緩沖材料及設計教案課件

會計學1緩沖材料及設計資料會計學1緩沖材料及設計資料特性復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頁特性復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4.2緩沖材料的緩沖系數(shù)設緩沖材料的原始厚度為h，其產(chǎn)生的變形能為每個單位厚度緩沖材料吸收的能量為定義緩沖效率為：單位厚度緩沖材料吸收的能量與作用力的比值，用η表示定義：緩沖效率的倒數(shù)就是緩沖系數(shù)，用C表示。第2頁/共29頁4.2緩沖材料的緩沖系數(shù)設緩沖材料的原始厚度為h，其產(chǎn)生1、靜態(tài)緩沖系數(shù)通過靜態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—靜應力曲線。將力—形變曲線轉變成應力—應變曲線，計算緩沖材料的形變能E設，e為單位體積緩沖材料的形變能，所以緩沖系數(shù)為第3頁/共29頁1、靜態(tài)緩沖系數(shù)通過靜態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—靜應力曲線。將例：已知密度為0.012g/cm3的緩沖材料由萬能材料試驗機測試出的靜態(tài)應力—應變曲線如圖所示，試繪制這種材料的靜態(tài)緩沖系數(shù)曲線。解：一般我們用表格法來解題ε(%)σ(MPa)e(J/cm3)C000∞0.10.060.003200.20.130.1210.40.30.170.0276.180.40.20.0434.65┆┆┆┆頂點0.930.950.2354.03根據(jù)上表數(shù)據(jù)，可以繪制出C—σm曲線、C—ε曲線、C—e曲線。第4頁/共29頁例：已知密度為0.012g/cm3的緩沖材料由萬能材料試驗機2、動態(tài)緩沖系數(shù)通過動態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—最大動應力曲線。①設沖擊高度為H，緩沖材料的厚度為h，面積為A，試驗重錘重量為W，可得到緩沖材料的靜應力為經(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—靜應力曲線（Gm—σst曲線）第5頁/共29頁2、動態(tài)緩沖系數(shù)通過動態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—最大動應力曲線②重復上述步驟，在沖擊高度H和面積A不變的情況下，改變緩沖材料的厚度h，這樣每改變一次厚度h，都可以得到一條Gm—σst曲線。③同樣，在緩沖材料的厚度h和面積A不變的情況下，改變沖擊高度H，也可以得到一族Gm—σst曲線。曲線1：h=2.25cm曲線2：h=4.5cm曲線3：h=6.75cm曲線4：h=9.0cm曲線5：h=11.25cm曲線6：h=13.5cm第6頁/共29頁②重復上述步驟，在沖擊高度H和面積A不變的情況下，改變緩沖當緩沖材料達到最大應變εm時，重錘W在高度H所具有的勢能等于緩沖材料的形變能，即因此，由Gm-σst曲線可以得出C和σm值，從而繪出動態(tài)緩沖系數(shù)—最大動應力曲線（C—σm曲線）。動態(tài)緩沖系數(shù)第7頁/共29頁當緩沖材料達到最大應變εm時，重錘W在高度H所具有的勢能等于例：將密度為0.035g/cm3的某種緩沖材料制成10cm×10cm×10cm的試件，在落錘沖擊機上進行沖擊試驗，各次試驗的跌落高度均為60cm，各次試驗的重錘質量及測得最大加速度列于下表，試繪制這種材料的動態(tài)C—σm曲線。解：W（kg）（m/s2）σm（MPa）C1.0656.50.06611.171.3588.00.07610.002.0441.00.0887.503.0323.40.0975.505.0245.00.1234.17┆┆┆┆30441.01.3237.50根據(jù)上表就可繪制出C—σm曲線。第8頁/共29頁例：將密度為0.035g/cm3的某種緩沖材料制成10cm×4.3緩沖與防振設計設計的包裝體系可以將產(chǎn)品和包裝收到的沖擊的傳遞轉變?yōu)殚L脈沖寬度和低加速度幅值的響應；包裝和產(chǎn)品必須保證在運輸過程中的任何時候不高于設計的落下高度跌落；同時，產(chǎn)品受到的沖擊傳遞必須低于產(chǎn)品的脆值風險值。