緩沖材料及設(shè)計(jì)資料學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1緩沖材料及設(shè)計(jì)緩沖材料及設(shè)計(jì)(shj)資料資料第一頁，共30頁。特性復(fù)原性緩沖性能密度塵埃度腐蝕性吸水性含水量防霉性耐候性柔軟性成型性粘合性使用范圍可燃性EPE好優(yōu)小無無無無良良良良良寬易燃EPS稍差優(yōu)小很小無無無良良稍差優(yōu)良窄易燃PU好優(yōu)小無無無微良良優(yōu)優(yōu)良寬易燃EVA好優(yōu)小有無無無良良優(yōu)良良寬易燃XPE/IXPE好優(yōu)小無無無無良良優(yōu)良良寬易燃瓦楞紙板差稍差一般稍有無大有不良良不良不可優(yōu)寬易燃紙漿模一般差大稍有無大有不良良差優(yōu)良寬易燃皺紋紙墊差不良一般大量無大有不良良不良不可良寬易燃化纖絲稍差良小有無無無良良優(yōu)稍窄易燃金屬彈簧無不良大無無無無良良差不可不可寬不燃橡膠無優(yōu)大無稍有大有不

2、良不良優(yōu)良良窄易燃薄膜氣墊稍差良最小無無無無良良優(yōu)不良良寬易燃薄膜懸掛稍差優(yōu)極小無無無無良良優(yōu)良良寬易燃第1頁/共29頁第二頁，共30頁。0 xEFdx每個單位厚度緩沖(hunchng)材料吸收的能量為/E h定義緩沖效率為：單位厚度緩沖材料吸收的能量與作用力的比值，用表示EEFhFh定義：緩沖效率的倒數(shù)就是緩沖系數(shù)，用C表示。1FhCE第2頁/共29頁第三頁，共30頁。通過靜態(tài)試驗(yàn)法得出的緩沖系數(shù)(xsh)靜應(yīng)力曲線。/FA/x h將力形變曲線轉(zhuǎn)變成應(yīng)力應(yīng)變曲線，計(jì)算(j sun)緩沖材料的形變能 E000 xEFdxA hdAhd 設(shè)0ed ，e為單位體積緩沖材料的形變能，所以EAhe緩沖

3、系數(shù)為1FhA hCEAhee第3頁/共29頁第四頁，共30頁。(%)(MPa)e(J/cm3)C0000.10.060.003200.20.130.1210.40.30.170.0276.180.40.20.0434.65頂點(diǎn)0.930.950.2354.03根據(jù)上表(shn bio)數(shù)據(jù)，可以繪制出Cm曲線、C曲線、Ce曲線。第4頁/共29頁第五頁，共30頁。設(shè)沖擊高度為H，緩沖(hunchng)材料的厚度為h，面積為A，試驗(yàn)重錘重量為W，可得到緩沖(hunchng)材料的靜應(yīng)力為stWA經(jīng)過測試，不同的重錘重量可測得不同的最大沖擊加速度值Gm，由此可以繪制出緩沖材料的最大沖擊加速度靜應(yīng)力

4、曲線（Gmst曲線）第5頁/共29頁第六頁，共30頁。曲線(qxin)1：h=2.25cm 曲線(qxin)2：h=4.5cm 曲線(qxin)3：h=6.75cm曲線(qxin)4：h=9.0cm 曲線(qxin)5：h=11.25cm 曲線(qxin)6：h=13.5cm第6頁/共29頁第七頁，共30頁。00mmWHAhdWHdAh 0mmmG WG hAhCAWHHd 因此，由Gm-st曲線可以得出C和m值，從而(cng r)繪出動態(tài)緩沖系數(shù)最大動應(yīng)力曲線（Cm曲線）。動態(tài)(dngti)緩沖系數(shù)mmG WA第7頁/共29頁第八頁，共30頁。解：410mmmG WmaMPaA0.01667

5、mmG hCaHmx W（kg）（m/s2）m（MPa）C1.0656.50.06611.171.3588.00.07610.002.0441.00.0887.503.0323.40.0975.505.0245.00.1234.1730441.01.3237.50根據(jù)(gnj)上表就可繪制出Cm曲線。第8頁/共29頁第九頁，共30頁。設(shè)計(jì)的包裝體系可以設(shè)計(jì)的包裝體系可以(ky(ky) )將產(chǎn)品和包裝將產(chǎn)品和包裝收到的沖擊的傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)殚L脈沖寬度和低收到的沖擊的傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)殚L脈沖寬度和低加速度幅值的響應(yīng)；加速度幅值的響應(yīng)；包裝和產(chǎn)品必須保證在運(yùn)輸過程中的任何包裝和產(chǎn)品必須保證在運(yùn)輸過程中的任何時候不

