2023年12月16日发(作者：旷波)

笔记本瓦楞纸缓冲结构设计

作者：侯珍河

随着我国国民经济快速增长，人均可支配收入迅速增加，消费者的购买力增强，计算机尤其是笔记本电脑的市场需求呈现出了前所未有的强劲态势。过去人们关注的重点放在笔记本电脑的配置、功能、品牌、质量、服务等方面，但是随着环保意识的提升，人们对于笔记本电脑的包装越来越重视，开始追求绿色，追求“零包装”。因此对笔记本电脑设计出切实可行的包装方案，具有着重要的意义。

为了保护产品，经常使用的缓冲材料主要有EPS、EPE、纸浆模塑和瓦楞纸板，然而ISO14000系列提出的环境管理系统对包装工程师的选材过程提出了要求。“绿色包装”要求结构产品从原材料生产加工—产品成型使用—回收处理—循环再生的整个过程中都是绿色的，无污染的。多数厂家采用的都是EPS和EPE泡沫塑料，泡沫塑料虽然具有良好的防护能力。但EPS环保性差、EPE性价比低。从环境与经济角度考虑，EPS和EPE都不理想。而瓦楞纸板与环境的相容性较好，具有易加工、成本低、符合环保要求等优点，从而在包装领域被大量使用。

这里选用折叠瓦楞纸板缓冲结构进行缓冲结构设计，达到运输过程中保护笔记本的功能。

一、设计对象的基本参数和流通环境

1.1设计对象的基本参数

本文选择的设计对象是某品牌的14寸笔记本电脑，需包装的物件有笔记本电脑、充电器、电池，笔记本的外形尺寸是341×232×20-34mm，笔记本重量2.25Kg。

1.2流通环境

其装卸搬运环节一般以机械为主，人工搬运为辅，采用卡车运输，装卸过程中能满足760mm的装卸高度。

1.3产品脆值

- 1 -

在进行缓冲包装设计时，必须先满足产品的冲击脆值；本设计中依据中国机械标准化研究所制定的产品脆值标准，综合振动模型估算法、经验估算法、类比法估算的结果，确定笔记本电脑的脆值为G=80g

二、全瓦楞纸板的缓冲结构设计

2.1设计方案

笔记本是缓冲包装的主体，通过设计过程中的逐步改进，设计如下三种全瓦楞纸板缓冲包装方案。

方案一：笔记本侧面采用如图1的两个折叠纸板进行包装，把笔记本的两个宽度方向卡进该结构中，该结构可保证笔记本的上下、前后、左右六个方向的缓冲保护。像充电器、光盘、说明书等附件可装入一个瓦楞纸板做成的长方体的盒子中，衣附方案一的效果图的长边放置，最后在整个结构外面套入0201型瓦楞纸箱。

图1 方案一组件 图2 方案一效果图

方案一中笔记本的安装简单，纸材料利用率高，成本较低，批量生产时此结构不是很繁琐，是瓦楞纸板缓冲结构有效利用的典型，为进一步保护好笔记本电脑起到很好的缓冲作用，但是外套0201型瓦楞纸箱的设计浪费纸资源，并且不易取出笔记本。

方案二：和方案一比较，可省去外箱。采用如下的全瓦楞纸板缓冲结构对笔记本主体进行缓冲包装设计。此结构采用完全相同的两个部分组合（如图4）在一起，再插入如图3所示的折叠纸板，组装成如图5所示的缓冲包装组装图。此缓冲结构较简单，笔记本电脑易取易放，缓冲部分与外箱做成一个整体，装入笔记本的效果图如图6。

- 2 -

图3 方案二组件 图4 方案二组件

图5 方案二组装图 图6 方案二效果图

方案二也是对笔记本主体的缓冲包装设计，像充电器、光盘、说明书等附件没有设计进去，就要另外设计瓦楞纸盒装这些附件。因此还是有些麻烦，而且组成缓冲结构的各组件还是相对比较多，就设计的简单实用方面还不能满足条件，需进一步改进。

方案三：在方案二的基础上对缓冲结构又提出了改进，图7为侧面缓冲结构，图8上、下底上的缓冲部分可保护笔记本电脑主体件的上下面，方案三较方案一、方案二在外观上有了很大的提高。

