1、运运 输输 包包 装装Transportation Packaging主讲：郭彦峰主讲：郭彦峰第六章 缓冲防振包装设计 为了减少包装件的破损率，就需要合理选择缓冲材料、优化设计缓冲结构，提高包装件的缓冲防振能力，增加包装件对流通环境的适应性。l 缓冲包装方法l 缓冲包装设计l 防振包装设计l 缓冲衬垫结构设计第一节 缓冲包装方法一、缓冲防振包装 以缓和冲击、衰减振动为目的的包装，称为缓冲防振包装。缓冲防振包装包括冲击防护包装和振动防护包装，主要是防止或减少冲击、振动等力学性因素对产品造成的危害。冲击防护包装（设计）振动防护包装（设计）缓冲防振包装（设计）1、冲击防护包装冲击防护包装主要是将缓冲
2、包装材料合理布置在外包装箱和产品之间，吸收冲击能量，延长冲击作用时间，降低冲击加速度值，其目的是缓和冲击。冲击防护包装设计以流通环境条件、缓冲包装材料的缓冲特性曲线为依据，合理选用缓冲材料，计算缓冲衬垫尺寸，优化缓冲包装结构及形式。2、振动防护包装振动防护包装主要是改变缓冲材料的阻尼系数，调节包装件的固有频率，控制振动传递率，其目的是衰减振动（抑制低频谐振，衰减高频振动）。振动防护包装设计以流通环境条件和缓冲材料的阻尼特性为依据，合理选择缓冲材料，把包装件的振动传递率控制在预定的范围内。全面（局）缓冲包装法（厚度较小）二、缓冲包装方法 根据结构及使用范围的不同，可大致划分为三大类：u 全面缓冲
3、包装法（厚度小，面积大）u 局部缓冲包装法（用料少，面积小）u 悬浮式缓冲包装法（脆值很小）1、全面缓冲包装法（P111:图6-1）全面缓冲包装法指在产品与外包装容器之间的所有间隙填充、固定缓冲包装材料，对产品周围进行全面保护的方法。一般采用丝状、薄片状、颗粒状材料，便于对形状复杂的产品进行填充，吸收冲击、振动能量，分散外力。它适用于小批量、不规则产品的缓冲包装。缓冲材料与产品接触面积大，单位面积承受应力较小，可选择厚度较小的缓冲材料，节约用料，提高运输工具的利用率。2、局部缓冲包装法（P112:图6-16-4）局部缓冲包装法指采用缓冲衬垫（角衬垫，侧衬垫，棱衬垫）对产品拐角、棱或侧面等易损部
4、位进行保护的方法。一般采用泡沫塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板或充气塑料薄膜等缓冲包装材料，依据产品的结构特点对易损部位、受力集中部位等进行包装防护。它适合于形状规则产品的大批量包装，用料最少，可大幅度减少缓冲包装材料使用量，降低包装成本。3 23、悬浮式缓冲包装法 悬浮式缓冲包装法指采用弹簧将产品悬吊在外包装箱四周，产品受到外力作用时各个方向都能得到充分缓冲保护的方法。它适用于精密仪器仪表、易损产品包装，如大型电子计算机、电子管和制导装置。在军用产品包装中应用较多。它要求外包装容器有较高的强度，如木箱、集装箱。全面（局）缓冲包装法（厚度较小）缓冲衬垫的组合运用1-外包装箱；2-产品（或内包装箱）；3
5、-缓冲衬垫（1）用易弯或柔软的薄片裹包产品（或内包装箱）（2）在产品的每一面紧贴缓冲片（3）按内包装箱尺寸预制贴片（4）用贴片直接裹包圆柱形产品（5）在内包装箱上下两端套压成型薄片（6）按产品形状预制缓冲衬垫（7）条形产品的缓冲衬垫（8）细长产品的缓冲衬垫（9）在细长产品的内包装箱外卷缠缓冲材料（10）杆形产品用带孔的缓冲衬垫（11、12）形状特别复杂的产品用发泡塑料现场发泡 三、缓冲包装设计“五步法”围绕产品脆值评价和破损边界曲线的理论及实验研究，20世纪70年代末期，MTS系统公司和美国密西根州立大学包装学院首次提出缓冲包装设计“五步法”，具体步骤包括：1、确定物流环境条件（包括冲击和振动