1、緩沖設計第9頁/共29頁4.3緩沖與防振設計設計的包裝體系可以將產(chǎn)品和包裝收到的沖2、緩沖包裝的形式全面緩沖包裝法是指包裝容器內所剩的空間全部用緩沖材料填空。局部緩沖包裝法是對產(chǎn)品的拐角、棱及側面進行襯墊緩沖的方法。懸浮緩沖包裝法是用彈簧把產(chǎn)品懸吊在包裝容器內。第10頁/共29頁2、緩沖包裝的形式全面緩沖包裝法第10頁/共29頁3、緩沖材料的選擇與襯墊用量設計●在靜態(tài)C—σm曲線中找出相應的σm值。由得到面積●在動態(tài)Gm—σst曲線中找出相應的σst值。因此，厚度因此，在已知緩沖材料的靜態(tài)C—σm曲線和動態(tài)Gm—σst曲線中的任一條的情況下，再結合產(chǎn)品的重量、脆值、等效跌落高度，就可以進行緩沖襯墊的計算。第11頁/共29頁3、緩沖材料的選擇與襯墊用量設計●在靜態(tài)C—σm曲線中找出相●利用靜態(tài)C—σm曲線例：把一重力為100N，脆值為30的產(chǎn)品裝入箱內，用襯墊將它與包裝箱隔開，包裝箱內部每面面積為2000cm2，設定等效跌落高度為60cm，試選擇適當?shù)木彌_材料進行全面緩沖，并計算其尺寸最大靜應力。單位為105Pa第12頁/共29頁●利用靜態(tài)C—σm曲線最大靜應力。單位為105Pa第12頁/解：已知W=100N，G=30g，H=60cm▲采用全面緩沖方式，有A=2000cm2，則查表知，當時，材料⑦（密度為0.012的泡沫橡膠）有最小緩沖系數(shù)，且C=3.5故緩沖墊厚度為第13頁/共29頁解：已知W=100N，G=30g，H=60cm查●利用動態(tài)Gm—σst曲線例：某產(chǎn)品重量為150N，脆值為55，允許的跌落高度為60cm，產(chǎn)品為邊長為25cm的正方體。擬采用下圖所示緩沖材料，試求襯墊應有的厚度。解：采用全面緩沖方式，有A=625cm2，則靜應力為根據(jù)等效跌落高度，在Gm—σst曲線上找出與σst相對應的G值，查表可得出緩沖材料的厚度在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●利用動態(tài)Gm—σst曲線解：采用全面緩沖方式，有根據(jù)等效跌4、防振包裝設計不論使用何種運輸工具，振動是必不可少的考慮對象。包裝設計的目的是要讓整個包裝體系成為一個振動的“物理濾波器’，理想狀態(tài)下，所設計的包裝體系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，是要將包裝體系自身的一階諧振頻率設計成至少是產(chǎn)品最低（破損）主頻的1.5倍。第15頁/共29頁4、防振包裝設計不論使用何種運輸工具，振動是必不可少的考慮對防振包裝設計步驟1、根據(jù)產(chǎn)品的重量W(N)和緩沖面積A(cm2)，計算緩沖材料所受的靜應力σ＝W/A×104(Pa)。2、通過試驗或近似計算確定包裝系統(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、計算產(chǎn)品處于共振狀態(tài)下的最大響應加速度am=Tran，如果此值大于許用脆值，應重新設計緩沖包裝。5、當工作點位于放大區(qū)內時，還應校核交變應力是否會導致關鍵件疲勞損壞，如果不滿足要求，也需重新設計。第16頁/共29頁防振包裝設計步驟1、根據(jù)產(chǎn)品的重量W(N)和緩沖面積A(cm例：產(chǎn)品重力W=36N，低面面積A=25×25cm2，許用脆值[G]=30。沖擊防護設計采用全面緩沖方法，選用的緩沖襯墊厚度T=5cm。產(chǎn)品在運輸中受到的振動輸入如圖所示，求包裝件的共振頻率和產(chǎn)品的最大響應加速度。解：由于緩沖材料的厚度為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)品的最大響應加速度為產(chǎn)品的許用脆值[G]=30，大于產(chǎn)品的最大響應加速度。故產(chǎn)品安全一般只要緩沖滿足設計要求，第17頁/共29頁例：產(chǎn)品重力W=36N，低面面積A=25×25cm25、緩沖防振包裝設計成功的關鍵