图7 方案三侧面缓冲组件

- 3 -

图8 方案三组件

图9 方案三组装图

方案四：在方案三的基础上对缓冲结构又提出了改进，图10为侧面缓冲结构，图11上、下底上的缓冲部分可保护笔记本电脑主体件的上下面，图12主要放置笔记本的电源适配器，图13主要放置笔记本的电池、驱动盘、系统恢复- 4 -

盘和说明书等，图14为方案四的提手部件，经过这样的改进之后，在功能和便利性方面，方案四较方案一、方案二、方案三有了很大的提高。

图10 方案四侧面缓冲组件

图11 方案四组件

- 5 -

图12 方案四电源盒

图13 方案四附件盒

- 6 -

图14 方案四提手

图15 方案四组装图

选择方案四为最终的方案，方案四的最大综合尺寸为- 7 -

436mm*362mm*92mm，所有附件以及笔记本电脑装在图15所示的瓦楞纸箱结构中结构简单，使用方便。

方案实施过程如下：

图16 方案四包装过程

三、内包装结构选择及装潢设计

1.内包装纸盒结构

(1) 材料:纯木浆牛卡纸

面纸：定量300 g/m2

A等

芯纸：定量200 g/m2

C等

里纸：定量300 g/m2

A等

(2) 楞型：E楞

(3) 内包装尺寸设计为436mm×362mm×92mm

根据瓦楞纸板盒子的内尺寸436mm×362mm×92mm设计内包装的装潢设计如下图

2．装潢设计：如图17所示：

- 8 -

图17 方案装潢图

四、外包装箱的设计

1.装箱方式设计

根据包装产品重量确定装箱方式，本次设计的一套产品质量m=2，5Kg，从装卸效率考虑，包装件质量以20Kg左右为宜20÷2.5=8。考虑到产品销售，一箱产品不宜装的过多，综合考虑一箱装8件产品。其中长度方向2个，宽度方向1个，高度方向4个，装箱方式如图18：

- 9 -

图18 装箱方式

按照以上装箱方式，则其外廓尺寸为：

L0=2l+（n-1）△=2×362+1=725mm

B0=436mm

H0=4h+（n-1）△=4×92+3=371mm

该种方式下产品总重量w=20kg，最大综合尺寸为1532mm。

2.选材料设计纸箱并计算

（1）箱型： 0201型 一页箱

（2）选材料：

第一类瓦楞纸板适用于贵重和出口产品，综合考虑总重和最大综合尺寸查GB6543-86选择S—1.3类瓦楞纸板。

查GB6544-86知耐破强度为1000Kpa，边压强度为4500N/m。

因此选用B等箱板纸,两层箱板纸取相同的耐破强度，根据经验公式每层箱板纸的耐破强度应为：

σb =p/(0.95×2)=1000/（0.95×2）=526kpa

查表7-1知，B等纸耐破指数为2.65 kpa·m2/g

要求的定量为：Q=σb/r=526/2.65=198g/m2

根据表7-1的规定，箱板纸选用定量为200g/ m2的B等箱板纸。

运输包装用单瓦楞纸板选取C楞，其展开系数为1.47

根据表7-2，选用C等瓦楞芯纸，定量取为180 g/ m2

取粘合剂的定量为90g/m2。则

纸板的总定量为200×2+180×1.47+90=754.6g/m2

3.纸箱尺寸设计

（1）瓦楞纸箱的内尺寸。取长度和宽度方向的公差△X0=5mm,取高度方向的公差△X0=4mm。于是，瓦楞纸箱的内尺寸为：

L′= L0+△X0=725+5=730mm

B′= B0+△X0=436+5=441mm

- 10 -

H′= H0+△X0=371+4=375mm

（2）瓦楞纸箱的制造尺寸。运输包装用的单瓦楞纸板为B型瓦楞，内尺寸伸放量△X0′参考《运输包装》P152表7-10，摇盖伸放量取3mm,接头尺寸取35mm。于是，瓦楞纸板的制造尺寸为：

