瓦楞纸箱结构设计(包装设计).ppt

,前言,第五章瓦楞纸箱结构设计,瓦楞纸板结构表示方法瓦楞纸箱箱坯结构瓦楞纸箱箱型标准瓦楞纸箱尺寸设计瓦楞纸箱强度设计,UP,知识点：瓦楞纸板的表示方法,（1）原纸品种/定量/纸板层数/楞型表示法表示公式：外面纸品种-外面纸定量瓦楞芯纸品种-瓦楞芯纸定量内面纸品种-内面纸定量、瓦楞楞型例如：WK-200SCP-150WK-200CF瓦楞纸板的结构是双面C楞，内外面纸为200g/漂白牛皮浆箱纸板，芯纸为150g/半化学浆高强瓦楞纸。（2）原纸定量/瓦楞层数/楞型表示法表示公式：外面纸定量/夹芯纸定量/内面纸定量-瓦楞芯纸定量/瓦楞层数、瓦楞楞型例如：293/240/293-155/2AB表示外面纸、夹芯纸、内面纸、瓦楞芯纸分别为293、240、293、155g/cm的AB楞双瓦纸板。（瓦楞层数用1或2表示单瓦楞或双瓦楞）（3）纸板代号表示法表示公式：纸板代号-纸板类别号.同类纸板序号例如：S-1.1表示第1种优等品双面单瓦纸板，技术指标可查：耐破度638Kpa，边压强度4.5kNm，适宜制造出口商品及贵重物品的运输纸箱。（纸板代号S或D表示单瓦楞或双瓦楞）,UP,知识点：瓦楞纸板的厚度,瓦楞纸板厚度计算公式如下：,t瓦楞纸板实际厚度，mmtn内、外面纸与夹芯纸厚度，mmtmn瓦楞芯纸厚度，mmFhn瓦楞辊高度，mmd瓦楞纸板制造过程中的厚度损失，mm,7外面纸厚度6瓦楞高度5芯纸厚度4内面纸厚度,1外面纸2瓦楞芯纸3内面纸,UP,知识点：瓦楞纸板箱坯结构,1瓦楞方向2制造商结构3横切线4横压线5纵切线11纵压线6开槽7侧板8外摇盖9内摇盖10端板,分切压痕开槽制造商接头TJ胶带粘合GJ黏合剂粘合SJU形钉钉合箱面与摇盖,UP,知识点：瓦楞纸板箱形标准（1）,国际纸箱箱型标准（InternationalFibreboardCaseCode）基型即基本箱型，用48位阿拉伯数字表示：01商品瓦楞卷筒纸和纸板02开槽型箱03套合型纸箱04折叠型纸箱托盘05滑盖型纸箱,06固定型纸箱(布利斯纸箱Bliss)07预粘合纸箱主要是一页纸板成型，运输呈平板状，打开箱体即可使用。包括自锁底箱和盘式自动折叠纸箱。09内附件包括衬板、缓冲垫、间壁板、隔板等，可结合纸箱设计，也可单独使用。,06类箱成型方式（0605箱）,知识点：瓦楞纸板箱形标准（1）,02类开槽型箱成型及填充方式（a）盖面填充（b）底面填充（c）端面填充（d）侧面填充,任务：认识瓦楞纸箱箱型及成型,04类托盘箱成型及充填方式（a）粘合（b）组装（c）锁合（d）充填内装物,UP,知识点：瓦楞纸板箱形标准（2）,组合型组合型是基型的组合，即由两种及以上的基本箱型组成或演变而成，用多组数字符号来表示。如下图所示箱型：上摇盖用0204型（a），下摇盖用0215型（b），表示方法：0204/0215（c）。,国家标准箱型（GB-T6543-1986）参考国际箱型标准系列，规定了运输包装用瓦楞纸箱的基本箱型，该标准正在修订中。,我国国家标准GB654386（瓦楞纸箱）参考国际箱型标准系列规定了运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱的基本箱型，其箱型代号如表2所示：,知识点：瓦楞纸板箱形标准（1）,1、包卷式纸箱2、分离式纸箱3、三角柱型纸箱4、大型纸箱5、新型隔板,知识点：非标准瓦楞纸箱,方便堆码箱（1）,方便堆码托盘纸箱结构之一,方便堆码托盘纸箱结构之二,方便堆码箱（2）,方便堆码的果蔬运输托盘箱,方便堆码箱（3）,隔板（1）,Camicon隔板结构（a）隔板（b）固定形隔板（c）缓冲底隔板（d）三角形隔板（e）盘式隔板（f）连箱型隔板,隔板结构之一（a）22隔板（b）32隔板,隔板结