6、）冲击：选择最苛刻的跌落高度 振动：确定有代表性的加速度频率曲线 2、确定产品脆值 冲击：确定产品的冲击破损边界。振动：确定产品的临界共振频率。3、缓冲衬垫设计与计算 根据缓冲包装材料的特性曲线，优化选择缓冲衬垫材质、结构尺寸。要求缓冲衬垫既能抗冲击，也能抗振动。4、制造原型包装 优化设计外包装容器的材料、结构及尺寸，进行加工制造，完成产品的包装作业。5、原型包装试验 冲击：采用“阶跃速度“试验法。振动：试验在临界共振频率激励下产品是否能够得到防护。缓冲包装设计五步法提供了合理设计和试验缓冲防振包装的基本程序，被各个国家广泛采用。已被美国国家标准学会(ANSI,American Nationa
7、l Standards Institute)列入美国试验材料学会ASTM(American Society for Testing and Materials)。五步法 六步法（1）产品改进设计：产品结构、工艺、材质、强度（易损件与主体部分连接方式），提高产品脆值，降低包装成本、提高包装动力可靠性。（2）产品脆值太小，提高产品自身抵抗冲击/振动破损的能力，降低产品对缓冲包装技术的要求和包装成本。四、缓冲包装设计“六步法”1986年美国兰斯蒙特(Lansmont)公司的布雷斯克(Bresk)提出缓冲包装设计“六步法”，具体步骤包括：1、定义运输环境 2、估计产品脆值 3、产品改进设计 4、缓冲衬
8、垫设计与计算 5、制造原型包装 6、原型包装试验 1987年，按五步法或六步法进行设计和试验缓冲包装的基本程序被列入美国包装工程手册。五、典型产品的脆值表1 英国综合防护手册 脆 值 产 品 举 例 40 60雷达及其控制系统，自动控制仪表，真空管，陀螺仪 40以下精密仪器，马赫表，制动陀螺 量油计，压力计，一般电器阴极射线管，电冰箱，牢固的真空管 60 80 80 100 100 120热交换器，油冷却器，取暖电炉，记忆装置，散热器 瞄准器 表2 日本防卫厅规格脆 值 产 品 举 例 10以下大型电子计算机 10-25导弹跟踪装置，高级电子仪器，晶体振荡器彩色电视机，一般测量装置精密测量仪器
9、，航空导航装置 大型电子管，变频装置，精密指示仪，电子仪器大型精密机器小型电子计算机，现金出纳机，大型磁带录音机，25-40 40-60 60-90 90-120黑白电视机，磁带录音机，照相机，真空管，光学仪器洗衣机，电冰箱，钟表无线电装置，热水瓶，鸡蛋机械类产品，一般器材 120以上 表3 美国军用标准（MIL HDBK 304)脆 值 产 品 举 例 10-24导弹导航系统，精密校验仪器，陀螺仪，惯性导航平台 机械振动测量仪表，真空管，电子仪表，雷达 精密机械零件，航空附属仪表，电子记录装置，示波器 大多数固体电器装置 电视机，航空仪表，某些固体电路 40-59 60-84 85-110
10、电冰箱，机电设备 机器，飞机零件，控制台，液压传动装置 110以上 25-39第二节 缓冲包装设计一、缓冲包装设计的要求 1、一般要求（1）减小传递到产品上的冲击、振动等力学性因素（2）分散作用于产品上的应力（3）保护产品的表面及凸起部分（4）防止产品的相互接触、碰撞（5）防止产品在包装容器内移动（6）保护其它防护包装的功能 2、考虑因素（1）产品：脆值，形状，尺寸，重量，体积，重心 （2）流通环境条件：等效跌落高度，气候，贮存，运输方式（3）缓冲包装材料：缓冲特性曲线、振动传递特性曲线（4）包装的工艺性（5）其它的包装方法，如防潮、防锈（6）外包装箱的结构、形状、材质及强度二、缓冲衬垫的基本
