包裝功能和包裝結構設計原則.doc

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包裝功能和包裝結構設計原則 紙箱包裝要素的確定 在做商品包裝紙箱設計時，設計師首先碰到這幾個問題： 1.一個紙箱內(nèi)裝商品數(shù)量與單箱重量究竟多少為宜？如何來確定？ 2.依據(jù)什么確定紙箱產(chǎn)品的內(nèi)部排列方式，如何選擇最好的排列組合？ 3.所設計的箱體長寬高尺寸是否有利于增強紙箱強度和節(jié)省原材料？ 紙箱內(nèi)裝產(chǎn)品的數(shù)量、重量、排列，紙箱內(nèi)外尺寸，以及瓦楞紙板材料規(guī)格等要素，這些都是首要的考慮內(nèi)容，因為它們最終決定了包裝紙箱的制造、容納、儲運、使用的效率、經(jīng)濟性和總體功能。 單箱重量 根據(jù)國際貿(mào)易慣例，作為消費品運輸包裝的瓦楞紙箱的單箱重量一般不超過20kg為宜，最大25kg。主要考慮到搬運工或店員的操作方便，不容易導致人體損傷等因素。我國國家標準對人工搬運的單件包裝箱最大重量規(guī)定為18kg。據(jù)此，一般消費商品的瓦楞紙箱貨物的單件重量限定為20kg當屬比較合理。 當然，大中型工業(yè)產(chǎn)品的緩沖運輸包裝紙箱不應受此限制。 由內(nèi)裝產(chǎn)品的數(shù)量乘以產(chǎn)品單位重量可計算得到包裝貨物凈重，整個紙箱貨物重量（毛重）當然還要包含紙箱本身材料和隔襯材料的重量（皮重）。 需要說明的是，按貿(mào)易慣例規(guī)定單箱重量不大于20kg為宜。但若設計紙箱的單箱重量過小也不明智，因為小的紙箱所容納的產(chǎn)品數(shù)少，材料相對耗用率高，又經(jīng)歷與大箱差不多的制造過程，小箱的生產(chǎn)、使用、包裝的總體效率不如大箱。所以，只要有可能，應盡量接近20kg為好，以發(fā)揮最大功能。 內(nèi)容物的數(shù)量 紙箱內(nèi)裝產(chǎn)品的數(shù)量主要由紙箱最大允許重量除以產(chǎn)品的單位重量來計算確定。 由于要顧及內(nèi)部產(chǎn)品的長、寬、高三個方向的排列（它決定了紙箱的綜合尺寸），所以，內(nèi)裝物數(shù)量也不是可隨意選擇或確定的。設計時一般可考慮幾個不同的數(shù)量方案，然后根據(jù)既合乎重量限定，又有利于排列方式可靈活調(diào)整的原則來確定。 具體來說，內(nèi)裝物品件數(shù)應該選擇分解因子較多的數(shù)值，這樣有利于長寬高尺寸的調(diào)整。舉例來說，7、11、13、17、19、23、29、41、43、47……都不宜選擇，因為這些數(shù)分解因子只有1和其自身，沒有別的更多排列法。相反地，如選12件，12=1223，就有1211、621、431、341、322、612等許多種可用的長寬高排列方式。而如選10件，10=125，可用的長寬高排列方式就比12要少得多。所以，在相差不太大的幾個數(shù)值之間，一般應該選擇可分解因子較多的數(shù)值。市場上的商品數(shù)量傳統(tǒng)組合以12（一打）或其倍數(shù)用得比較多，顯然有利于流通環(huán)節(jié)的模數(shù)化與標準化。 內(nèi)容物的排列方式 指產(chǎn)品在紙箱內(nèi)部的長寬高三個方向上的具體排列數(shù)。 