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文檔簡介

1、第六章第六章 緩沖包裝設(shè)計緩沖包裝設(shè)計 主講教師:高德教授主講教師:高德教授三、三、緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 一、緩沖包裝設(shè)計的基本要求一、緩沖包裝設(shè)計的基本要求 四、緩沖包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計四、緩沖包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計 二、緩沖包裝設(shè)計的步驟二、緩沖包裝設(shè)計的步驟 五、本章小結(jié)五、本章小結(jié)授課知識點(diǎn)授課知識點(diǎn) 包裝動力學(xué)包裝動力學(xué)的振動與沖擊的振動與沖擊基本理論、緩基本理論、緩沖包裝材料、沖包裝材料、產(chǎn)品的脆值及產(chǎn)品的脆值及破損邊界理論,破損邊界理論,為進(jìn)行產(chǎn)品的為進(jìn)行產(chǎn)品的緩沖包裝設(shè)計緩沖包裝設(shè)計提供了基礎(chǔ)。提供了基礎(chǔ)。第一節(jié)第一節(jié) 緩沖包裝設(shè)計的基本要求緩沖包裝設(shè)計的基本要求 一、緩沖包裝設(shè)計考

2、慮的因素一、緩沖包裝設(shè)計考慮的因素 在進(jìn)行產(chǎn)品緩沖包裝設(shè)計時,應(yīng)考慮的因素很多,如被包裝產(chǎn)在進(jìn)行產(chǎn)品緩沖包裝設(shè)計時,應(yīng)考慮的因素很多,如被包裝產(chǎn)品本身的特性、流通環(huán)境條件、包裝材料的特性、外包裝容器和封品本身的特性、流通環(huán)境條件、包裝材料的特性、外包裝容器和封緘材料的特性、包裝技術(shù)與方法以及包裝產(chǎn)品的性價比等。緘材料的特性、包裝技術(shù)與方法以及包裝產(chǎn)品的性價比等。 1.1.被包裝產(chǎn)品特性被包裝產(chǎn)品特性產(chǎn)品的主要特性包括:脆值、形狀、尺寸、體積、重量與重心。產(chǎn)品的主要特性包括:脆值、形狀、尺寸、體積、重量與重心。 2.2.流通環(huán)境因素流通環(huán)境因素 產(chǎn)品在流通過程中,應(yīng)考慮運(yùn)輸區(qū)間、運(yùn)輸方式、裝卸次

3、數(shù)、等產(chǎn)品在流通過程中,應(yīng)考慮運(yùn)輸區(qū)間、運(yùn)輸方式、裝卸次數(shù)、等效跌落高度、沖擊方向、氣候條件、貯存條件等對產(chǎn)品的影響。效跌落高度、沖擊方向、氣候條件、貯存條件等對產(chǎn)品的影響。3 3緩沖包裝材料緩沖包裝材料4.4.外包裝容器外包裝容器5.5.封緘材料的特性封緘材料的特性; ;6.6.包裝的工藝性包裝的工藝性; ;7.7.其其它包裝技術(shù)它包裝技術(shù): :緩沖性能緩沖性能結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)及強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)及強(qiáng)度;如防潮、防水、防銹、防塵等。如防潮、防水、防銹、防塵等。第一節(jié)第一節(jié) 緩沖包裝設(shè)計的基本要求緩沖包裝設(shè)計的基本要求 1.1.保護(hù)性:保護(hù)性: 減小傳遞到產(chǎn)品上的沖擊、振動外力。減小傳遞到產(chǎn)

4、品上的沖擊、振動外力。 分散作用在產(chǎn)品上的應(yīng)力。分散作用在產(chǎn)品上的應(yīng)力。 保護(hù)產(chǎn)品的表面及凸起部分。保護(hù)產(chǎn)品的表面及凸起部分。 防止產(chǎn)品相互接觸。防止產(chǎn)品相互接觸。 防止產(chǎn)品在包裝容器內(nèi)移動。防止產(chǎn)品在包裝容器內(nèi)移動。 保護(hù)其它防護(hù)包裝。保護(hù)其它防護(hù)包裝。 2.2.經(jīng)濟(jì)性:經(jīng)濟(jì)性: 包裝不足包裝不足高破損率,過分包裝高破損率,過分包裝高包裝成本。高包裝成本。3.3.方便性:方便性: 方便包裝,方便使用,方便處理包裝廢棄物。方便包裝,方便使用,方便處理包裝廢棄物。 4.4.環(huán)保性環(huán)保性 符合包裝與生態(tài)相容性及循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。符合包裝與生態(tài)相容性及循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。 二、緩沖包裝設(shè)計的要求二、緩沖包