构之二（a）32隔板（b）成型图（c）43隔板,隔板结构之三（a）32隔板（b）43隔板,隔板（2）,一、內装物排列方式1、长方体內装物排列方式（1）排列数目式中瓦楞纸箱装量，件瓦楞纸箱长度方向上内装物排列数目，件瓦楞纸箱宽度方向上内装物排列数目，件瓦楞纸箱高度方向上内装物排列数目，件,瓦楞纸箱尺寸设计,（2）排列方向立放：lb/LB内装物底面/纸箱底面侧放：bh/LB内装物端面/纸箱底面平放：lh/LB内装物侧面/纸箱底面图5-55可以帮助进一步理解，其中P、Q、R、S、T、V分别代表6种不同的排列方向。,图5-55內装物排列方向（a）外包装纸箱（b）內装物立放（c）内装物侧放（d）内装物平放,（3）排列方式排列数目与排列方向的综合为排列方式。瓦楞纸箱装量数目决定内装物的可能排列数目种类很多，而每一种排列数目又有6种可能的方向，所以构成一个瓦楞纸箱可以有多种排列方式，而每一种排列方式又对应着一种箱形尺寸。,例：某牙膏选用0201型瓦楞纸箱作外包装，内装中包装24盒，中包装外尺寸为190140120(mm)，试选择合适的排列方法。,分析：牙膏软管在中包装盒内只能平放或侧放。lh/LB或bh/LB，而中包装盒则选择立放为最佳。即P型l/L或Q型b/L,将中包装盒的长度、宽度与高度分别乘以倍数Nlnbnh119014012023802802403570420360476056048059507006006114084072078,如果综合考虑纸板用量、抗压强度、堆码状态、美学因素等条件，则0201箱形比例以L:B:H=1.5:1:1为最佳。寻找相应的L与B。则，11405601202.04:1:0.218407601201.11:1:0.16距1.5:1:1相差甚远，故舍弃。,高度方向排列两层，先考虑432则，7604202401.81:1:0.575705602401.02:1:0.43舍弃高度方向排列三层，先考虑432则，7602803602.71:1:1.295603803601.47:1:0.95发现只有4b2l3h560380360方案最接近目标。因此，选定排列方式为：Q型：4L2B3H=nbnlnh,2、圆柱体内装物排列方式（1）错列排列,图5-56圆柱体内装物错列排列,（2）列数与空间利用率关系列数与空间利用率关系m=M-1排列优数（Q）式中：Q排列优数；M排列行数；N奇数行排列列数；INT(M/2)不大于M/2的最大整数。当Q1时，齐列排列的空间利用率优于错列排列，当Q1时则反之。,（3）错列排列列数优化值域列数优化值域就是在错列排列中，当行数一定时，奇数行排列列数在该值范围内则空间利用率一定优于齐列排列，而且数值越大，空间利用率越高，而在该值域范围之外，空间利用率一定低于齐列排列。,二、理想尺寸比例与最佳尺寸比例1、尺寸比例尺寸比例定义如下：式中：瓦楞纸箱长宽比瓦楞纸箱高度比瓦楞纸箱长度尺寸，mm瓦楞纸箱宽度尺寸，mm瓦楞纸箱高度尺寸，mm,2、理想尺寸比例,图5-57瓦楞纸箱尺寸比例,3、理想尺寸比例的单项决定因素（1）纸板用量（2）抗压强度A.RL对抗压强度的影响,图5-58瓦楞纸箱箱面应力分布,图5-59RL与抗压强度关系曲线,B.RH对抗压强度的影响,图5-60纸箱高度与抗压强度关系曲线,（3）堆码状态A.RL对堆码状态的影响：有两类堆码形式，一类是平齐堆码（重叠堆码），一类是交错堆码。,图5-61纸箱RL对堆码状态的影响（a）平齐堆码（b）井式堆码（RL=2）（c）销式回转堆码（RL=2）（d）瓦形堆码（RL=1.5或RL=1.33）,B.RH对堆码状态的影响,图5-62纸箱RL对堆码载荷的影响,0201型箱的最佳尺寸比例应为1.5:1:1,（4）美学因素当代造型美学常用比例有：A.黄金分割比例B.