實際上，在確定內(nèi)裝物數(shù)量的時候，已經(jīng)考慮到產(chǎn)品的內(nèi)部排列了。這里除了數(shù)的選擇外，還涉及到紙箱的結構強度、用料量等問題。 長寬高方向排列，首先要考慮到箱體外部尺寸應合乎根據(jù)人體工學原理得出的限度。 根據(jù)紙箱強度試驗，在同樣周邊長下，瓦楞紙箱的長寬比在1.2~1.6之間，其抗壓強度為最好。同樣綜合尺寸（長寬高之和）下，隨著瓦楞紙箱的高度增加，其抗壓強度減弱，因為堆碼載荷主要分配在直立箱板上。 事實上，當采用頂部開啟的箱型時，高度方向的尺寸選擇余地不大。因為產(chǎn)品層數(shù)越多，箱體高度增加，既不方便于取物，且也不利于確保足夠的抗壓強度。 但若過小的高度，也有負面作用。此時用于非承載面（頂面與底面）的材料與用于承載直立箱面的材料這兩者之比值，較高度大的箱體要高，故紙箱材料效能利用率差。從0200的箱坯展開圖知，同樣的容積下，高度小的紙箱，其相對用料率大。 箱體外部尺寸 除了特殊形狀或大型工業(yè)品的運輸箱，一般商品瓦楞紙箱的運輸搬運中人力介入在所難免，許多消費商品在進店上柜過程中，還需要店員搬運或開箱。如果紙箱外部尺寸不合理，懷抱空間體過大，使手臂腰部用力緊張，行走困難，會導致人的操作疲勞或損傷。日本學者曾做過對不同重量、尺寸的紙箱貨物的搬運試驗，通過測量人體在搬運過程中心肺與肌肉等指標，推算人體的工作效率變化和疲勞極限，從而得到合乎人體工學原理的箱體外形尺寸。 一般貨物紙箱的長度尺寸，長度加寬度尺寸，長寬高綜合尺寸應該作如下限制： 下面介紹瓦楞紙箱尺寸的具體計算方法。 由單件產(chǎn)品的外部（某個方向）最大尺寸乘以此方向上的排列數(shù)，再加上襯墊材料的厚度、產(chǎn)品間隙公差等，就可以得到箱內(nèi)（某個方向）最大尺寸Xi。 Xi=xmaxn+d(n-1)+T+ki xmax為內(nèi)裝物單件最大外尺寸； n為產(chǎn)品排列數(shù)量； d為內(nèi)裝產(chǎn)品間公差（或間隙）數(shù)（小型箱取1mm/件間，中型箱取2mm/件間，軟性物品取3mm/件間，硬質物品取+2mm/件間）； T為產(chǎn)品間隔檔或襯墊材料厚度之和； ki為內(nèi)尺寸修正系數(shù)（L方向取5，B方向取5，H方向:小箱取2，中箱取4，大箱取6）。 紙箱制造尺寸X，是制造時模切壓線要用到的尺寸，即箱坯展開圖上所標注的尺寸。它是由內(nèi)尺寸加上瓦楞紙板的厚度，再加上一定的修正數(shù)形成。長寬方向制造尺寸的修正數(shù)各有兩個值，這是因為箱坯圍折成型時疊合（釘或粘）部分箱壁厚度有所增加，但是又必須保證成型后箱內(nèi)空間的幾何方正度。 X=Xi+km Km為制造尺寸修正數(shù)，與瓦楞紙板厚度有關，即紙板厚度加一公差數(shù)，見表1。 表1 0200類瓦楞紙箱制造尺寸系數(shù)Km（單位：mm） 紙箱成型后形成其外部最大尺寸，叫紙箱外部尺寸X0，也是運輸紙箱外面標示尺寸。它是由制造尺寸加上紙板厚度，再加上一定的修正數(shù)形成。 Xo=X+ko=xmaxn+d(n-1)+T+ki+km+ko ko為外部尺寸修正數(shù)，與瓦楞紙板厚度有關，見表2。 表2 瓦楞紙箱外尺寸修正系數(shù)Ko（單位：mm） 紙箱材料 紙箱抗壓強度主要源自于紙板或原紙的有關材料指標與技術性能。