1、 暨 南 大 学 本科生课程论文 论文题目： 玻 璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 学 院： 电气信息学院 学 系： 专 业： 2013 级包装工程 课程名称： 运输包装 学生姓名： 黄法志 学 号： 2013052972 指导教师： 王志伟 颜 建伟 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 2016 年 06 月 25 日 目录 摘 要 . 1 ABSTRACT . 1 1. 绪论 . 2 2.玻璃瓶装口服液缓冲包装设计 3 2.1 缓冲包装的设计要求 3 2.2 缓冲防振要求 3 2.2.1 缓冲 包装设计 3 2.2.2 缓冲包装防振设计 . 5 3.外包装设计 7 3.1 包装材料的选择 7 3.
2、2 瓦楞纸板的厚度设计 7 3.3 外包装的尺寸设计 8 3.4 瓦楞纸箱尺寸设计 8 3.4.1 内尺寸计算 8 3.4.2 制造尺寸计算 9 3.4.3 制造尺寸计算 10 4.设计的相关展示图 11 4.1 缓冲包装展示图 11 4.2 瓦楞纸箱展示图 12 结论 . 13 参考文献 . 14 1 玻璃瓶口服液 的运输 缓冲包装设计 摘 要 本文针对 OTC 类药品 玻璃瓶口服液的特性，为其设计 运输过程中的 缓冲包装，以满足这款产品在流通中的缓冲需求， 同时 最优 地节约材料用量。 本 文选取 发泡聚苯乙烯作为 缓冲 材料， 计算 当 满足 玻璃瓶 产品 的 脆值 要求 时，所需要 的
3、 材料的厚度 以及 面积 ；然后进行挠度校核 ，接着进行 了防振设计 ，将 包装系统对振动的传递率控制在合理的预定范围； 最后 ，对外包装 进行 设计， 计算所需 选定类型的 瓦楞 纸板的厚度， 利用 相关公式确定纸箱的 内尺寸，制造尺寸和外尺寸，并作出实物图形。 关键词： 缓冲包装 ； 脆值；缓冲 系数 ； 玻璃瓶药品； Cushion Packaging Design of Glass Bottles Oral Liquid in Transportation Abstract For glass oral liquid of OTC drug in transportation, the
4、 article designs a cushion packaging to protect it from damage. The design is asked to satisfy the buffer needs and optimally managing material consumption at the same time. Here we selects expanded polystyrene as buffer material, calculate the material thickness and area that needed when to meet th
5、e requirements of glass product fragility. Then we carry out the deflection checking. After that, design packaging system to control the vibration transmissibility in the reasonable scope of reservation. For external packing, calculate the thickness of corrugated board we need. At last, use the rela
