瓦楞紙箱的箱型及其尺寸設(shè)計(jì)
人們對(duì)瓦楞紙箱功能的要求越來(lái)越高,一個(gè)集多種功能于一體的瓦楞紙箱,合理的箱型和尺寸設(shè)計(jì)至關(guān)重要。因此,如何根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)出合理的箱型和尺寸也是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:瓦楞紙箱箱型;尺寸設(shè)計(jì)
隨著各行業(yè)對(duì)瓦楞紙箱用量的增多,用戶對(duì)其功能也提出了更高的要求。在紙箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,特別是在集裝箱裝箱運(yùn)輸、貨架儲(chǔ)存方面,合理的尺寸、造型和配材不僅能節(jié)約成本,提供最優(yōu)的包裝解決方案,而且能保證產(chǎn)品在長(zhǎng)期的貨運(yùn)過(guò)程中得到最有效的保護(hù)。在這樣的情況下,瓦楞紙箱的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)也顯得日益重要。
一、瓦楞紙箱的箱型標(biāo)準(zhǔn)
紙箱的尺寸設(shè)計(jì)先從確定產(chǎn)品性質(zhì)及箱型開(kāi)始。先確定了箱型才能對(duì)各個(gè)部分的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。
(一)國(guó)際紙箱箱型標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際瓦楞紙箱的箱型標(biāo)準(zhǔn)有兩大類,一類是經(jīng)國(guó)際瓦楞紙板協(xié)會(huì)批準(zhǔn),由歐洲瓦楞紙板制造工業(yè)聯(lián)合會(huì)(FEFCO)和瑞士紙板協(xié)會(huì)(ASSCO)聯(lián)合制訂的國(guó)際紙箱箱型標(biāo)準(zhǔn);另一類是日本、美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際紙箱箱型標(biāo)準(zhǔn)中把箱型的文字名稱用簡(jiǎn)單的4位~8位數(shù)字代號(hào)表示,各種箱型在標(biāo)準(zhǔn)中有圖例可查。
統(tǒng)一序號(hào)表示同一箱型種類中不同的箱型結(jié)構(gòu),改型是各制造商對(duì)標(biāo)準(zhǔn)箱型的修改。不同廠家改型后綴碼所代表的箱型不同,但同廠家應(yīng)該是唯一專用的。后綴碼方便建立CAD/CAM庫(kù)或?qū)S孟鋱D庫(kù)。
如常用的02型紙箱,也稱開(kāi)槽型紙箱,使用一頁(yè)紙板成型,連體的上、下?lián)u蓋可以封閉紙箱。一般在紙箱廠通過(guò)釘合、膠黏劑或膠帶紙粘合來(lái)接合接頭,接合邊長(zhǎng)根據(jù)所采用的瓦楞紙板的厚度而定,一般在25 mm~45 mm之間。02型也有插底結(jié)構(gòu),其特點(diǎn)是防止所裝物品從底部漏出。02型瓦楞紙箱在運(yùn)輸時(shí)呈平板狀,使用時(shí)裝入內(nèi)裝物封合搖蓋,應(yīng)用最廣。
(二)國(guó)內(nèi)紙箱箱型標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂了國(guó)標(biāo)GB/T6543-2008《運(yùn)輸包裝用單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱》,規(guī)定了運(yùn)輸包裝用單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱的基本箱型,其箱型代號(hào)如下表所示。
我國(guó)瓦楞紙箱的箱型代號(hào)
分類編號(hào) 箱 型 編 號(hào)
03 0310 0325
04 0402
09 0900~0976
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的箱型代號(hào)由四位數(shù)字組成,代號(hào)中前兩位數(shù)字表示箱型種類,后兩位數(shù)字表示同一類箱中不同的紙箱式樣。目前我國(guó)常用的瓦楞紙箱主要是標(biāo)準(zhǔn)中的02類,即美、日標(biāo)準(zhǔn)中的A型箱。02類中有0201箱型(平口紙箱)、0202箱型(搭口紙箱)、0203箱型(大蓋紙箱)。上述各種箱型的結(jié)構(gòu)都是根據(jù)包裝商品的需要設(shè)計(jì)的,一般紙箱以平口居多。搭口紙箱的結(jié)構(gòu)對(duì)于某些商品具有保護(hù)作用,如一些體積膨脹的棉織衣服等,經(jīng)重壓一段時(shí)間后會(huì)壓縮,如果用平口紙箱包裝,則紙箱兩邊的搖蓋必然會(huì)合不攏,使箱內(nèi)商品露出。用搭口紙箱則比較合適,搭口多少可根據(jù)具體情況而定。大蓋紙箱外表整齊,對(duì)內(nèi)裝物品的保護(hù)性能比前兩種要好,但原材料耗費(fèi)也比較多,生產(chǎn)過(guò)程稍復(fù)雜。
