包装缓冲设计

Posted 由 milo 发表于 包装资源     Comments No comments
7月
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1定义产品特性

      产品特性包含产品脆值,形状,尺寸,体积,重量,重心等。

脆值。又称易损度,是产品适应流通需要而规定的一种强度概念。包装件在流通过程中,由于包装不良而造成的产品价值损失,都称为破损。破损的形式很多,如薄壁产品的变形,易碎产品的破裂、仪器的失灵:容器泄漏等。破损是一种流通事故,它一方面受产品的固有属性(材质、密度、结构)的支配,另一方面又受外部流通环境的影响。将这种破损用量值来描述,即为脆值。从量值上讲,脆值定义为产品不发生物理的或功能的损伤所能承受的最大加速度值,一般用重力加速度的倍数G表示。

一个产品常常由很多零、部件组合而成,而任何一个零、部件的破损,均意味着这个产品的破损。从整体来讲,产品的破损首先表现在某个特别脆弱的环节。因此,通常所讲的某产品的脆值,实际上是指产品中最易受损的零、部件的脆值。

由此可知,产品脆值反映的是产品本身的力学属性,是它抵抗动力冲击的能力。当作用在产品上的冲击力超过某个极限时产品的结构就会产生破损或功能失效,这就是所说的产品脆值。当达到或超过这个脆值,产品的破损即不可避免。为使产品确保不发生破损,产品应在其脆值以下进行流通。为此,引入一个安全系数;这是一个大于l的数,将脆值除以安全系数,即得许用脆值。产品在许用脆值以下的情况下流通,可确保安全。

脆值的确定一般是对产品进行破坏性的跌落冲击试验,从而得到各产品脆值的标准量值。由于产品质量有所不同,以及试验方法并未完全统一,故测试结果不尽相同,各国制定的产品脆值量值也不完全一样。脆值是产品质量标准的一项指标,也是包装结构设计中一项重要的基本参数。脆值的确定,必须对产品进行破坏性的跌落冲击试验,以获得有关试验数据,再经过适当的数据处理而得到。脆值试验通常分两种,即冲击机试验和缓冲跌落试验。前者精度较高,但操作及设备要求较高;后者操作简单易行,但测试精度较低。除了用仪器测试脆值外,还可用经验估算法,它避免了对产品进行破坏性试验,可有效地保护产品,特别是价值昂贵的产品。它是对各种破损事故进行大量的调查和分析,在进行数理统计时,常常可找到该产品的某些极限的运动学或动力学特征,并由此而得到该产品的脆值。

 表一:美国军用手册

 表二:美国MTS公司

表三:美国电子产品常用数据

表四:日本防卫厅规范

表五:日本工业包装技术资料

表六:英国工业

 

2:流通环境因素

      流通环节包含运输,中转,装卸,仓储,陈列和销售,还包含后期的废弃物处理和循环利用。

      流通环节应该考虑运输区间,运输方式,装卸次数,等效跌落高度,冲击方向,气候条件,存储条件等。

 

典型的等效跌落高度评估

 

重量(kg

Type of Handling

跌落高度 (mm)

0-5

1 person throwing

1000

510

1 person carrying

900

1025

1 person carrying

760

2550

2 person carrying

600

50-125

Light equipment

450

125

Heavy equipment handling

300

NOTE: Palletized products may receive drops of up to 150mm.

 

3缓冲衬垫的设计

设计要求:

A:保护性:

减小传递到产品的冲击,振动外力

分散作用在产品上的应力

保护产品的表面以及凸起部分

防止产品相互接触

防止产品在容器内移动

B:经济型

包装不足高破损率

包装过度高成本

C: 方便性

D:环保性

设计任务

缓冲包装设计的主要任务是求取缓冲衬垫的面积和厚度,缓冲材料的特性都是呈非线性,目前主要参考以下数据

A: 缓冲系数与最大应力曲线

缓冲面积不限定设计步骤:

1:从缓冲系数与最大应力曲线查处最底点的C m

2:求出缓冲面积A=WG m / m

3:求出缓冲材料的厚度 T=CH/G m

A—  缓冲面积,T—缓冲材料厚度,G m产品脆值,W—产品重量,H—产品预估跌落高度

例:重10kg产品,脆值80g,跌落60cm不破损,用37g/lEPE  ( m=1.6×105的缓冲系数C=3.8)评估产品所需尺寸

缓冲面积 A=WG m / m =10×9.8×80 /1.6×105=490cm2

缓冲材料厚度T==CH/G m=3.8X60/80=2.85cm

限定缓冲面积

1:求出最大应许应力 m =WG m /A

2:由曲线查最大应许应力 m对应的C

3:计算出缓冲材料厚度T=CH/G m

限定缓冲材料厚度

1:求出C值,C= G m T/H

2由曲线查C值对应的 m值,如果无焦点,应增加厚度,两个交点,取值大的一节省缓冲面积

3:求出缓冲面积A= WG m / m

核定最大冲击力Pm=A m

核定最大加速度G mAX= CH/T=A m /W<G m   其中C=AT m /HW

B: 最大加速度与静应力曲线

缓冲面积已定,设计衬垫厚度

1:计算静应力 ST =W/A

2:从相应跌落高度H下的某材料最大加速度与静应力曲线中查取 ST与产品Gm的交点,从而找出合适的曲线所对应的衬垫的厚度

优化缓冲包装材料的用料

1:以Gmax值在曲线中画一条水平线,找出每根曲线的交点,得T

2:取对应的 ST计算出承压面积A=W/ S

3:计算出缓冲材料的体积V=AT

4:根据体积V以及对应材料价格,算取合适的材料进行缓冲设计

计算产品跌落冲击是的最大加速度

1:产品质量W,,跌落高度H,缓冲材料厚度T以及面积A

衬垫静应力 m=Wg/A

C: 应力应变曲线

D: 振动传递率曲线

 

 

4:制作包装样板

5:测试评估

 

 

 

缓冲包装的五部设计法

1:确定产品的流通条件(冲击振动情况,运输条件)

2:确定产品的力学特性(产品脆值G,损坏边界曲线)

3:选择缓冲材料(选材,缓冲系数C及其特性曲线)

4:缓冲衬垫的设计(厚度H,面积A以及结构,校核)

5:包装测试评估

 

校核:

1:包装产品强度校核

2:绕度校核

3:跌落姿势改变时缓冲能力的校核

4:蠕变量校核

5:温湿度校核

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