GB 8166-1987 缓冲包装设计方法.pdf

U DC 6 7 8 A 8 3 0 7 6 :6 5 8 . 7 8 8 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B 8 1 6 6 一 8 7 缓 冲 包 装 设 计 方 法 P a c k a g e c u s h i o n i n g d e s i g n me t h o d 1 9 8 7 一 0 8 一 2 4 发布1 9 8 9 一 0 3 一 0 1 实施 国家才 示 准局发布 中华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 U DC 6 7 8 . 5 . 0 7 6 1 6 5 8 . 7 8 8 缓冲包 装设计方 法 G B 81 66一 87 P a c k a g e c u s h i o n i n g d e s ig n me t h o d 本标准规定丫在流通过程中为保护尔品IN 实施的缓冲包装设计的方法。 本标准主要适用于使用非拨性弹性打料的缓冲包装厅法， 不适用于弹簧吊装形式的包装方法.， 术语 1 . 1 重力加速度的倍数 ( G) i ip 速度“ : f q 单位的亚 F i 加速) ff 的比值。 以符号 “友示。在缓冲包装 设计中. 加速度表示为。 二G 夕 ， 其中 1 为加速度。 ，为重力加速度。 1 . 2 脆值( “ ， ) 产品不发生物理担伤或功能失效所能承受的最大加速度值， 以 ， 表示 13 许用脆佰 曰川恨据产.钻的脆流.号 虑到产品的价值、 强度偏差、重要程度等而规定的产品的 许用最大加速度值， 以 表示。 1 . 4 等效跌落高度( 11 ) 为了比较流通凌界中产生的冲击强度. 将冲击速度视为自由落体的碰撞速 f k由 此 而 推 算 的自 由 跌 落 高 度， 以11表示 1 . 5 最大应力(、) 单位面积缓冲材料所受到的外力的最大值， 以o m 表示。 1 . 6 缓冲系数 ( C) 作用于缓冲材料上的应力与该应力下单位体积缓冲材料所吸收的冲击能量之 比， 以C表示。 1 . 7 缓冲包装成本 ( C . ) 缓冲包装相关的费用( 如缓冲材料的成本、 缓冲材料的加工及包装件的运 输等费用) 的总和， 以C . 表示。 要求 2 1 一般要求 缓冲包装的目的是在运输、 装卸过程中发生振动、 冲击等外力时， 保护被包装产品的性能和形态。 缓冲包装设计应符合下列要求。 a . 减小传递到产品上的冲击、 振动等外力。 b . 分散作用在产品上的应力。 c . 保护产品的表面及凸起部分。 d . 防止产品的相互接触。 e防止产品在包装容器内移动。 t . 保护其它防护包装的功能。 2 . 2 缓冲包装设计考虑因素 2 . 2 . 1 产品的许用脆值、 形状、 尺寸、 重量、 体积、 重心、 数量及产品的其它特性。 2 . 2 . 2 流通过程中的环境条件， 如运输区间、 运输方式、 装卸次数、 等效跌落高度、 冲击方向、 气候条 件、 贮存条件等。 2 . 2 . 3 包装材料的特性。 2 . 2 . 4 外包装容 器的 结构、 形状、 材质及强度。 2 . 2 . 5 封 缄材 料的 特性。 国家标准局 1 9 8 7 一 0 8 一 2 4 批准1 9 8 9 一 0 3 一 0 1 实施 GB 8 1 6 6 一 87 2 . 2 . 6 包装的T - 艺性。 2 . 2 . 7 其它的包装方法 如防潮、 防水、 防锈、 防尘等。 2 . 2 . 8 缓冲包装的经济效果 23 缓冲材料的选择 2 . 3 . 1 缓冲材料的性能应符合有关标准的规定. 2 . 3 . 2 考虑下列有关因素 根据使用的目的选择缓冲材料。 二材料的冲击、 振动隔离性能好. 能够有效地减小传递到产品上的冲击与振动; b . 压缩蠕变小; c . 永久变形小; d . 夸 冲 击和 振 动作 用 下， 不 易 发 生 破 碎 ; e . 可耐受较强烈的折曲; f . 在运输过程中的振动作用下， 与产品直接接触的材料不应擦伤产品的表面; 咎材 料的使用温湿度范围宽; h . 材料的p H值为6 . 0 - 8 . 0 ， 在较湿的环境中与产品直 接接触， 不发生 腐蚀现象; i . 长期在高湿环境中存放， 材料不生霉; 1 . 