L1= L′+△X0′=730+6=736mm L2= L′+△X0′=730+4=734mm

B1= B′+△X0′=441+6=447mm B2= B′+△X0′=441+3=444mm

H= H′+△X0′=375+9=384mm

F= B1/2+△X0′=447/2+3=227mm J=35mm

纸箱面积为(447+384)×﹝(736+447)×2+35﹞=2.00m2

纸箱质量为2.00×754.6=1.51kg

毛重为 20+1.51=21.51kg

（3） 瓦楞纸箱的外尺寸。外尺寸加大值ΔX=5~7mm，高度方向加大值取上限为7mm,故瓦楞指向的外尺寸为：

L''=L1+ΔX=736+5=741mm

B''=B1+ΔX=447+5=452mm

H''=H+ΔX=384+7=391mm

4.瓦楞纸箱的结构设计如图19：

图19 外包装箱结构

（1）纸箱制造尺寸

根据前面计算，瓦楞纸箱的制造尺寸为：L1=736mm，L2=734mm,B1=447mm,B2=444mm,H=384mm，F=227mm，J=35mm。

（2）开槽和手孔

根据《纸包装结构设计》第140页表4-1瓦楞纸板的开槽宽度取7mm。由于尺寸较大，所以在纸箱端面开设手孔，手孔尺寸为95×40mm。

（3）封箱和接合

纸箱接合采取钉合的方式,钉子个数由n=W/Kp确定。产品外销，p值取15N；斜向布钉，K值取1，代入公式求得n=14.3。根据布钉的要求纸箱边缘离最近的钉子距离不得小于25mm，两钉子之间距离不得小于65mm，综合考虑，取n=15。其中纸箱边缘与最近的钉子距离为20mm，其余钉子等间距分布。

封箱采用布胶带黏合。因为胶带粘和节省时间，封合后表面平整，不影响堆码。而且胶带具有较高的拉伸强度，抗水、抗化学性能好。此次设计使用采用宽度为80mm的胶带封箱。

- 11 -

（4）印刷质量

印刷的图案位置准确、字迹清晰、深浅一致、色泽均匀，必须在箱盖内印刷制造名称等代号。中型箱印刷内容的位置误差不超过7mm。

5.强度校核

箱坯的面积为2.00m2,其质量为1.51kg。参考《运输包装》P134表7-1，箱板纸的环压指数为r=8.40N·m/g，Q=200 g/ m2；所选C型瓦楞芯纸的环压指数rm=5.0N·m/g，Qm=180 g/ m2。因此，瓦楞纸板的综合环压强度为Px=∑rQ+∑CrmQm=8.40×200×2+5.0×180×1.47=4683（N/m）=46.83（N/cm）

瓦楞纸箱的周长为Z=2（L+B）=238.6（cm）

参考《运输包装》P158表7-12知，C型瓦楞的楞常数aXz=6.10,箱常数J=0.68。因此，瓦楞纸箱的抗压强度为

PC=1.86PX(aXz/Z/4)2/3·Z·J

2/3=1.86×46.83×(6.1×4/238.6)×238.6×0.68

=14132*0.102262/3

3852（N）

货物重量W是内装物重量和纸箱重量之和，其值为123.5N。

按GB4857进行，堆码高度取3.6m；储存期大于100天，取安全系数取2。则纸箱的堆码载荷为

P=KW（h/H-1）=2×123.5×(360/43.6-1)=1792(N)

因为抗压强度比堆码载荷大，所以本设计的瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。

6.瓦楞纸箱装潢设计如图20：

图20 瓦楞纸箱装潢

7.方案外观效果展示如图21：

- 12 -

图21

方案外观效果展示

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2023年12月16日发(作者：旷波)

笔记本瓦楞纸缓冲结构设计

作者：侯珍河

随着我国国民经济快速增长，人均可支配收入迅速增加，消费者的购买力增强，计算机尤其是笔记本电脑的市场需求呈现出了前所未有的强劲态势。过去人们关注的重点放在笔记本电脑的配置、功能、品牌、质量、服务等方面，但是随着环保意识的提升，人们对于笔记本电脑的包装越来越重视，开始追求绿色，追求“零包装”。因此对笔记本电脑设计出切实可行的包装方案，具有着重要的意义。