11、设计 缓冲衬垫的基本设计是在保护产品免遭破损的前提下，选择适当的缓冲材料，确定出合理的衬垫结构形式和尺寸。基本参数：产品材质、重量、结构、尺寸等；代表流通环境条件的等效跌落高度；代表产品特性的脆值；代表材料性能的缓冲特性曲线。（1）缓冲系数 最大应力曲线（）（2）最大加速度 静应力曲线（）（3）缓冲系数 应变曲线（）（4）缓冲系数 比能曲线（）eC CsmGmC“缓冲包装设计方法”（GB 8166-87）：方法：曲线设计法 方法：曲线设计法。优先选用方法。1、应用缓冲系数最大应力曲线计算缓冲衬垫尺寸 缓冲衬垫的承载面积、厚度计算公式：例1：某正方体产品重量10kg，脆值30g，采用纸箱和缓冲衬
12、垫进行全面保护，产品底面积为2000cm2。假定产品的等效跌落高度是60cm。从（P166：图9-5）中选择适当的缓冲材料。试计算缓冲衬垫的尺寸。cmcGHGCtWAsmGmC(kgf/cm2)解：（1）已知参数：（2）求最大应力（3）查图，最大应力所对应的最小缓冲系数的曲线是第7条，（4）计算缓冲衬垫厚度（5）缓冲衬垫尺寸 采用全面缓冲包装，共需6块尺寸 泡沫橡胶。5.3/12.0min3CcmgcmCtcGH75.33060min372000cmAt372000cmcmHcmAgGkgWc602000301022103020000.15/Wmc AGkgf cm 例2：某电子管重5kg，脆
13、值30g，预计包装件的等效跌落高度为50cm，选用（P166:图9-5）聚乙烯泡沫塑料(EPE)。试计算缓冲材料的使用量。(kgf/cm2)解：（1）已知条件 查图9-5中聚乙烯泡沫塑料的最小缓冲系数为3.8，对应的最大应力是1.7kgf/cm2，即（2）计算缓冲衬垫面积cmHgGkgWc50305min23.81.7/0.17mCkgfcmMPa27.158830cmGAmW（3）计算缓冲衬垫的厚度 （4）所需缓冲衬垫的尺寸（5）讨论 若 成立，则设计合理。若 ，即缓冲衬垫的承载面积大于产品底面积，则应采用较硬的缓冲材料（即最大应力较大的缓冲材料）重新设计，直至满足min503.8306.3
14、3cHGtCcm32.334233.68866cmAt0AA0AA0AA 例3：某产品重50N，脆值40g，预计包装件的等效跌落高度为50cm。选用（P166:图6-13）聚氨酯泡沫塑料（EPU）对产品进行缓冲包装。试计算缓冲衬垫的尺寸。m0C4.2106.211.5(kPa)解法1：最小缓冲系数法（1）已知条件 缓冲系数最大应力曲线的最小缓冲系数为2.4，对应的最大应力是10kPa，即cmHgGNWc504050kPaCm104.2min24101040420001050103cmGAmWcmCtcGH34.24050min3600032000cmAtV“过原点切线法”原理：解法2：切点坐标
15、A（2.6，11.5）02.611.5mCkPa24105.114041.17391050103cmGAmWcmCtcGH25.36.24050min3565225.31.1739cmAtVmcmcWHGHGCCWAtV)()(2)(mmCCWHVmCCV0 2、应用最大加速度静应力曲线计算缓冲衬垫尺寸 例4：某产品重15kg，脆值是55g，几何尺寸是252525 cm3。假设产品的等效跌落高度H=60cm，选用（P112:图9-10(a)）聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）对产品进行全面缓冲包装。试计算缓冲衬垫的厚度。(kgf/cm2)解：（1）已知条件（2）计算静应力（3）查图9-5，点 处于t=
