瓦楞纸箱尺寸和强度设计

1瓦楞纸箱一、瓦楞纸箱的尺寸设计瓦楞纸箱由三个尺寸组成：内尺寸，制造尺寸，外尺寸。制造尺寸是确定箱坯上切断、开槽、压线位置的尺寸。1、瓦楞纸箱的内尺寸以内壁为基准，箱内三个方向上的有向尺寸称为纸箱的内尺寸。（1）内尺寸确定的因素：①内装物最大外尺寸；②内装物排列方式；③内装物公差系数；④内装物隔衬与缓冲件的相关尺寸。（2）内尺寸计算公式除错列排列的圆柱形内装物以外，其他内装物的瓦楞纸箱内尺寸计算公式如下：kTndnxXxxi)1(max式中：iX――纸箱内尺寸，mmmaxx――内装物最大尺寸，mmxn――内装物排列数目d――内装物公差系数，mmT――衬格或缓冲件总厚度，mmk――内尺寸修正系数，mm上式中如果xn＝1，T＝0，则：iX＝maxx+k这是单件内装物的瓦楞纸箱内尺寸计算公式。内装物公差系数d如下取值：中包装盒：±（1～2）mm/件；针棉织品：±3mm；硬质刚性品：+（1～2）mm/件。确定纸箱内尺寸的原则是，既要保证产品能顺利地装入箱内，又不使产品在箱内有明显的移动空间。因此通常情况下纸箱内尺寸都应稍大于内装物外轮廓尺寸。内尺寸修正系数k取值件表：瓦楞纸箱内尺寸修正系数k（单位：mm）：iLiBiH小型箱中型箱大型箱3～73～71～33～45～72、瓦楞纸箱的制造尺寸2制箱时的下料尺寸称为纸箱的制作尺寸。制造尺寸以展开的箱坯上的压痕线为度量的基准。分切机上的压痕棍在压线位置上压出的是一条沟，压线是这条沟槽的中心线。（1）、纸箱长、宽、高的制造尺寸。用k表示内尺寸的修正系数，可将纸箱长、宽、高的制造尺寸表示为：kXXi由于箱坯加工难免有些误差，而且压线后纸板有些收缩，因此实际的修正系数稍大于纸板的厚度，如表所示为常用的开槽箱型0201型瓦楞纸箱的修正系数取值(表中2L为接头所在边，2B为与接头接合边，考虑到纸板折叠时产生的厚度，它们均取较小值)：02类开槽箱型制造尺寸修正系数k（单位：mm）名称楞型1L2L1B2BHE21213B32326BC858514AB969516（2）、纸箱接头的制造尺寸。接头J的尺寸根据瓦楞层数和生产工艺水平确定。三层瓦楞纸板为35～40mm，五层瓦楞纸板为45～50mm，七层瓦楞纸板为50mm。（3）、纸箱摇盖的制造尺寸。由于内、外盖不在同一平面，外摇盖对接时会出现一定间隔，因此摇盖长度也有适当的伸放量。对于常用的开槽箱型0201型纸箱，A型楞三层瓦楞纸板的伸放量为2～3mm，AB型楞五层瓦楞纸板的伸放量为4～5mm，BC型楞的五层瓦楞纸板的伸放量为3～4mm。3、瓦楞纸箱的外尺寸纸箱箱面上的标志尺寸是它的外尺寸，箱体体积也是按照外尺寸计算的。纸箱的外尺寸大于制造尺寸，这个大出的尺寸称为外尺寸修正系数。用K表示，纸箱外尺寸与制造尺寸的关系为：KXX0一般来说，外尺寸长度和宽度方向的修正系数值为1个纸板厚度，高度方向的修正系数值为2个纸板厚度。以纸板厚度为基础，在考虑纸箱棱角的突出误差，就可以定出外尺寸修正系数K。常用楞型的瓦楞纸箱外尺寸修正系数K值如表所示：瓦楞纸箱外尺寸修正系数K（单位：mm）楞型EBBCABK2~43~57~118~123根据瓦楞纸箱尺寸设计的实际经验，已知最大内装物尺寸为maxX，可以简便地算出瓦楞纸箱的外尺寸：KXXmax0K为综合尺寸修正系数，常用楞型的瓦楞纸箱综合尺寸修正系数K值如下表所示：综合尺寸修正系数K（单位：mm）楞型EBBCAB度量方向长、宽高长、宽高长、宽高长、宽高K6～138～148～1512～1815～2624～3216～2827～35K的取值大小根据实际情况来确定，在内装物的可压缩性较强的情况下，K通常取较小值。