6、ted formula to compute outside the inner dimensions, manufacture dimensions and size, and we draw them. Keyword: cushion packaging; fragility; cushion coefficient; Glass bottles medicines 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 21. 绪论 玻璃是一种历史悠久的包装材料，玻璃瓶也是我国传统的饮料包装容器。在非处方药品（ OTC 类 ） 口服 液的包装上，一般使用的是 玻璃瓶作为药品 包装， 在多种包装材料涌入市场的情
7、况下，玻璃容 器在 包装中仍占有重要位置，这是因为它具有其他包装材料没有的包装特性 1：无毒、无味、透明、美观、阻隔性好、不透气，没有双酚 A 等安全问题， 并且具有高温杀菌，也可低温贮藏 的优点 。正是由于其具有诸多优点，因此成为 非处方口服液等许多对包装容器要求较高的药品 的首选材料。 但是玻璃包装容器也有 这一个重要的缺点： 脆值 低 ， 所以容 易破损 ， 特别是在复杂的运输条件下 ，其 外观 及 功能 可能 遭到了不同程度的破坏，甚至完全 破裂 ，影响 口服液的使用价值， 因此 对 玻璃瓶 装口服液 设计 出切实可行的包装方案，具有着重要的意义。 本文 将 为 玻璃瓶 装 口服液 设
8、计 在 运输 过程 中 使用 的 缓冲 包装 ， 并 进行 脆值 、 振动 方面 的 验证 。 同时 ， 对外包装 进行 设计， 计算所需 选定类型的 瓦楞 纸板的厚度， 利用 相关公式确定纸箱的 内尺寸，制造尺寸和外尺寸，并作出实物图形。 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 32.玻璃瓶 装口服液 缓冲 包装设计 2.1 缓冲 包装 的 设计 要求 本文 选择的设计对象是某 药品 生产公司 生产 的 保健品口服液， 采用 C 型口服液 瓶 ，容量 10ml，瓶身直径 18mm，瓶子高度 70mm，瓶口直径 15mm， 瓶口高度 8.7mm， 原料钠钙玻璃管，配套 铝盖 。 单个 产品的重量为 0
9、.015g， 一盒 10 支 ，共 0.15kg。 该 产品 的 脆值 为 120g，其装卸搬运 环节 一般以机械为 主，装卸过程 能 满足 30cm 的跌落高度， 运输 方式为陆运。 2.2 缓冲防 振要求 产品防 振，不仅需要 满足 熊缓冲包装传递到产品上的最大冲击加速度 的 值小于能导致产品破坏的脆值， 而且 需要是缓冲包装所产生的固有频率不超过 能 导致 产品 破坏的临界共振频率， 并 避开运输工具产生的振动频率。 2.2.1 缓冲 包装设计 一个 缓冲包装设计 需要 解决的问题 主要 有以下两个 ： 一是选择适当的缓冲材料并确定其尺寸大小，二是判断 现有 包装结构的合理性和可靠性 。
10、 缓冲 包装材料的确定，目前普遍用于 玻璃瓶 装口服液 的 缓冲包装材料是聚苯乙烯（ EPS） 与 聚乙烯（ EPE） 。 聚苯乙烯 泡沫 塑料发泡均匀、柔软、呈透明状，有较好的缓冲与机械性能，压缩不易断裂，高 低温 环境下不易老化，可以产品接触而不会产生化学反应及 腐 蚀现象 2； 而聚乙烯 的缓冲性能 相对 聚苯乙烯差距较大，所以综合考虑后决定使用聚苯乙烯泡沫塑料 作为 设计的缓冲材料。（ 聚苯乙烯 的 密度 为 0.032g/cm3） （ 1） 缓冲 材料的尺寸计算 公式 3： mWGA （ 2.1） minCHT G （ 2.2） 式中 ： A 缓冲衬垫 的面积； W 产品重量 ； G
11、 产品 脆值或 冲击加速度； m 缓冲 材料最大应力； 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 4缓 冲 系 数 最大 应力 T 缓冲 衬垫厚度； minC 缓冲 系数； H 等效 跌落高度。 如图 2-1 所示 ，为发泡聚苯乙烯的缓冲系数 -最大应力曲线 。 图 2-1 为发泡聚苯乙烯的缓冲系数 -最大应力曲线 （ 2）本次 缓冲包装 设计的数据 在 本次缓冲包装设计中，已知参数为 ： W=0.015kg， G=120g， H=30cm 在 图 2-1 中 作一条水平线， 那么 切点的 纵 坐 标对应最小缓冲系数值 minC 为 5.6， 而横坐标对应最大应力值为 0.17 105Pa， 由公式（