16、4cm和t=5cm两条曲线之间。采用线性插值法（或比例插入法）计算衬垫厚度，得 若缓冲材料的规格厚度是1cm，则取 。21525 250.024/WsAkgfcm(0.024,55)A4.9AtcmcmtA5315556025 25 25cWkgGgHcmVcm 例5：某产品重量20kg，脆值为60g，底面积 5040cm2，等效跌落高度50cm。选用（P172:图9-10(b)）聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）对产品进行缓冲包装。试计算缓冲衬垫的尺寸。G(g)600.010.0150.019t=3cmt=4cmt=5cmBMCEQDNF图2 聚苯乙烯泡沫塑料的G-曲线ms(kgf/cm)2s504
17、4H=50cmd=0.012g/cm30.0400.0700.0520解：（1）已知参数：（2）计算静应力（3）图9-10中，点 处无曲线通过，说明该产品重量相对较小，或缓冲材料承载面积过大，最好选用局部缓冲结构。过 的水平线与 曲线交点为C和D点，对应的静应力为：220605050 40cWkgGgHcmAcm22050 400.01/WsAkgfcm)60,01.0(BgGc60cmt42220.019/0.070/0.040/sCsDsEkgfcmkgfcmkgfcm（4）计算缓冲衬垫的面积 分两种情况：取 ，节约材料，但安全性低 取 ，可提高产品的安全性sDs2200.070285sD
18、WDAcm3)4285(66cmAtVsEs2200.040500sEWEAcm3)4500(66cmAtV3、应用缓冲系数应变曲线计算缓冲衬垫尺寸 例6：某产品重量50kg，脆值为45g。等效跌落高度60cm。选用（P169:图9-7）聚乙烯泡沫塑料（EPE）作为缓冲材料，厚度是5cm。试计算缓冲衬垫的最小面积和最大压缩变形量。3.75C 222211/0.5%,74/4.1%,38cmkgfcmkgf(%)(kgf/cm2)AB解：（1）设计参数 （2）计算缓冲系数 （3）查图9-7知：cmtcmHgGkgWc5604550GHCt 485603.75GHC t3.75C 222211/0
19、.5%,74/4.1%,38cmkgfcmkgf（4）计算缓冲衬垫面积 该缓冲材料处于较大的应力状态时能充分发挥缓冲能力，也能节 约用料，故取（5）最大压缩变形量 22450cmAA25 74%3.7mxttcm 4.11m245 5011.41607mWGAcm0.52m245 5025.0450mWGAcm4、应用缓冲系数比能曲线计算缓冲衬垫尺寸 若缓冲衬垫的结构尺寸受外包装容器体积限制，或缓冲衬垫的厚度不能任意选择时，使用缓冲系数比能曲线很方便。例7：某小型电子计算机重 5kg，脆值50g，等效跌落高度50cm。选用（P170:图9-9）聚乙烯泡沫塑料（EPE）片材进行缓冲包装。试计算缓
20、冲衬垫的最小用量。（库存片材厚度t0=6mm）e(kgf.cm/cm3)解：（1）设计参数（2）查图9-8得：（3）计算缓冲材料的面积 采用层叠结构，缩小衬垫面积。，故取6层。05505060.6cWkgGgHcmtmmcm3min3.10.80./Cekgf cm cmWHeAt 35 500.80312.5WHeVAtcmcmCtGH1.31.3505003.10.65.017ttn 故缓冲衬垫的厚度和承载面积为：若缓冲衬垫的受力面积大于外包装箱的底面积，如何处理？cmntt6.36.0626.35.3125.86cmAtAt36.35.86cmtAAtC 例8：某产品重 5kg，脆值40