03型為套合型紙箱,是由幾頁(yè)箱坯組成的箱,其特點(diǎn)是箱體與箱蓋(頂蓋、底蓋)分開(kāi),使用時(shí),箱蓋和箱體是套接的。04型為折疊型紙箱,通常由一片瓦楞紙板組成,折疊而成箱的底,不用釘合或粘合,生產(chǎn)時(shí)也可根據(jù)要求訂貨合同所規(guī)定的其他型式制造。
我國(guó)瓦楞紙箱代號(hào)是由瓦楞紙板種類來(lái)規(guī)定的,分為3類,且各類中又分成5種,與瓦楞紙板種類相對(duì)應(yīng)。各類瓦楞紙箱的代號(hào)、規(guī)格及使用場(chǎng)合在國(guó)標(biāo)中都可以查到。1類紙箱主要用于出口及貴重物品的運(yùn)輸包裝,而且不用B或BB瓦楞;2類紙箱主要用于內(nèi)銷產(chǎn)品的運(yùn)輸包裝;3類主要用于短途、低值商品的運(yùn)輸包裝。
二、瓦楞紙箱的尺寸設(shè)計(jì)
在確定瓦楞紙箱的結(jié)構(gòu)尺寸前,首先要考慮內(nèi)裝商品的最大外徑、性質(zhì)和商品本身縮脹的公差系數(shù),以及內(nèi)裝商品是整體還是組合套裝。同時(shí),還要考慮為保護(hù)內(nèi)裝商品所加設(shè)的各種附件等。這就要求在設(shè)計(jì)安排和結(jié)構(gòu)布局上要考慮多種因素對(duì)瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)尺寸的影響。
(一)尺寸規(guī)定
紙箱的規(guī)格一般用紙箱的內(nèi)徑尺寸長(zhǎng)、寬、高表示,并按下列順序和代號(hào)給出尺寸,單位mm。
a.長(zhǎng)度(L):箱內(nèi)底面積長(zhǎng)邊尺寸;
b.寬度(B):箱內(nèi)底面積短邊尺寸;
c.高度(H):箱內(nèi)頂面到底面尺寸。
瓦楞紙箱的尺寸設(shè)計(jì)內(nèi)容包括內(nèi)徑尺寸、制造尺寸和外徑尺寸的設(shè)計(jì)。內(nèi)徑尺寸為瓦楞紙箱成箱后內(nèi)部空間尺寸;外徑尺寸為瓦楞紙箱成箱后外部輪廓尺寸,可用實(shí)際制造的尺寸加所使用的瓦楞紙板的厚度表示;制造尺寸為瓦楞紙箱在制造過(guò)程中使用的尺寸,可用內(nèi)徑尺寸加所使用的瓦楞紙板的厚度為制造尺寸。
(二)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.內(nèi)外徑及制造尺寸的計(jì)算
內(nèi)徑尺寸的確定因素主要有內(nèi)裝物最大外徑尺寸、按內(nèi)裝物形式確定的公差系數(shù)、內(nèi)裝物排列方式、內(nèi)裝物隔襯與緩沖件的相關(guān)尺寸。內(nèi)徑尺寸的計(jì)算可由下式得到:
Xi=Xmaxnx+d(nx-1) +k’ +T。
式中,Xi為紙箱內(nèi)徑尺寸;Xmax為單個(gè)內(nèi)裝物最大外徑尺寸;d為內(nèi)裝物在紙箱內(nèi)某一方向的排列數(shù)目;k’為紙箱內(nèi)徑尺寸補(bǔ)償量;T是隔襯或緩沖件總厚度。長(zhǎng)度單位均為mm。需要滿足Xi >內(nèi)裝商品的外徑尺寸。修正系數(shù)及公差系數(shù)可查表得到。
制造尺寸的計(jì)算為:
X=Xi +t +k
式中, 為瓦楞紙板制造尺寸, 為紙板厚度, 為修正系數(shù)。 值的大小與紙箱的具體尺寸有關(guān)。在實(shí)際使用過(guò)程中,由于內(nèi)搖蓋的回彈作用,使其有向外翹起的趨勢(shì)。為減少由于這種原因而造成的凈空高度增加,高度方向上的值應(yīng)為2t<k<3t。
外徑尺寸計(jì)算為:
X0=X+K
式中,X0為外徑尺寸,K為修正系數(shù)。
2.紙箱搖蓋尺寸的計(jì)算
瓦楞紙箱外搖蓋的制造尺寸也是需要注意的一個(gè)關(guān)鍵部位。在瓦楞紙箱外搖蓋對(duì)接封合的箱型中,如0201、0204、0207等,搖蓋寬度制造尺寸理論值應(yīng)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,箱蓋合上后并不是水平的,而是略傾斜,外搖蓋必然在對(duì)接處產(chǎn)生一定的間隙。因此,外搖蓋的寬度并不是寬度的一半,而是稍長(zhǎng),所以在實(shí)際的生產(chǎn)中要加上一個(gè)放大系數(shù)。放大系數(shù)可以通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算得出。不過(guò),由于紙箱自身的可塑性,也為了便于計(jì)算,多數(shù)企業(yè)都根據(jù)紙板的厚度計(jì)算出一個(gè)固定的放大系數(shù)。如下表所示:
