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1、包装设计基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望主要内容n n包装设计概述n n包装成本分析n n包装设计基本方法n n包装设计验证2 2包装的基本功能n n容装n n交流n n装饰n保护为什么需要包装？产品是根据其使用环境进行的设计，不需要考虑在物流过程中遇到的各种危险因素。3 3包装设计挑战n n物流过程全面优化n n产品制造完成产品制造完成到达最终用户到达最终用户n n达致最佳的成本利用率（经济效益）达致最佳的成本利用率（经济效益）n n考虑的内
2、容n n包装类型包装类型n n包装形式包装形式n n包装材料数量包装材料数量n n适当的保护能力适当的保护能力4 4合理包装包装不足合理包装包装过分产品能力危险水平5 5 ISTA“尽可能使产品包装达到合理水平”6 6包装成本破损率包装材料成本7 7包装综合成本综合成本包装材料成本可接受的成本8 8包装的实际成本n n包装材料费用n n包装试验费用n n运输费用n n产品/包装损坏费用n n替换/维修费用n n环境友好费用9 9包装设计方法n n根据经验设计n n容易造成一定的损失容易造成一定的损失容易造成一定的损失容易造成一定的损失n n容易造成过度包装容易造成过度包装容易造成过度包装容易造
3、成过度包装n n采用科学的方法n n系统的方法系统的方法系统的方法系统的方法n n合理的选材合理的选材合理的选材合理的选材n n优化设计优化设计优化设计优化设计科学的包装设计是一科学的包装设计是一种现代理念的体现种现代理念的体现科学的包装设计是先科学的包装设计是先进的多边缘学科技术进的多边缘学科技术的体现；的体现；科学的包装设计是理科学的包装设计是理论与实际相结合的最论与实际相结合的最优结果的体现。优结果的体现。1010改善运输包装n n数据n n积累积累n n应用应用n n定性分析n n定量分析1111包装设计流程危害产品材料设计测试数据1212试验水平推动包装改进物流物流物流物流危害危害危
4、害危害危害危害危害危害水平水平水平水平试验试验试验试验方案方案方案方案包装包装包装包装设计设计设计设计1313运输包装设计1414包装设计要考虑的内容n n材料用量，尺寸n n相关因素n n成本成本n n物流环境物流环境n n实用性实用性1515包装设计六步法n n确定流通环境n n确定产品特性n n产品改进设计n n选择缓冲材料n n包装系统设计n n包装系统测试1616运输包装的物流危害1717物流中的相关因素n n后勤学 n n综合时间和空间的变化综合时间和空间的变化n n运输n n仓储n n搬运1818物流变化对包装的影响流通模式、途径、速度的变化当前包装的适应性1919主要的危险因素
5、n n冲击n n振动n n温度n n湿度n n堆码n n其他n n一般会经历一般会经历搬运装卸、仓搬运装卸、仓储堆码、运输、再次搬运储堆码、运输、再次搬运装卸装卸等过程。等过程。n n在物流过程中同时存在气在物流过程中同时存在气候环境的影响。候环境的影响。n n在物流过程中还存在人为在物流过程中还存在人为性危险因素的影响。性危险因素的影响。2020举 例生产企业分销商消费者发生跌落次数少发生跌落次数少且跌落高度低且跌落高度低发生跌落次数多发生跌落次数多且跌落高度高且跌落高度高2121物流危害振动n n总是在移动过程中产生n n根据运输途径来划分n n公路、铁路、空运、水公路、铁路、空运、水运运
