包装设计基础说课材料

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1、1,包装设计基础,邵忱,Mobile: 13174865141 Email: ,2,主要内容,包装设计概述 包装成本分析 包装设计基本方法 包装设计验证,3,包装的基本功能,容装 交流 装饰 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。,4,包装设计 挑战,物流过程全面优化 产品制造完成到达最终用户 达致最佳的成本利用率（经济效益） 考虑的内容 包装类型 包装形式 包装材料数量 适当的保护能力,6, ISTA,“尽可能使产品包装达到合理水平”,7,包装成本,8,包装综合成本,综合成本,包装材料成本,可接受的成本,9,包装的实际成本,包装材料

2、费用 包装试验费用 运输费用 产品/包装损坏费用 替换/维修费用 环境友好费用,NT￥,10,包装设计方法,根据经验设计 容易造成一定的损失 容易造成过度包装 采用科学的方法 系统的方法 合理的选材 优化设计,科学的包装设计是一种现代理念的体现 科学的包装设计是先进的多边缘学科技术的体现； 科学的包装设计是理论与实际相结合的最优结果的体现。,11,改善运输包装,数据 积累 应用 定性分析 定量分析,12,包装设计流程,危害,产品,材料,设计,测试,数据,13,试验水平推动包装改进,14,运输包装设计,15,包装设计要考虑的内容,材料用量，尺寸 相关因素 成本 物流环境 实用性,16,包装设计六

3、步法,确定流通环境 确定产品特性 产品改进设计 选择缓冲材料 包装系统设计 包装系统测试,17,运输包装的 物流危害,18,物流中的相关因素,后勤学 综合时间和空间的变化 运输 仓储 搬运,物流过程会随着各种因素不断变化,19,物流变化对包装的影响,20,主要的危险因素,冲击 振动 温度 湿度 堆码 其他,一般会经历搬运装卸、仓储堆码、运输、再次搬运装卸等过程。 在物流过程中同时存在气候环境的影响。 在物流过程中还存在人为性危险因素的影响。,21,举 例,生产企业,分销商,消费者,22,物流危害 振动,总是在移动过程中产生 根据运输途径来划分 公路、铁路、空运、水运 独立考察不同的运输途径 受

4、车辆结构的影响 危害原因 = 振动,23,振动危害特征1,宽频域范围 1-3 Hz 低限 100-300 Hz 高限 低振动强度 平均水平 0.04-1.20 Grms 特定频率上可达到 1.5 G 最高水平不会超过基础水平的4x 随机振动谱,24,振动危害特征2,时域上的振动记录曲线,25,振动危害特征3,频域上的振动记录曲线,26,物流危害 仓储,总是受时间的直接影响 存货的周转速度存在较大的变数 利用直方体的排列效率 包装件的堆码 减少空气环境的影响 极端的温湿度 危害原因 = 载荷+时间+温湿度,27,仓储危害特征1,载荷 堆码高度 1m - 4.5 m 相同的包装件 时间 天/月 温

5、度 (inside/outside) 一般仓储条件 4 - 44C 相对湿度 最大达至 100%,28,仓储危害特征2,数据来源：INDUSTRY SOURCES,29,仓储危害特征3,数据来源：瓦楞纸箱强度研究项目,30,物流危害 搬运,总是在位置变化过程中 载荷的大小有直接影响 单一包装件 集装载荷 搬运方式影响 人工搬运，机械辅助，自动搬运 有意或意外的跌落，冲击 通常在较低或中等强度水平 高强度冲击的几率较小，但后果严重 危害原因 = 包装件的跌落,31,搬 运 装 卸 环 节,跌落可能出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； 机械搬运； 跌落的高度；

