包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件TOPSPro中的堆碼強度分析

1、包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件tops pro 中的堆碼強度分析摘要在介紹如何用tops pro包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件 tops pro中的堆碼強度分析進行運輸包裝設(shè)計中堆碼強度分析的基礎(chǔ)上， 詳細闡述了計算外包裝瓦楞紙箱抗壓強度的 mckee 公式及其在tops pro 堆碼強度分析中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：瓦楞紙箱運輸包裝； mckee 公式；抗壓強度中圖分類號： tim82 ； tp391 文獻標識號： b 文章編號： 1001-3563（2004）05-0030-031 tops pro 概述tops pro 是美國 tops 公司推出的世界范圍內(nèi)廣泛使用的包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件。 它的功能之一是瓦楞紙箱運輸包裝設(shè)

2、計中的堆碼強度分析。用戶在完成瓦楞紙箱和集裝托盤的相關(guān)參數(shù)的輸入后，選擇“stacking strength” （堆碼強度）界面， 計算堆碼強度的參數(shù)對話框立刻彈出 （圖 1）。 用戶在各小框里輸入（或選擇 ）：計算方法（環(huán)壓值法、邊壓值法、凱里卡特公式法）、箱子規(guī)格 （結(jié)構(gòu)尺寸、重量、封舌間隙、產(chǎn)品支撐力、楞向 ） 、環(huán)境條件（倉儲時間、相對濕度、堆高托盤數(shù)）、集裝狀況（碼垛式樣、托盤堆高時箱子支撐數(shù)量 ） 和印刷狀況（ 印刷量、油墨類型）等。圖1 計算堆碼強度參數(shù)對話框fig. 1 stacking strength dialog box參數(shù)定義結(jié)束后，堆碼強度分析結(jié)果（見圖2）就顯示出來

3、了。圖 2由兩部分構(gòu)成:length: 29.k25 mb: 10.1250flute dir al明即ih腳g到qoooobrd spacing: 2.9667height: 17,0000din 庇 depthmang: 0.40e3weight: 385printing: nonehunwhj: 50totfsup: 0.00diy style:untittedpahet: gma (notched)(eox 40.0)cs/ltyer 6layers/load- 3 interlock: ai stg time: 1 mortlhal 1 load high, bottom caes

4、must support 7 70 lbscancel械一cdc閾ion method: edge crushunlitledboard眥而加 cgiistruclion12:-mullen m6w26海 muhen 渤6h33 150-mullen 33331住 t75mulin 3&26w39 17&mullen 毋田除3917&mullen 砂26柝田 mci 35版30的332comjujen 42-26m2 加mwlen 4233桃42 20omdlen 42-404223#ci 第 26m26度仃 為30m2623sct 芥飄 26mct b26m33mct 230 赫 290-m

5、ul1en 42-2gm沏mullen培丑健mct 33-330物ect33-36m-33mct 35hr*26o29#ect 42-30m-3332sect 35hr-26w35hr 魅ect 35hmohr32#ect35 淞協(xié)33tfltallab惻 4669 4699 509.1 碘 497.3 5123 564.5 esbb 窺 4333 加4班 4新644.j 698.1 頗 場g j?3s 496.6 5071 5321 5238box satiety safetyperf. factor miroin1ch j4.86 w%130.2 53.88 1590% 146 4 60.

6、61 1801% 147.4 61.01 1613% 1597 66,09 1973% 147.4 ei,o1 1013% 156.0 64.57 1925% 1607 669 1386% 1r,2 73別 2200% 206.0 85 27 295% 118.8 48.181443% 1255 52361542% 134 6 55.73 w 136,3 401669% 1,1 阻 63 1 硒 202.1 b3,bs 2524% 219.0 9qe3 2743% 1523 631m 1377% 1565 &771932% 148.5 61.49 1829%64741930% m k03196

7、5% i6&9 6909 2067% 刷3出00猊、loads ecthich ibsn65 7.27278 7.27.67.88,&9.96.q e.3 e7e77.1971d.47.5 77.37.67.08.16.027032.0 36d 360 39.0 36038.1 39.043.0 90.0 29.5 313 33.133.5 s.3 49.0 52.0 37.2381 36.436.2 39.140.9 40.0costnowaooo,ooooco,oooooo,fflo,ffloooo.()oo,ooofloo,oooooo,ooo.ooo,ooo血,ooooo0,oo0,o

8、0o.o00,oo0.oo0圖2堆碼強度分析結(jié)果fig. 2 stacking strength results screeni）所有碼垛方案堆碼強度分析結(jié)果列表。包括：紙板等級與結(jié)構(gòu)、楞型、抗壓強度理論值與實際值、安全因子及裕量、堆高托盤數(shù)、邊壓值、單位面積價格等。2）所選碼垛方案的堆碼強度分析結(jié)果統(tǒng)計。包括：已輸入的運輸箱和托盤參數(shù)、集裝碼垛形式和最 底部紙箱所承受的壓力大小。堆碼強度是指在一定的流通環(huán)境條件下容器不出現(xiàn)破損所能承受的最大壓力載荷。瓦楞紙箱容器承受 上方載荷的能力受到容器本身結(jié)構(gòu)及其流通環(huán)境、支撐載荷的內(nèi)包裝結(jié)構(gòu)、內(nèi)隔板、角支撐等的影響。瓦 楞紙箱抗壓強度與堆碼強度有關(guān)。t