21、g。等效跌落高度70cm。选用（P170:图9-8）聚氯乙烯泡沫塑料（EPVC）作缓冲衬垫，库存材料厚度4cm。包装箱底面积1200cm2。试计算缓冲衬垫尺寸。e(kgf.cm/cm3)解：（1）设计参数（2）计算缓冲垫面积 查图9-8：讨论：当 时，故不能采用单层结构的缓冲衬垫。cmtcmAcmHgGkgWm41200704050203min4.80.06./Cekgf cm cm306.07055830cmAtVeWHcmtt4012001458045830AA（1）取两层重叠结构：即不能保证包装件的安全运输。（2）取三层重叠结构：设计结果成立，故缓冲衬垫尺寸为cmtt8422011200
22、730011AAtAtGHCt 11704.842408HGCtcmtt12433021200486022AAtAt22704.8284012HGCt312486cmAt四、缓冲衬垫的校核 完成缓冲衬垫的基本设计之后，还应对缓冲衬垫的性能进行校核，作某些调整和补充，以保证缓冲衬垫具有良好的抗压、抗冲击和抗振动性能。缓冲衬垫的校核包括产品强度校核、挠度校核、跌落姿态校核、蠕变量校核、温湿度校核。1、产品强度校核 由于减少缓冲衬垫的承载面积，导致产品承受的应力集中，产品可能出现局部破损。因此，必须校核产品承受面的应力，将其控制在产品强度所允许的范围之内，即：若该部位不能承受冲击过程中的最大应力，则
23、应重新计算尺寸。m 2、挠度校核 缓冲衬垫的承载面积与厚度之比超过一定限度时，缓冲衬垫容易挠曲或变弯，降低缓冲衬垫的承载能力。故应满足克斯特纳(Keistner)经验公式:3、跌落姿态校核 缓冲衬垫的基本设计是按照包装件的面跌落为前提的，但实际流通过程中包装件的跌落姿态千变万化，还有棱跌落和角跌落及其组合姿态。因此，有必要对缓冲衬垫的基本设计尺寸作相应的校核和调整。1)33.1(2mintA（a)角跌落与面跌落 (b)棱跌落与面跌落（1）全面缓冲包装角跌落时等效面积的确定（P119:图6-8）长方体产品：正方体产品：角跌落或棱跌落时产品所承受的冲击加速度比面跌落时小。u 角或棱跌落时缓冲衬垫的
24、承载面积增大；u 外包装箱的压缩变形量增大，能吸收较多的冲击能量。（2）局部缓冲包装角跌落时角衬垫等效面积的确定2223elbhlbhA2222222()()KA l b hKLl b helbhlbhA 23eAl14K 4、蠕变量校核 缓冲衬垫长时间承受静载荷，其塑性变形量会随时间而增大，衬垫厚度变小，包装件内部出现空隙，加剧产品的振动和摩擦损伤，同时降低衬垫的缓冲能力。考虑补偿值（蠕变增量）后，缓冲衬垫的厚度为：5、温湿度校核 环境温湿度的变化对缓冲衬垫的缓冲能力有明显的影响，应根据流通过程中可能出现的温湿度条件修正缓冲衬垫尺寸。)1(rcCtt 例9：某立方体产品重200N，脆值85g
25、，等效跌落高度90cm。采用（P122:图6-11）聚乙烯泡沫塑料（EPE）对产品进行局部缓冲包装（角衬垫）。试计算面跌落和角跌落时缓冲衬垫尺寸。（蠕变率或蠕变系数10%）解：（1）设计参数 （2）过Gc=85g作一条水平线，与最大加速度静应力曲线相交，取缓冲材料的较小厚度t=5cm。两个交点A、B 对应的静应力为：为了节省材料，选取B点进行设计。（3）计算缓冲衬垫（角衬垫）的基本尺寸 cmHgGNWc9085200550.015 100.05 10ABPaPa2400cmABW242100cmLA（4）挠度校核 故角衬垫不会发生弯曲变形。（5）角跌落校核（取K=1，计算角衬垫等效面积）该静应