包裝紙箱的功能主要取決于瓦楞紙板的楞型及楞型組合、厚度、等級、性能等。所以紙箱設計時，需要考慮形成瓦楞紙板的面紙、里紙、芯紙、夾芯紙（雙層瓦楞板中）的定量（g/m2）、等級，及其配比組合。 我們不應忘記除了紙的克重，紙的致密度與質量等級也很重要。采用高克重面紙也許是提高紙板性能的最簡單方法，但這樣會使材料成本顯著上升。為提高瓦楞紙板的性能而一味提高原紙的克重，從性價比角度看，不是好辦法，因為瓦楞紙板中原紙的價格遠高于瓦楞芯紙的價格。提高芯紙的質量等級或克重，但不增加太多成本，也可以顯著改善瓦楞紙板的強度性能。 紙箱箱型標準中0900系列為紙箱內(nèi)的各種隔檔、襯墊、支撐件。合理運用這些附件，對提高瓦楞紙箱的整體抗壓強度有很大的作用?？上г谖覈埾渲圃鞓I(yè)和用戶中沒有引起足夠的重視，利用率很低，其實這是個成本低、省資源、有效果的設計選擇。 紙箱相對用料率RS 在同樣容積下，不同長寬高尺寸的0201型紙箱耗用紙板材料的情況顯然是不同的。 由于受到實際使用條件的限制，真正選擇0201箱型中最省料（按數(shù)學方法計算）的長寬高比例2:1:2的情況不多。如能對大量使用的各種尺度的箱體進行簡單的相對用料率計算，以判斷制造該種紙箱時材料消耗率，則很有實際意義。 所謂相對用料率，即某種紙箱材料消耗相對于最省料箱體（2:1:2）材料消耗的比率。 根據(jù)0201箱型展開圖，可得到箱體表面積表達式： S=2（LH+LB+BH+BB） 設紙箱容積為V，長寬高尺寸單位數(shù)值為K， 則當L:B:H=2:1:2時，V=4K3，K=（V/4）1/3， 此時S=2（2+4+2+1）K2=7.15（V）2/3，可作為其他箱體用料比較計算的基準。 依照上述計算法，可得到其他各尺寸比例的箱體的相對用料率，見表3。 表3 0201型各種長寬高比例紙箱的相對用料率 在瓦楞紙箱結構設計中，我們常常會遇到設計的條件輸入不充分，致使無法設計或必須重新獲取設計輸入的各種條件，降低了工作效率；更為嚴重的是不充分的設計條件導致的工藝生產(chǎn)中的缺陷、批量生產(chǎn)和設計意圖的偏差，甚至有純粹不符合客戶要求等情況發(fā)生。本文從紙箱設計的管理流程方面和大家一起來探討對這些問題的一些解決辦法。 很多人把設計開發(fā)這一塊的管理流程比作小的ISO9000系統(tǒng)，這其實一點也不為過。因為其涵蓋的內(nèi)容多，接觸的人員多且范圍廣，不光需要和客戶面對面的溝通，還需要和企業(yè)內(nèi)部的各個工序溝通。只有真正的理解客戶的意圖，并且完整的把客戶的意圖轉化為合格的產(chǎn)品，符合客戶在使用過程中的期望，一個產(chǎn)品的設計才算完成。值得注意的是這樣一個繁瑣的過程，單憑幾個設計人員的經(jīng)驗是不能完成的。我們不僅僅需要綜合各個設計人員的經(jīng)驗，還需要以嚴格的管理程序來促進這些工作有條不紊的進行，最終達到以最快最優(yōu)的速度，設計出令客戶滿意的產(chǎn)品。 要求專業(yè)設計人員的設計必須滿足以下條件： 設計的輸入和輸出的條件書面化（特別是客戶調(diào)研時防止各種輸入條件的遺忘）； 商討出各個工序交接點最實用的交接流程； 快捷、簡便的處理程序等等。 整個紙箱結構設計的流程，實際上就是一個很簡單的輸入到輸出的過程。