5-瓦楞纸箱结构设计(包装设计)

前言第五章瓦楞纸箱结构设计•瓦楞纸板结构表示方法•瓦楞纸箱箱坯结构•瓦楞纸箱箱型标准•瓦楞纸箱尺寸设计•瓦楞纸箱强度设计UP知识点：瓦楞纸板的表示方法（1）原纸品种/定量/纸板层数/楞型表示法表示公式：外面纸品种-外面纸定量·瓦楞芯纸品种-瓦楞芯纸定量·内面纸品种-内面纸定量、瓦楞楞型例如：WK-200·SCP-150·WK-200CF瓦楞纸板的结构是双面C楞，内外面纸为200g/㎡漂白牛皮浆箱纸板，芯纸为150g/㎡半化学浆高强瓦楞纸。（2）原纸定量/瓦楞层数/楞型表示法表示公式：外面纸定量/夹芯纸定量/内面纸定量-瓦楞芯纸定量/瓦楞层数、瓦楞楞型例如：293/240/293-155/2AB表示外面纸、夹芯纸、内面纸、瓦楞芯纸分别为293、240、293、155g/cm°的AB楞双瓦纸板。（瓦楞层数用1或2表示单瓦楞或双瓦楞）（3）纸板代号表示法表示公式：纸板代号-纸板类别号.同类纸板序号例如：S-1.1表示第1种优等品双面单瓦纸板，技术指标可查：耐破度638Kpa，边压强度4.5kN·m，适宜制造出口商品及贵重物品的运输纸箱。（纸板代号S或D表示单瓦楞或双瓦楞）UP知识点：瓦楞纸板的厚度瓦楞纸板厚度计算公式如下：dFttthnmnnt—瓦楞纸板实际厚度，mmtn—内、外面纸与夹芯纸厚度，mmtmn—瓦楞芯纸厚度，mmFhn—瓦楞辊高度，mmd—瓦楞纸板制造过程中的厚度损失，mm7—外面纸厚度6—瓦楞高度5—芯纸厚度4—内面纸厚度1—外面纸2—瓦楞芯纸3—内面纸UP知识点：瓦楞纸板箱坯结构1—瓦楞方向2—制造商结构3—横切线4—横压线5—纵切线11—纵压线6—开槽7—侧板8—外摇盖9—内摇盖10—端板53分切压痕开槽制造商接头TJ胶带粘合GJ黏合剂粘合SJU形钉钉合箱面与摇盖UP知识点：瓦楞纸板箱形标准（1）国际纸箱箱型标准（InternationalFibreboardCaseCode）基型即基本箱型，用4～8位阿拉伯数字表示：01—商品瓦楞卷筒纸和纸板02—开槽型箱03—套合型纸箱04—折叠型纸箱托盘05—滑盖型纸箱箱型种类箱型序号改型后缀码标准箱型（统一码）06—固定型纸箱(布利斯纸箱Bliss)07—预粘合纸箱主要是一页纸板成型，运输呈平板状，打开箱体即可使用。包括自锁底箱和盘式自动折叠纸箱。09—内附件包括衬板、缓冲垫、间壁板、隔板等，可结合纸箱设计，也可单独使用。06类箱成型方式（0605箱）知识点：瓦楞纸板箱形标准（1）02类开槽型箱成型及填充方式（a）盖面填充（b）底面填充（c）端面填充（d）侧面填充任务：认识瓦楞纸箱箱型及成型04类托盘箱成型及充填方式（a）粘合（b）组装（c）锁合（d）充填内装物UP知识点：瓦楞纸板箱形标准（2）组合型组合型是基型的组合，即由两种及以上的基本箱型组成或演变而成，用多组数字符号来表示。如下图所示箱型：上摇盖用0204型（a），下摇盖用0215型（b），表示方法：0204/0215（c）。国家标准箱型（GB-T6543-1986）参考国际箱型标准系列，规定了运输包装用瓦楞纸箱的基本箱型，该标准正在修订中。•我国国家标准GB6543—86（瓦楞纸箱）参考国际箱型标准系列规定了运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱的基本箱型，其箱型代号如表2所示：知识点：瓦楞纸板箱形标准（1）1、包卷式纸箱2、分离式纸箱3、三角柱型纸箱4、大型纸箱5、新型隔板知识点：非标准瓦楞纸箱方便堆码箱（1）方便堆码托盘纸箱结构之一方便堆码托盘纸箱结构之二方便堆码箱（2）方便堆码的果蔬运输托盘箱方便堆码箱（3）隔板（1）Camicon隔板结构（a）隔板（b）固定形隔板（c）缓冲底隔板（d）三角形隔板（e）盘式隔板（f）连箱型隔板隔板结构之一（a）2×2隔板（b）3×2隔板隔板结构之二（a）3×2隔板（b）成型图（c）4×3隔板隔板结构之三（a）3×2隔板（b）4×3隔板隔板（2）一、內装物排列方式1、长方体內装物排列方式（1）排列数目式中——瓦楞纸箱装量，件——瓦楞纸箱长度方向上内装物排列数目，件——瓦楞纸箱宽度方向上内装物排列数目，件——瓦楞纸箱高度方向上内装物排列数目，件HBLnnnnnLnBnHn瓦楞纸箱尺寸设计（2）排列方向立放：lb//LB内装物底面//纸箱底面侧放：bh//LB内装物端面//纸箱底面平放：lh//LB内装物侧面//纸箱底面图5-55可以帮助进一步理解，其中P、Q、R、S、T、V分别代表6种不同的排列方向。