5、裝設(shè)計的要求 第一節(jié)第一節(jié) 緩沖包裝設(shè)計的基本要求緩沖包裝設(shè)計的基本要求 第二節(jié)第二節(jié) 緩沖包裝設(shè)計步驟緩沖包裝設(shè)計步驟 1. 1. 一般步驟:一般步驟:確定環(huán)境確定環(huán)境: : 運(yùn)輸區(qū)間、運(yùn)輸方式、裝卸次數(shù)、等效跌落高度、沖擊方向、運(yùn)輸區(qū)間、運(yùn)輸方式、裝卸次數(shù)、等效跌落高度、沖擊方向、氣候條件、貯存條件等。主要確定運(yùn)輸過程中的沖擊和振動。氣候條件、貯存條件等。主要確定運(yùn)輸過程中的沖擊和振動。分析產(chǎn)品分析產(chǎn)品: : 產(chǎn)品脆值產(chǎn)品脆值; ;產(chǎn)品固有頻率產(chǎn)品固有頻率; ;產(chǎn)品的形狀、尺寸、體積、重量、重產(chǎn)品的形狀、尺寸、體積、重量、重心,數(shù)量等。心,數(shù)量等。 緩沖襯墊的設(shè)計緩沖襯墊的設(shè)計: : 對產(chǎn)

6、品提供沖擊和振動防護(hù)對產(chǎn)品提供沖擊和振動防護(hù); ; 綜合考慮安全、實用、經(jīng)濟(jì)等各綜合考慮安全、實用、經(jīng)濟(jì)等各方面的因素。要了解緩沖材料的力學(xué)特性,以及加工的工藝性能和方面的因素。要了解緩沖材料的力學(xué)特性,以及加工的工藝性能和價格等。價格等。一緩沖包裝設(shè)計的步驟一緩沖包裝設(shè)計的步驟設(shè)計并制作包裝件樣品設(shè)計并制作包裝件樣品: : 除了緩沖襯墊外,還考慮包裝結(jié)構(gòu)、包裝材料價格和特殊裝除了緩沖襯墊外,還考慮包裝結(jié)構(gòu)、包裝材料價格和特殊裝運(yùn)要求等運(yùn)要求等, , 并進(jìn)行包裝件樣品的設(shè)計和制造。設(shè)計和制造出可以并進(jìn)行包裝件樣品的設(shè)計和制造。設(shè)計和制造出可以代表最后包裝件的樣品,供試驗用。代表最后包裝件的樣品

7、,供試驗用。對包裝件樣品進(jìn)行試驗對包裝件樣品進(jìn)行試驗 設(shè)計時進(jìn)行了簡化,只考慮了主要影響因素,忽略了很多次設(shè)計時進(jìn)行了簡化,只考慮了主要影響因素,忽略了很多次要因素,譬如緩沖襯墊的形狀的影響,側(cè)墊的摩擦等等,因此,要因素,譬如緩沖襯墊的形狀的影響,側(cè)墊的摩擦等等,因此,所設(shè)計的緩沖包裝在試驗和實際中是否真正能獲得預(yù)期的效果,所設(shè)計的緩沖包裝在試驗和實際中是否真正能獲得預(yù)期的效果,必須通過實測,才能確認(rèn)。必須通過實測,才能確認(rèn)。 包括包括: : 跌落試驗跌落試驗; ; 定頻與變頻正弦振動試驗定頻與變頻正弦振動試驗; ; 隨機(jī)振動試驗隨機(jī)振動試驗. .第二節(jié)第二節(jié) 緩沖包裝設(shè)計步驟緩沖包裝設(shè)計步驟

8、 2. 2. 美國美國lansmontlansmont公司提出的公司提出的 緩沖包裝設(shè)計六步法緩沖包裝設(shè)計六步法 流通環(huán)境的確定流通環(huán)境的確定 確定產(chǎn)品特性確定產(chǎn)品特性 產(chǎn)品的重新設(shè)計產(chǎn)品的重新設(shè)計 選擇緩沖材料選擇緩沖材料 包裝設(shè)計包裝設(shè)計 包裝件的試驗包裝件的試驗 第二節(jié)第二節(jié) 緩沖包裝設(shè)計步驟緩沖包裝設(shè)計步驟 三種途徑進(jìn)行緩沖設(shè)計,有時需用三種途徑進(jìn)行緩沖設(shè)計,有時需用振動傳遞率曲線振動傳遞率曲線來作防振包裝來作防振包裝的校核。無論采用哪種方法,對求得的面積和厚度都應(yīng)進(jìn)行校核,的校核。無論采用哪種方法,對求得的面積和厚度都應(yīng)進(jìn)行校核,一般當(dāng)求得的面積太小,厚度太大時,襯墊在產(chǎn)品沖擊力作用