12、2.1） 、 （ 2.2） 计算 得到缓冲垫的厚度面积分别 为 ： minCHT G1.4cm mWGA 10.38cm2 （ 3）挠度 校核： 衬垫尺寸的面积与厚度之比小于一定厚度时 ,衬垫容易挠曲或变弯 , 大大降低衬垫的负重能力。为了避免挠曲 ,其中最小承载面积 Amin 与厚度 T 之 比应符合以下规定 (克斯特那经验公式 )4： 2(1.33 )AT （ 2.3） 式中： T 厚度 ， cm Amin 面积 ， cm2 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 5则有 ： 2 2 21 0 . 3 8 ( 1 . 3 3 1 . 4 ) 3 . 4 7S c m c m 最 小 承 载 由公式
13、 2.3 算出 的 结果 ， 可以 判定，衬垫不会 弯曲 。 2.2.2 缓冲 包装 防振 设计 缓冲 包装 防振 设计 的 主要目的在于调节包装件的固有频率， 并且 通过选择 恰当 的阻尼材 料，把包装系统 2（即 外包装 -衬垫 -内装产品 ）对 振动的 传递 率 控制在 合理 的预定范围 内 。 12n kf m （ 2.4） 式中： nf 产品 的固有频率； k 缓冲 材料的弹性系数； m 产品 质量 聚苯乙烯 的 k 值为 3.34 105kg/cm2， 故 由 系统的固有频率： 7.51Hznf ， 单 自由度包装系统在受迫振动条件下振动的相应传递公 式 5： 22 2 21 (
14、2 )(1 ) ( 2 )rT （ 2.5） 其中 ：nff ， 2ncm ， 2nnf 式中 ， rT 传递率 ； f 激励 频率， Hz； nf 包装 系统固有频率， Hz； 阻尼比 ； c 阻尼 系数 ， 该 包装材料的阻 尼系数为 8.03。 根据公式 2.5， 计算得到系统最大振动传递率为 ： .1327rT 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 6图 2-2 陆运 的振动 加速度 频率 图 从 图 2-2 陆运 的振动频谱图， 频率 为 7.51Hz 时 ，对应的加速度 ar = 0.2g， 所以口服液玻璃瓶的相应加速度 a=Tr ar = 5.426g，小于 玻璃瓶 的许用脆值 120
15、g，因此这个 缓冲 包装 是符合 防振要求的。 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 73.外包装设计 3.1 包装材料的选择 瓦楞纸板缓冲性能良好，且无污染、可再生、原料 易得 和 价格便宜 等优点 ,在运输包装中得到广泛 应用，本设计也采取此材料设计外包装。对于玻璃瓶口服液的包装 设计选标准箱型 0201 型， 采用胶黏 剂粘合接头。 UV 形瓦楞纸板分为 A、 C、 B 和 E 型四种 。 A 楞型的纸箱承受平面压力性能比 B和 C 楞型差，但其承受垂直压力性能较高 ； B 楞型的瓦楞低又密，故耐垂直压力性能较差，但平面耐压性能较高 ： C 楞型性能，介于 A 和 B 楞型之间 ； E 楞型的
16、纸板 具有重量轻、缓冲性能好、平面抗压强度好等特点，利于直接进行印刷。 综合考虑，由于本设计对象笔记本电脑再流通过程中是堆码运输，因此对其纸箱要求要有较强的平面耐压性能 ； 此外， 玻璃瓶的 脆值较低 ，所以对缓冲垫的要求较高， 一般都承担了玻璃瓶 口服液 的缓冲要求，即外包装无须承担缓冲功能，所以综合考虑选择B 单瓦楞纸板设计。 3.2 瓦楞纸板的厚度设计 瓦楞纸板的厚度是瓦楞设计中一个 非常重要的因素，不仅决定着瓦楞纸箱的尺寸，而且影响到瓦楞纸箱的强度。一般是原纸厚度与瓦楞高度之和 。 瓦楞纸板厚度计算公式6如下 : ()n m n h nt t t F d （ 3.1） 式中 ， t 瓦