如山特的机器一般都有缓冲材（EPS，EPE）的包装保护，考虑到缓冲材的压缩变量，在设计纸箱尺寸时K可取较小值，使缓冲材与纸箱配合紧凑，这有利于提高纸箱的抗压强度，并且防止机器在包装箱内晃动和二次冲击的产生。二瓦楞纸箱的强度设计瓦楞纸箱的抗压强度既是评价瓦楞纸箱的重要指标，又是设计瓦楞纸箱的重要条件。影响瓦楞纸箱强度的因素可以分为两类：一类是无法避免的基本因素，也就是决定瓦楞纸箱强度的主要因素，包括：①原纸强度——内面纸、外面纸、瓦楞芯纸的环压强度（RCT）或瓦楞芯平压强度（CMT）；②瓦楞楞型——A、B、C、E等；③双面、双芯双面、三芯双面等；④瓦楞纸板含水率；⑤流通领域中外界环境的影响。另一类是在设计与制造瓦楞纸箱过程中人为影响的可变因素，在设计与制造过程中可以设法避免，包括：①箱型与箱形；（尺寸比例）②印刷面积与开孔位置；③瓦楞纸箱制造技术；④制箱设备缺陷；⑤质量管理。1、原纸强度原纸强度是原纸质量的技术指标，而原纸质量的波动，不仅会影响瓦楞纸板的横向环压强度，而且在制箱时与各种不良因素叠加，势必大大降低纸箱的强度。所以要选用质量高且稳定的原纸，以保证瓦楞纸箱的必要强度。2、瓦楞楞型瓦楞楞型对纸板强度的影响，见下表：4瓦楞楞型对纸板强度的影响楞型特性ABCE楞型特性ABCE端压强度最劣优劣最优抗压强度最优劣优最劣平压强度最劣优劣最优压缩变形量最大小大最小从表中可以看出，抗压强度与变形量的排列顺序都为：A＞C＞B＞E所以在设计瓦楞纸箱时，如果B型瓦楞抗压强度足够，就应优先选取变形量小的B型楞，而不要选取A、C型楞。3、瓦楞纸板瓦楞纸板种类不同，强度也就不同。一般情况下，瓦楞层数越多，纸板强度也就越大。由于粘合剂可以赋予瓦楞纸板更大的强度，所以与单层垂直箱面或几层非粘合组合垂直箱面相比较，两层以上垂直箱面粘合，其强度和刚度就可以提高。如果单瓦楞纸板的强度为1，则两层非粘合单瓦楞纸板的合成强度为2，而两层粘合单瓦楞纸板的强度可以提高导2.39。另外，涂蜡箱面强度可提高70％。4、纸箱压痕线纸箱压痕线特别是横压线的宽度对强度影响较大。设无横压线的箱框抗压强度指数为100％，随着横压线宽度的增加，纸箱的变形量增大，抗压强度指数降低。有横压线的纸箱比无横压线的纸箱箱框抗压强度大约下降20％～30%。5、含水率瓦楞纸板在湿度较高的环境中，可以吸湿；而在湿度较低的环境中，可以放湿。这种湿度的变化将影响导瓦楞纸箱强度的变化。随着瓦楞纸板含水率的增加，不管瓦楞原纸的材料如何，纸箱强度成比例下降。所以，在设计瓦楞纸箱时，必须注意所使用的时间、季节、期限和去向，环境因素随时影响着纸箱的抗压强度。含水率与瓦楞纸箱抗压强度的关系，可用下式表示：09.0PPx式中：P——瓦楞纸箱抗压强度，Nx——瓦楞纸板含水率，％0P——含水率0％时的纸箱抗压强度，N6、流通领域内的因素（1）堆码方式。因为纸箱的受力主要是由它的棱角来承担的，所以平齐堆码比交错堆码强度要高（平齐堆码比交错堆码稳定性要差）。但在原木栈板运输时，由于木条间距的影响，平齐堆码强度确比交错堆码强度要低，而当包装件伸出栈板时，任何堆码强度都要降低。纸箱堆码有少许的偏差，强度也将大大降低。例如三层平齐堆码，纸箱强度大约降低10％左右，而仅有12mm的偏差则要降低29％以上。（2）瓦楞纸箱在栈板上的位置。针对原木栈板而言，瓦楞纸箱箱角不要位于栈板木板的空隙处，因为这时纸箱不是四壁平均受力，而由悬空边角承担了过多的负荷。