6、n n独立考察不同的运输途径n n受车辆结构的影响n n危害原因=振动2222振动危害特征1n n宽频域范围n n1-3 Hz 低限低限n n100-300 Hz 高限高限n n低振动强度n n平均水平平均水平 0.04-1.20 Grmsn n特定频率上可达到特定频率上可达到 1.5 Gn n最高水平不会超过基础水平的最高水平不会超过基础水平的4xn n随机振动谱2323振动危害特征22424振动危害特征32525物流危害仓储n n总是受时间的直接影响n n存货的周转速度存在较大的变数存货的周转速度存在较大的变数n n利用直方体的排列效率n n包装件的堆码包装件的堆码n n减少空气环境的影响
7、n n极端的温湿度极端的温湿度n n危害原因=载荷+时间+温湿度2626仓储危害特征1n n载荷n n堆码高度堆码高度堆码高度堆码高度 1m-4.5 m 1m-4.5 mn n相同的包装件相同的包装件相同的包装件相同的包装件n n时间n n天天天天/月月月月n n温度(inside/outside)(inside/outside)n n一般仓储条件一般仓储条件一般仓储条件一般仓储条件 4-44C 4-44Cn n相对湿度n n最大达至最大达至最大达至最大达至 100%100%2727仓储危害特征2数据来源：数据来源：数据来源：数据来源：INDUSTRY SOURCESINDUSTRY SOUR
8、CES2828仓储危害特征3数据来源：数据来源：数据来源：数据来源：瓦楞纸箱强度研究项目瓦楞纸箱强度研究项目2929物流危害搬运n n总是在位置变化过程中n n载荷的大小有直接影响n n单一包装件单一包装件单一包装件单一包装件 集装载荷集装载荷集装载荷集装载荷n n搬运方式影响n n人工搬运，机械辅助，自动搬运人工搬运，机械辅助，自动搬运人工搬运，机械辅助，自动搬运人工搬运，机械辅助，自动搬运n n有意或意外的跌落，冲击n n通常在较低或中等强度水平n n高强度冲击的几率较小，但后果严重n n危害原因=包装件的跌落3030搬运装卸环节n n跌落可能出现在运输过程中任何一个环节上，最严跌落可能出
9、现在运输过程中任何一个环节上，最严重的跌落冲击一般出现在搬运装卸环节上；重的跌落冲击一般出现在搬运装卸环节上；n n机械搬运；机械搬运；n n跌落的高度；跌落的高度；n n跌落的次数；跌落的次数；n n跌落的部位。跌落的部位。3131搬运危害特征13232搬运危害特征2危害的强度危害的强度危害的强度危害的强度产生危害的可能产生危害的可能产生危害的可能产生危害的可能3333关于包装件跌落的结论关于包装件跌落的结论n n一个包装件从很高处跌落的可能性很小；一个包装件从很高处跌落的可能性很小；n n大大多多数数包包装装件件会会经经历历许许多多低低位位置置的的跌跌落落，相应地很难经历一次从高度的跌落；
10、相应地很难经历一次从高度的跌落；n n大大多多数数包包装装件件跌跌落落在在底底面面，根根据据统统计计底底面面跌落占整个跌落方式的跌落占整个跌落方式的50%50%；n n组合包装件相对于独立包装件来说，他们组合包装件相对于独立包装件来说，他们的跌落次数少，跌落高度低；的跌落次数少，跌落高度低；3434关于包装件跌落的结论关于包装件跌落的结论n包装件越重，跌落高度越低；n包装件越大，跌落高度越低；n在搬运中，提把能相对的降低包装箱与地面的相对高度；n包装上的易碎或小心搬运标识能起到一定的保护作用，但影响很小。3535搬运装卸方式与跌落高度包装件重量包装件重量kgkg搬运装卸方式搬运装卸方式设计跌落
