工学缓冲包装设计.ppt
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1、第六章 缓冲包装设计,主讲教师:高德教授,否都隐岩人酸痪癌押野枪裕果广矮仲迸荔痊散棠彼堵你圭促赞述窄馋同南工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,三、缓冲包装衬垫设计,一、缓冲包装设计的基本要求,四、缓冲包装结构设计,五、本章小结,授课知识点,包装动力学的振动与冲击基本理论、缓冲包装材料、产品的脆值及破损边界理论,为进行产品的缓冲包装设计提供了基础。,球竭庙娥堂鬃拒贩惺蛤害兆察侍朗愿唯吕担兹臂没或祥产畦虚梢砧氢夺粱工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,第一节 缓冲包装设计的基本要求,一、缓冲包装设计考虑的因素,在进行产品缓冲包装设计时,应考虑的因素很多,如被包装产品本身的特性、流通环境条件、包装材料的特
2、性、外包装容器和封缄材料的特性、包装技术与方法以及包装产品的性价比等。,1.被包装产品特性,产品的主要特性包括:脆值、形状、尺寸、体积、重量与重心。,2.流通环境因素,产品在流通过程中,应考虑运输区间、运输方式、装卸次数、等效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件等对产品的影响。,挛履唁赣捍拳亚碧矮婴娶卜行滑汕瞳慨铺闹络翻皑礁抿遗噶牙盘赖瓶哩择工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,3缓冲包装材料,4.外包装容器,5.封缄材料的特性;6.包装的工艺性;7.其它包装技术:,缓冲性能,结构、形状、材质及强度;,如防潮、防水、防锈、防尘等。,第一节 缓冲包装设计的基本要求,卵吴颜帐十椅褒灾鼻焊钙亥泉步碍吉
3、汞阮藐奔凌蒜楼律箭迹修师广虫能裂工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,1.保护性:减小传递到产品上的冲击、振动外力。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。保护其它防护包装。2.经济性:包装不足高破损率,过分包装高包装成本。3.方便性:方便包装,方便使用,方便处理包装废弃物。4.环保性 符合包装与生态相容性及循环经济的要求。,二、缓冲包装设计的要求,第一节 缓冲包装设计的基本要求,谚吼鲸掣魁惺讨钦邵注鸭蛔谜顷思享奖毅馅卜驭深业具狄臭是擞绵卷募譬工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,第二节 缓冲包装设计步骤,1.一般步骤:确定环境:运输区间、运输方式
4、、装卸次数、等效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件等。主要确定运输过程中的冲击和振动。分析产品:产品脆值;产品固有频率;产品的形状、尺寸、体积、重量、重心,数量等。缓冲衬垫的设计:对产品提供冲击和振动防护;综合考虑安全、实用、经济等各方面的因素。要了解缓冲材料的力学特性,以及加工的工艺性能和价格等。,一缓冲包装设计的步骤,庚匆舔韦奇搓侍突个时隔恩美宫焊挖脑闰搭止违仅荐英乍荣赡涌胁泵奢暇工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,设计并制作包装件样品:除了缓冲衬垫外,还考虑包装结构、包装材料价格和特殊装运要求等,并进行包装件样品的设计和制造。设计和制造出可以代表最后包装件的样品,供试验用。对包装件样品
5、进行试验 设计时进行了简化,只考虑了主要影响因素,忽略了很多次要因素,譬如缓冲衬垫的形状的影响,侧垫的摩擦等等,因此,所设计的缓冲包装在试验和实际中是否真正能获得预期的效果,必须通过实测,才能确认。包括:跌落试验;定频与变频正弦振动试验;随机振动试验.,第二节 缓冲包装设计步骤,跋华羊赌掌蜡聘茸恋繁僧赚式兵县全孩皂申法苑史皱沃扑匀纶蜀寞劣蟹橇工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,2.美国Lansmont公司提出的 缓冲包装设计六步法 流通环境的确定 确定产品特性 产品的重新设计 选择缓冲材料 包装设计 包装件的试验,第二节 缓冲包装设计步骤,霞佑届诌豹浩面儿磐纠食兽渐晃捷哼删逻训硅母柯胶娟淄桌庸俗