为了保护产品，经常使用的缓冲材料主要有EPS、EPE、纸浆模塑和瓦楞纸板，然而ISO14000系列提出的环境管理系统对包装工程师的选材过程提出了要求。“绿色包装”要求结构产品从原材料生产加工—产品成型使用—回收处理—循环再生的整个过程中都是绿色的，无污染的。多数厂家采用的都是EPS和EPE泡沫塑料，泡沫塑料虽然具有良好的防护能力。但EPS环保性差、EPE性价比低。从环境与经济角度考虑，EPS和EPE都不理想。而瓦楞纸板与环境的相容性较好，具有易加工、成本低、符合环保要求等优点，从而在包装领域被大量使用。

这里选用折叠瓦楞纸板缓冲结构进行缓冲结构设计，达到运输过程中保护笔记本的功能。

一、设计对象的基本参数和流通环境

1.1设计对象的基本参数

本文选择的设计对象是某品牌的14寸笔记本电脑，需包装的物件有笔记本电脑、充电器、电池，笔记本的外形尺寸是341×232×20-34mm，笔记本重量2.25Kg。

1.2流通环境

其装卸搬运环节一般以机械为主，人工搬运为辅，采用卡车运输，装卸过程中能满足760mm的装卸高度。

1.3产品脆值

- 1 -

在进行缓冲包装设计时，必须先满足产品的冲击脆值；本设计中依据中国机械标准化研究所制定的产品脆值标准，综合振动模型估算法、经验估算法、类比法估算的结果，确定笔记本电脑的脆值为G=80g

二、全瓦楞纸板的缓冲结构设计

2.1设计方案

笔记本是缓冲包装的主体，通过设计过程中的逐步改进，设计如下三种全瓦楞纸板缓冲包装方案。

方案一：笔记本侧面采用如图1的两个折叠纸板进行包装，把笔记本的两个宽度方向卡进该结构中，该结构可保证笔记本的上下、前后、左右六个方向的缓冲保护。像充电器、光盘、说明书等附件可装入一个瓦楞纸板做成的长方体的盒子中，衣附方案一的效果图的长边放置，最后在整个结构外面套入0201型瓦楞纸箱。

图1 方案一组件 图2 方案一效果图

方案一中笔记本的安装简单，纸材料利用率高，成本较低，批量生产时此结构不是很繁琐，是瓦楞纸板缓冲结构有效利用的典型，为进一步保护好笔记本电脑起到很好的缓冲作用，但是外套0201型瓦楞纸箱的设计浪费纸资源，并且不易取出笔记本。

方案二：和方案一比较，可省去外箱。采用如下的全瓦楞纸板缓冲结构对笔记本主体进行缓冲包装设计。此结构采用完全相同的两个部分组合（如图4）在一起，再插入如图3所示的折叠纸板，组装成如图5所示的缓冲包装组装图。此缓冲结构较简单，笔记本电脑易取易放，缓冲部分与外箱做成一个整体，装入笔记本的效果图如图6。

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图3 方案二组件 图4 方案二组件

图5 方案二组装图 图6 方案二效果图

方案二也是对笔记本主体的缓冲包装设计，像充电器、光盘、说明书等附件没有设计进去，就要另外设计瓦楞纸盒装这些附件。因此还是有些麻烦，而且组成缓冲结构的各组件还是相对比较多，就设计的简单实用方面还不能满足条件，需进一步改进。

方案三：在方案二的基础上对缓冲结构又提出了改进，图7为侧面缓冲结构，图8上、下底上的缓冲部分可保护笔记本电脑主体件的上下面，方案三较方案一、方案二在外观上有了很大的提高。

图7 方案三侧面缓冲组件

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图8 方案三组件

图9 方案三组装图

方案四：在方案三的基础上对缓冲结构又提出了改进，图10为侧面缓冲结构，图11上、下底上的缓冲部分可保护笔记本电脑主体件的上下面，图12主要放置笔记本的电源适配器，图13主要放置笔记本的电池、驱动盘、系统恢复- 4 -