11、设计跌落试验高度试验高度010010一人手提一人手提10710710251025一人肩扛一人肩扛9292 25100 25100两人抬两人抬7676 100225 100225小型机械作业小型机械作业6161 225450 225450小型作业机械小型作业机械4646 450 450大型作业机械大型作业机械31313636其他物流危害n n大气压力n n温湿度循环n n物流危害的组和n n堆码运输堆码运输n n负载冲击负载冲击n n振动冲击振动冲击3737测量危害水平n n技术增强的工具n n随包装件记录物流环境随包装件记录物流环境n n记录温湿度变化记录温湿度变化n n记录振动、跌落的所有情
12、况记录振动、跌落的所有情况3838产品特性脆值3939产品特性说明n n体现产品自身的安全水平n n产品脆值n n冲击冲击n n破损边界曲线破损边界曲线n n振动振动n n响应响应GG V VDamageDamageNo DamageNo Damage4040产品脆值n n定义n n产品所能经受的，不会产生不可接受损害产品所能经受的，不会产生不可接受损害的，最大冲击（通常以冲击加速度的，最大冲击（通常以冲击加速度Gs表表示）。同一产品在不同的方向上通常会有示）。同一产品在不同的方向上通常会有不同的脆值。不同的脆值。n n破损边界曲线n n临界速度变化临界速度变化 vs 临界冲击加速度临界冲击加
13、速度4141产品破损边界曲线GGV破破 损损 区区无破损区无破损区XXXXXX4242脆值试验n n可控冲击试验机n n分别测试每个轴向和方向的临界冲击加速度和临界冲击速度变化XYZ4343冲击试验机控制器样品冲击台面冲击程控器4444冲击机工作原理产品固定到台面上台面冲击到程控器上2种冲击 High G 半正弦波 Low G 矩形波4545振动脆值n n用振动台进行产品测试n n查找导致产品损坏的频率(响应)n n扫频试验扫频试验 1-100Hz or moren n检查“临界”n n临界意味着在运输过程中可能的输入临界意味着在运输过程中可能的输入会导致产品损坏。会导致产品损坏。4646包装
14、材料性能评价及选择4747选择材料性能n n包装设计师掌控n n缓冲材料n n“缓冲特性曲线缓冲特性曲线”n n瓦楞纸箱n n抗压强度抗压强度n n其他所有的包装材料4848运输包装系统及常用材料n n木、胶合板 托盘、木箱、胶合板箱n n瓦楞纸纸箱、托盘、格衬、集 合浅盘n n硬纸板格衬、纸盒n n塑料膜袋子、缠绕膜、收缩膜n n泡沫塑料缓冲材料n n其他 纸浆模塑，支撑，等4949典型的缓冲曲线数据来源：蜂窝纸板缓冲研究项目数据来源：蜂窝纸板缓冲研究项目5050冲击缓冲曲线的意义n n图释缓冲材料的冲击性能n n说明不同静应力条件下缓冲材料的减震效果n n每一条曲线表现出不同冲击高度和不同
15、材料厚度条件下的冲击特性5151n n面积变化时，重量保持不变n n重量变化时，面积保持不变如何确定静应力5252缓冲特性曲线的“区域”n nA区域，冲击加速度较高，缓冲材料太硬，载荷太轻，不易是材料变形n nB区域，冲击加速度较低，材料在最适宜的形变区域n nC区域，冲击加速度较高，载荷过高使材料触底53535454防护包装设计 振动、冲击5555包装设计的基础n合理包装5656缓冲设计n n理论上，设计保护产品的缓冲系统要考虑冲击和振动两个方面n n实际上，产品振动评估很少出现问题n n因此，根据冲击条件来进行产品缓冲包装设计，用振动来对包装设计进行校核5757检查、了解产品n n测量尺寸
16、n n重量n n重心n n突出部件n n旋钮、把手等旋钮、把手等旋钮、把手等旋钮、把手等n n结构薄弱环节n n确定脆值n n很少包括振动很少包括振动很少包括振动很少包括振动5858确定流通环境n n产品如何运输n n预计的冲击高度是多少n n每个纸箱、托盘的容装量n n仓储堆码的要求是什么n n需要几段倒转运输5959产品信息综述n n产品产品：尺寸：尺寸：L15”W10”H5”L15”W10”H5”重量：重量：35 lbs35 lbs方式：单一运输方式：单一运输脆值：脆值：45 Gs45 Gs突出物：突出物：一个旋钮（前一个旋钮（前面）面）薄弱部位：顶薄弱部位：顶/底中心底中心跌落高度：跌