9、ops pro軟件利用mckee公式計算0201型瓦楞紙箱的堆碼強度。2 mckee公式簡介0201型瓦楞紙箱（即常規(guī)開槽容器 rscs）是最簡單、最常用的運輸包裝容器。該型紙箱的瓦楞方向通 常與從上到下的堆碼力平行。若已知箱子的周長、紙板的邊壓測試值、紙板的彎曲阻力、紙箱長寬比和其 它因數(shù)，rscs紙箱的抗壓強度可以通過 mckee公式估算：bct = 2.028 x （ect尸46 x j0 xdj254 x 8產(chǎn)槐式中：bct為0201箱型容器的抗壓強度理論值 （n）; ect為紙板的邊壓值（cm）; dx為紙板制造方向 彎曲剛度（n/cm）; dy紙板橫向彎曲剛度（n/cm）; bp為

10、箱子的周長（cm）。以紙板厚度代替彎曲剛度，得到了準確度接近于原始公式（1）但在測試和計算方面易于使用的mckee簡化公式：bct = 5. 87 x ect x （8p”例x （bc）0 5076= 5. 87 x ect x /bp x bc（2）式中：bc為紙板厚度（cm）。如果把對箱子需求的抗壓強度值代回式（2）,就可以算出紙板的邊壓值 （ect）,從而可確定出合適的紙板結(jié)構(gòu)組成。5. 87 x ybp x hc3由環(huán)壓值計算邊壓值當輸入一個新的紙板結(jié)構(gòu)和使用環(huán)壓值法作為計算方法時，tops pro軟件通過下面的公式從環(huán)壓值（rcf）求得邊壓值（ect）.1）對于三層瓦楞紙板：a二（面

11、紙1 rcf）+（面紙2rcf）+（楞紙rcf） x （瓦楞拉緊因子）2）對于五層瓦楞紙版：a二（面紙1 rcf）+（面紙2 rcf）+（面紙3 rcf）+（楞紙1 rcf） x （瓦楞拉緊因子1）+（楞紙2rcf） x （瓦楞拉 緊因子2）如果每 92. 9m2（1 000ft2）面紙的綜合質(zhì)量w 38. 6 kg（85 lbs）,那么：ect=（a/6） x 0. 8+12,否則， ect=（a/6）x1. 2764 基于mckee公式的tops pro紙箱抗壓強度分析紙箱容器在流通中的特性受它在所經(jīng)歷的環(huán)境條件的影響很大。其中某些條件，如堆碼時間、相對濕 度等難于改變；而其它一些狀況，如

12、托盤集裝式樣、超出托盤量大小、托盤組成板間隙和野蠻裝卸等可通 過集裝來確定。為了獲得紙箱性能，tops pro在利用mckee公式計算抗壓強度值時考慮了一系列結(jié)構(gòu)因子和環(huán)境因計入紙箱結(jié)構(gòu)因子，紙箱抗壓強度矯正值計算如下：tbct = bct x s尸 x lwrf x hff x pf （ 4 ）式中：tbct為tops pro紙箱抗壓強度矯正值（n） ; sf為形狀因子。與相對于高度的箱子的比例尺 寸有關(guān)；lwrf為長寬比因子；hff為水平瓦楞因子。如未選擇非垂直瓦楞，該值為 1。否則，為0. 9; pp為印刷因子。與印刷類型及印刷量有關(guān)。計入環(huán)境因子，紙箱實際的抗壓強度值計算如下：bp =

13、 tbct x fgf x hf x stf x psf x if x of + ps（5）式中：bp為tops pro紙箱抗壓強度實際值（n）; fgf為封舌間隙因子；hf為濕度因子；stf為堆 放時間因子；psf為托盤間隔因子；if為互鎖式碼垛因子； of為超出托盤因子，ps為產(chǎn)品支撐力（n）。這些環(huán)境因子及其乘子如表1所示。表1環(huán)境因子tab. i environmental factors環(huán)境因子抗壓強度損失/%乘子10d損失370.63載荷f堆放時間30d損失400.600.5590 d損失45180d損失500.5050%損失0l0載荷下相對濕度rh60%損失100.9（rh周期性

14、的變化會70%損失200.8.0.6880%損失32進一步加劇損失）90%損失520.48100%損失850.15托盤碼垛式樣高質(zhì)低質(zhì)柱型，對齊損失忽略量箱量箱柱型，錯位1損失10150.90.85互鎖式損失40-600.60.40超出托盤損失20、400.80.60托盤板間隙損失10-250.90.75野蠻裝卸損失0400.90.605確定抗壓強度需求值舉例如果已知抗壓強度和流通環(huán)境，任彳si rsc箱子有效的堆碼強度就能很好的估算出。同樣，如果已知流通環(huán)境、容器尺寸和楞型，抗壓強度需求值也能計算出。后者很有用，因為一旦確定出抗壓強度需求值，ect 的需求值也就跟著確定了 (由此既可選出紙板

15、構(gòu)成) 。所謂紙箱抗壓強度需求值是指在預(yù)期的循環(huán)周期(一定時間和環(huán)境流通條件) 內(nèi)容器最小的具有安全堆碼特性所要求的動態(tài)壓力特性。已知：1) 箱子在集裝箱里從底部一直碼到頂， 180d 的堆放時間，80相對濕度，互鎖式碼垛；2) 箱子尺寸(外尺寸)：0. 5mx0. 25mx0. 30m；3) 集裝箱高： 3 05m ，碼垛高 3m ；4) 箱子毛重： 12kg 。求解： 1) 確定底層箱上方箱子的數(shù)目： 碼垛高箱厚度-1=3 0 3-1=8 ；2)確定底層箱上的載荷：箱子數(shù)目x箱重=8 x 12=96(kg);3) 確定環(huán)境因子：0. 5(180d)x 0. 68(80% rh)x0. 5(互鎖式碼垛)=0. 17;4) 確定環(huán)境乘子：1 0 17