9、下,一般當(dāng)求得的面積太小,厚度太大時,襯墊在產(chǎn)品沖擊力作用下,會產(chǎn)生彎曲變形,因此要采用下列經(jīng)驗公式校核襯墊的穩(wěn)定性:會產(chǎn)生彎曲變形,因此要采用下列經(jīng)驗公式校核襯墊的穩(wěn)定性: 緩沖包裝設(shè)計的主要任務(wù)是求取緩沖包裝設(shè)計的主要任務(wù)是求取緩沖襯墊的面積和厚度緩沖襯墊的面積和厚度,由于緩,由于緩沖材料的特性大多數(shù)呈非線性,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系往往十分復(fù)雜,常用沖材料的特性大多數(shù)呈非線性,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系往往十分復(fù)雜,常用的數(shù)值積分法求解加速度時間函數(shù)因過于繁瑣而不便應(yīng)用。的數(shù)值積分法求解加速度時間函數(shù)因過于繁瑣而不便應(yīng)用。 目前國內(nèi)外普遍采用目前國內(nèi)外普遍采用: : 1.1.緩沖系數(shù)與最大應(yīng)力曲線緩沖系數(shù)與最大應(yīng)

10、力曲線第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 mcmsg2min(1.33 )at2.2.最大加速度與靜應(yīng)力曲線最大加速度與靜應(yīng)力曲線3.3.應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線曲線上查出最低點(diǎn)的曲線上查出最低點(diǎn)的c c與與 值。值。一、緩沖系數(shù)與最大應(yīng)力曲線法一、緩沖系數(shù)與最大應(yīng)力曲線法三種情況:設(shè)計緩沖材料的用量、優(yōu)選緩沖包裝材料、求出最大沖三種情況:設(shè)計緩沖材料的用量、優(yōu)選緩沖包裝材料、求出最大沖 擊力和最大加速度擊力和最大加速度 1. 緩沖材料的用量計算緩沖材料的用量計算mwhg、 、mcmcmmmwgamchtg已知已知及某選定緩沖包裝材料的及某選定緩沖包裝材料的 曲線,計算曲線,計算從

11、從求出緩沖面積:求出緩沖面積:求出緩沖材料的厚度求出緩沖材料的厚度 緩沖材料的合理用量。緩沖材料的合理用量。(1)對緩沖面積的大小無特殊要求,設(shè)計過程為:對緩沖面積的大小無特殊要求,設(shè)計過程為: 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 例例6-1 一重量為一重量為10kg10kg的產(chǎn)品的產(chǎn)品, ,脆值為脆值為80g,80g,要保證從要保證從60cm60cm的高處跌的高處跌落而不被損落而不被損, ,規(guī)定用密度為規(guī)定用密度為0.037g/cm0.037g/cm3 3的聚氯乙烯的聚氯乙烯( (圖圖4-354-35) )作作襯墊襯墊, ,試計算襯墊所需尺寸。試計算襯墊所需尺寸。 解:整理已知條

12、件:解:整理已知條件:w=10,gm=80,h=60w=10,gm=80,h=60 查圖查圖4-35,4-35,這種聚氯乙烯材料在這種聚氯乙烯材料在 =1.6105pa 時有最小時有最小緩沖系數(shù)緩沖系數(shù),c=3.8,c=3.8,故按式故按式(6-2),(6-2),承受跌落的負(fù)載面積:承受跌落的負(fù)載面積:m603.82.85(cm)80mhtcg2510 9.8 80490 cm1.6 10mmwga()即本例所求的襯墊尺寸即本例所求的襯墊尺寸at=4902.85(cm3) 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 例例6-2 一質(zhì)量為一質(zhì)量為9kg9kg的產(chǎn)品,脆值為的產(chǎn)品,脆值為505

13、0,裝入底面積為,裝入底面積為750cm750cm2 2的箱內(nèi),設(shè)定的跌落高度為的箱內(nèi),設(shè)定的跌落高度為60cm60cm,如果采用密度為,如果采用密度為0.075g/cm0.075g/cm3 3的石棉作襯墊,試檢驗該設(shè)計的合理性。的石棉作襯墊,試檢驗該設(shè)計的合理性。解解: :整理已知條件,整理已知條件,w w= 9kg, = 9kg, g g=50g , =50g , h h=60cm=60cm 由圖由圖4-354-35緩沖系數(shù)曲線知,最小緩沖系數(shù)緩沖系數(shù)曲線知,最小緩沖系數(shù)c c=5.7=5.7,對應(yīng)的應(yīng)力值為對應(yīng)的應(yīng)力值為 m m =0.17 =0.17l0l05 5papa, 故有故有2

14、m59 9.8 502594 cm0.17 10mwga()第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 顯然,此面積大于容器底面積,無法裝入容器箱,說明本設(shè)計顯然,此面積大于容器底面積,無法裝入容器箱,說明本設(shè)計選料不當(dāng)。若選用密度大一倍的聚氨酯泡沫,則它的最小緩沖選料不當(dāng)。若選用密度大一倍的聚氨酯泡沫,則它的最小緩沖系數(shù)為系數(shù)為c=3.3c=3.3,對應(yīng)的最大應(yīng)力值為,對應(yīng)的最大應(yīng)力值為 m =0.7m =0.7l0l05 5papa,此時的,此時的承載面積為承載面積為: : 259 9.8 50630 cm0.7 10mwga()襯墊厚度為襯墊厚度為: : 603.33.96(cm)5

