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1、第17卷第2期齐齐哈尔大学学报Vol.17.No.22001年6月JournalofQiqiharUniversityJune,2001瓦楞纸箱包装设计的分析和计算张文民曹风君邢晓敏(黑龙集团富裕包装材料有限责任公司,黑龙江富裕161200)摘要本文以国家标准GB5033,GB5034为设计依据(不包括纸盒结构设计),对瓦楞纸箱及衬件规格尺寸、中包装和外包装组装排列及纸箱省料的校核进行了可靠性的分析与计算,使瓦楞纸箱结构合理,所花费的包装和运输费用最少。关键词:瓦愣纸箱;结构设计中图分类号:TB4
2、82;TB484.1文献标识码:A文章编号:1007-984X(2001)02-0073-03近年来,国内外用户对商品包装质量要求越来越高。因为,包装在生产厂家到消费者手中的流通过程中起着保护商品的重要作用。包装的目的不仅仅是盛装保护商品和提供展示商品特性数量的手段,而且必须使包装设计便于生产过程,流通领域中搬运、储运和销售。而对所求得的各项综合质量特性应能满足下列要求:1)将包装材料总成本减至最少;2)将集装运输利用率,仓储空间增至最大;3)满足包装尺寸、形状的通用化约束条件。1纸箱包装设计应考
3、虑要素1.1包装纸箱设计程序包装设计应该从商品设计的构思阶段开始,对产品的质量、特征、价格、数量、销售时间及方式等系列问题予以考虑。同时要掌握商品流通实态、环境条件、选择包装材料的性能等综合要素制定出设计方案,在确保包装质量的前提下尽量降低成本,图1为运输包装设计程序。图1运输包装设计程序1.2纸箱省料校核纸箱形状是包装设计最重要的方面之一。如长方形,其形状是以它的两边长度的比值来确定的。为了方便起见,如长,高边除宽边表示长方形的形比。形状相似,则形比相同,而与长方形的尺寸无关。如规定箱面的两个边
4、长之比L/B为横座标、H/B为纵座标。纸箱展开图,如图2所示。图20201型纸箱展开图收稿日期:2001-02-19作者简介:张文民,女,1958年生,工程师,主要从事纸箱包装设计工作。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·74·齐齐哈尔大学学报2001年纸箱用料面积S=(2L+2B)(H+B)(1)纸箱体积V=L×B×H(2)V假定体积V一定时,H=,经整理得L×B2V2V2S=+2L×B++2B(3)BL
5、对式(3)求偏导数得5S2V=2B-25LL5S2V=4B+2L-25BB令一阶偏导数为零,解方程组得332V3L=2V,B=,H=2V,2332V3故,L∶B∶H=2V::2V=2∶1∶22所以,当瓦楞纸箱外形尺寸长、宽、高比例为2∶1∶2时,表面积最小,用料最省。32VSmin=9(4)2若某纸箱的外形尺寸比不完全符合2∶1∶2时,则它的用料面积相对于最小用料面积增加的百分率。根据不同外径尺寸比例,在体积相同的情况下,按式(4)计算,就可验证省料与比例关系,见表1。以边长比L/B为横坐标,绘制
6、相对增长百分率ΔS图(图3)。表1箱形与比例关系33长×宽×高(cm)体积(m)用料(m)ΔS(%)正方形40×40×200.0321.02100长方形50×32×200.0320.904888.7图3ΔS图从图3可见,当L/B=1.5～2.5,H/B=1～2比较省料,结构较合理,一般要求ΔS<10%。1.3使纸箱包装费用和集装箱运输费用最少的条件要使纸箱包装费用和集装箱运输费用少,在满足纸箱必要的条件下,必须对瓦楞纸箱的结构进行优化设计,所建立的综合目标函数为K2CV1FT=(K1×SB+×)×
7、(5)CFRCNB式中:FT为单个内包装件纸箱用料费用和集装箱运输费用之和(＄);K1为期望所用瓦楞纸板的单价22(＄/m);SB为单个瓦楞纸箱用料面积(m);K2为所用集装箱从运输起点到终点运价率(＄/箱);CV为3单个瓦楞纸箱的外体积(m);CF为所用纸箱货物在集装箱中对集装箱的利用率;NB为单个纸箱内所装内包装产品的数量。式(5)的内容为:单个内包装产品用纸箱包装费用和集装箱运输费用之和。目标函数的自变量由内包装产品在纸箱中的装箱方式、内包装产品的数量以及纸箱在集装箱中的集装方式确定。这样,
8、要使纸箱用料和集装运输费用最省,就要求目标函数在自变量某特定值的最小值。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期瓦楞纸箱包装设计的分析和计算·75·2纸箱包装结构优化设计纸箱包装结构设计,首先是使包装达到它的经济效果和实用价值,从而起到保护商品的目的。当在设计包装时,要考虑到商品的特性、销往地区、运输方式、搬运工具、存放条件等。几年来在生产实践中的具体作法是:2.1结构设计要量体裁衣纸箱包装