整数比例C.直角比例,三、瓦楞纸箱尺寸设计1内尺寸（1）内尺寸确定因素a.内装物最大外尺寸；b.内装物排列方式；c.内装物公差系数；d.内装物隔衬与缓冲件的相关尺寸。（2）内尺寸计算公式除错列排列的圆柱形内装物以外，其他内装物的瓦楞纸箱内尺寸计算公式如下：,式中纸箱内尺寸，内装物最大外尺寸，内装物排列数目内装物公差系数，衬格或缓冲件总厚度，内尺寸修正系数，,图5-66中包装间隙系数（a）空包装（b）实包装（c）包装尺寸,（3）采用错列排列包装的内尺寸计算公式圆柱体内装物采用错列排列时，包装内尺寸计算公式如下：高度内尺寸计算公式同齐列排列。式中：Li=包装长度内尺寸（列方向长度尺寸）Bi=包装宽度内尺寸（行方向长度尺寸）N错列排列奇数行列数M错列排列行数d间隙系数Ki内尺寸修正系数,个数增加率=单位面积降低率=a.当错列排列列数在列数优化值域范围内，可以提高圆柱体内装物在包装中的空间利用率，从而达到减量化及降低生产、运输、仓储成本的目的。b.列数优化值域与圆柱体内装物的大小即直径D无关。,2、制造尺寸箱体长、宽、高度制造尺寸计算公式式中瓦楞纸箱长、宽、高度制造尺寸，纸箱内尺寸，瓦楞纸板计算厚度，由内向外纸板层数箱面系数,图5-67瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸与制造尺寸的关系（a）“”形结构（b）“”形结构,3.外尺寸外尺寸计算公式如下：将后两项常数合并，仍用表示：式中纸箱外尺寸，纸箱最大制造尺寸，纸箱外尺寸修正系数，,第四节瓦楞纸箱强度设计,一、影响瓦楞纸箱强度的因素基本因素包括：原纸强度瓦楞楞型瓦楞纸板种类瓦楞纸板含水率流通领域中外界环境的影响可变因素包括：箱型与箱形（尺寸比例）印刷面积与开孔位置瓦楞纸箱制造技术制箱设备缺陷质量管理。,二、抗压强度1、抗压强度,图5-72瓦楞纸箱抗压试验曲线,2、瓦楞纸箱抗压强度计算（1）凯里卡特（K.Q.Kellicutt）公式A.凯里卡特公式：一般凯里卡特公式如下：式中瓦楞纸箱抗压强度，N瓦楞纸板原纸的综合环压强度，N/瓦楞常数瓦楞纸箱周边长，纸箱常数,其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下：式中面纸环压强度测试值，N/0.152m瓦楞芯纸环压强度测试值，N/0.152m瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸原长度与面纸长度之比对于单瓦楞纸板来说，公式（5-21）为：对于双瓦楞纸板来说，公式（5-21）为：,补充,环压强度（RCT）：是指将一定尺寸的试样，插在试样座内形成圆形，在两测量板之间进行压缩，压溃前所能承受的最大的力。平压强度（CMT）：指在一定的湿度下，将瓦楞芯纸在一定齿形的槽纹仪上，压成一定形状的瓦楞，然后在压缩仪上测定瓦楞所承受的力，以kg表示。边压强度（ECT）试样的瓦楞方向垂直于耐压强度测定器的两板，然后施压，直到样品压坏为止。,B.凯里卡特简易公式：凯里卡特公式的计算需要用到方根，所以显得非常复杂。为使计算简化，可将公式（5-20）中的常数项进行合并，而且，一旦纸箱尺寸确定，其周长也可以作为常数处理，即式中瓦楞纸箱抗压强度,N瓦楞纸板原纸综合环压强度,N/凯里卡特简易常数,C.06类纸箱抗压强度计算公式：06类纸箱抗压强度计算公式如下：式中06类纸箱抗压强度,N主体箱板抗压强度,N端板抗压强度,N其中计算公式为:式中与主体箱板同材质0201纸箱抗压强度,N与端板同材质0201纸箱抗压强度,N瓦楞纸箱长度外尺寸,瓦楞纸箱宽度外尺寸,D.