6、高于設(shè)計(jì)的落下高度跌落；時候不高于設(shè)計(jì)的落下高度跌落；同時，產(chǎn)品受到的沖擊傳遞必須低于產(chǎn)品同時，產(chǎn)品受到的沖擊傳遞必須低于產(chǎn)品的脆值風(fēng)險(xiǎn)值。的脆值風(fēng)險(xiǎn)值。1、緩沖、緩沖(hunchng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)第9頁/共29頁第十頁，共30頁。第10頁/共29頁第十一頁，共30頁。在靜態(tài)(jngti)Cm曲線中找出相應(yīng)的m值。由 mmG WG WAA得到(d do)面積 mG WA在動態(tài)Gmst曲線中找出相應(yīng)的st值。因此 mmststGG CHhG，厚度 因此，在已知緩沖材料的靜態(tài)Cm曲線和動態(tài)Gmst曲線中的任一條的情況下，再結(jié)合產(chǎn)品的重量、脆值、等效跌落高度，就可以進(jìn)行緩沖襯墊的計(jì)算。第11頁/共29頁

7、第十二頁，共30頁。最大靜應(yīng)力(yngl)。單位為105Pa第12頁/共29頁第十三頁，共30頁。 4453010100100.15 102000mG WPaA查表知，當(dāng) 時，材料（密度(md)為0.012的泡沫橡膠）有最小緩沖系數(shù)，且C = 3.550.15 10mPa故緩沖(hunchng)墊厚度為 603.5730HChcmG第13頁/共29頁第十四頁，共30頁。解：采用全面緩沖(hunchng)方式，有A = 625 cm2，則靜應(yīng)力為44515010100.024 1025 25stWPaA根據(jù)(gnj)等效跌落高度，在Gmst曲線上找出與st相對應(yīng)的G值，查表可得出緩沖材料的厚度在

8、h = 4和h = 5之間。用比例插入法可求得h = 4.9cm。第14頁/共29頁第十五頁，共30頁。不論使用何種運(yùn)輸工具，振動是必不可少的考慮對象。包裝設(shè)計(jì)的目的是要讓整個包裝體系不論使用何種運(yùn)輸工具，振動是必不可少的考慮對象。包裝設(shè)計(jì)的目的是要讓整個包裝體系(t(tx)x)成為一個振動的成為一個振動的“物理濾波器物理濾波器，理想狀態(tài)下，所設(shè)計(jì)的包裝體系，理想狀態(tài)下，所設(shè)計(jì)的包裝體系(t(tx)x)將可以盡量過濾掉對產(chǎn)品有害的振動頻率和幅值。將可以盡量過濾掉對產(chǎn)品有害的振動頻率和幅值。保證這些的起碼要求，是要將包裝保證這些的起碼要求，是要將包裝體系體系(t(tx)x)自身的一階諧振頻率設(shè)計(jì)

9、成至少是產(chǎn)品最低（破損）主頻的自身的一階諧振頻率設(shè)計(jì)成至少是產(chǎn)品最低（破損）主頻的1.51.5倍。倍。第15頁/共29頁第十六頁，共30頁。1、根據(jù)產(chǎn)品的重量W(N)和緩沖面積A(cm2)，計(jì)算緩沖材料所受的靜應(yīng)力W/A104(Pa )。2、通過試驗(yàn)或近似計(jì)算確定包裝系統(tǒng)的等效為單自由度振動系統(tǒng)的傳遞率Tr值。3、確定流通過程中包裝件在激振頻率為fn時的最大振動加速度an。4、計(jì)算產(chǎn)品處于共振狀態(tài)下的最大響應(yīng)加速度am=Tran，如果此值大于許用脆值，應(yīng)重新設(shè)計(jì)緩沖包裝。5、當(dāng)工作(gngzu)點(diǎn)位于放大區(qū)內(nèi)時，還應(yīng)校核交變應(yīng)力是否會導(dǎo)致關(guān)鍵件疲勞損壞，如果不滿足要求，也需重新設(shè)計(jì)。第16頁/