從輸入著手，結構設計輸入條件包括如下三個方面： 客戶直接或通過通訊工具報單； 客戶通過業(yè)代表報單； 設計人員通過市場調(diào)研獲?。ㄟ@其中包括組織內(nèi)部有計劃的對客戶信息獲取的調(diào)研或前兩種條件不能滿足設計要求而進行的調(diào)研）。 不管采用那一種方式獲得輸入的條件，至少要求獲取以下設計輸入內(nèi)容： 內(nèi)裝物的性質、形狀、尺寸； 內(nèi)裝物的重量； 內(nèi)裝物的陳列方式； 內(nèi)裝物的運輸方式、堆碼方式； 貨物的倉儲環(huán)境、運輸路線、運輸時間； 客戶期望的紙箱箱型和制作材料； 客戶要求的交付時間等； 環(huán)保要求或相關的法律法規(guī)的要求； 客戶其他的一些要求。 對設計輸入條件的獲取，盡量采用書面化的表格形式；如果條件允許，也可以采用包裝審查的方式。在對客戶進行調(diào)研前，首先要了解并查閱該客戶的產(chǎn)品或其他客戶同類產(chǎn)品的產(chǎn)品類型、市場領域、產(chǎn)品的價值、分銷流通系統(tǒng)及產(chǎn)品的尺寸和包裝等。在調(diào)研的時候要帶齊調(diào)研所用的各種工具，如筆、3m卷尺、計算器、筆記本、調(diào)研表等。只有充分、細致的準備，才可能獲取更多的、更為準確的設計信息，才能設計出具有競爭力的紙箱產(chǎn)品，以符合客戶的期望和要求。 當確定各種設計輸入的條件能滿足設計時，則需要對這些條件進行分析歸類整理（運輸倉儲、交付時間、流通時間、產(chǎn)品特性/尺寸、重量及特殊的要求）、驗收標準、箱型結構、圖案及色標等。首先確定出所要求設計的紙箱側重于運輸型紙箱還是銷售型紙箱： 銷售型紙箱屬于商業(yè)包裝范疇，側重于紙箱的外觀形象，并且在設計時需要考慮的印刷工藝方面的要求； 運輸型紙箱則屬于工業(yè)包裝范疇，更多的需要考慮紙箱的抗壓、防震等。因其重復使用較多，還需要考慮到裝箱的效率，以及工廠的生產(chǎn)效率。 當確定出要求設計運輸型紙箱或銷售型紙箱，以及界于兩者之間的紙箱包裝時；就可以開始進行紙箱設計了。 一個具體的創(chuàng)意需要由設計人員來完成，這不僅需要結構設計人員及時掌握這方面的知識和資訊，還需要有空間思維的能力。根據(jù)客戶調(diào)研所搜集的資料，將進一步確定紙箱的箱型和尺寸。箱型和尺寸的選取將依據(jù)下列條件： 根據(jù)銷售型紙箱還是運輸型紙箱來確定紙箱的箱型（也有客戶已經(jīng)規(guī)定了紙箱的結構）。 確定紙箱的尺寸： 內(nèi)裝物的特性（尺寸、重量、重心、排列組合方式等等）； 確定紙箱的內(nèi)尺寸； 確定紙箱的外尺寸（特別是在使用托盤或集裝箱裝柜的情況下）； 確定紙箱的制造尺寸。 確定尺寸后，就可以進行抗壓、堆碼計算和配材。根據(jù)計算公式測算抗壓和堆碼強度： 抗壓強度計算公式：P＝KG（3/h－1）9.8 堆碼強度的計算：Pi＝KG（3/h-1） 通過抗壓強度堆碼強度進行逆向推理算出紙版的邊壓強度和環(huán)壓強度， 并且配合GB6543-86通過尺寸和內(nèi)裝物重量，選擇瓦愣紙箱、版代號，然后查該箱型的耐破強度、邊壓強度、戳穿強度、粘合強度等數(shù)據(jù)；使用凱里卡特公式推算出紙板配材。需要注意的是紙箱箱體是否開孔，流通環(huán)境的溫度適度以及印刷的位置，印刷和模切壓力的大小都會影響其結果值，所以在計算中須考慮全面。 