材料不因吸湿、 吸水而使缓冲性能发生变化， 且不使产品生锈、 腐蚀; k . 材料不与产品的涂覆层、 表面处理层等发生化学反应; 1材料不易产生静电; m . 材料不因与油脂类接触而发生变质; n . 材料容易制造、 加工及进行包装作业: 。 . 材料的价格低廉; p . 其它有关性能。 2 . 4 缓冲包装的考核 根据本标准规定的方法设计的缓冲包装件， 应按照第 4 章的规定进行试验， 出现下述情况之一时为 不合格。 : : 试验后产品发生了物理损伤或功能失效， 或缓冲材料已不能保护产品。 试验中作用在产品上的加速度超过产品的许用脆值。 缓冲设计方法 3 . 1 设计程序 3 . 1 . 1 根据第2 章的 要求、 按照第3 章的 方法选择 缓冲 材料、 进行缓冲包装设计并计算出缓冲包装 的成本， 、从中求出最佳的方案。 7 i缓冲包装成本的汁算方法可参考附录A C 参考件) 3 . 1 . 2 根据缓冲包装设计的结果， 按照第2 . 4条的要求进行考核， 必要时予以修正。 3 . 2 冲击防护设计方法 冲击防护设计， 应首先确定下列条件: 产品的重量、 尺寸、 外观及结构特征等; 卜 . 产品的许用脆值; c . 包装件在流通过程中的等效跌落高度。 冲击防护设计有第3 . 2 . 1 款和第3 . 2 . 2 款两种方法可供选择， 优先选用第 3 . 2 . 2 款的方法。 3 . 2 . 1 缓冲系数一最大应力曲线的应用 利用缓冲系数一最大应力曲线设计缓冲包装时的计算程序如下。 3 . 2 . 1 . 1 计算缓冲材料所受到的最大应力。 GU 81 66一8 7 。 nl 二 ( ( ;) 牛 : , N 点 交为7I O c m 银据第3 . 止 ， 。 二 :二 丝 一 、 ， (， 了，、. 为H, 八 点位于给出 的曲 线族之外. 因此过刀 点作 条平 选择峥I Q f 1 小的 1) , E两点进行计3 ? 其静应力分M为 兮欲的要求tX l : 点汁? 7 材料的受力面积: . 1U9 0 0 61 0 = ? 67 c m GB 81 6 6一 87 采用边垫或角垫的缓冲结构时 . 应满 足 下述关系: 4 , 、 ( I . 3 3 T) 二 ( 1 . 3 3X 1 0 ) 一 = 1 7 7 e m 显然， 对 于 厚度 I O c m的边垫或角垫， 各衬举Z力面积I ( 大于 1 7 7 c m 。而 n点的静应力对应的面 积为: A (, _ 1Y 、 .。2 1 029 0 () x 1 0 = 8 2 8 c m 所以 可以采用各衬垫受力面积之和在 2 6 7 . 8 2 8 c m 之间。 各衬垫的受力面积大于 ! 7 7 c m ， 的边垫 或角垫的结构 例5 产品的形状为正方体，重力为2 0 O N ， 许用脆值为8 5 9 ,根据等效跌落高度为9 0 c m, 选择的 缓冲材料的特性曲线如图C 2所示。采用角垫结构进行包装， 考虑面跌落和角跌落的情况， 求需要的尺 寸 解: 在图C 2中 8 5; 的加速度 与厚度T二5 c m的曲线交干 , 1 1 点。按 H点的静应力考虑，a ， ， 二 5 k P a.平面跌落的怪力而积为: A= 竺 一 X! 。 -2 0 0 5 110 () X 1 0 ，二 1 0 0 c m 1 个角垫中征个角垫的受力面积为: ， 一 十 x 4 0 。 一 。 。 。 。 。 因为各角垫的受力面积， 4 =1 0 0 ( 1 . 3 3 f ) 一 ( 1 . 3 3 X 5 ) 二n n， 所以角垫不会被压弯。如果采用 正方一 形的角垫. 则其边长 为: 1 00 =I Oc m 山、 6 ) 式得， 角跌落时的有效受力面积为: A . 二、 3 l . 二 ， 7 3 X 1 0 =1 7 3 c m 此时的静应力为: 一 牛 x “ -2 0 0 1 7 3 X 。 = I . 6 k P a 将该位代入到图C 2中可知. 此时的加速度超过 r 产品的许用脆值 因此， 需将角跌落时的有效受力而积 n作为打点对应的受力面积计算角垫的尺寸， 即令 A . = 1 0 0 c m 银据( 6 ) 式得衬垫边长为: GB 816 6一87 : 一 丫 : ,J 7_ A 7 3 一 、 1 40 01. 73 今1 5 . 2c m 则面跌落时的受力面积和挣应力为: A= 4 L = 4 X 1 5 . 