10、共29頁第十七頁，共30頁。解：由于緩沖材料的厚度(hud)為 5cm，在左圖中查出曲線峰值的頻率為 f = 46Hz，傳遞率Tr= 6.因此包裝件的共振頻率為46Hz。由右圖可知，f = 46Hz時的加速度值為G = 1.7g則產(chǎn)品的最大響應(yīng)加速度為 6 1.710.2mmxyg產(chǎn)品(chnpn)的許用脆值G = 30，大于產(chǎn)品(chnpn)的最大響應(yīng)加速度。故產(chǎn)品(chnpn)安全一般只要緩沖滿足設(shè)計(jì)要求，第17頁/共29頁第十八頁，共30頁。l 充分了解和分析物流環(huán)境的影響充分了解和分析物流環(huán)境的影響l 實(shí)際實(shí)際(shj)(shj)環(huán)境研究環(huán)境研究l 設(shè)定包裝設(shè)計(jì)的技術(shù)、性能目標(biāo)設(shè)定包裝

11、設(shè)計(jì)的技術(shù)、性能目標(biāo)l 設(shè)定包裝體系的試驗(yàn)規(guī)范和過程設(shè)定包裝體系的試驗(yàn)規(guī)范和過程l 將設(shè)定為將設(shè)定為“正常環(huán)境正常環(huán)境”和和“非正常環(huán)境非正常環(huán)境”的因素區(qū)分開來的因素區(qū)分開來 第18頁/共29頁第十九頁，共30頁。 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品對環(huán)境有害因素的抵抗能力 沖擊(chngj)因素 振動因素 發(fā)現(xiàn)針對于產(chǎn)品部件的致命傷害 主機(jī)振動水平 輔助部件振動水平 改善產(chǎn)品脆值的機(jī)會和方法 充分利用測試得到的數(shù)據(jù)對產(chǎn)品加以改造第19頁/共29頁第二十頁，共30頁。 設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品/ /包裝體系包裝設(shè)計(jì)包裝體系包裝設(shè)計(jì) 關(guān)注環(huán)境因素的干擾關(guān)注環(huán)境因素的干擾(gnro)(gnro) 確認(rèn)包裝材料性能參數(shù)確認(rèn)包裝材料

12、性能參數(shù) 關(guān)注產(chǎn)品本身的脆值風(fēng)險(xiǎn)值需在設(shè)計(jì)考慮中關(guān)注產(chǎn)品本身的脆值風(fēng)險(xiǎn)值需在設(shè)計(jì)考慮中第20頁/共29頁第二十一頁，共30頁。 運(yùn)輸過程跟蹤和監(jiān)視 是否產(chǎn)品的運(yùn)輸過程有所改變? 運(yùn)輸過程中破損責(zé)任認(rèn)定對同一批次，同期(tngq)發(fā)貨，同樣運(yùn) 輸工具的過程控制第21頁/共29頁第二十二頁，共30頁。4.4 常見緩沖(hunchng)材料及襯墊結(jié)構(gòu)1、泡沫塑料、泡沫塑料(pomslio)PU現(xiàn)場(xinchng)發(fā)泡第22頁/共29頁第二十三頁，共30頁。2、瓦楞紙板緩沖、瓦楞紙板緩沖(hunchng)結(jié)構(gòu)襯墊結(jié)構(gòu)襯墊瓦楞紙板具有環(huán)保，易裁切、模切、粘合，成本低，與瓦楞紙箱好協(xié)調(diào)，使用范圍比泡沫塑料寬等優(yōu)點(diǎn)(yudin)；缺點(diǎn)是表面較硬，對某些產(chǎn)品表面有磨損，難形成三維曲面，濕度影響較大，過載復(fù)原性較差，多次跌落后緩沖性能會下降1/3左右。第23頁/共29頁第二十四頁，共30頁。第24頁/共29頁第二十五頁，共30頁。第25頁/共29頁第二十六頁，共30頁。3、蜂窩、蜂窩(fngw)紙板紙板(a)第26頁/共29頁第二十七頁，共30頁。4、懸掛式高彈塑料薄膜、懸掛式高彈塑料薄膜(s lio bo m)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第27頁/共29頁第二十八頁，共30頁。5、紙漿模塑緩沖、紙漿模塑緩沖(hunchn