紙箱搖蓋的放大系數(shù)
紙板厚度 3 mm以下 3 mm~5 mm 5 mm~8 mm 8 mm~12 mm
放大系數(shù) 無(wú) 加大1 mm 加大3 mm 加大4 mm
當(dāng)然,這樣的放大系數(shù)只是適合于一般的瓦楞紙箱,如果遇到對(duì)搖蓋要求很高的紙箱,可以通過(guò)函數(shù)求出紙箱搖蓋的放大系數(shù)。另外,上表列出的放大系數(shù)不適合于寬度低于20 cm的紙箱。
3.接頭尺寸的設(shè)計(jì)
瓦楞紙箱通過(guò)粘合、釘合接頭來(lái)成型,接頭尺的尺寸一般根據(jù)瓦楞層數(shù)及工廠的工藝水平而定。為保持主箱面(LH面)的印刷面不被破壞,接頭一般應(yīng)與LH面連接。單瓦楞接頭尺寸一般為35 mm~40 mm,雙瓦楞45 mm~50 mm,三瓦楞為50 mm。
4.紙箱落料規(guī)格的計(jì)算
生產(chǎn)的紙箱還是以0201型瓦楞紙箱為主,如下圖所示。根據(jù)上述所講,就可以計(jì)算出要將一個(gè)普通的0201型紙箱投于生產(chǎn)所需要耗費(fèi)多少材料了。
0201 型紙箱結(jié)構(gòu)及展開(kāi)圖
如上圖所示:
紙板的長(zhǎng)度=2L+2B+紙箱的結(jié)舌;
紙板的寬度=H+2倍的紙箱搖蓋。
根據(jù)公式,我們計(jì)算出紙箱的落料規(guī)格。這里計(jì)算出了紙箱的凈料規(guī)格,在生產(chǎn)時(shí)還會(huì)修邊。為了盡量節(jié)省材料,一般修邊尺寸不會(huì)大于1 cm。靠近結(jié)舌的邊不需要修邊。異型箱落料尺寸根據(jù)同樣的原理即可算出,只是不同的箱型計(jì)算的公式不一樣而已。
三、尺寸的修正問(wèn)題
一般瓦楞紙板需通過(guò)模壓工藝使之能得到良好的彎折。模壓使瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)破壞,會(huì)導(dǎo)致里紙收縮、面紙延伸,這種彎折變化使瓦楞紙板的延伸尺寸成了瓦楞紙箱設(shè)計(jì)的基本尺寸。所以,瓦楞紙箱的內(nèi)徑尺寸要比瓦楞紙箱展開(kāi)時(shí)的線與壓線間的距離要略短一些。這樣就要把縮小的那部分尺寸加進(jìn)去,這個(gè)加進(jìn)去的尺寸與使用的瓦楞紙板的厚度密切相關(guān)。瓦楞紙箱在實(shí)際生產(chǎn)中還要根據(jù)具體使用的設(shè)備選擇適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)和附加尺寸。修正系數(shù)值查表可得到。
制作瓦楞紙箱一般都是根據(jù)內(nèi)徑尺寸來(lái)設(shè)計(jì)的。因?yàn)閮?nèi)徑尺寸比較容易確定,它以實(shí)物測(cè)量或者以組合套裝、合理的排列方式的外徑尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)并確定。但在實(shí)際操作中,無(wú)論是運(yùn)費(fèi)的計(jì)算,還是箱面標(biāo)志中的體積,都要以外徑尺寸為準(zhǔn)。因此在瓦楞紙箱設(shè)計(jì)中,不僅要根據(jù)內(nèi)徑尺寸來(lái)確定制造尺寸,還要根據(jù)制造尺寸計(jì)算出外徑尺寸。
當(dāng)然,也可根據(jù)托盤或集裝箱的內(nèi)徑尺寸來(lái)確定紙箱的外徑尺寸,使紙箱的長(zhǎng)、寬、高與運(yùn)輸工具相適應(yīng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械化運(yùn)輸,提高運(yùn)輸效率。由于瓦楞紙箱的堆碼方式不同,故應(yīng)使堆碼物體的垂直投影面積與托盤尺寸相適合。若能讓紙箱從內(nèi)向外逐級(jí)計(jì)算的箱體尺寸與由外向內(nèi)逐級(jí)計(jì)算的箱體尺寸基本吻合,則可得到最優(yōu)化的瓦楞紙箱尺寸。當(dāng)然,最佳設(shè)計(jì)方案還是應(yīng)由外向內(nèi)逐級(jí)進(jìn)行。