2 = = 9 2 5 e m 叽 一 4 - X 1 0 2 0 09 2 5 1 0 = 2 . l 6 k P a 将该值代入图C 2 中可知， 此静应力对应的加速度为 7 2 g. 小于产品的许用脆值。 所以， 角 垫的 厚度为5 c m边长为1 5 . 2 c m 例 6 产品重力为3 6 N, 底面尺一寸为2 5 c m:X 2 5 c m ， 许用脆值为3 0 9 。冲击防护设计采用 1 全面缓 冲方法， 选用的缓冲衬垫厚度为5 c m 。产品在运输中受到的振动输入如图C 3 所示。求包装件的共振频 率和产品的最大响应加速度。 。 、 一 Iq X 1 ()一25 要 2 5 X 1 0 一 。 5 7 6 k P a 根据静应力。及材料厚度 ?， 查出材料的振动传递率一频率特性曲线如图C 1 所示 曲线的 峰值对 应的 颇率为f , = 4 6 H z ， 传递率。 二6 ， 由图C 3 可 知， 4 6 H z 时的加速度为1 . 7 9 . 即包装件在 共振时受到的振动输入为。 、 二 的最大响应加速度为: 由图 C1得. 7 g。 则产品 “ 。 =q a , =6X . 7 = 1 0 . 2 ( 9 ) 所以. 包装的共振频率为4 6 H z ， 产品的最大响应加速度为 1 0 . 2 9， 小于产品的许用脆值( 3 0 9 ) G B si ss -8 7 1J1卜1 墓 犷 一J 一 一 月 舀 一一一一_J一 1 II 1一于份 一- 一I U U U u 毛 h 日口 匡 三 日 匕 二习 二 工二 二 二仁三二二 _ 止: 二 享一 匕 一 州 一 寸 一 一 气 一 一州 一 一 一一 月 一士 夕 一 节. 卜- - 一一 丁 一 昌全 巨云三二二 丁 二 习- 二二二 _ 二 二 二 二 卜 一 - - 一 一 一 一 一 卜- 一一一 宁 - 一一一一一- 一 一 11_一一一 草 -一-户 J甲 曰 找 ， 户 , 卜 图 (I P ill产.n , 的Ij r 力R j 3 0 0 N . 底而尺寸为3 0 c m ; 3 0 c m . i L 上的脆弱部件具有Z S H ， 的固有频率、 II . U 0 的阻记系数.，叮承受的最犬冲击加速度为 1 5 y，“ : .话的冲击防护设l 十 采用了全面缓冲方法， 选用 的缓冲衬垫厚度为1 0 C .“ z 品在运输过程中受到的振劝输入如图C l) 所示，忽略疲劳作用. 确定这样 的衬n能否提供足够的振动防护。 解 : I ) 确定 ( I : 包装 件其振时脆弱 部件的响 I,v加速度 Gil 81 66一 8 7 一 H A “ 。 二 3 0 0 3 0 义 30X 1 0 , = 3 . 3 3 k P a 根据静应力。 : 及材料厚度T, 查出材料的振动 传递率一频率特 性曲线如图C 6 所示 由 图C 6 得. 曲线的峰值对应的频率为7 H z， 传递率为2 . 5 。由图C 5可知， 7 H z时的振动输入加速度为1 9 , 则产品 的最大响应加速度为: a , 二， a 、 二2 . 5X1=2 . 5 ( g ) 当脆弱部件的固有频率明显高于包装件的共振频率时， 它基本上受到与产品相同的峰值加速度。 因此， 这时脆弱部件的响应加速度为 2 . 5 g ， 该值小于其可承受的最大冲击加速度( 4 5 9 ) ， 部件不会损 坏。 溉勺侧州搜 倾Y - ( Hz 1 图 C 5 GB 8166 一 87 ( . f m 下 - 一 一 : 日 一 ， 一- 门 州r r T T一 一门 I I I l 一一 门 丽 映 竺洲 一 州 口 ，探 rr 汀 叮 了 下月 . 一 一I一勺 l一一 一r- 门 厂 - 盆 己 11 】 、 一 - 广 r 州 l一r 一 r一r 尸r ， 丫 lr 一 叫 一牛 11 厂一 1 iT丁 丁 一- ，可 一 ， 一 TI,T fl闪日 一 价场名 0 ， “ , 1, , , 1 :y ( 6 ( 2 1 确定脆弱部件共振时的响应加速度 山图C S ., 图( 6得 在频 书为2 5 r l z 时的振动输入I II : 速度为0 . 5 5 . 缓冲材料的振功传递率为0 . 2 5 . 则产品的最大加速度响应为: “ 。 二妞、 “0 . 2 5 X 0 . 5 5“ Il . 1 4 ( 妇 对于线性系统. 当阳尼系数 y O . I 时，