17、落高度：30 Inches30 Inchesn n运输：运输方式：运输方式：小包裹运送小包裹运送包装数量：包装数量：一个一个运输段落：运输段落：3 3段段堆码层数：堆码层数：3 3层层n n设计限制：必须使用现有的纸箱尺寸必须使用现有的纸箱尺寸/类型类型 L:19”W:14”D:9”L:19”W:14”D:9”选择缓冲材料1n n依据缓冲曲线n n低于产品脆值n n数据比较分析n n例如n n产品脆值产品脆值产品脆值产品脆值 90G d/(1-E)Td/(1-E)T T缓冲材料厚度；缓冲材料厚度；E E变形量变形量%；d d突出物突出物高度高度 带突出物的缓冲结构预留变形量的结构7272缓冲衬
18、垫结构设计（续）缓冲结构设计的其它要求使用硬质材料固定，使其全体承受冲击；使用硬质材料固定，使其全体承受冲击；防止位移，缓冲材料作成长的凸筋；防止位移，缓冲材料作成长的凸筋；在跨度较大的产品中部设置受压的缓冲块或两在跨度较大的产品中部设置受压的缓冲块或两端缓冲块向中央延伸；端缓冲块向中央延伸；受压面积要根据重心位置按比例进行分配；受压面积要根据重心位置按比例进行分配；7373缓冲衬垫结构设计（续）缓冲结构设计的其它要求不规则形状的产品可用模制衬垫缓冲，或将产品固不规则形状的产品可用模制衬垫缓冲，或将产品固不规则形状的产品可用模制衬垫缓冲，或将产品固不规则形状的产品可用模制衬垫缓冲，或将产品固定
19、或支承在内包装容器内再用缓冲材料保护；定或支承在内包装容器内再用缓冲材料保护；定或支承在内包装容器内再用缓冲材料保护；定或支承在内包装容器内再用缓冲材料保护；大型产品，对较为脆弱有可拆卸的部件，可另行包大型产品，对较为脆弱有可拆卸的部件，可另行包大型产品，对较为脆弱有可拆卸的部件，可另行包大型产品，对较为脆弱有可拆卸的部件，可另行包装；装；装；装；当运输中产品的各方向受到的载荷不同时，或产品当运输中产品的各方向受到的载荷不同时，或产品当运输中产品的各方向受到的载荷不同时，或产品当运输中产品的各方向受到的载荷不同时，或产品各方向的脆值不同时，各方向可以采用不同程度的各方向的脆值不同时，各方向可以
20、采用不同程度的各方向的脆值不同时，各方向可以采用不同程度的各方向的脆值不同时，各方向可以采用不同程度的缓冲包装。缓冲包装。缓冲包装。缓冲包装。7474缓冲衬垫结构设计（续）产品固定法7575缓冲衬垫结构设计（续）产品防移法7676缓冲衬垫结构设计（续）外侧突筋结构7777缓冲衬垫结构设计（续）长形产品缓冲结构7878缓冲衬垫结构设计（续）偏心产品重心测定法7979缓冲衬垫结构设计（续）有突出部分产品的缓冲设计8080原型/校验/应用n n制作包装件样品n n尽量与所设计的包装保持一致尽量与所设计的包装保持一致n n通过试验来校核设计n n试验强度在第一步时已经确定试验强度在第一步时已经确定n
21、n在需要时重复前述步骤n n前期数据的准确性会缩短修改的次数前期数据的准确性会缩短修改的次数瓦楞纸箱设计 仓储堆码8282纸箱的抗压n nBCT纸箱抗压强度n nECT纸箱边亚强度DeflectionForce8383计算纸板边压强度n nMcKee公式n nBCT 纸箱抗压强度纸箱抗压强度kNn nECT纸板边压强度纸板边压强度kN/mn nBP纸箱综合尺寸（纸箱内周长），纸箱综合尺寸（纸箱内周长），mn nT纸板厚度，纸板厚度，m8484纸箱尺寸与强度数据来源：数据来源：数据来源：数据来源：AUSTRALIAN PAPER MANUFACTURERS LIMITEDAUSTRALIAN P