6、 跌落的次数； 跌落的部位。,32,搬运危害特征1,33,搬运危害特征2,危害的强度,产生危害的可能,34,关于包装件跌落的结论,一个包装件从很高处跌落的可能性很小； 大多数包装件会经历许多低位置的跌落，相应地很难经历一次从高度的跌落； 大多数包装件跌落在底面，根据统计底面跌落占整个跌落方式的50%； 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；,35,关于包装件跌落的结论,包装件越重，跌落高度越低； 包装件越大，跌落高度越低； 在搬运中，提把能相对的降低包装箱与地面的相对高度； 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。,36,搬运装卸方式与跌落高度,37

7、,其他物流危害,大气压力 温湿度循环 物流危害的组和 堆码运输 负载冲击 振动冲击,38,测量危害水平,技术增强的工具 随包装件记录物流环境 记录温湿度变化 记录振动、跌落的所有情况,39,产品特性,脆值,40,产品特性说明,体现产品自身的安全水平 产品脆值 冲击 破损边界曲线 振动 响应,41,产品脆值,定义 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Gs表示）。同一产品在不同的方向上通常会有不同的脆值。 破损边界曲线 临界速度变化 vs 临界冲击加速度,42,产品破损边界曲线,43,脆值试验,可控冲击试验机 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,

8、X,Y,Z,44,冲击试验机,控制器,样品,冲击台面,冲击程控器,45,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,46,振动脆值,用振动台进行产品测试 查找导致产品损坏的频率 (响应) 扫频试验 1-100Hz or more 检查“临界” 临界意味着在运输过程中可能的输入会导致产品损坏。,47,包装材料,性能评价及选择,48,选择材料性能,包装设计师掌控 缓冲材料 “缓冲特性曲线” 瓦楞纸箱 抗压强度 其他所有的包装材料,49,运输包装系统及常用材料,木、胶合板托盘、木箱、胶合板箱 瓦楞纸纸箱、托盘、格衬、集 合浅盘 硬纸板格

9、衬、纸盒 塑料膜袋子、缠绕膜、收缩膜 泡沫塑料缓冲材料 其他 纸浆模塑，支撑，等,50,典型的缓冲曲线,数据来源：蜂窝纸板缓冲研究项目,51,冲击缓冲曲线的意义,图释缓冲材料的冲击性能 说明不同静应力条件下缓冲材料的减震效果 每一条曲线表现出不同冲击高度和不同材料厚度条件下的冲击特性,52,面积变化时，重量保持不变 重量变化时，面积保持不变,如何确定静应力,53,缓冲特性曲线的“区域”,A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 B区域，冲击加速度较低，材料在最适宜的形变区域 C区域，冲击加速度较高，载荷过高使材料触底,54,A,B,C,55,防护包装设计, 振动、冲击,5

10、6,包装设计的基础,合理包装,产品 + 包装 = 危害,57,缓冲设计,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 实际上，产品振动评估很少出现问题 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,58,检查、了解产品,测量尺寸 重量 重心 突出部件 旋钮、把手等 结构薄弱环节 确定脆值 很少包括振动,59,确定流通环境,产品如何运输 预计的冲击高度是多少 每个纸箱、托盘的容装量 仓储堆码的要求是什么 需要几段倒转运输,产品信息综述,产品： 尺寸：L15” W10” H5” 重量：35 lbs 方式：单一运输 脆值：45 Gs 突出物：一个旋钮（前面） 薄弱部

11、位：顶/底中心 跌落高度：30 Inches,运输： 运输方式： 小包裹运送 包装数量： 一个 运输段落： 3段 堆码层数： 3层 设计限制： 必须使用现有的纸箱尺寸/类型 L: 19” W: 14” D: 9”,61,选择缓冲材料1,依据缓冲曲线 低于产品脆值 数据比较分析,例如 产品脆值 90G 选择曲线 计算材料用量,62,选择缓冲材料2,没有数据，估算材料厚度 例如 跌落高度60cm，产品脆值90G。压缩变形量1.33cm 通常，材料变形时被压缩至厚度的40%-60%时比较适宜的。 如果材料的压缩变形量是50%，应使用2.66cm厚的材料。,H跌落高度 G产品脆值,63,选择缓冲材料3