26、力值所对应的冲击加速度值超过产品脆值，故校核失败。校正办法：选取B点对应的静应力计算角跌落时角衬垫面积，即144100)533.1(22L223173.2eAKLcm50.116 10eWAsPa224003cmLABWe2340023.231 cmLcmL2.15 面跌落时的受力面积和静应力为：该静应力所对应的加速度值小于产品脆值。（6）蠕变量校核 22544 231.39250.0216 10WAsALcmPa(1)5(1 10%)5.5crttCcm 第三节第三节 防振包装设计防振包装设计 振动是包装件在流通环境中受到的另一种主要的环境载荷。在共振情况下，产品的响应加速度值可能会超过其脆
27、值，导致产品破损。此外，长期振动也会使产品发生疲劳破损和摩擦损伤等。防振包装设计的目的在于选择适当的缓冲衬垫，调节包装件的固有频率，把包装件（或缓冲包装系统）对振动的传递率控制在预定的范围内。防振包装设计的基本原则：u 先按缓冲要求进行基本设计u 再校核缓冲包装的防振能力一、缓冲包装系统的振动传递率一、缓冲包装系统的振动传递率 1、单自由度线性缓冲包装系统 振动传递率：2222)2()1()2(1rTniff120.353mknmGHfnmc22、非线性缓冲包装系统 固有频率取决于三个因素：弹性率（E）、静应力和材料厚度。固有频率 静应力（）曲线（P125图6-15）常见缓冲包装材料的阻尼比：
28、snf002sE AgEAgEgnnWttWtddfEE 聚苯乙烯泡沫 0.08-0.2 0.1-0.5 聚氨酯泡沫 硅橡胶 0.11聚乙烯泡沫 0.02-0.2 0.01-0.06 橡胶P0W橡胶纤维材料（密度 ）006.0(kgf/cm2)018.30028.0123.41rT30.625/kg cm应力应变曲线 振动传递率曲线二、防振包装设计方法二、防振包装设计方法 1、计算包装件（或缓冲包装系统）的固有频率 2、检验产品共振时的防振性能（）（1）计算产品共振时的加速度值：（2）防振检验：若不成立，则调整或重新进行缓冲设计。（3）检验易损件的加速度值：3、检验易损件共振时的防振性能（）（
29、1）计算产品的振动加速度值：（2）检验易损件共振时的加速度值：若上述检验都成立，则说明缓冲包装系统具有良好的防振能力；否则必须重新设计，改变缓冲衬垫的材质或结构尺寸。niff 0prGT GcpGGerepcGT GGeiff 0prcGT GGerepcGT GG m21k1c m1)(ty2k2c三、设计举例三、设计举例 例10：某精密仪表中易损件的固有频率 ，其支承系统的阻尼比0.01，脆值30g，重量相对整台仪表可忽略不计。仪表装箱后总重量是5kg。采用 的橡胶纤维作缓冲衬垫，衬垫尺寸 。试校核在汽车运输（）条件下，易损件能否安全运输？Hzfe703/625.0cmkg35150cmg
30、G20006.0(kgf/cm2)018.30028.0123.41rT解：（1）设计参数（2）因仪表中存在易损件，故采用两自由度系统处理。查橡胶纤维的应力 应变曲线，得：3515001.070305cmAtHzfgGkgWec200.06/Ekgfcm0442120.06 109.8 150 10125 5 102.99E AgnWtHzf 006.0(kgf/cm2)（3）检验仪表发生共振时的加速度值（）查橡胶纤维的振动传递率曲线（），得：即仪表发生共振时整台仪表不会发生破损。（4）检验易损件发生共振时的加速度值（）Hzffei707023.412.99inff0028.0rT00.002