LbLl////BlBb////LhLb////BbBh////LlLh////BhBl////图5-55內装物排列方向（a）外包装纸箱（b）內装物立放（c）内装物侧放（d）内装物平放（3）排列方式排列数目与排列方向的综合为排列方式。瓦楞纸箱装量数目决定内装物的可能排列数目种类很多，而每一种排列数目又有6种可能的方向，所以构成一个瓦楞纸箱可以有多种排列方式，而每一种排列方式又对应着一种箱形尺寸。•例：某牙膏选用0201型瓦楞纸箱作外包装，内装中包装24盒，中包装外尺寸为•190×140×120(mm)，试选择合适的排列方法。•分析：牙膏软管在中包装盒内只能平放或侧放。•lh//LB或bh/LB，而中包装盒则选择立放为最佳。•即P型l//L•或Q型b//L将中包装盒的长度、宽度与高度分别乘以倍数Nlnbnh×1190140120×2380280240×3570420360×4760560480×5950700600×61140840720×7………………×8………………如果综合考虑纸板用量、抗压强度、堆码状态、美学因素等条件，则0201箱形比例以L:B:H=1.5:1:1为最佳。寻找相应的L与B。则，11405601202.04:1:0.218407601201.11:1:0.16距1.5:1:1相差甚远，故舍弃。高度方向排列两层，先考虑4×3×2则，7604202401.81:1:0.575705602401.02:1:0.43舍弃高度方向排列三层，先考虑4×3×2则，7602803602.71:1:1.295603803601.47:1:0.95发现只有4b×2l×3h560×380×360方案最接近目标。因此，选定排列方式为：Q型：4L×2B×3H=nb×nl×nh2、圆柱体内装物排列方式（1）错列排列图5-56圆柱体内装物错列排列（2）列数与空间利用率关系①列数与空间利用率关系m=M-1②排列优数（Q）式中：Q——排列优数；M——排列行数；N——奇数行排列列数；INT(M/2)——不大于M/2的最大整数。当Q1时，齐列排列的空间利用率优于错列排列，当Q1时则反之。)2()]1(231[MINTMNNMQ（3）错列排列列数优化值域列数优化值域就是在错列排列中，当行数一定时，奇数行排列列数在该值范围内则空间利用率一定优于齐列排列，而且数值越大，空间利用率越高，而在该值域范围之外，空间利用率一定低于齐列排列。二、理想尺寸比例与最佳尺寸比例1、尺寸比例尺寸比例定义如下：式中：——瓦楞纸箱长宽比——瓦楞纸箱高度比——瓦楞纸箱长度尺寸，mm——瓦楞纸箱宽度尺寸，mm——瓦楞纸箱高度尺寸，mmHBL::BLRL/BHRH/LRLRHRLBH2、理想尺寸比例图5-57瓦楞纸箱尺寸比例3、理想尺寸比例的单项决定因素（1）纸板用量（2）抗压强度A.RL对抗压强度的影响图5-58瓦楞纸箱箱面应力分布图5-59RL与抗压强度关系曲线B.RH对抗压强度的影响图5-60纸箱高度与抗压强度关系曲线（3）堆码状态A.RL对堆码状态的影响：有两类堆码形式，一类是平齐堆码（重叠堆码），一类是交错堆码。图5-61纸箱RL对堆码状态的影响（a）平齐堆码（b）井式堆码（RL=2）（c）销式回转堆码（RL=2）（d）瓦形堆码（RL=1.5或RL=1.33）B.RH对堆码状态的影响图5-62纸箱RL对堆码载荷的影响0201型箱的最佳尺寸比例应为1.5:1:1（4）美学因素当代造型美学常用比例有：A.黄金分割比例B.整数比例C.直角比例三、瓦楞纸箱尺寸设计1．