第四章 缓冲包装设计五步法

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
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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 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。
跌落高度的测定
跌落高度的概率密度曲线
4.1.1 冲击环境
图3-3
包装件的跌落高度概率曲线
4.1.2 振动环境
解放牌双轴卡车振动测试记录（空载）
表3-8
4.1.2 振动环境
图3-4
公路运输的加速度峰值频率谱图
4.1.2 振动环境
50t棚车运行振动测量实例
表3-11？
4.1.2 振动环境
图3-5 铁路运输最大加速度频率谱图
填充式包装
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
阻尼比 0.08-0.20 0.10-0.50 0.02-0.16 0.11-0.23 0.008-0.016
? 湿度稳定性
? 化学稳定性 ? 物理相容性
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
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
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
聚苯乙烯
聚乙烯 聚氨酯
聚氯乙烯
4.3 缓冲材料及衬垫面积与厚度的设计
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 。
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
? 缓冲设计的公式
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， 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。
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
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
整的设计文件。
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
局部缓冲
悬浮式缓冲
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
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
? 纸与纸浆模塑
波纹纸
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
表4-2
4.2.1 产品的冲击试验