實(shí)際生產(chǎn)中,客戶提供給我們的往往只有內(nèi)裝產(chǎn)品的尺寸或樣式,這就需要我們計(jì)算出紙箱的外徑尺寸和制造尺寸。特別是采用集裝箱運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品,對(duì)紙箱外徑的計(jì)算尤為重要。在對(duì)瓦楞紙箱進(jìn)行測(cè)量時(shí),雖然都可以直接用工具測(cè)量出其具體的尺寸,然而在測(cè)量的過(guò)程中,由于壓痕線的影響,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果不夠精確。特別是對(duì)使用過(guò)的廢舊紙箱尺寸的測(cè)量,應(yīng)嚴(yán)格測(cè)算,以保證尺寸設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,保證后期托盤或集裝箱裝柜順利進(jìn)行,并能很好的保護(hù)商品。一個(gè)好的紙箱設(shè)計(jì)方案可以在運(yùn)輸上節(jié)約大量的成本。
四、設(shè)計(jì)中的方法原則
包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從包裝和生產(chǎn)實(shí)際條件出發(fā),依據(jù)科學(xué)原理對(duì)包裝的外形構(gòu)造及內(nèi)部附件進(jìn)行的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)必須保證結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度、硬度及抵抗其他環(huán)境的能力。從包裝的目的來(lái)看,必須考慮以下兩個(gè)方面,一是保護(hù)產(chǎn)品的首要功能,二是滿足現(xiàn)代包裝的重要特征,如運(yùn)輸、加工特性等。
合格的紙箱產(chǎn)品,從正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)始。設(shè)計(jì)人員不僅要真正的理解客戶的意圖,還要熟悉后序加工工藝。只有這樣,才能把客戶的意圖轉(zhuǎn)化為合格的產(chǎn)品,并能保證后序加工順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)開(kāi)始前要了解內(nèi)裝物的性質(zhì)、形狀、尺寸、重量,內(nèi)裝物的排列方式、運(yùn)輸方式、堆碼方式,內(nèi)裝物的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境、運(yùn)輸路線和時(shí)間以及紙箱箱型和制作材料等信息。
國(guó)內(nèi)的紙箱設(shè)計(jì),存在技術(shù)和指導(dǎo)思想方面的一些問(wèn)題,缺乏系統(tǒng)的分析,從而使得所設(shè)計(jì)出來(lái)的包裝不能夠滿足人機(jī)工程學(xué)以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性等方面的要求。這一點(diǎn),在紙箱尺寸設(shè)計(jì)中反映得十分明顯。
我國(guó)只是對(duì)紙箱的箱型作了明確的規(guī)定,而對(duì)紙箱的尺寸大小卻無(wú)具體要求,主要由設(shè)計(jì)者來(lái)定。而設(shè)計(jì)者在確定紙箱尺寸時(shí)又主要是考慮兩方面的因素:一是能夠包容得下內(nèi)容物;二是具有足夠的強(qiáng)度。其實(shí),制約紙箱大小和形狀的因素除去包裝內(nèi)容物外,還有許多其它的因素,如人機(jī)工程學(xué)方面的因素、托盤的尺寸、貨車車廂的尺寸大小、集裝箱空間的尺寸大小、配貨架的尺寸大小等。這些因素間既相互獨(dú)立,又相互制約影響;既要考慮包裝功能,也要考慮方便性。所以設(shè)計(jì)時(shí)只有系統(tǒng)地、綜合地把握住所有的制約因素,才能夠真正合理地確定紙箱的尺寸大小。
綜上所述,紙箱的尺寸設(shè)計(jì)是瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很重要的一項(xiàng)工作。一個(gè)合格的紙箱產(chǎn)品要具有保護(hù)性和良好的造型。特別是集銷售包裝和運(yùn)輸包裝功能于一身的紙箱,合理的尺寸將是紙箱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因?yàn)槌叽绲淖兓瘜⒅苯佑绊懙郊埾涞母鞣N性能的變化。總之,在瓦楞紙箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,要根據(jù)使用的制造設(shè)備、不同的生產(chǎn)工藝、不同楞型構(gòu)成的瓦楞紙以及內(nèi)裝商品的種類和性質(zhì)來(lái)確定。只有掌握了設(shè)計(jì)瓦楞紙箱的結(jié)構(gòu)、尺寸相關(guān)的內(nèi)容后,才能制造出保護(hù)商品、美化商品的瓦楞紙箱。