内尺寸（1）内尺寸确定因素a.内装物最大外尺寸；b.内装物排列方式；c.内装物公差系数；d.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：')1(maxkTndnxXxxi式中——纸箱内尺寸，㎜——内装物最大外尺寸，㎜——内装物排列数目——内装物公差系数，㎜——衬格或缓冲件总厚度，㎜——内尺寸修正系数，㎜iXmaxxxndT'k图5-66中包装间隙系数（a）空包装（b）实包装（c）包装尺寸（3）采用错列排列包装的内尺寸计算公式圆柱体内装物采用错列排列时，包装内尺寸计算公式如下：高度内尺寸计算公式同齐列排列。式中：Li=包装长度内尺寸（列方向长度尺寸）Bi=包装宽度内尺寸（行方向长度尺寸）N——错列排列奇数行列数M——错列排列行数d——间隙系数Ki——内尺寸修正系数iikdNNDL)1(iikdMMDDB)1()1(23个数增加率=单位面积降低率=a.当错列排列列数在列数优化值域范围内，可以提高圆柱体内装物在包装中的空间利用率，从而达到减量化及降低生产、运输、仓储成本的目的。b.列数优化值域与圆柱体内装物的大小即直径D无关。%100齐列排列总数齐列排列总数错列排列总数%100齐列排列单位面积错列排列单位面积齐列排列单位面积2、制造尺寸箱体长、宽、高度制造尺寸计算公式式中——瓦楞纸箱长、宽、高度制造尺寸，㎜——纸箱内尺寸，㎜——瓦楞纸板计算厚度，㎜——由内向外纸板层数——箱面系数tanXXi)(1XiXt1na图5-67瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸与制造尺寸的关系（a）“└┘”形结构（b）“∟”形结构3.外尺寸外尺寸计算公式如下：将后两项常数合并，仍用表示：式中——纸箱外尺寸，㎜——纸箱最大制造尺寸，㎜——纸箱外尺寸修正系数，㎜KtXXomaxKXXomaxoXmaxXK第四节瓦楞纸箱强度设计一、影响瓦楞纸箱强度的因素基本因素包括：①原纸强度②瓦楞楞型③瓦楞纸板种类④瓦楞纸板含水率⑤流通领域中外界环境的影响可变因素包括：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。二、抗压强度1、抗压强度图5-72瓦楞纸箱抗压试验曲线2、瓦楞纸箱抗压强度计算（1）凯里卡特（K.Q.Kellicutt）公式A.凯里卡特公式：一般凯里卡特公式如下：式中——瓦楞纸箱抗压强度，N——瓦楞纸板原纸的综合环压强度，N/㎝——瓦楞常数——瓦楞纸箱周边长，㎝——纸箱常数ZJZaXPPzx32)4(PxPzaXZJ其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下：式中——面纸环压强度测试值，N/0.152m——瓦楞芯纸环压强度测试值，N/0.152m——瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸原长度与面纸长度之比对于单瓦楞纸板来说，公式（5-21）为：对于双瓦楞纸板来说，公式（5-21）为：2.15mnnnxRCRPnRmnRnC2.15321nxCRRRP2.152211321CRCRRRRPmmx补充•环压强度（RCT）：是指将一定尺寸的试样，插在试样座内形成圆形，在两测量板之间进行压缩，压溃前所能承受的最大的力。•平压强度（CMT）：指在一定的湿度下，将瓦楞芯纸在一定齿形的槽纹仪上，压成一定形状的瓦楞，然后在压缩仪上测定瓦楞所承受的力，以kg表示。•边压强度（ECT）试样的瓦楞方向垂直于耐压强度测定器的两板，然后施压，直到样品压坏为止。B.凯里卡特简易公式：凯里卡特公式的计算需要用到方根，所以显得非常复杂。为使计算简化，可将公式（5-20）中的常数项进行合并，而且，一旦纸箱尺寸确定，其周长也可以作为常数处理，即式中——瓦楞纸箱抗压强度,N——瓦楞纸板原纸综合环压强度,N/㎝——凯里卡特简易常数ZJZaXFz32)4(PxPFC