充分了解和分析物流環(huán)境的影響實際環(huán)境研究設定包裝設計的技術、性能目標設定包裝體系的試驗規(guī)范和過程將設定為“正常環(huán)境”和“非正常環(huán)境”的因素區(qū)分開來第18頁/共29頁5、緩沖防振包裝設計成功的關鍵充分了解和分析物流環(huán)境的影

發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品對環(huán)境有害因素的抵抗能力沖擊因素振動因素–發(fā)現(xiàn)針對于產(chǎn)品部件的致命傷害主機振動水平輔助部件振動水平

改善產(chǎn)品脆值的機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頁發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品對環(huán)境有害因素的抵抗能力第19頁/共29頁

設計產(chǎn)品/包裝體系－包裝設計關注環(huán)境因素的干擾確認包裝材料性能參數(shù)關注產(chǎn)品本身的脆值風險值需在設計考慮中第20頁/共29頁設計產(chǎn)品/包裝體系－包裝設計第20頁/共29頁

運輸過程跟蹤和監(jiān)視是否產(chǎn)品的運輸過程有所改變?

運輸過程中破損責任認定對同一批次，同期發(fā)貨，同樣運輸工具的過程控制第21頁/共29頁運輸過程跟蹤和監(jiān)視第21頁/共29頁4.4常見緩沖材料及襯墊結構1、泡沫塑料PU現(xiàn)場發(fā)泡第22頁/共29頁4.4常見緩沖材料及襯墊結構1、泡沫塑料PU現(xiàn)場發(fā)泡第222、瓦楞紙板緩沖結構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，使用范圍比泡沫塑料寬等優(yōu)點；缺點是表面較硬，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2、瓦楞紙板緩沖結構襯墊瓦楞紙板具有環(huán)保，易裁切、模切、粘合第24頁/共29頁第24頁/共29頁第25頁/共29頁第25頁/共29頁3、蜂窩紙板(a)第26頁/共29頁3、蜂窩紙板(a)第26頁/共29頁4、懸掛式高彈塑料薄膜結構懸掛式緩沖包裝用高強度、高彈性、高韌性、低滑動塑料薄膜，粘結

在瓦楞紙板框架上，產(chǎn)品被夾在兩個薄膜框架內。適合電子零部件包裝的高性能保護技術。第27頁/共29頁4、懸掛式高彈塑料薄膜結構懸掛式緩沖包裝用高強度、高彈性、高5、紙漿模塑緩沖結構