15、0htcg校核:校核:22min(1.33 )1.33 3.9627.74at()所以,緩沖墊的尺寸為所以,緩沖墊的尺寸為a=630cma=630cm2 2;t=3.96cmt=3.96cm。 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 例例6-36-3某產(chǎn)品質(zhì)量為某產(chǎn)品質(zhì)量為15kg,15kg,脆值脆值g gm m=60,=60,包裝箱底面積為包裝箱底面積為404040cm40cm2 2, ,設(shè)設(shè)計的跌落高度計的跌落高度h h=80cm,=80cm,欲以圖欲以圖4-354-35所示的密度為所示的密度為0.031g/cm0.031g/cm3 3的聚氯的聚氯乙烯泡沫作全面緩沖乙烯泡沫作全面緩

16、沖, ,試求該襯墊厚度。試求該襯墊厚度。(2)緩沖面積已給定緩沖面積已給定,在緩沖面積有特殊要求的情況下,可以按下列在緩沖面積有特殊要求的情況下,可以按下列過程進(jìn)行包裝設(shè)計:過程進(jìn)行包裝設(shè)計:mmwgamcmmchtg求出最大允許應(yīng)力求出最大允許應(yīng)力由由曲線查得曲線查得由緩沖材料厚度由緩沖材料厚度求出厚度。求出厚度。對應(yīng)的對應(yīng)的c;第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 如果規(guī)定用緩沖材料是圖如果規(guī)定用緩沖材料是圖4-354-35中的曲線中的曲線1010,則在橫軸上取,則在橫軸上取 m m =0.55=0.55l05pal05pa的點(diǎn),并向上作垂線與曲線的點(diǎn),并向上作垂線與曲線1010

17、相交,該交點(diǎn)的縱坐標(biāo)相交,該交點(diǎn)的縱坐標(biāo)c c=9=9就是所要求的緩沖系數(shù),故襯墊的厚度為:就是所要求的緩沖系數(shù),故襯墊的厚度為:809.012(cm)60htcg515 9.8 60551250.55 10 pa0.16mwga(pa)解:作全面緩沖時,襯墊面積等于產(chǎn)品面積,即解:作全面緩沖時,襯墊面積等于產(chǎn)品面積,即a a=1600cm=1600cm2 2。 襯墊最大應(yīng)力為:襯墊最大應(yīng)力為: 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 在在 曲線圖中,根據(jù)所求得的曲線圖中,根據(jù)所求得的c c值作一水平直線,這時可值作一水平直線,這時可能出現(xiàn)兩種情況:(能出現(xiàn)兩種情況:(a a)水平線與

18、曲線無交點(diǎn),說明這種緩沖墊)水平線與曲線無交點(diǎn),說明這種緩沖墊厚度厚度t t不合要求,可以更換或用多層緩沖墊以增加厚度;(不合要求,可以更換或用多層緩沖墊以增加厚度;(b b)水)水平線與平線與(3)(3)緩沖墊的厚度已給定緩沖墊的厚度已給定, ,則按下面過程進(jìn)行緩沖包裝設(shè)計:則按下面過程進(jìn)行緩沖包裝設(shè)計:由式(由式(6-36-3)求出緩沖系數(shù))求出緩沖系數(shù)gtchmcmc12、m122mmmwga在在之間的取值都可以,一般取之間的取值都可以,一般取求出緩沖面積求出緩沖面積曲線有兩個交點(diǎn)曲線有兩個交點(diǎn) 和和 ,以減少緩沖面積節(jié)省材料以減少緩沖面積節(jié)省材料第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯

19、墊設(shè)計 例例6-4 6-4 被包裝物質(zhì)量被包裝物質(zhì)量w w=25kg=25kg,易損度,易損度gmgm=40=40,跌落高度跌落高度h h=70cm=70cm,現(xiàn)有,現(xiàn)有緩沖材料的緩沖材料的 mc曲線如圖曲線如圖6-26-2所示,材所示,材料厚料厚t t=4cm=4cm,要求襯墊,要求襯墊面積小于面積小于6000cm6000cm2 2,應(yīng),應(yīng)如何進(jìn)行緩沖包裝設(shè)計?如何進(jìn)行緩沖包裝設(shè)計?圖圖6-2 6-2 緩沖材料緩沖材料 mc曲線曲線第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計解:這個題型是對緩沖面積有特殊要求的。先考慮用一解:這個題型是對緩沖面積有特殊要求的。先考慮用一層緩沖墊,則層緩沖墊