17、楞 纸板实际厚度； tn 内、外面纸与夹心纸的厚度 ； tmn 瓦楞芯纸的厚度 ， Hz； Fhn 瓦楞辊的高度 ； d 瓦楞纸板制造过程中的厚度损失 。 在通常设计时参考表 3-1, 得出本次 瓦楞 纸板的厚度为 3.3mm。 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 8表 3-1 瓦楞 纸板计算厚度 楞型 A B C E AB BC 纸板 计算厚度 5.3 3.3 4.3 2.3 8.1 7.1 3.3 外包装的尺寸设计 中包装的外尺寸为 120mm 50mm 90mm， 内含 12 支玻璃瓶口服液。外包装的瓦楞纸箱内 的 装量的计算公式： L B Hn n n n （ 3.2） 式 中： n 瓦楞
18、 纸箱装量 Ln 瓦楞纸箱长度 方向 上 内装 物排列 数目 ，件； Bn 瓦楞纸箱宽度 方向 上 内装 物排列 数目 ，件； Hn 瓦楞纸箱高度 方向 上 内装 物排列 数目 ，件 。 瓦楞纸箱 内 产品 的 排列方向 ： 对于长方体内装物（中包装）来说， 按 其自身 长 、宽、高 （ l、 b、 h）与瓦楞 纸箱的长 、宽、高 （ L、 B、 H）的相对方向为排列方向，共有 6 中排列方式。 本文采用的排列方向为立放： l b/LB， l/L， b/B，即内装物底面（中包装底面） /纸箱底面。 考虑中包装 的 尺寸、纸板用量、抗压强度、堆码状态、美学等因素，则 0201 箱形比例以 L：
19、B： H=3： 5： 3 为最佳。 3.4 瓦楞纸箱尺寸设计 3.4.1 内尺寸计算 内尺寸确定因素： 内装物最大外尺寸；内装物 的 排列方式；内装物 的 公差 系数 ；内装物隔衬与缓冲件的相关尺寸。 内尺寸的计算公式： m a x ( 1 )i x xX x n d n T k （ 3.3） 式 中 ： iX 纸箱内尺寸， mm； maxx 内装物最大外尺寸， mm； 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 9xn 内装物 排列数目 ， mm； d 内装物公差 系数 ， mm； T 衬格或缓冲 件 的 总厚度， mm； k 内尺寸修正 系数 ， mm。 内装物 的 公差 系数 如下取值：中包装盒：（
20、 12） mm/件。 中包装装有内装物时，纸盒垂直盒面会 发生 一定程度 的 凸鼓，所以 d 又称为包装间隙系数。 表 3-2 瓦楞纸箱内尺寸修正系数 k 的值（单位 mm） 尺寸名称 Li Bi Hi 小型箱 中 形 箱 大型 箱 k 37 37 13 34 57 将 lmax=120mm， bmax=50mm， hmax=90mm； nL=3， nB=5， nH=3和查表 3-2 得到 的 5Lk ， 5Bk ，4Hk 代入公式 3.3， 取 d=1， 得到 Li=367mm； Bi =259mm； Hi =276。 3.4.2 制造尺寸计算 实际中制造尺寸计算采用 的 公式为： iX X
21、 k （ 3.4） 12 fBFX （ 3.5） 式中： X 瓦楞纸箱长、宽、高制造尺寸 ， mm； iX 纸箱内尺寸 ， mm； F 纸箱对接摇盖宽度 ， mm； 1B 纸箱非结合端面制造尺寸 ， mm； fX 摇盖伸长系数 ， mm； 表 3-3 为 02 类纸箱制造尺寸修正系数值 ， 表 3-4 为瓦楞纸箱接头尺寸。 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 10表 3-3 为 02 类纸箱制造尺寸修正系数值 （ mm） L1 L2 B1 B2 H F A 6 4 6 3 9 4 B 3 3 3 1 6 1 C 5 3 5 3 8 3 E 2 1 2 1 3 2 表 3-4 为瓦楞纸箱接头尺寸 纸
