一、小包装纸盒结构设计
根据玻璃瓶的形体结构，小包装纸盒设计为管式自锁底折叠纸盒（如图4），形状为正四棱柱体，便于自动化生产和装盒，以提高效率。
图4 小包装纸盒平面展开图
1、纸盒的尺寸计算
（1）内部尺寸
根据公式Xi=Xmax+kxi分别计算纸盒长、宽、高三个方向的尺寸。
由第一部分计算知道，玻璃瓶的最大外尺寸分别为：Lmax=Bmax=43mm,Hmax=87mm,则纸盒尺寸分别为：
Li=Lmax+kLi=43+(3~5)=43+5=48mm(内装物玻璃瓶为刚性物体，KLi取大值）
Bi=Li=48mm (玻璃瓶为圆柱体，固纸盒长、宽等）
Hi=Hmax+kHi=87+(1~3)=90mm(内装物玻璃瓶为刚性物体，KHi取大值）
(2)制造尺寸
将体板从左至右编号为1~4。查表得纸板厚度为0.5mm。
体板1为复“ U”型，故有L1=48+（2-1）*0.5=48.5mm;
体板2、3为“ U”型，故有L2=L3=48+2*0.5=49mm;
体板4为复“ L”型，故有L4=48+（2-0.5）*0.5=48.75mm;
高度方向上：
H1=Hi=90mm;
H2=H4=90=2*0.5=91mm;
H3=90+4*0.5=92mm。
(3)外部尺寸
按公式Xo=X+t计算如下。按照玻璃瓶质量和小纸盒容积，查相关标准取t=0.5mm。
L1o=L1+t=48.5+0.5=49mm
L2o=L3o=49+0.5=49.5mm
L4=L4o+0.5=48.75+0.5=49.25mm
H1o=H1+t=90+0.5=90.5mm
H2o=H4o=91+0.5=91.5mm
H3o=H3+0.5=92+0.5=92.5mm
2、盒盖结构
为便于多次开启使用，采用大众化的插入式结构，其具体结构见图4。
3、盒底结构
根据强度要求，同时考虑到机械化生产和自动化装盒，此盒采用结构较为合理的自锁底结构，便于生产和流通。盒底结构见纸盒图示。
4、材料选择
选择单面涂布白纸板(B等级），其表面性能良好，其他指标也都不错，现将其质量指标列于下表。
表6 单面涂布白纸板的质量指标
指标 B等级
定量/g*m-2 300
横向定量差/% ≤10.0
紧度/g*cm-3 ≤0.85
平滑度（涂布面）/s ≥28
白度（涂布面）/% ≥78.0
横向耐折度/次 ≥5
表面吸水度/g*m-2 ≤55.0
印刷光泽度（涂布面）/% ≤35
印刷表面强度（涂布面）/m*s-1 ≤1.2
油墨吸收度（涂布面）/% 15~30
横向挺度/mN*m ≥3.80
交货水分/% 8.0±2.0
二、中包装纸盒结构设计
图5 中包装纸盒平面展开图
中包装纸盒(如图5）里面盛装24盒小包装，现根据小包装尺寸及相关要求计算中包装纸盒尺寸，并将中包装纸盒设计成0201型单瓦楞纸盒。
1、内装物排列方式
下面进行尺寸设计,考虑内装物排列方式、理想尺寸比例进行如下计算。
（1）排列数目
小包装纸盒在中包装纸盒内的排列数目为24盒。
n=nL×nB×nH
式中n ——单个瓦楞纸箱内装物总数;
nL——瓦楞纸箱长度方向上排列内装物数目;
nB——瓦楞纸箱宽度方向上排列内装物数目;
nH——瓦楞纸箱高度方向上排列内装物数目.
（2）排列方向
小包装在中包装盒内采取立放的方式，即 P型l//L,这样能合理利用空间，且强度较好。
将小包装盒的长度49.5、宽度49.5与高度92.5分别乘以倍数
nl nb nh
×1 49.5 49.5 92.5
×2 101 101 183
×3 151.5 151.5 274.5
×4 202 202 636
×5 252.5 252.5 457.5
×6 303 303 549
×7 ... ... ...
×8 ... ... ...
综合考虑纸板用量,抗压强度,堆码状态,美学因素等条件,0201形比例以L:B:H=1.5:1:1为最佳.最后可以发现只有4l×3b×2h=202×151.5×183(L:B:H=4l:3b:2h=1.3:1:1.2)方案最接近目标,因此,选定排列方式为:
P型: nl×nb×nh=4l×3b×2h
2、尺寸设计
(1)内尺寸
内尺寸计算公式
Xi=xmaxnx+d(nx-1)+T+ k′
式中 Xi——纸箱内尺寸(mm)
xmax——内装物最大外尺寸(mm)
nx——内装物在纸箱内某一方向的排列数目;
d——内装物公差系数(mm)
k′——纸箱内尺寸修正系数(mm)
T——衬格或缓冲件总厚度(mm)
由此有如下计算：
Li=lmaxnl+d(nl-1)+k′(T=0)
=4×49.5+1×(4-1)+5=210mm
Bi=bmaxnb+d(nb-1)+k′
=49.5×3+1×(3-1)+5=158.5mm
Hi=hmaxnh+d(nh-1)+k′
=92.5×2+1×(2-1)+1=185mm
(2)制造尺寸
①箱体长度,宽度,高度制造尺寸
计算公式
X=Xi+k
式中 X——瓦楞纸箱长度,宽度或高度制造尺寸(mm);
k——纸箱制造尺寸修正系数(mm).