20、,則 4 402.370mtgch求出緩沖系數(shù)求出緩沖系數(shù) 22 4 404.5770mtgch 在圖在圖6-26-2中作中作c c=4.57=4.57水平線,與曲線交于兩點(diǎn),取水平線,與曲線交于兩點(diǎn),取 50.12 10pam()第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計求出緩沖面積求出緩沖面積 2240 258333cm6000cm0.12mmg wa表明使用二層緩沖襯墊時,緩沖面積至少要求有表明使用二層緩沖襯墊時,緩沖面積至少要求有8333cm8333cm2 2 ,超過允許值,不符合要求。超過允許值,不符合要求。需用三層襯墊:需用三層襯墊: 求出緩沖系數(shù)求出緩沖系數(shù) 33 4 406

21、.970mtgch 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計在圖在圖6-26-2中作中作c c=6.9=6.9水平線,與曲線交于兩點(diǎn),取水平線,與曲線交于兩點(diǎn),取 50.28 10pam()求出緩沖面積求出緩沖面積 2240 253571cm6000cm0.28mmg wa可見,這時的緩沖面積比允許值小,使用三層緩沖襯可見,這時的緩沖面積比允許值小,使用三層緩沖襯墊可滿足緩沖包裝要求。墊可滿足緩沖包裝要求。第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 這里討論緩沖效果,是以緩沖系數(shù)這里討論緩沖效果,是以緩沖系數(shù)c c為最小值作為指標(biāo)的。對為最小值作為指標(biāo)的。對于這類問題,在緩沖包裝設(shè)計

22、之前,首先要知道緩沖包裝材料的于這類問題,在緩沖包裝設(shè)計之前,首先要知道緩沖包裝材料的 已知已知 要求在幾種緩沖材料中選出一種,使緩沖效要求在幾種緩沖材料中選出一種,使緩沖效果最佳。果最佳。mwgh、mcmmmwgamchtg(1 1)緩沖面積可靈活選擇)緩沖面積可靈活選擇 具體的設(shè)計過程為:具體的設(shè)計過程為: 選擇所有曲線中的最小值選擇所有曲線中的最小值c c,查出對應(yīng)的,查出對應(yīng)的求出緩沖面積求出緩沖面積求出緩沖墊厚度求出緩沖墊厚度2. 選擇緩沖包裝材料選擇緩沖包裝材料 曲線。同樣,在設(shè)計時也會碰到兩種情況:緩沖面積可曲線。同樣,在設(shè)計時也會碰到兩種情況:緩沖面積可以靈活選擇和有特殊要求。

23、以靈活選擇和有特殊要求。確定對應(yīng)的材料確定對應(yīng)的材料第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計例例6-5 6-5 質(zhì)量為質(zhì)量為5kg5kg的一電的一電子產(chǎn)品,用圖子產(chǎn)品,用圖6-36-3所示的所示的第第2 2種緩沖材料做襯墊,種緩沖材料做襯墊,在運(yùn)輸過程中,產(chǎn)品能承在運(yùn)輸過程中,產(chǎn)品能承受的最大加速度為受的最大加速度為3030(g g),跌落高度為),跌落高度為50cm50cm,試設(shè)計緩沖包裝材料的接試設(shè)計緩沖包裝材料的接觸面積和承壓厚度。觸面積和承壓厚度。 圖6-3 緩沖系數(shù)與最大靜應(yīng)力曲線 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計解:整理已知條件解:整理已知條件:w=5kg:w=

24、5kg,g gm m=30=30,h=50cmh=50cm,指定緩沖,指定緩沖材料,查圖材料,查圖6-36-3得:最大應(yīng)力得:最大應(yīng)力 m=7.0kpa=7.0kpa時,緩沖系數(shù)時,緩沖系數(shù)最小最小c=4.2c=4.2。則緩沖面積和襯墊厚度:。則緩沖面積和襯墊厚度: 2235 9.8 300.21(m )2100(cm )7.0 10mmwga504.27(cm)30mchtg第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計在在 圖中,經(jīng)過這個求出的最大允許應(yīng)力圖中,經(jīng)過這個求出的最大允許應(yīng)力mmwgamcmmchtg求出最大允許應(yīng)力求出最大允許應(yīng)力根據(jù)確定的根據(jù)確定的c c,求緩沖墊的厚度,求

25、緩沖墊的厚度(2 2)緩沖面積已給定)緩沖面積已給定 值,作垂直線,查出最低交點(diǎn)值,作垂直線,查出最低交點(diǎn)c;設(shè)計過程為:設(shè)計過程為:第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計例例6-66-6 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量15kg15kg,易損度,易損度3030(g g),產(chǎn)品面積為),產(chǎn)品面積為2000cm2000cm2 2,跌落高度,跌落高度85cm85cm,擬采用全面緩沖包裝,在圖,擬采用全面緩沖包裝,在圖6-36-3中的五種緩沖材料中選用一種,并求出所需厚度。中的五種緩沖材料中選用一種,并求出所需厚度。解:這屬于緩沖面積已給定的情況解:這屬于緩沖面積已給定的情況求出最大允許應(yīng)力求出最大允許應(yīng)力