包卷式纸箱抗压强度计算公式包卷式纸箱抗压强度计算公式如下：式中包卷式纸箱抗压强度，N用凯里卡特公式计算的0201纸箱抗压强度，N摇盖长度，纸箱宽度外尺寸，另外，也有直接利用综合环压强度计算包卷式纸箱抗压强度的计算公式：式中包卷式纸箱抗压强度，N瓦楞纸板原纸综合环压强度值，N/瓦楞常数纸箱长度外尺寸，纸箱宽度外尺寸，纸箱高度外尺寸，印刷影响系数,E.其他箱型抗压强度计算部分箱型可按下式计算：式中其他箱型抗压强度，N0201型箱用凯里卡特公式计算的抗压强度，N箱型抗压强度指数图5-73为纸箱箱型抗压强度指数值，以0201箱抗压强度指数为100%,图5-73纸箱箱型抗压强度指数值（注：WA为包卷式纸箱）,（2）马丁荷尔特（Maltenfort）公式马丁荷尔特公式根据瓦楞纸板内、外面纸的横向康哥拉平压强度（CLTO）平均值来计算瓦楞纸箱抗压强度。公式如下：式中：瓦楞纸箱抗压强度，N纸箱长度外尺寸，纸箱宽度外尺寸，纸箱高度外尺寸，CLTO内、外面纸横向平压强度平均值，N由于康哥拉平压强度测试仪的使用在国际上并不普及，所以马丁荷尔特公式未广泛应用,（3）沃福（Wolf）公式沃福公式以瓦楞纸板的边压强度和厚度作为瓦楞纸板的参数，以箱体周边长、长宽比和高度作为纸箱结构的因素来计算瓦楞纸箱的抗压强度。公式如下：式中瓦楞纸箱抗压强度，N瓦楞纸箱边压强度，N/m瓦楞纸板厚度，纸箱周边长，纸箱长宽比纸箱外高度尺寸，,（4）马基（Makee）公式马基公式把瓦楞纸板的边压强度和挺度作为影响瓦楞纸箱强度的主要因素，而且认为纸箱抗压强度随纸箱周边长的平方根而变化。式中瓦楞纸箱抗压强度，N瓦楞纸板边压强度，N/m瓦楞纸板纵向挺度，mNm瓦楞纸板横向挺度，mNm纸箱周边长，为了简化起见，又有将纸板厚度代替挺度的马基简易公式：式中瓦楞纸板厚度，cm纸箱周边长，类似的包卷式纸箱抗压强度计算公式如下：式中包卷式纸箱抗压强度，N/m常数瓦楞纸板边压强度，N/m瓦楞纸板厚度，瓦楞纸箱周边长，纸箱长宽比常数,（5）由原纸强度计算纸板强度的公式式中瓦楞纸板边压强度，N/m外面纸环压强度，N/0.152m内面纸环压强度，N/0.152m瓦楞芯平压强度，N/0.152m,三、载荷1、载荷载荷和抗压强度都是纸箱设计中的主要依据，而两者相比之下，载荷在现代包装中更有实用价值。载荷计算公式如下：式中载荷，N载荷系数单件纸箱包装总质量，流通过程中最大有效堆码高度，瓦楞纸箱高度外尺寸，根据流通条件（时间、湿度、振动等）不同，载荷系数可在1范围内变化。,2、最大堆码层数商品在仓库内的保管费用，取决于商品在仓库内的占地面积，所以为了尽可能减少商品的占地面积，提高仓储面积利用率，就应该充分利用仓库的最大空间高度来堆码。为此，瓦楞纸箱结构就要具有一定的强度，使位于底层的瓦楞纸箱不致于在上层纸箱的重力作用下压坏变形。因此，最大堆码层数既决定了仓储的经济性，也决定了瓦楞纸箱的必要强度。（1）无托盘堆码的最大堆码层数如图5-78所示，在无托盘堆码时，最大堆码层数为式中最大堆码层数流通过程中最大有效堆码高度，纸箱高度外尺寸，将上式代入公式则式中纸箱载荷，N载荷系数单个纸箱包装总质量最大堆码层数,图5-78最大堆码层数,（2）托盘堆码的最大堆码层数从图5-78可见，托盘堆码时，最大堆码层数的确定比较复杂。主要取决于下列因素：流通过程中最大有效堆码高度，托盘高（厚）度，托盘包装的最大高度，纸箱高度外尺寸，由于涉及因素较多，所以采用逐步试算法。计算过程如下：a.式中单个托盘包装中最大纸箱堆码层数b.式中流通过程中最大有效堆码高度下可堆码最少的托盘包装的层数,c.式中仓储中纸箱可能的最大堆码层数d.式中仓储堆码可能的托盘包装层数e.式中可以考虑的堆码层数如果，则如果，或者，而又不是素数（除其本身与1外无其他约数如3、5、7、11等），则可以考虑在每个托盘包装上减去一层瓦楞纸箱而重新组合成一个新增加的托盘包装以提高仓储空间的利用率。为