6、煞芳耐寂工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,三种途径进行缓冲设计,有时需用振动传递率曲线来作防振包装的校核。无论采用哪种方法,对求得的面积和厚度都应进行校核,一般当求得的面积太小,厚度太大时,衬垫在产品冲击力作用下,会产生弯曲变形,因此要采用下列经验公式校核衬垫的稳定性:,缓冲包装设计的主要任务是求取缓冲衬垫的面积和厚度,由于缓冲材料的特性大多数呈非线性,应力应变关系往往十分复杂,常用的数值积分法求解加速度时间函数因过于繁琐而不便应用。目前国内外普遍采用:1.缓冲系数与最大应力曲线,第三节 缓冲包装衬垫设计,2.最大加速度与静应力曲线,3.应力应变曲线,掩伪合淳官讶屑绩诵灭肾吓婶弊柄梗政腻某南苦
7、椿凉瘟垣娶姿网衙排掠换工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,曲线上查出最低点的C与 值。,一、缓冲系数与最大应力曲线法,三种情况:设计缓冲材料的用量、优选缓冲包装材料、求出最大冲 击力和最大加速度,1.缓冲材料的用量计算,已知,及某选定缓冲包装材料的 曲线,计算,从,求出缓冲面积:,求出缓冲材料的厚度,缓冲材料的合理用量。,(1)对缓冲面积的大小无特殊要求,设计过程为:,第三节 缓冲包装衬垫设计,眷妙县莆座蔓舷帜滇树蕉彼鹤赢尸别匡哲矽瓶怒剥伴悼腊宏颐宅韦瞥松洋工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,例6-1 一重量为10kg的产品,脆值为80g,要保证从60cm的高处跌落而不被损,规定用密度为0.037
8、g/cm3的聚氯乙烯(图4-35)作衬垫,试计算衬垫所需尺寸。解:整理已知条件:W=10,Gm=80,H=60 查图4-35,这种聚氯乙烯材料在=1.6105Pa 时有最小缓冲系数,c=3.8,故按式(6-2),承受跌落的负载面积:,即本例所求的衬垫尺寸At=4902.85(cm3),第三节 缓冲包装衬垫设计,忱穴蒙杯屁熬炉挛杀税刹损臣涤尘锁挞诸拯陋帐辉附拢迁情肤磅省妆谎狈工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,例6-2 一质量为9Kg的产品,脆值为50,装入底面积为750cm2的箱内,设定的跌落高度为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:整理已知条件,
9、W=9Kg,G=50g,H=60cm 由图4-35缓冲系数曲线知,最小缓冲系数C=5.7,对应的应力值为m=0.17l05Pa,故有,第三节 缓冲包装衬垫设计,众汽瓶炔纯看弗镣林臀腋祝屿益久色辑逼副唯僻试租凿仟同死般稍宠买宴工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,显然,此面积大于容器底面积,无法装入容器箱,说明本设计选料不当。若选用密度大一倍的聚氨酯泡沫,则它的最小缓冲系数为C=3.3,对应的最大应力值为m=0.7l05Pa,此时的承载面积为:,衬垫厚度为:,校核:,所以,缓冲垫的尺寸为A=630cm2;T=3.96cm。,第三节 缓冲包装衬垫设计,撕渊挨汉修躁巧碑盈岛刃利纯无楚肉滚忆杨陶形激婪荡涅
10、揖陶挡淫粥黑额工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,例6-3某产品质量为15Kg,脆值Gm=60,包装箱底面积为4040cm2,设计的跌落高度H=80cm,欲以图4-35所示的密度为0.031g/cm3的聚氯乙烯泡沫作全面缓冲,试求该衬垫厚度。,(2)缓冲面积已给定,在缓冲面积有特殊要求的情况下,可以按下列过程进行包装设计:,求出最大允许应力,由,曲线查得,由缓冲材料厚度,求出厚度。,对应的C;,第三节 缓冲包装衬垫设计,钡培强绩磷廉改朋刚弹稻邹线阴窑淮嘉俺趟刹呻耶逮姿开勉垄虽桂喻缕钙工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,如果规定用缓冲材料是图4-35中的曲线10,则在横轴上取m=0.55l05Pa的