22、板 种类 单 瓦楞 双瓦楞 J 3540 4550 取 kL1=3， kL2=3， kB1=3， kB2=1， kH=1， J=35， 2fX ； 计算 得到 L1=370mm； L2=370mm； B1=262mm； B2=260mm； H=277mm； F=132mm 3.4.3 制造尺寸计算 外尺寸计算公式： 0 maxX X K （ 3.6） 式中： 0X 纸箱外 尺寸 ， mm； maxX 纸箱最大制造 尺寸 ， mm； K 纸箱外 尺寸 修正 系数 ， mm； 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 11表 3-5 瓦楞 纸箱外 尺寸 修正 系数 K 值 （ mm） 楞 型 A B C A
23、B BC K 57 35 46 812 711 由公式（ 3-6）， 可以计算得到纸箱的外尺寸为 374mm 266mm 281mm， 但 外尺寸于实际 没有 很大的意义 。 4.设计 的 相关 展示图 4.1 缓冲 包装 展示 图 图 4-1 缓冲 包装平面图 图 4-2 缓冲 包装立体图 图 4-3 缓冲 包装与产品实体图 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 124.2 瓦楞 纸箱 展示 图 图 4-4 纸箱 内 排列 方式 的 前 视图 图 4-5 纸箱 内 排列 方式 的 俯 视图 图 4-4 瓦楞 纸箱 立体图 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 13结论 由于玻璃瓶一些特有 的 优点 ，
24、例如无毒害，密封性好等，而且玻璃瓶从美学考虑，更加美观而不像塑料显得廉价，所以使用玻璃瓶包装保健品仍然很普遍，因此为玻璃瓶装 的产品设计缓冲包装以防止运输过程 的 损坏，有着很重要 的 意义。 本文针对玻璃瓶装的特性，为玻璃瓶装 的 口服液 设计 其 缓冲包装， 以 满足 这款 产品在 流通 中的 缓冲需求。本 设计 综合考虑各种材料 的 性能，最后采用发泡聚苯乙烯为缓冲材料，经过计算，得到单个产品需要的材料 的 厚度为 1.4cm，同时算 得 需要 的 面积为10.38cm2。 然后进行挠度校核，校核的结果是 衬垫不会 弯曲。接着进一步进行缓冲包装的防振设计， 把包装系统 （即 外包装 -衬
25、垫 -内装产品 ）对 振动的 传递 率控制在 合理 的预定 范围内 ， 计算结果 小于 需用脆值， 说明设计 时可行了。 最后， 进行 外包装的瓦楞纸板类型的选择，计算所 需 的 厚度， 进行 尺寸确定，包括内尺寸，制造尺寸和外尺寸 ，并作出实物图形 。 虽然本文只是针对 玻璃瓶装口服液 设计的 , 但其设计思路却可以应用到所有尺寸的玻璃瓶包装 。 本文在一定程度上，对模型进行了简化分析，简化成单自由度系统来考虑，会存在一定误差。 综上所述，本文设计了玻璃瓶口服液 OTC 类药品的缓冲包装，通过挠度校核以及防振设计使这个缓冲满足运输中的要求，并通过尺寸大小的计算尽可能使使用 的 材料最少，以节
26、约资源、保护环境。 玻璃瓶口服液的运输缓冲包装设计 14参考文献 1杜骋 ,杨军 . 聚苯乙烯泡沫 (EPS)的特性及应用分析 J. 东南大学学报 (自然科学版 ), 2001,03:138-142. 2马庭 ,王一临 ,万军 ,张伦武 . 常用缓冲包装材料静态压缩特性试验研究 J. 包装工程 , 2002,02:4-8. 3彭国勋，宋宝丰 .物流运输包装设计 M.北京：印刷工业出版社， 2009： 106-143. 4彭国勋 . 运输包装 M. 北京 : 印刷工业出版社 , 1999： 58-76. 5金海军 ,韩占华 ,舒祖菊 . 笔记本电脑的运输包装设计 J. 包装与食品机械 ,2007,06:48-52. 6孙诚，潘松年，许文才 .包装结构设计 M.北京：中国轻工业出版社， 2012： 128-148.