26、415 9.8 3022050(pa)22.05(kpa)2000 10mmwga第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計在在 mc圖中,經(jīng)過這個求出的最大允許應(yīng)力圖中,經(jīng)過這個求出的最大允許應(yīng)力 22.05(kpa)m值,作垂直線,查出最低交點(diǎn)值,作垂直線,查出最低交點(diǎn)c c=5.4=5.4;確定使用材料;確定使用材料4 4;根據(jù)確定的根據(jù)確定的c c,求緩沖墊的厚度,求緩沖墊的厚度 5.4 8515.3(cm)30mchtg第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計mcmmpamatchw已知產(chǎn)品的重量已知產(chǎn)品的重量w w,跌落高度,跌落高度h h,易損度,易損度g gm m,緩

27、沖材料的,緩沖材料的曲線,緩沖面積曲線,緩沖面積a a及緩沖材料厚度及緩沖材料厚度t t,欲求最大沖擊力,欲求最大沖擊力p pm m和最大加和最大加速度速度g gmaxmax,并校核緩沖包裝是否符合要求。,并校核緩沖包裝是否符合要求。一般來說,包裝產(chǎn)品所受到的最大沖擊力可以表示為:一般來說,包裝產(chǎn)品所受到的最大沖擊力可以表示為:又根據(jù)緩沖材料跌落過程中能量守恒定律,則:又根據(jù)緩沖材料跌落過程中能量守恒定律,則: 3最大沖擊力最大沖擊力pm和最大加速度和最大加速度gmaxmax mchaggtw最大加速度為:最大加速度為:第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計例例6-76-7 被包裝物質(zhì)

28、量為被包裝物質(zhì)量為10kg10kg,易損度,易損度g g=30=30,跌落,跌落高度高度h h=80cm=80cm,采用全面緩,采用全面緩沖,且緩沖面積沖,且緩沖面積 緩沖材料的緩沖材料的 曲線如曲線如圖圖6-46-4所示,材料厚度所示,材料厚度t t=20cm=20cm。試求最大作用力。試求最大作用力和最大加速度和最大加速度 ,并校核,并校核緩沖包裝設(shè)計。緩沖包裝設(shè)計。22000cmamcmpmg圖6-4 緩沖材料 曲線 mc第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計在圖在圖6-46-4上作曲線上作曲線 ,與原曲線交于,與原曲線交于b b點(diǎn),查出點(diǎn),查出b b點(diǎn)的坐標(biāo)值:點(diǎn)的坐標(biāo)值:解:

29、由式(解:由式(6-56-5)得)得 mmmhwatc508 . 9108 . 0102 . 02 . 0550mc55.5,0.11 10 (pa)mc則得則得 50.11 100.22200(n)mmpamax22002210 9.8mmpggw所以該緩沖包裝符合設(shè)計要求。所以該緩沖包裝符合設(shè)計要求。b b點(diǎn)離曲線最小值點(diǎn)較點(diǎn)離曲線最小值點(diǎn)較近,表明緩沖效果好。近,表明緩沖效果好。 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計二、最大加速度與靜應(yīng)力曲線的應(yīng)用二、最大加速度與靜應(yīng)力曲線的應(yīng)用主要問題有三類:(主要問題有三類:(1 1)緩沖面積已定,要求選取襯墊的厚度;)緩沖面積已定,要求選

30、取襯墊的厚度; (2 2)優(yōu)化緩沖包裝材料用料;)優(yōu)化緩沖包裝材料用料; (3 3)求解產(chǎn)品跌落沖擊時的最大加速度。)求解產(chǎn)品跌落沖擊時的最大加速度。 maxsgstwamaxsgs已知產(chǎn)品質(zhì)量已知產(chǎn)品質(zhì)量w w、脆值、脆值g gm m、跌落高度、跌落高度h h及緩沖材料的及緩沖材料的(1 1)計算靜應(yīng)力:)計算靜應(yīng)力:(2 2)從相應(yīng)跌落高度)從相應(yīng)跌落高度h h下的某材料下的某材料曲線圖中曲線圖中查取查?。? 3)找出相應(yīng)的曲線;)找出相應(yīng)的曲線;(4 4)選定合適的襯墊厚度。)選定合適的襯墊厚度。1.1.設(shè)計襯墊厚度設(shè)計襯墊厚度曲線,對全面緩沖而言,由于緩沖面積已經(jīng)確定,只需求出厚度曲線

31、,對全面緩沖而言,由于緩沖面積已經(jīng)確定,只需求出厚度t t。具體具體設(shè)計步驟為:設(shè)計步驟為: 與指定產(chǎn)品與指定產(chǎn)品gmax的交點(diǎn);的交點(diǎn);第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 例例6-86-8 一質(zhì)量為一質(zhì)量為15.5kg15.5kg,脆值為脆值為5555的產(chǎn)品,擬用全的產(chǎn)品,擬用全面緩沖包裝,裝入底面積面緩沖包裝,裝入底面積為為252525cm25cm2 2的包裝箱內(nèi),的包裝箱內(nèi),設(shè)計跌落高度取設(shè)計跌落高度取60cm60cm,采,采用的聚苯乙烯緩沖材料,用的聚苯乙烯緩沖材料,圖圖6-56-5是是h h=60cm=60cm時時 曲線曲線,要求選定合適的襯,要求選定合適的襯墊厚度。墊厚