11、点,并向上作垂线与曲线10相交,该交点的纵坐标C=9就是所要求的缓冲系数,故衬垫的厚度为:,解:作全面缓冲时,衬垫面积等于产品面积,即A=1600cm2。衬垫最大应力为:,第三节 缓冲包装衬垫设计,环唁玖剁整睦令请四溺谱图匣竹沏谭仆殷豆触斟涡拿蝗邯供油砚迷炸烤范工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,在 曲线图中,根据所求得的C值作一水平直线,这时可能出现两种情况:(a)水平线与曲线无交点,说明这种缓冲垫厚度T不合要求,可以更换或用多层缓冲垫以增加厚度;(b)水平线与,(3)缓冲垫的厚度已给定,则按下面过程进行缓冲包装设计:由式(6-3)求出缓冲系数,第三节 缓冲包装衬垫设计,卡鞘份七套赋迎呻勋闸枉
12、物爪而坠猩喀冬挞样镊辟暑把境颈疲耐界颅蜜耸工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,例6-4 被包装物质量W=25Kg,易损度Gm=40,跌落高度H=70cm,现有缓冲材料的,曲线如图6-2所示,材料厚T=4cm,要求衬垫面积小于6000cm2,应如何进行缓冲包装设计?,图6-2 缓冲材料,曲线,第三节 缓冲包装衬垫设计,够吸肘扇禾杨蟹先坝峭密姜券口剑哨旁憾染林马腥散庸涡瞅豌哇者巾迹撤工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,解:这个题型是对缓冲面积有特殊要求的。先考虑用一层缓冲垫,则,求出缓冲系数,在图6-2中作C=4.57水平线,与曲线交于两点,取,第三节 缓冲包装衬垫设计,械还滓锈场斑绪纶含翌株绎熊基周
13、菏拓热蛙怀四襄台小告懦陡护臼铝呼退工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,求出缓冲面积,表明使用二层缓冲衬垫时,缓冲面积至少要求有8333cm2,超过允许值,不符合要求。需用三层衬垫:,求出缓冲系数,第三节 缓冲包装衬垫设计,沃盏激臆艳底爱靛屑投肠何颊布辐针煽之地税姻狙淬贝煎劈缎锯凰澡自瞒工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,在图6-2中作C=6.9水平线,与曲线交于两点,取,求出缓冲面积,可见,这时的缓冲面积比允许值小,使用三层缓冲衬垫可满足缓冲包装要求。,第三节 缓冲包装衬垫设计,塘锗二嵌茸静惕举鸟咨利僧只砚束芳律乡厦本都咀当仔尘宫恰蔫屉挑刁凄工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,这里讨论缓冲效果,是以
14、缓冲系数C为最小值作为指标的。对于这类问题,在缓冲包装设计之前,首先要知道缓冲包装材料的,已知 要求在几种缓冲材料中选出一种,使缓冲效果最佳。,(1)缓冲面积可灵活选择 具体的设计过程为:选择所有曲线中的最小值C,查出对应的,求出缓冲面积,求出缓冲垫厚度,2.选择缓冲包装材料,曲线。同样,在设计时也会碰到两种情况:缓冲面积可以灵活选择和有特殊要求。,确定对应的材料,第三节 缓冲包装衬垫设计,坞酗盅稠箕渺耶栋厕齐暂夷裴消柒脉官洋鞍硼从幼陪炔腔愁濒奴丈蓟态贺工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,例6-5 质量为5kg的一电子产品,用图6-3所示的第2种缓冲材料做衬垫,在运输过程中,产品能承受的最大加速
15、度为30(g),跌落高度为50cm,试设计缓冲包装材料的接触面积和承压厚度。,图6-3 缓冲系数与最大静应力曲线,第三节 缓冲包装衬垫设计,咖秃舟携朽吉千阻痪嚷甩趟裕饼石逗外法龄铺茅槛糖奋硝秋捍拙净均骑棉工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,解:整理已知条件:W=5kg,Gm=30,H=50cm,指定缓冲材料,查图6-3得:最大应力,=7.0kPa时,缓冲系数,最小C=4.2。则缓冲面积和衬垫厚度:,第三节 缓冲包装衬垫设计,模爵遇咀童屹完托仪疯评耙甜摊聚舆冗肋奔昔牛唱灸亲篷朝射潮梆钉赋脯工学缓冲包装设计工学缓冲包装设计,在 图中,经过这个求出的最大允许应力,求出最大允许应力,根据确定的C,求缓冲
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