31、8 20.005630prGT G2.99inffHz8.3rT2.99170neff1 7.67.630erepGT G 03.8 27.630prGT GrT018.30028.0123.41rT22 221(2)1(1)(2)reT 易损件的最大加速度值为：故该缓冲防振包装设计合理，具有良好的缓冲防振性能。1500.00560.28302ereppGT GG22221(2)1(1,0.01)(1)(2)2rT 例11：某产品重5kg，易损件固有频率 ，其支承系统的阻尼比0.01，脆值30g。假定跌落高度50cm。采用聚氨酯泡沫塑料（EPU）作缓冲衬垫。试确定缓冲衬垫的几何尺寸，并检验该缓
32、冲包装系统在汽车运输（）条件下的防振性能？Hzfe70m0C4.37.0(kgf/cm2)gG20(%)035.010(kgf/cm2)011.709.0173.2rT解：（一）缓冲包装设计 1、设计参数 2、应用 曲线计算缓冲衬垫尺寸53050700.01ceWkgGgHcmfHzmC23.40.7/mCkgfcm27.0305215cmAmcWGcmCtcGH7.54.33050m0C4.37.0(kgf/cm2)（二）防振包装设计 1、计算缓冲包装系统的固有频率 2、检验产品共振时的加速度值（）（1）对产品 查聚氨酯泡沫塑料的振动传递特性曲线（），得：20/5.3cmkgfE 44023
33、.5 10 9.8 215 1011225 5.7 1025.6E AgnWtHzfHzffni6.25rT7.1rT01.723.430prGT G011.709.0173.2rT(%)035.010(kgf/cm2)（2）对易损件 即共振时，产品及易损件不会发生破损。3、检验易损件共振时的加速度值（）查聚氨酯泡沫塑料的振动传递率曲线（），得：25.60.36670neff1.1 3.43.7430erepGT GHzffei7073.26.2570niff09.0rT3018.0209.00GTGrprT011.709.0173.2rT22 221(2)1.1(1)(2)reT易损件的加速
34、度值为：即该缓冲包装系统具有良好的缓冲防振能力。150 0.189302ereppGT GG22221(2)1(1,0.01)(1)(2)2rT第四节第四节 缓冲衬垫结构设计缓冲衬垫结构设计 在冲击与振动防护包装中，规则产品与不规则产品的区别主要是从产品重量、结构尺寸、外形、偏心等方面进行考虑。规则产品适合于采用标准的冲击与振动防护包装工艺。对于重量大、体积小，带突起物，有突出部分，体积大、重量大，挠度大，底面四棱的受力面积很窄，重心与几何中心不重合等不规则产品，在确定防护包装工艺时应考虑产品自身的特殊包装要求。一、形状规则产品的缓冲衬垫结构设计一、形状规则产品的缓冲衬垫结构设计 常见缓冲衬垫
35、的结构形式有平面衬垫（平垫）、角衬垫（角垫）和棱衬垫（棱垫）。二、形状不规则产品的缓冲衬垫结构设计二、形状不规则产品的缓冲衬垫结构设计 对于形状不规则产品，在缓冲包装结构设计中应采取适当的措施。1、带突起物产品防护包装 对带有突起物产品的缓冲包装，必须慎重考虑“触底现象”。由于缓冲衬垫各部位的厚度不同，变形量也不同，突起物先受力。故必须认真地选择缓冲材料的厚度，预留出缓冲材料的变形量。触底现象就是在流通过程中，包装件的部分棱角或突起与外包装容器四壁发生碰撞的现象。带突起物产品的缓冲结构1dT 预留变形量的缓冲结构带突台产品的缓冲结构2、受压面积调整法 缓冲材料的使用要根据产品或内包装的尺寸，在