32、度。 msg圖6-5 聚苯乙烯的最大加速度-靜應(yīng)力曲線 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計解:計算靜應(yīng)力:解:計算靜應(yīng)力:5415.5 9.80.0243 10 (pa)2.43(kpa)25 25 10swa從從圖圖6-56-5中中查取查取 與與gm=55gm=55的交點(diǎn)的交點(diǎn)b b;本例中;本例中b b點(diǎn)正好落在點(diǎn)正好落在t t=5cm=5cm的曲線上,則求選定緩沖襯墊的合適的曲線上,則求選定緩沖襯墊的合適厚度厚度t t=5cm=5cm。 2.43skpa第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計2. 2. 優(yōu)化緩沖包裝材料用料優(yōu)化緩沖包裝材料用料maxstgssswa(1

33、 1)以)以g gmaxmax值在值在(2 2)找出水平線與每根曲線的交點(diǎn),得一)找出水平線與每根曲線的交點(diǎn),得一t t值對應(yīng)有兩個值對應(yīng)有兩個(3 3)?。┤≈休^大者計算承壓面積中較大者計算承壓面積(4 4)計算緩沖材料體積)計算緩沖材料體積v=atv=at;(5 5)對與)對與gmgm對應(yīng)水平線相交的每根曲線重復(fù)(對應(yīng)水平線相交的每根曲線重復(fù)(3 3)、()、(4 4)計算)計算出一組出一組v v;(6 6)選其中最小的)選其中最小的v v值,再按襯墊組合完成局部緩沖設(shè)計。值,再按襯墊組合完成局部緩沖設(shè)計。 圖中畫一水平線;圖中畫一水平線;第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計 例

34、例6-96-9 某產(chǎn)品質(zhì)量某產(chǎn)品質(zhì)量m m=10kg=10kg,脆值,脆值g g=73=73,底,底面積為面積為353535cm35cm2 2,包裝,包裝件的設(shè)計跌落高度件的設(shè)計跌落高度h h=90cm=90cm,選用的緩沖材,選用的緩沖材料的料的 如圖如圖6-66-6所所示。試問該產(chǎn)品更適用示。試問該產(chǎn)品更適用于全面緩沖還是作局部于全面緩沖還是作局部緩沖?緩沖?msg圖6-6 曲線的使用方法 stmg第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計在圖在圖6-66-6上,作直線上,作直線 和直線和直線 ,它們,它們的交點(diǎn)的交點(diǎn)f f落在給定曲線族之外。這表示,即使厚度落在給定曲線族之外。這表示

35、,即使厚度t t=12.5cm=12.5cm,也不能保證產(chǎn)品的安全。若堅持作全面緩沖,也不能保證產(chǎn)品的安全。若堅持作全面緩沖設(shè)計,則襯墊厚度還要大大增加,經(jīng)濟(jì)上是不合理的。設(shè)計,則襯墊厚度還要大大增加,經(jīng)濟(jì)上是不合理的。解:對產(chǎn)品作全面緩沖時,襯墊靜壓力為解:對產(chǎn)品作全面緩沖時,襯墊靜壓力為 410 9.8800(pa)0.8(kpa)35 35 10smga73mg 0.8kpast第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計若采用局部緩沖,可按本節(jié)介紹的若采用局部緩沖,可按本節(jié)介紹的(1)-(6)(1)-(6)步驟計算。步驟計算。本例中本例中t t=5cm=5cm,它的,它的 曲線最低點(diǎn)

36、曲線最低點(diǎn) 的縱坐標(biāo)恰的縱坐標(biāo)恰好等于該產(chǎn)品的脆值,此時的靜應(yīng)力好等于該產(chǎn)品的脆值,此時的靜應(yīng)力 ,故襯墊面積可取為,故襯墊面積可取為 mstgf22.5kpa0.25n/cms210 9.8392(cm )0.25stmga采用四個等面積支承墊,則每個墊的面積為采用四個等面積支承墊,則每個墊的面積為 2min39298(cm )44aa第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計最后作襯墊的穩(wěn)定性校核:最后作襯墊的穩(wěn)定性校核: 22min(1.33 )44(cm )at以上計算表明,局部緩沖可大大減小襯墊的厚度和面積,以上計算表明,局部緩沖可大大減小襯墊的厚度和面積,所以,對于這個產(chǎn)品和指