紙漿模是將廢紙等植物纖維原料打漿，然后澆注到金屬網(wǎng)狀模型上成型，經(jīng)壓實、干燥、校形，得到與內裝物輪廓一致的緩沖制品。它的優(yōu)點是質輕，儲運方便，成本低；有一定的緩沖性能；易模塑成型、環(huán)保。由于受干燥、能耗等因素影響，厚度受到限制，因而不能用于重型產(chǎn)品的緩沖包裝。第28頁/共29頁5、紙漿模塑緩沖結構紙漿模是將廢紙等植物纖維原料打漿，然后感謝您的觀看。第29頁/共29頁感謝您的觀看。第29頁/共29頁會計學31緩沖材料及設計資料會計學1緩沖材料及設計資料特性復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頁特性復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4.2緩沖材料的緩沖系數(shù)設緩沖材料的原始厚度為h，其產(chǎn)生的變形能為每個單位厚度緩沖材料吸收的能量為定義緩沖效率為：單位厚度緩沖材料吸收的能量與作用力的比值，用η表示定義：緩沖效率的倒數(shù)就是緩沖系數(shù)，用C表示。第2頁/共29頁4.2緩沖材料的緩沖系數(shù)設緩沖材料的原始厚度為h，其產(chǎn)生1、靜態(tài)緩沖系數(shù)通過靜態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—靜應力曲線。將力—形變曲線轉變成應力—應變曲線，計算緩沖材料的形變能E設，e為單位體積緩沖材料的形變能，所以緩沖系數(shù)為第3頁/共29頁1、靜態(tài)緩沖系數(shù)通過靜態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—靜應力曲線。將例：已知密度為0.012g/cm3的緩沖材料由萬能材料試驗機測試出的靜態(tài)應力—應變曲線如圖所示，試繪制這種材料的靜態(tài)緩沖系數(shù)曲線。解：一般我們用表格法來解題ε(%)σ(MPa)e(J/cm3)C000∞0.10.060.003200.20.130.1210.40.30.170.0276.180.40.20.0434.65┆┆┆┆頂點0.930.950.2354.03根據(jù)上表數(shù)據(jù)，可以繪制出C—σm曲線、C—ε曲線、C—e曲線。第4頁/共29頁例：已知密度為0.012g/cm3的緩沖材料由萬能材料試驗機2、動態(tài)緩沖系數(shù)通過動態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—最大動應力曲線。①設沖擊高度為H，緩沖材料的厚度為h，面積為A，試驗重錘重量為W，可得到緩沖材料的靜應力為經(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—靜應力曲線（Gm—σst曲線）第5頁/共29頁2、動態(tài)緩沖系數(shù)通過動態(tài)試驗法得出的緩沖系數(shù)—最大動應力曲線②重復上述步驟，在沖擊高度H和面積A不變的情況下，改變緩沖材料的厚度h，這樣每改變一次厚度h，都可以得到一條Gm—σst曲線。③同樣，在緩沖材料的厚度h和面積A不變的情況下，改變沖擊高度H，也可以得到一族Gm—σst曲線。曲線1：h=2.25cm曲線2：h=4.5cm曲線3：h=6.75cm曲線4：h=9.0cm曲線5：h=11.25cm曲線6：h=13.5cm第6頁/共29頁②重復上述步驟，在沖擊高度H和面積A不變的情況下，改變緩沖當緩沖材料達到最大應變εm時，重錘W在高度H所具有的勢能等于緩沖材料的形變能，即因此，由Gm-σst曲線可以得出C和σm值，從而繪出動態(tài)緩沖系數(shù)—最大動應力曲線（C—σm曲線）。動態(tài)緩沖系數(shù)第7頁/共29頁當緩沖材料達到最大應變εm時，重錘W在高度H所具有的勢能等于例：將密度為0.035g/cm3的某種緩沖材料制成10cm×10cm×10cm的試件，在落錘沖擊機上進行沖擊試驗，各次試驗的跌落高度均為60cm，各次試驗的重錘質量及測得最大加速度列于下表，試繪制這種材料的動態(tài)C—σm曲線。解：W（kg）（m/s2）σm（MPa）C1.0656.50.06611.171.3588.00.07610.002.0441.00.0887.503.0323.40.0975.505.0245.00.1234.17┆┆┆┆30441.01.3237.50根據(jù)上表就可繪制出C—σm曲線。