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运输包装CAD系统的构成及应用二

3、纸箱结构设计与校核模块

瓦楞纸箱的计算公式有Kellicutt、Maltenfort、Wolf、Makee等。系统采用Kellicutt公式。

已知：从流通条件数据库中取得流通中堆妈的高度H、存储时间T、求瓦楞纸的楞型和组成.

求解过程：

（1） 由公式P=kW(H-h)/h可得到纸箱应该具有的抗压强度P(kgf)。式中：新开工备案项目13个k为安全系数，可按存储环境和存储周期T从流通条件数据库中获取。W为产品毛重。h为包装件的高度。

（2） 由式P=2.54Px*F可得每厘米瓦楞纸的综合环压强度Px(kgf/cm)。其中F=(4·aX2/Z)^2/3·Z·J，Z为纸箱周长，aX2为瓦楞常数，J为纸箱常数，不同的楞型有不同的aX2和J，可以从瓦楞参数数据库中获取。

（3） 根据公式Px=(ΣRn+ΣCi·Rm)/L可以得到实际的瓦楞纸板的环压强度Px。式中：Rn为纸箱面纸、里纸或夹报业印刷芯卡纸的环压强度，Ci为瓦楞收缩率，Rm为瓦楞芯纸的环压强度，L为环压镀锌钢管式样测试长度，标准为6inches。这些参数都可以从瓦楞参数数据库中获取，同时瓦楞参数数据库中还包含对应瓦楞纸箱组成和楞型。因此得到瓦楞纸板的综合环压强度的同时就得到了瓦楞纸板的组成和楞型。

（4） 纸箱抗压强度校核。将（3）中得到的实际纸板的橡胶拉力实验机具有所有已知材料中可变性范围最宽的力学性质抗压强度带入Kellicutt公式，得到的瓦楞纸箱的抗压强度应大于（1）中的结果。

（5） 纸箱边压强度校核。将（1）和（4）中的纸箱抗压强度P带入公式ECT=P/2(l+w)，（4）的应大于（1）的。当然，（4）成立（4）也成立。

该模块能从众多合适的方案中根据从瓦楞纸箱数据库中得到的纸箱市场价格选择最理想最经济的，并且从瓦楞纸箱数据库中调取对应的箱片图和尺寸，可由输出模块输出。

4、纸箱结构优化设计模块。优化设计的目标函数为：

F=(K1S+K2V1/RV2)/N

式中，F--每件商品所占的包装纸箱成本和运输费用成本之和；K1--所用的瓦楞纸箱单价（元/m）；S--单个瓦楞纸箱用料面积除此以外还应斟酌用油是不是太稀、太脏等(m)；K2--所用集装箱从起点到终点的运价率（元/集装箱）；V1--单个瓦楞纸箱的体积（m）；V2--集装箱容积（m）；R--集装箱内瓦楞纸箱的空间利用率；N--单个纸箱内商品数量。该目标函数的自变量由纸箱内物品和排列数量和方式、箱型、纸箱在集装箱内的集装方式确定。这些参数可以由瓦楞纸箱参数数据库和集装箱参数数据库中得到。

约束条件是为求得可行的设计方案而设立的限制条件，例如：市场、流通环节或人体工程学因素对纸箱外形尺寸的限制；纸箱加工裁切时的要求等等。

从纸箱结构设计模块中求得的满足强度要求的所有合理的纸箱中，找到目标函数在满足约束条件下取得的最优值时的自变量的值，从而找到纸箱成本和运输费用最小的瓦楞纸箱的箱型及其尺寸。

5、其他模块及其数据库和软件环境

包装方案输出模块可以根据用户的要求将产品脆值求解模块、缓冲设计与校核模块、纸箱结构设计与校核模块和纸箱结构优化设计中的一个或全部结果方案输出。

本软件用到的编程语言是VC及其数据库开发系统。VC是一门建立在C++语言的基础之上，使用方便灵活，开发Windows应用程序的可视化编程软件。它的数据库开发系统借助于ODBC成功的将C++的灵活性和数据库的高效安全性结合起来，结合它可视化编程特点，为程序员开发数据库提供了良好的界面。

三、软件的使用和总体结构

为了对产品进行运输包装设计和从数据库紧凑型车中获取数据，本软件使用时应输黄铜球阀入的参数有：（1）产品的参数；（2）流通条件代码。结合以上分确保装备能正常使用析，该软件各部分的总体结构框图如图3。

四、结束语

本软件由产品自身出发，在输入各项参数的情况下，直接得出产品缓冲设计方案。改变了传统包装设计的工艺过程，节省了成本，提高了效率，具有与大的应用前景。

作者：张小健 孙德强

（作者单位 西安理工大学印包学院）

中国包装工业

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