22、APER MANUFACTURERS LIMITED8585如何开始设计纸箱n n计算载重量n n例如：n n每个包装重每个包装重每个包装重每个包装重35kg35kg，纸，纸，纸，纸箱的箱的箱的箱的BCTBCT是是是是500kg500kgn n堆码层数？堆码层数？堆码层数？堆码层数？n n1414个包装重个包装重490kg490kgn n1515个包装重个包装重525kg525kgn n总共堆码总共堆码1515层层8686影响纸箱强度的因素n n现在的条件以及先前的经历影响实际性能n n温度、湿度n n堆码方式n n托盘条件n n其他8787环境条件的影响参考条件：23C,rh 50%数据来源
23、：数据来源：数据来源：数据来源：INDUSTRY SOURCESINDUSTRY SOURCES8888适用系数*n n实验室测试在 50%RH条件n n90%RH=0.45n n45%是相对是相对 50%RH条件下抗压强度条件下抗压强度n nLab test=500 kg,n nActual=500 x.45=225 kgn n70%RH=0.65n n依此类推8989修正设计n n重新计算前一个例子n n500 x.45=225500 x.45=225n n225/35=6.429 high225/35=6.429 highn n在最底下在最底下在最底下在最底下纸纸箱上堆箱上堆箱上堆箱上堆
24、6 6层层9090堆码方式的影响n n 平齐堆码瓦形堆码交错堆码平齐堆码平齐堆码平齐堆码平齐堆码瓦形堆码瓦形堆码瓦形堆码瓦形堆码交错堆码交错堆码交错堆码交错堆码9191堆码偏差的影响 10mm 10mm-18%-18%=10mm=10mm-25%-25%堆码偏差导致强度下降9292托盘对纸箱的影响1托盘使用不当 纸箱强度下降9393托盘对纸箱的影响2n n箱角位置 A A25mm 25mm 32%32%AB托盘板间距托盘板间距 B B70mm 70mm 100%100%B B125mm 125mm 8%8%B B180mm 180mm 15%15%9494纸箱箱型的影响9595纸箱开孔的影响n
25、 n越大，强度越低越大，强度越低n n越近棱角，强度越近棱角，强度越低越低n n越近中心线，强越近中心线，强度下降小度下降小n n越近中心点，强越近中心点，强度下降小度下降小n n切断瓦楞越少，切断瓦楞越少，强度下降小强度下降小n n分散开孔强于集分散开孔强于集中开孔中开孔9696印刷的影响n n印刷面积越大，强度下降越大n n端面影响大于侧面40%40%37%37%30%30%5%5%97979898时间的影响数据来源：数据来源：数据来源：数据来源：瓦楞纸箱强度研究项目瓦楞纸箱强度研究项目90days,55%9999综合影响因素n n90 days=.55n n90%RH=.45n nBot
26、h=.45 x.55=.2745n n需要注意需要注意需要注意需要注意n n或者很普通n n1/.2475=4.041/.2475=4.04n n500 kg/4=125 kg(or 500 x.2745=125 kg)n n125/35=3.57 boxes.100100提高空间利用率101101 包装件尺寸包装件尺寸:600 x 450 x 300 mm 20集装箱集装箱=336个包装个包装102102包装件尺寸包装件尺寸:620 x 570 x 320 mm20 集装箱集装箱=270 个包装个包装103103运输包装试验104104邵忱TEL:022 66231627TEL:022 66231627Mobile:13174865141Mobile:13174865141Email:Email:105105