12、,根据跌落高度选择 确定抵御冲击的次数 确定垂直方向的脆值 确定低于脆值水平的曲线 选择可接受的材料厚度,必须低于脆值 根据最小厚度决定静应力范围 选择较高的静应力会节省材料，但是： 材料蠕变会造成影响 多次冲击的影响 较好的经验：优化10%,64,需要多少缓冲材料,用产品重量和静应力来确定所需要的缓冲材料面积 检查产品是否满足最小的承载面积 避开突出物、薄钢板等 边角等部位是常见的支撑点,65,全面保护,需要对产品的六个面均衡的进行保护 每个面重复上述过程 很多时候不能预知哪一个面会受到冲击或跌落,66,脆值与缓冲曲线,67,选择缓冲材料4,弹性 材料成本 加工成本 存储空间 供应商的合作能

13、力 生产线的综合分析,订货量 易于使用 环境友好度 区域适用性 企业形象,68,创造性地设计,最困难的工作是缓冲设计 已知材料的种类、厚度、总量 如何将材料分布在六个面上,69,通用的关键点,顶底方式 端面方式 角垫 分散载荷 避让突出物 注意门、盖等,易于取放 泡沫与瓦楞纸结合 粘贴 锁定 模压成型 加强筋,70,缓冲衬垫结构设计,常见的结构形式 平垫、角垫和棱垫 （见图） 不规则产品，结构设计时采取适当措施,71,缓冲衬垫结构设计（续）,受压面积的调查（图）,72,缓冲衬垫结构设计（续）,形状不规则物品的缓冲包装（图）Td/(1-E) T缓冲材料厚度；E变形量%；d突出物高度,带突出物的缓

14、冲结构,预留变形量的结构,73,缓冲衬垫结构设计（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； 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；,74,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，可另行包装； 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缓冲包装。,75,缓冲衬垫结构设计（续）,产品固定法,76,缓冲衬垫

15、结构设计（续）,产品防移法,77,缓冲衬垫结构设计（续）,外侧突筋结构,78,缓冲衬垫结构设计（续）,长形产品缓冲结构,79,缓冲衬垫结构设计（续）,偏心产品重心测定法,80,缓冲衬垫结构设计（续）,有突出部分产品的缓冲设计,原型/校验/应用,制作包装件样品 尽量与所设计的包装保持一致 通过试验来校核设计 试验强度在第一步时已经确定 在需要时重复前述步骤 前期数据的准确性会缩短修改的次数,82,瓦楞纸箱设计, 仓储堆码,83,纸箱的抗压,BCT纸箱抗压强度 ECT纸箱边亚强度,Deflection,Force,84,计算纸板边压强度,McKee公式 BCT纸箱抗压强度kN ECT纸板边压强度k

16、N/m BP纸箱综合尺寸（纸箱内周长），m T纸板厚度，m,85,纸箱尺寸与强度,数据来源：AUSTRALIAN PAPER MANUFACTURERS LIMITED,86,如何开始设计纸箱,计算载重量 例如： 每个包装重35kg，纸箱的BCT是500kg 堆码层数？,14个包装重490kg 15个包装重525kg 总共堆码15层,87,影响纸箱强度的因素,现在的条件以及先前的经历影响实际性能 温度、湿度 堆码方式 托盘条件 其他,88,环境条件的影响,参考条件：23C, rh 50%,数据来源：INDUSTRY SOURCES,89,适用系数 *,实验室测试在 50%RH条件 90% RH = 0.45 45% 是相对 50%RH条件下抗压强度 Lab test = 500 kg, Actual = 500 x .45 = 225 kg 70% RH = 0.65 依此类推,90,修正设计,重新计算前一个例子 500 x .45 = 225 225 / 35 = 6.429 high 在最底下纸箱上堆6层,