良
不
不
优
宽
易
差
般
有
良
良
可
燃
纸浆模
一般
差
大
稍
无
大
有
不
良
差
优
良
宽
易
有
良
燃
皱纹纸 垫
差
不
一
大
无
大
有
不
良
不
不
良
宽
易
良
般
量
良
良
可
燃
化纤丝
稍差
良
小
有
无
无
无
良
良
优
－
－
稍
易
窄
燃
金属弹 簧
无
不
大
无
无
无
无
良
良
差
不
不
宽
不
良
可
可
燃
橡胶
无
优
大
无
稍
大
有
不
不
优
良
良
窄
易
有
良
良
燃
薄膜气
稍差
良
最
无
无
无
无
良
良
优
不
良
宽
易
垫
小
良
燃
薄膜悬
稍差
C
Gmh H
0.01667am
W（kg）
&x&m （m/s2）
σm（MPa）
C
1.0
656.5
0.066
11.17
1.3
588.0
0.076
10.00
2.0
441.0
0.088
7.50
3.0
323.4
0.097
5.50
5.0
245.0
0.123
4.17
┆
┆
┆
┆
30
441.0
1.323
7.50
根据上表就可绘制出C—σm曲线。
0
0
0
∞
0.1
0.06 0.003
20
0.2
0.13
0.12
10.4
0.3
0.17 0.027 6.18
0.4
0.2
0.043 4.65
┆
┆
┆
┆
顶点 0.93
0.95 0.235 4.03
根据上表数据，可以绘制出C—σm曲
线、C—ε曲线、C—e曲线。
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2、动态缓冲系数
●利用静态C—σm曲线
例：把一重力为100N，脆值为30的产品装入箱内，用衬垫将 它与包装箱隔开，包装箱内部每面面积为2000cm2，设定等效 跌落高度为60cm，试选择适当的缓冲材料进行全面缓冲 ，并 计算其尺寸
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4.3 缓冲与防振设计
1、缓冲设计
设计的包装体系可以将产品和包装收 到的冲击的传递转变为长脉冲宽度和 低加速度幅值的响应； 包装和产品必须保证在运输过程中的 任何时候不高于设计的落下高度跌落； 同时，产品受到的冲击传递必须低于 产品的脆值风险值。
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优
极
无
无
无
无
良
良
优
良
良
宽
易
挂
小
燃
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4.2 缓冲材料的缓冲系数
设缓冲材料的原始厚度为 h，其
产生的变形能为
x
E 0 Fdx
每个单位厚度缓冲材料吸收的
能量为 E / h
定义缓冲效率为：单位厚度缓冲材料吸收的能量与作用力的
比值，用η表示
E F E
h
Fh
定义：缓冲效率的倒数就是缓冲系数，用C表示。
复原
缓
密
尘
腐
吸
含
防
耐
柔
成
粘
使
可
性
冲
度
埃
蚀
水
水
霉
候
软
型
合
用
燃
性
度
性
性
量
性
性
性
性
性
范
性
能
围
好
小
无
无
无
无
良
良
良
良
良
易
优
宽
燃
EPS
稍差
优
小
很
无
无
无
良
良
稍
优
良
窄
易
小
差
燃
PU
好
优
小
无
无
无
微
良
良
优
优
良
宽
易
燃
EVA
好
优
小
有
无
无
无
良
良
优
良
良
宽
易
燃
XPE/IXP
好
优
小
无
无
无
无
良
良
优
良
良
宽
易
E
燃
瓦楞纸 板
差
稍
一
稍
无
大
有
不
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当缓冲材料达到最大应变εm时，重锤W在高度H所具有的 势能等于缓冲材料的形变能，即
Ah m d WH m d WH
0
0
Ah
m
GmW A
动态缓冲系数
C
m
d
GmW A
Ah WH
Gmh H
0
因此，由Gm-σst曲线 可以得出C和σm值，从 而绘出动态缓冲系数— 最大动应力曲线（C— σm曲线）。
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四、缓冲材料与缓冲防振包装设计
4.1缓冲材料力学与理化性质
一、线弹性材料
F
F=kx
二、正切型弹性材料
o
x
F
F0
tan
k0 x F0
F 2k0db tan x
2db
三、双曲正切型弹性材料
F
F0
tan
k0 x F0
四、三次函数型弹性材料
F k0x x3
特性 EPE
0
缓冲系数为
C 1 Fh A h E Ahe e
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例：已知密度为0.012g/cm3的缓冲材料由万能材料试验机测试出 的静态应力—应变曲线如图所示，试绘制这种材料的静态缓冲系 数曲线。
解：一般我们用表格法来解题
ε(%) σ(MPa) e(J/cm3) C
2、缓冲包装的形式
• 全面缓冲包装法 是指包装容器内所剩的空间全部用缓冲材料填空。
• 局部缓冲包装法 是对产品的拐角、棱及侧面进行衬垫缓冲的方法。
• 悬浮缓冲包装法 是用弹簧把产品悬吊在包装容器内。
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3、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
●在静态C—σm曲线中找出相应的σm值。由