37、定材料,局部緩沖方案明顯優(yōu)所以,對于這個產(chǎn)品和指定材料,局部緩沖方案明顯優(yōu)于全面緩沖。于全面緩沖。 第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計點(diǎn)靜應(yīng)力小,所需襯墊面積大;點(diǎn)點(diǎn)靜應(yīng)力小,所需襯墊面積大;點(diǎn) 靜應(yīng)力大,襯墊面積小。靜應(yīng)力大,襯墊面積小。為節(jié)省材料而選用為節(jié)省材料而選用例例6-106-10 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量 ,脆值,脆值 包裝件的跌落高度包裝件的跌落高度25kgm 55mg 90cmh 采用圖采用圖6-66-6所示材料作局部緩沖,試求襯墊的厚度與面積。所示材料作局部緩沖,試求襯墊的厚度與面積。55mg1b2b1b2b2b解:圖解:圖6-66-6中中 水平直線與水平直線與t t=7

38、.5cm=7.5cm的曲線交于的曲線交于 、點(diǎn),此時靜應(yīng)力為點(diǎn),此時靜應(yīng)力為26.2(kpa)0.62(n/cm )st225 9.8395(cm )0.62stwa2min39599(cm )44aa22min(1.33 )99(cm )at計算襯墊面積計算襯墊面積采用四個面積相等的腳墊,則每個腳墊的面積為采用四個面積相等的腳墊,則每個腳墊的面積為襯墊的穩(wěn)定性校核:襯墊的穩(wěn)定性校核:第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計解:在圖解:在圖6-66-6上作水平直線上作水平直線 ,鄰近曲線有兩條,一條,鄰近曲線有兩條,一條t t=5cm=5cm,一條,一條t t=7.5cm=7.5cm,t

39、 t=5cm=5cm的曲線在的曲線在 之上,若取之上,若取t=5cm,則必有則必有g(shù)mg,不安全。,不安全。t=7.5cm的曲線最低點(diǎn)離的曲線最低點(diǎn)離例例6-116-11 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量m m=25kg=25kg,脆值,脆值g gm m=65=65,包裝件的設(shè)計跌落高度,包裝件的設(shè)計跌落高度h h=90cm=90cm,采用圖,采用圖6-66-6所示材料作局部緩沖,試求襯墊的厚度與面積。所示材料作局部緩沖,試求襯墊的厚度與面積。65mg 65mg mg 太遠(yuǎn),若取太遠(yuǎn),若取t t=7.5=7.5,則襯墊太厚,太不經(jīng)濟(jì)。因此設(shè)想有,則襯墊太厚,太不經(jīng)濟(jì)。因此設(shè)想有一條未知曲線,如圖中虛線,其最低

40、點(diǎn)的一條未知曲線,如圖中虛線,其最低點(diǎn)的計算所求的襯墊面積與厚度。計算所求的襯墊面積與厚度。65mg 恰好等于恰好等于65,(1 1)按)按t=5cmt=5cm曲線最低點(diǎn)計算曲線最低點(diǎn)計算 根據(jù)根據(jù)t=5cmt=5cm曲線最低點(diǎn)的曲線最低點(diǎn)的mg與與t t的乘積為常量,即的乘積為常量,即第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計()73 5365(cm)mg t最低點(diǎn)65mg 65()365(cm)mtg t最低點(diǎn)3655.62(cm)65t 未知曲線最低點(diǎn)未知曲線最低點(diǎn),t t待定,且待定,且故所求襯墊厚度為故所求襯墊厚度為mgss()73 2.5183(kpa)mg最低點(diǎn)65mg s2

41、1832.82(kpa)0.282(n/cm )65s根據(jù)根據(jù)t=5cmt=5cm曲線最低點(diǎn)的曲線最低點(diǎn)的與與的乘積為常量,即的乘積為常量,即未知曲線最低點(diǎn)未知曲線最低點(diǎn),則故待定的襯墊靜應(yīng)力,則故待定的襯墊靜應(yīng)力為:為:第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計因此襯墊面積為因此襯墊面積為225 9.8869(cm )0.282swa(2 2)按)按t t=7.5cm=7.5cm曲線最低點(diǎn)計算曲線最低點(diǎn)計算 同理:同理:t t=7.5cm=7.5cm,襯墊面積為,襯墊面積為a a=881=881(cmcm2 2)由此可見,按上下兩條鄰近曲線求得襯墊面積與厚度非常接近,由此可見,按上下兩條鄰近曲線求得襯墊面積與厚度非常接近,說明這種計算方法是合理的。說明這種計算方法是合理的。第三節(jié)第三節(jié) 緩沖包裝襯墊設(shè)計緩沖包裝襯墊設(shè)計例例6-126-12 m=20kg m=20kg的某產(chǎn)品采用的某產(chǎn)品采用 曲線如圖曲線如圖6-56-5所示的緩沖材所示的緩沖材料,襯墊面積料,襯墊面積 ,厚度厚度t=4.5cm,包裝件的跌落高度,包裝件的跌落高度h=60cm,試求產(chǎn)品跌落沖擊時的最大加速度。,試求產(chǎn)品跌落沖擊時的最大加速度。 對于已經(jīng)完成緩沖設(shè)計的包裝件,

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