利用原木栈板时，一般有以下原则：①纸箱长边与木条平行，且纸箱5两侧均位于木条上方，则强度最好；②纸箱长边与木条平行，但纸箱两侧悬空在木条间隙处，则强度次之；③纸箱宽边与木条平行，且纸箱两端均位于木条上方，则强度较差。④纸箱宽边与木条平行，但纸箱两端悬空在木条间隙处，则强度最差。⑤如果栈板为整板结构（如胶合板栈板），则无论纸箱位置如何强度都将超过①。原木栈板的木条间距一般应小于100mm，以70mm为佳，间距加大，强度降低。（3）负荷时间。一般瓦楞纸箱由于运输、搬运、储存、堆码等流通领域内的作业而造成强度的降低，其剩余的大小随负荷时间的延长而递减。7、印刷面积与印刷设计。在瓦楞纸板单面机或联合机上，加工工序是先生产出瓦楞纸板，然后在瓦楞纸板上印刷。所以，在使用一般油性油墨印刷时，印刷压力能将瓦楞压溃，从而降低纸箱强度。因为纸箱的抗压强度主要依靠四个棱角来支持，距棱角越远，支撑力越小。端面两棱角间距小，支撑力比侧面大，所以受影响的变化也大。比如端面全印刷的抗压强度比无印刷约低34.9％，而侧面全印刷只降低26％，这就说端面印刷对纸箱强度的影响较侧面大。一般来说，随着印刷面积的增加，纸箱强度按比例下降。全印刷约下降40％。横向带状印刷，在中心幅宽50mm，约下降35％；在下沿幅宽50mm，约下降30％；在上下两边各印宽52mm，约下降37％。而在纸箱侧面、端面中心部均纵向印刷50mm，则只约下降5％。8、开孔面积与开孔位置。水果及其他需要通风保鲜的运输纸箱、或需方便搬运的运输纸箱以及运输销售两用纸箱的开窗结构，由于通风孔、提手孔与开窗孔的瓦楞被切断，所以纸箱的强度降低。在设计开孔面积和开孔位置时，应掌握以下的原则：①同一开孔形状，同一开孔位置，开孔面积越大，纸箱强度降低越大；②开孔位置越接近纸箱上下两边，纸箱强度降低越大；③开孔位置越接近箱棱箱角，纸箱强度降低越大；④开孔位置越接近箱面中心线，纸箱强度降低越小⑤开孔位置越接近箱面中心点，纸箱强度降低越小⑥同一开孔位置，同一开孔面积，切断瓦楞棱数越小，纸箱强度降低越小；⑦作为⑥的特例，矩形开孔，其长度若平行于楞向，较垂直于楞向纸箱强度降低小；⑧同一开孔位置，同样开孔面积，分散开孔比集中开孔纸箱强度降低小。总之，在开孔结构中，纸箱强度的降低与开孔位置、开孔面积、开孔形状等因素有关。不论是在仓库还是在运输途中，货物都要向上堆码，因此上面的货物对最底层的纸箱产生一定的压力，这个压力称为堆码荷载。纸箱能承受的最大压力称为它的抗压强度。为了保证底层的货物不被压坏，纸箱的抗压强度必须大于堆码荷载，而且要有一定的安全系数，这一要求称为瓦楞纸箱的堆码强度条件。既经济，又安全，堆码强度条件是对这一设计原则的科学表达。影响瓦楞纸箱抗压强度的因素：捆扎带，加厚纸板，粘合双层面纸。69、瓦楞纸箱的抗压强度设计：（1）堆码载荷。产品装箱后形成包装件，包装件又称为货物。货物向上堆码时，最底层纸箱承受的堆码荷载为：)1(HhWP(a)式中W为每件货物（包装件）的重量，H为纸箱的高度，h为堆码高度。（2）堆码强度条件。为了保护箱内产品，纸箱的抗压强度必须大于堆码荷载，而且要有合理的安全系数。这一要求称为堆码强度条件，其表达式为：KPPc(b)式中K为安全系数。将式(a)代入(b)，可将堆码强度条件写为：1HhKWPc(c)（3）安全系数。安全系数是由货物的储存期和储存条件决定的：储存期少于30天K＝1.6储存期30～100天K＝1.65储存期100天以上K＝2另外考虑到其他不可预料的恶劣运输条件，K可适当加大取值。瓦楞纸箱结构优化设计设计步骤：1.计算纸箱结构尺寸；2.选择最佳箱型；3.计算抗压强度，优化瓦楞纸板的配料方案；4.箱坯图设计；5.输出箱坯图和纸板配料方案。