當各種條件都已具備后，即可使用繪圖軟件進行紙箱結構繪圖、打樣。打樣完成到小樣生產(chǎn)這中間是一個涉及人員最多，流程最繁瑣的一個環(huán)節(jié)；所以在這個環(huán)節(jié)要求： 盡量可各個相關部門人員多溝通，防止因為工序交接滯后而降低工效或者交接不清而出現(xiàn)錯誤； 采用科學的流程和標準來管理，并且遵照其執(zhí)行； 工作間的聯(lián)系可以采用“工作聯(lián)系單”，對各種工藝間的評審和樣品的確認采用書面的單據(jù)，這樣可以得到更多設計資料和意見的反饋。 采用一個客戶一個設計人員負責的“一對一”方式，可以更全面的了解客戶的潛在要求，并且在內(nèi)部交接或評審中可以很好的和相關人員溝通。 當設計人員把設計圖稿交給打樣人員后，需要仔細檢查設計的產(chǎn)品。條件允許的情況下，設計人員應直接參與打樣，這樣才能及時對設計的產(chǎn)品進行改進，特別是在細節(jié)改進方面尤其重要。 因為紙箱在實際生產(chǎn)過程中受生產(chǎn)工藝等各方面的影響而導致強度降低，所以紙箱的性能檢測直接關系到紙箱的配材和箱型。在處理這一問題時，一方面要參照公司資料庫以前的數(shù)據(jù)，另一方面需要不斷搜集打樣產(chǎn)品和模切生產(chǎn)出來的產(chǎn)品之間強度的差距。然后通過綜合考慮確定紙箱的強度是否能夠滿足要求。在工藝評審方面需要設計人員能夠了解公司內(nèi)部設備的最大生產(chǎn)能力，所以在平時要注意多與現(xiàn)場工作人員溝通。設計人員要盡可能多的了解這方面知識，不然花了很多時間作出的一個設計就可能因為設備無法生產(chǎn)而需要重新設計。如果設計人員對工藝方面知識不是很懂的，可以在設計完成后直接交給工藝員評審，因為在工藝評審中還需要考慮紙箱測試的各個方面的性能，就讓工藝人員多重復一下這項工作了。如果過程驗證設計符合相關要求后才能給給客戶確認，只有客戶認可了才可以制模生產(chǎn)。如果不符合要求，則必須重復這一流程重新設計或修改。 當制模完成，打小樣或者批量生產(chǎn)以及客戶使用時，不管是工藝人員或設計人員必須跟蹤產(chǎn)品，且都要及時的收集相關的生產(chǎn)信息和各方面的反饋，并將各種數(shù)據(jù)輸入公司數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中的資料可以讓設計人員在整個設計過程中隨時查閱這些資訊，這樣才能做到更優(yōu)、更符合客戶要求的設計，創(chuàng)造出和客戶共贏的機會。 上文中只是簡單的談論了結構設計過程中的一些基本問題。要設計出一個讓客戶滿意的產(chǎn)品的確不易，所以在工作中不僅要求設計人員不斷創(chuàng)新，也要求組織內(nèi)部不斷調(diào)整流程，以適應內(nèi)部外部不斷變化的環(huán)境。作為一個更多頃向于服務性質的工作，不僅僅是為客戶設計產(chǎn)品，更多的是需要設計人員引導整個紙箱包裝用戶。因為在紙箱包裝的資訊上作為紙箱企業(yè)的設計人員肯定要比紙箱用戶了解的多，所以當用戶的要求不是很合理、實用和經(jīng)濟時，設計人員要努力和客戶溝通，向他們推薦實用于他們產(chǎn)品的包裝方法，讓客戶改變對紙箱包裝一些固有的看法，如此這般也許會給紙箱設計的發(fā)展帶來一個更大的市場空間。 