第8頁/共29頁例：將密度為0.035g/cm3的某種緩沖材料制成10cm×4.3緩沖與防振設計設計的包裝體系可以將產(chǎn)品和包裝收到的沖擊的傳遞轉變?yōu)殚L脈沖寬度和低加速度幅值的響應；包裝和產(chǎn)品必須保證在運輸過程中的任何時候不高于設計的落下高度跌落；同時，產(chǎn)品受到的沖擊傳遞必須低于產(chǎn)品的脆值風險值。1、緩沖設計第9頁/共29頁4.3緩沖與防振設計設計的包裝體系可以將產(chǎn)品和包裝收到的沖2、緩沖包裝的形式全面緩沖包裝法是指包裝容器內所剩的空間全部用緩沖材料填空。局部緩沖包裝法是對產(chǎn)品的拐角、棱及側面進行襯墊緩沖的方法。懸浮緩沖包裝法是用彈簧把產(chǎn)品懸吊在包裝容器內。第10頁/共29頁2、緩沖包裝的形式全面緩沖包裝法第10頁/共29頁3、緩沖材料的選擇與襯墊用量設計●在靜態(tài)C—σm曲線中找出相應的σm值。由得到面積●在動態(tài)Gm—σst曲線中找出相應的σst值。因此，厚度因此，在已知緩沖材料的靜態(tài)C—σm曲線和動態(tài)Gm—σst曲線中的任一條的情況下，再結合產(chǎn)品的重量、脆值、等效跌落高度，就可以進行緩沖襯墊的計算。第11頁/共29頁3、緩沖材料的選擇與襯墊用量設計●在靜態(tài)C—σm曲線中找出相●利用靜態(tài)C—σm曲線例：把一重力為100N，脆值為30的產(chǎn)品裝入箱內，用襯墊將它與包裝箱隔開，包裝箱內部每面面積為2000cm2，設定等效跌落高度為60cm，試選擇適當?shù)木彌_材料進行全面緩沖，并計算其尺寸最大靜應力。單位為105Pa第12頁/共29頁●利用靜態(tài)C—σm曲線最大靜應力。單位為105Pa第12頁/解：已知W=100N，G=30g，H=60cm▲采用全面緩沖方式，有A=2000cm2，則查表知，當時，材料⑦（密度為0.012的泡沫橡膠）有最小緩沖系數(shù)，且C=3.5故緩沖墊厚度為第13頁/共29頁解：已知W=100N，G=30g，H=60cm查●利用動態(tài)Gm—σst曲線例：某產(chǎn)品重量為150N，脆值為55，允許的跌落高度為60cm，產(chǎn)品為邊長為25cm的正方體。擬采用下圖所示緩沖材料，試求襯墊應有的厚度。解：采用全面緩沖方式，有A=625cm2，則靜應力為根據(jù)等效跌落高度，在Gm—σst曲線上找出與σst相對應的G值，查表可得出緩沖材料的厚度在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●利用動態(tài)Gm—σst曲線解：采用全面緩沖方式，有根據(jù)等效跌4、防振包裝設計不論使用何種運輸工具，振動是必不可少的考慮對象。包裝設計的目的是要讓整個包裝體系成為一個振動的“物理濾波器’，理想狀態(tài)下，所設計的包裝體系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，是要將包裝體系自身的一階諧振頻率設計成至少是產(chǎn)品最低（破損）主頻的1.5倍。第15頁/共29頁4、防振包裝設計不論使用何種運輸工具，振動是必不可少的考慮對防振包裝設計步驟1、根據(jù)產(chǎn)品的重量W(N)和緩沖面積A(cm2)，計算緩沖材料所受的靜應力σ＝W/A×104(Pa)。2、通過試驗或近似計算確定包裝系統(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、計算產(chǎn)品處于共振狀態(tài)下的最大響應加速度am=Tran，如果此值大于許用脆值，應重新設計緩沖包裝。5、當工作點位于放大區(qū)內時，還應校核交變應力是否會導致關鍵件疲勞損壞，如果不滿足要求，也需重新設計。第16頁/共29頁防振包裝設計步驟1、根據(jù)產(chǎn)品的重量W(N)和緩沖面積A(cm例：產(chǎn)品重力W=36N，低面面積A=25×25cm2，許用脆值[G]=30。沖擊防護設計采用全面緩沖方法，選用的緩沖襯墊厚度T=5cm。產(chǎn)品在運輸中受到的振動輸入如圖所示，求包裝件的共振頻率和產(chǎn)品的最大響應加速度。解：由于緩沖材料的厚度為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)品的最大響應加速度為產(chǎn)品的許用脆值[G]=30，大于產(chǎn)品的最大響應加速度。故產(chǎn)品安全一般只要緩沖滿足設計要求，第17頁/共29頁例：產(chǎn)品重力W=36N，低面面積A=25×25cm25、緩沖防振包裝設計成功的關鍵

充分了解和分析物流環(huán)境的影響實際環(huán)境研究設定包裝設計的技術、性能目標設定包裝體系的試驗規(guī)范和過程將設定為“正常環(huán)境”和“非正常環(huán)境”的因