Xi——纸箱内尺寸(mm);
据以上公式计算长、宽、高尺寸如下：
L1=Li+kl1=210+5=215mm(纸板选用C型单瓦楞双层纸板，其具有良好的缓冲保护性能，又有一定的刚性）
L2=Li+kl2=210+3=213mm
B1=Bi+kb1=158.5+5=163.5mm
B2=Bi+kb2=158.5+3=161.5mm
H=Hi+kh=185+8=193mm
②接头尺寸
根据瓦楞层数及工厂的工艺水平状况，接头J的尺寸定为35，且接头与LH面连接。
③对接摇盖制造尺寸
计算公式为：F=B1/2+ xf
F——纸箱对接摇盖长度(mm);
B1——纸箱非接合箱面宽度制造尺寸(mm);
xf——摇盖伸长系数(mm).
F=163.5/2+2.25=84mm
(3)外尺寸
其计算公式为 Xo=Xmax+K
式中 Xo——纸盒外尺寸，mm
Xmax——纸盒最大制造尺寸，mm
K——纸盒外尺寸修正系数，mm
则， Lo=Lmax+Kl=L1+Kl=215+5=220mm
Bo=Bmax+Kb=B1+Kb=163.5+4.5=168mm
Ho=Hmax+Kh=193+5=198mm
３、材料选择及强度设计
由以上计算知，此瓦楞纸盒的最大综合尺寸为：
∑Xmax=Lo+Bo+Ho=220+168+198=588mm
根据此最大综合尺寸，查瓦楞纸板国家标准（ＧＢ６５４３－８６），选择代号为Ｓ－２.１的瓦楞纸板，其技术指标如下表。
表7 瓦楞纸板技术指标
纸板代号 耐破强度
／kPa 边压强度
／(N/m) 戳穿强度
／Ｊ 含水率
／％
Ｓ－２.１ ４０９ ４４１０ ２.９ １０±２
为了使纸盒满足使用质量要求，且成本合理，现根据经验选取瓦楞芯纸（楞型选为Ｃ型）和箱纸板，如下表
表8 纸盒材料技术指标（ＧＢ１３０２４，１３０２３－９１）
指标名称 芯纸 箱纸板
Ｃ等 Ｄ等
定量G／（g/m2) １８０ ４２０
紧度/(g/cm3) ≥０.４５ ≥０．６０
耐破指数／（kPa*m2/g) —— ≥１．１０
横向环压指数r／(N*m/g) ≥５.０ ≥４．９０
横向耐折度／次 ≥１８.０ ≥４.００
纵向裂断长／km ≥2.50 ——
交货水分／％ ９.０＋３.０／-２.０ １１.０±３.０
环压强度
箱纸板环压强度Ｒn=rG=5×420=2100N/m
瓦楞芯纸环压强度Ｒmn=rG=5×180=900N/m
综合环压值
Px =(∑Rn+∑Rmn*γ)/100
=(900+2100×1.50)/100 (C型瓦楞压楞系数γ=1.50）
=40.5N/cm
纸箱周边长 Z=2（Bo+Lo)=2×(220+168)=776mm=77.6cm
查标准得，相关常数如下：axz=6.10, J=0.68
下面计算纸盒抗压强度
P=Px (4axz/Z)2/3ZJ=40.5×(4×6.10/77.6)2/3×77.6×0.68=671N
下面计算中包装纸盒装盒后重量
W=∑Wp+∑Ws+∑Wy+Wm
式中，W——纸盒装盒后重量，g
Wp——玻璃瓶重量， g
Ws——小包装纸盒重量，g
Wy——药品重量，g
Wm——中包装纸盒重量，g
其中，∑Wp由前面计算知，∑Wp=24×45=1080g
∑Wy=45×24=1080g
∑Ws=∑G*S=∑G*(4LoHo+2Lo2+3)
=24×[300×(4×50.5×91.5+2×50.52)×10-6+3]
=241.8g
Wm=G*S=(Gi+Go)*[(2Lo+2Bo)(Ho+2F)+JH]
=(180+420)×[2×(220+168)(198+2×84)+35×204]×10-6
=173g
则中包装纸盒装盒后重量W=∑Wp+∑Wx+∑Wy+Wd
=1080+241.8+1080+173
=2574.8g
=2.6kg
下面根据上面得出的纸盒重量和抗压强度来大致估算中包装纸盒的大概堆码层数。
由 P=KW(n-1)
式中，P——纸盒抗压强度，N
W——纸盒装盒后重量，N
n——堆码层数
K——堆码安全系数(现取2.0）
则，n=P/KW+1=671/（2.0×2.6×9.8）+1
=13.1
将n取整为[n]=13
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