1、瓦楞紙箱及其附件的造型 瓦楞紙箱由于世界各國根據(jù)使用情況不同分也不同，國際上目前通用的是由歐州紙板制造工業(yè)聯(lián)合會（FEFCO）歐州硬紙板箱制造協(xié)會（ASSCO）提出的瓦楞紙箱與瓦楞紙盒分類方法，稱為《國際紙箱箱型標準》。該標準把各種樣式的瓦楞紙箱、瓦楞紙盒及其附件按四位數(shù)分炎夏編號。如我們通常稱做對口瓦楞紙箱的，國際紙箱箱型標準中稱它為0201型箱。這種分類方法現(xiàn)已為世界各國接受，我國關于瓦要紙箱，瓦楞紙盒及其附件造型的標準分類就采用了這種方法。 2、制造尺寸 內(nèi)徑尺寸加所使用的瓦楞紙板的厚度為制造尺寸。 3、外徑尺寸 實際制造的尺寸加是所使用的瓦楞紙板的厚度為外徑尺寸。 用瓦楞紙板制作瓦楞紙箱，為了使瓦楞紙板良好的彎折，就要采用壓線的方法，通過壓線使瓦楞紙板的結構破壞會使里紙收縮，面紙延伸，這就反映出了瓦楞紙板的壓線與瓦楞紙箱尺寸的關系。 不管是以三點式或五點式壓線方法成型瓦楞紙箱，壓線輪底線的凸出部分會把瓦楞紙板的受壓部位擠進瓦楞紙板的中心位置。所以，瓦楞紙箱的內(nèi)徑尺寸要比瓦楞紙箱展開時時的線與壓線間的距離要略短一些。這樣就要把縮喬石 那部分尺寸加進去，這個加進去的尺寸與使用的瓦楞紙板的厚度密切相關。 在制作瓦楞紙箱時，內(nèi)裝商品的外徑尺寸和瓦楞紙箱的內(nèi)徑尺寸之間，必須滿足以下關系： 瓦楞紙箱的內(nèi)徑尺寸>內(nèi)裝商品的外徑尺寸 而瓦楞紙箱的內(nèi)徑尺寸和外徑尺寸之間，又必須滿足以下關系： 瓦楞紙箱的外徑尺寸=瓦楞紙箱內(nèi)徑尺寸+兩個瓦楞紙板的厚度 瓦楞紙箱在設計中多為瓦楞紙板經(jīng)壓線而彎折成為U形或L形，有時通過模切或平壓加工成為兩條高、低壓線，這種彎折變化使瓦楞紙板的延伸尺寸成了瓦楞紙箱設計的基本尺寸。其設計的基本概念和基本附加尺寸。瓦楞紙箱在實際生產(chǎn)中還要根據(jù)具體使用的設備選擇適當?shù)男拚禂?shù)和附加尺寸。目前我國使用的02類瓦楞紙箱制造尺寸和日本使用的A型瓦楞紙箱制造尺寸的修正系數(shù)。 另外，瓦楞紙箱外搖蓋的制造尺寸也是需要注意的一個關鍵部位。在瓦楞紙箱外搖蓋對接封合的箱型中，如0201、0204、0207等，搖蓋寬度制造尺寸理論值應為箱寬制造尺寸的二分之一。但是，由于內(nèi)搖蓋的回彈作用，外搖蓋必然在對接處產(chǎn)生一定的間隙。因此，對接的外搖蓋寬度制造尺寸出應加上一個修正值，這個修正值稱為搖蓋伸長系數(shù)。 我們制作瓦楞紙箱是根據(jù)內(nèi)徑尺寸來設計的。因為內(nèi)徑尺寸比較容易確定，它以實物測量或者以組合套裝、合理的排列方式的外徑尺寸來實現(xiàn)并確定。但在實際操作中，吵論是運費的計算，還是箱面標志中的體積，都要以外徑尺寸為準。因此在瓦楞紙箱設計中，不僅要根據(jù)內(nèi)徑尺寸來確定制造尺寸，還要根據(jù)制造尺寸計算出外徑尺寸。 總之,在瓦楞紙箱的結構設計中,要根據(jù)使用的制造設備和不同的生產(chǎn)工藝以及所使用的不同楞型構成的瓦楞紙以及內(nèi)裝商品的種類和性質來確定,只有掌握了所有的設計瓦楞紙箱的結構、尺寸相關的內(nèi)容后，才能制造出保護商品、美化商品的瓦楞紙箱。