2010年11月9日 星期二

本文是關於運輸包裝的設計實例,文章中涉及的尺寸和價格均為估算值,而且只是針對固定的包裝供應商所做的方案,僅作參考。

  一、背景簡介
   該產品為出口到=日=本=的一款馬達,加工企業在這個項目中需要對包裝進行成本上的控制,同時又要獲得客戶方的認可, 162mm * 162mm * 238mm , 5kg ,包裝不要求回收。 
  二、設計任務
   1、 40 尺的集裝箱裝運,盡可能地利用空間;
   2、托盤化運輸操作,避免人工搬運;
   3、每箱不得超過1000kg ;
   4、馬達必須豎著放。

  三、設計思路
   綜合上述任務要求,為方便再加工取用,採用集合包裝比較適宜,為了最大化內部空間利用率和不超過1000kg 的要求,產品6*6*4=144 的排列,選擇1100mm * 1100mm * 120mm 的托盤,整個運輸單元1120mm 的高度,正好堆放兩層,採用材質較好的紙箱就能夠符合保護要求,而且=日=本=這個國家在包裝上偏好用紙材料。
   (1) 考慮到海運出口, 操作安全規範的周轉環境下, 安全係數應不低於3 ,太高又浪費;
   (2) 內部的結構也可以提高承重功能,問題集中在紙板的性能上,體現紙板性能的數據來自兩個:耐破強度和邊壓強度。 這將作為選配材質的主要依據。

  四、方案解說
 

   1、膠合板托盤;
   2、圍板;
   3、底板和蓋板;
   4、夾檔1 ;
   5、夾檔2 ,和夾檔1 組合成產品隔間;
   6、夾檔3 ;
   7、夾檔4 ,和夾檔3 組合將馬達托起;
   8、 PE 袋,厚8s 即可,每個產品一個,用作防塵,共計144 個; 
   9、PET 打包帶,井字結構;
   10、 隔板, 3 片,分割為四層。

  以下重點介紹材質配製的步驟和依據

  第一步:設定安全係數 
  因為貨櫃出口,則設定溫濕度變化導致紙箱抗壓減低率為60%, 設定裝卸過程導致的減低率為20% , 則粗略的計算安全係數
  K=1/(1-0.6)(1-0.2)=3.125
  內襯也能起到一部分支撐作用, 故綜合安全係數設定為 3

  第二步:推數抗壓強度
  根據抗壓設計公式P=G ×( n-1 ) × K 
  則該款紙箱的抗壓值應為: P=740 × (2-1) × 3= 2220kg ( 21756N ) 

  第三步:根據抗壓強度推算公式反推出紙板邊壓強度
  根據尺寸可知周長為1.078m ,根據楞型可知紙板厚度為0.0065m ,已知紙箱抗壓要求為4983N ,則代入紙箱抗壓推算公式:B=5.874 × E × (T × C)1 /2
       21756=5.874 × E × (2.2 × 0.014)1/2 
       ECT=21097 N/m ,
  則紙板的用紙配置必須達到21097N/m 的邊壓才能滿足該紙箱的要求。

  第四步:最後確定合理的用紙配置 
  根據邊壓強度公式,紙板的楞型,工廠原紙的橫向環壓強度參數確定。
  瓦楞紙板的邊壓強度等於組成紙板各層原紙的橫向環壓強度之和。 
  其中對於楞紙,其環壓值為原紙環壓強度乘以對應的瓦楞的楞率。
  單瓦楞紙板Es= ( L1+L2+r × F) 
  雙瓦楞紙板Ed= ( L1+L2+L3+r × Fr+r1 × F1)
  三瓦楞紙板Et = ( L1+L2+L3+L4+r × Fr+r1 × F1+r2 × F2)

楞型

A

B

C

E

楞率 r

1.56

1.42

1.48

1.34

瓦楞厚度

4.5

3.0

4.0

1.8

  式中表示:
   L1 、 L2 、 L3 、 L4 分別為瓦楞紙板面紙、裡紙及中隔紙的環壓強度( N/m )
   r 、 r1 、 r2 分別表示瓦楞的楞率(以公司實際數據為準)
   F 、 F1 、 F2 分別表示芯紙的環壓強度( N/m )
   備選的材質

代碼
定量
耐破指數
(Kpa.m2/g)
橫向環壓強度
(N/M)
M
360
2.8
3816
A
250
2.5
2125
G
200
3.6
2100
R
150
18
1161
@
180
25
1612

  圍板7 層紙板 
  初選@ 芯紙,但後來了解到高克重芯紙需要預定而且起定量要求5T/ 次,門幅種類少,沒有符合圍板990mm 的生產走紙要求,故選擇了B 芯紙,常用/適用性廣/ 門幅齊備,但性能稍低於@ 紙。 這樣的話,就必須在箱板紙上來平衡綜合性能以達到邊壓要求。 箱板紙中,M 克重高,耐破和環壓性能好,相對其他材質更有抗潮方面的優勢,在中間的幾層選擇比較適中的A 紙來合理控製成本,同時又不影響生產設備的高效運作。 
  MBABABM 
  •  三瓦楞紙板ETt = ( 3816+2125+2125+3816+1.56 × 1161+1.48 × 1161+1.42 × 1161) 
  •  =20989 N/m 
  接近要求的邊壓強度,而且都是常備用紙,性能穩定,生產部和品管的反饋確認了這樣的配備可行,且有做過這樣配置的產品。
  蓋5 層紙板 
  從包裝結構中可以看到, 蓋子要直接承載重量, 需要比較強的平壓強度和耐破強度.B 芯紙,M 為箱板紙, MBMBM 。
  夾檔5 層紙板,選用常用的紙板GBGBG 。 
  五、案例總結 
  整個運輸包裝單元約300元,低於預算值,結構簡單,操作簡便。作者:楊成偉

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