36、保证产品不触底的情况下，能吸收被压缩时的变形能量，以减少产品所承受的加速度影响。因此，要根据产品的形状调整缓冲材料或结构的受力面积。对于重量大、体积小的产品，要求缓冲面积比底面积大，缓冲材料与产品之间要用硬质材料胶合板或纤维板等隔开，使硬质材料一侧承受总的冲击，再由缓冲材料对硬质材料进行缓冲。在需要减小受压面积时，可将缓冲材料或结构与产品不接触部分切去，缩小接触面积，以保证合适的缓冲面积。受压面积调整形式3、整体产品固定防护包装 对于有可动机件产品，且产品的表面不能承受冲击时，要用硬质材料，将其它部分固定住，使产品整体承受冲击。不规则形状的产品可以用模制的衬垫进行缓冲，也可以将产品固定或支承在
37、内包装容器中，再用缓冲材料加以保护。4、长凸筋防护包装 如果产品底面的四棱只有很窄的受压面积，装卸、运输过程中产品在缓冲材料之间就会发生移动，严重时会从受压面跌落。因此，需要采用长凸筋进行防护，产品即使发生一些移动，也不会影响受压面积。5、大挠度产品防护包装 对于大挠度产品的防护包装，不能只在产品底面的两端放置缓冲材料。由于产品弯曲可能产生不良后果，因此需要在产品跨度的中央位置也放置受压的缓冲块，或使两端的缓冲垫朝中央方向至少延伸1/4以上，这时防护包装才会有良好的缓冲效果。6、有突出部分产品防护包装 对于有突出部分的产品，缓冲材料的厚度应以该部分外侧到外包装容器的内侧的尺寸为准。7、缓冲座防
38、护包装 如果大型产品中某些部件较为脆弱而又可以拆卸，可将该部分拆卸后单独包装。对于体积、重量较大的产品，可将其固定在抗冲击座（如橡胶缓冲座）上进行防护包装，以防止冲击和振动对产品的影响。这种包装工艺要求组成产品的部件应尽可能减小，产品在包装箱内自由运动的空间应加以限制，以满足产品保护为限度。橡胶座 8、现场发泡系统 现场发泡包装工艺适用于任何形状的产品，如精密仪器、精密机械及其零部件包装，电子计算机、电子电器产品包装，还可以作为一些产品运输加固材料、衬板填空材料等。由于包装容器和产品之间填充了泡沫塑料，能保证充分的固定和支承，使产品得到良好的保护，极大地降低了产品破损率。包装箱可以用一般的纸板
39、箱或瓦楞纸箱，而不需要木质包装箱，因此可以节省包装和运输费用。a）用PE薄膜垫底后注入反应混合物b）用薄膜盖住发起的泡沫c）放入待包装产品d）放入第二层薄膜e）注入反应混合物f）关封纸箱 现场发泡包装系统由物料传输系统、物料储存系统、液压操纵系统和电子控制系统组成。泡沫形成的过程是，物料储存系统内有两个物料罐，分别储存 A种液体物料和B种液体物料，这两种物料在物料传输系统的泵站作用下，通过管道进入喷射枪混合后引起化学反应，然后从喷射枪中喷出，在待填充空间形成固体泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料现场发泡包装工艺很成熟，根据具体缓冲包装要求选用软质或硬质泡沫。在使用聚氨酯作现场发泡包装时必须有安全保护，通风良好，因为异氰酸酯等有一定的毒性。第五节第五节 缓冲包装缓冲包装CADCAD系统系统 1、缓冲包装CAD系统模块图 11个功能模块，7个数据库，2个图形库 2、缓冲包装CAD 7个功能模块：缓冲衬垫初步设计A1，应力校核A2，挠度校核A3，跌落姿态校核A4，蠕变校核A5，防振校核A6，输出衬垫结构图和材质A7 3、瓦楞纸箱CAD 4个功能模块：计算抗压强度B1，校核堆码强度B2，纸箱结构设计B3，输出箱坯结构图和纸板配料方案B4缓冲包装CAD系统模块图
