啤酒瓦楞纸设计.doc

啤酒瓦楞纸箱结构设计
一、 瓦楞纸箱的形状和大致尺寸选择
1、瓦楞纸箱的箱型和形态设计
啤酒的抗压强度好，在抗击水锤压强、内压强度和垂直荷重上表现良好;但是抗冲击能力较差，在运输中易会出现破裂。瓦楞纸箱外包装作用主要在于防护和缓冲，开槽型箱0201型纸箱作为外包装，在综合考虑了诸因素后，0201型瓦楞纸箱的最佳尺寸比例应为1.5:1:1，这一比例抗压强度接近最佳值，堆码性能从堆码稳定性来说都较理想：
鉴于此，在省材和减少堆码空间的考虑下，24瓶啤酒的排列方式选择为平齐排放，选 L*B*H=444*296*290;
为方便搬运，在纸箱侧面设计提手孔;
2、 瓦楞纸箱内衬的使用和选择
为了节省材料，并起到缓冲和增加抗压强度，0931型作为内衬可以满足设计要求。

二、 瓦楞纸箱纸板品种和初步选择
堆码要求为5层，堆码纸箱中底层纸箱承受载荷最大，由于纸箱重量较轻仅有0.8~2.5N，与产品啤酒的重量相比较小，可以忽略。
每层堆码产品的载荷为 P1=226 N;
则最底层的承受压强最大为： P=P1*4=904 N;
因为载荷较大，同时满足表面印刷等要求，选用C型单瓦楞纸板，内衬选用B型瓦楞纸板。
三、 瓦楞纸箱的尺寸设计
1、瓦楞纸箱内尺寸计算
纸箱的0201型箱的尺寸:
已知： D=74mm h=290mm
排列方式 6D*4D*h
啤酒是硬质刚性品，那么取 d=2mm。
查表5-7，取 k'L=5mm, k'B=5mm, k'H=3mm
B瓦楞的内衬总厚度为 t=3mm;
代入公式 Xi=Xmaxnx+d(nx-1)+T+k' 中，得
Li=74*6+2*(6-1)+5+3*2=465mm;
Bi=74*4+2*（4-1)+5+3*2=313mm;
Hi=290*1+3=293mm.
表5-7 瓦楞纸箱内尺寸修正系数k'值 单位：mm

尺寸名称

Li

Bi
Hi
小型箱
中型箱
大型箱
K'
3～7
3～7
1～3
3～4
5～7
内衬的大小:
l1=Li-k'L=465-5=460mm,
l2 =Bi-k'B=313-5=308mm,
h=Hi-k'H=293-3=290mm
2、 瓦楞纸箱的制造尺寸计算
查表5-9，取KL1=4，KL2=4，KB1=4，KB2=2，KH=8，J=35，Xf=3
代入公式 X=Xi+k 中，得
L1=465+4=469mm;   L2= 465+4=469mm;
B1=313+4=317mm; B2= 313+2=315mm;
     H=293+8=301mm;  
F=(317+3)/2=160mm;
J=35mm。
表5-9 02类瓦楞纸箱制造尺寸修正系数k值与Xf值    单位：mm
楞型
尺寸名称
L1
L2
B1
B2
H
F
A
B
C
AB
BC
6
3
4
9
8
6
3
4
9
8
6
3
4
9
8
3
1
2
6
5
9
6
8
16
14
4
1
3
6
5

0931衬件的制造尺寸:
B瓦楞的纸箱的厚度为 t=3mm;
由公式 l=Xi-k', g1=D*2, g2=l1-g1,得
长隔板制造尺寸：
l1=Li-k'L=465-5=460mm;
g1=74*2=148mm;
g2=148mm;
短隔板制造尺寸：
l2=Bi-k'B=313-5=308mm;
g3=g1=148mm;
g4=74mm;
隔板高度 h=293-3=290mm;
开槽高度 h/2=290/2=145mm.
3、 瓦楞侧面提手设计
纸箱的总重量较重，纸箱要留用手提孔，只要提手孔不在纸箱压缩压溃区域内开孔，抗压强度不受影响。
提手孔面积 s2=3.14*152+30*60=2506.5(mm2)
开孔形状和位置
纸箱打样图

4、瓦楞纸箱外尺寸计算
取K=5 由公式：X0=Xmax+K， 代入公式
得：Lo=Lmax+K=469+5=474mm;
Bo=Bmax+K=317+5=322mm;
Ho=Hmax+K=301+5=306mm.
瓦楞纸箱外尺寸修正系数K值        单位：mm
楞型
A
B
C
AB
BC
   K
5~7
3~5
4~6
8~12
7~11

四、 瓦楞纸箱纸板品种和原纸定量的最终确定
已知： P=P1*4=904 N; Z=2(L0+B0)=2*796=159.2 cm。
载荷主要集中在纸箱上，瓦楞纸箱的纸箱与内衬的瓦楞芯纸选为一等品瓦楞芯纸，定量为110g/m2，
查表5-26， F=51.2
由公式 P=Px/F，得
Px=P/F=904/51.2=17.7(N/cm)
查表5-37，rm=5.3
由公式 r=R/(0.152*W) ,得
Rm=0.152rmWm=0.152*3.5*110=88.6(N/0.152m）
由公式 Px=(R1+R2+RmCn)/15.2 ,得
Px=(2R+RmCn)/15.2
查表 5-22， Cn=1.477
则 R=(15.2*17.7-88.6*1.477)/2=138(N/0.152m)
选用一等品普通箱板纸，r值暂取7.00，则
W=R/0.152r=138/(0.152*7.00)=130(g/m2)
所以，该瓦楞纸箱和内衬隔件的结构为：K—130·SCP—110·K—130CF

五、 纸箱强度计算
1、纸箱的抗压强度计算
查表5-35和5-37，纸箱的r值为 r1=7.00， rm=5.3;
R=0.152*7*130=138.32(N/0.152m)
Rm=5.3*0.152*110=88.6(N/0.152m)
Z=2(L0+B0)=2(474+322)=159.2cm
表5-22          单瓦楞纸箱凯里卡特常数值
常数\楞型
C
aXz
J
Cn
6.10
1.27
1.477
取aXz=6.10 , J=1.27, Cn=1.477
代入公式得： Px=(R1+R2+RmCn)/15.2=(138.32*2+1.477*88.6)/15.2=26.8(N/cm)
P=Px(4aXz/Z)2／3 ZJ=26.8×(4×6.10／159.2)2/3 ×159.2×1.27=1552N
2、纸箱的载荷强度计算
已知堆码层数为N=5层
已知每层啤酒的重量为P1=226N
瓦楞0201纸箱的展开面积为
S=(H+F)*(L1+L2+B1+B2)+H*J=(301+160)*(469+319+469+315)+301*35=0.735m2;
内衬0931的面积为 S=2*(460+308)*290=0.45m2
纸箱和内衬的重量共为 P0=(0.735+0.45)*0.11*9.81=1.28N
查表5-34 ，得K=1
在堆码和运输中，位于最底层的纸箱载荷最大为
F=(P0+P1)*4=(226+1.28)*4=909N
        表5-34 载荷系数K
承载情况
怕吸湿
内装物与内容器承载，不考虑纸箱承载
    1

对纸箱进行校核 F<P 则设计的外包装可以符合条件。
即瓦楞纸箱的可以承载载荷，同时内衬增强了纸箱的承载能力，可以满足在堆码和运输中的稳定和可靠。
该瓦楞纸箱和内衬隔件的结构为：K—130·SCP—110·K—130CF，纸箱为0201型C瓦楞纸箱，内衬为0931型B瓦楞