盘和说明书等，图14为方案四的提手部件，经过这样的改进之后，在功能和便利性方面，方案四较方案一、方案二、方案三有了很大的提高。

图10 方案四侧面缓冲组件

图11 方案四组件

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图12 方案四电源盒

图13 方案四附件盒

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图14 方案四提手

图15 方案四组装图

选择方案四为最终的方案，方案四的最大综合尺寸为- 7 -

436mm*362mm*92mm，所有附件以及笔记本电脑装在图15所示的瓦楞纸箱结构中结构简单，使用方便。

方案实施过程如下：

图16 方案四包装过程

三、内包装结构选择及装潢设计

1.内包装纸盒结构

(1) 材料:纯木浆牛卡纸

面纸：定量300 g/m2

A等

芯纸：定量200 g/m2

C等

里纸：定量300 g/m2

A等

(2) 楞型：E楞

(3) 内包装尺寸设计为436mm×362mm×92mm

根据瓦楞纸板盒子的内尺寸436mm×362mm×92mm设计内包装的装潢设计如下图

2．装潢设计：如图17所示：

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图17 方案装潢图

四、外包装箱的设计

1.装箱方式设计

根据包装产品重量确定装箱方式，本次设计的一套产品质量m=2，5Kg，从装卸效率考虑，包装件质量以20Kg左右为宜20÷2.5=8。考虑到产品销售，一箱产品不宜装的过多，综合考虑一箱装8件产品。其中长度方向2个，宽度方向1个，高度方向4个，装箱方式如图18：

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图18 装箱方式

按照以上装箱方式，则其外廓尺寸为：

L0=2l+（n-1）△=2×362+1=725mm

B0=436mm

H0=4h+（n-1）△=4×92+3=371mm

该种方式下产品总重量w=20kg，最大综合尺寸为1532mm。

2.选材料设计纸箱并计算

（1）箱型： 0201型 一页箱

（2）选材料：

第一类瓦楞纸板适用于贵重和出口产品，综合考虑总重和最大综合尺寸查GB6543-86选择S—1.3类瓦楞纸板。

查GB6544-86知耐破强度为1000Kpa，边压强度为4500N/m。

因此选用B等箱板纸,两层箱板纸取相同的耐破强度，根据经验公式每层箱板纸的耐破强度应为：

σb =p/(0.95×2)=1000/（0.95×2）=526kpa

查表7-1知，B等纸耐破指数为2.65 kpa·m2/g

要求的定量为：Q=σb/r=526/2.65=198g/m2

根据表7-1的规定，箱板纸选用定量为200g/ m2的B等箱板纸。

运输包装用单瓦楞纸板选取C楞，其展开系数为1.47

根据表7-2，选用C等瓦楞芯纸，定量取为180 g/ m2

取粘合剂的定量为90g/m2。则

纸板的总定量为200×2+180×1.47+90=754.6g/m2

3.纸箱尺寸设计

（1）瓦楞纸箱的内尺寸。取长度和宽度方向的公差△X0=5mm,取高度方向的公差△X0=4mm。于是，瓦楞纸箱的内尺寸为：

L′= L0+△X0=725+5=730mm

B′= B0+△X0=436+5=441mm

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H′= H0+△X0=371+4=375mm

（2）瓦楞纸箱的制造尺寸。运输包装用的单瓦楞纸板为B型瓦楞，内尺寸伸放量△X0′参考《运输包装》P152表7-10，摇盖伸放量取3mm,接头尺寸取35mm。于是，瓦楞纸板的制造尺寸为：

L1= L′+△X0′=730+6=736mm L2= L′+△X0′=730+4=734mm

B1= B′+△X0′=441+6=447mm B2= B′+△X0′=441+3=444mm

H= H′+△X0′=375+9=384mm

F= B1/2+△X0′=447/2+3=227mm J=35mm

纸箱面积为(447+384)×﹝(736+447)×2+35﹞=2.00m2

纸箱质量为2.00×754.6=1.51kg

毛重为 20+1.51=21.51kg

（3） 瓦楞纸箱的外尺寸。外尺寸加大值ΔX=5~7mm，高度方向加大值取上限为7mm,故瓦楞指向的外尺寸为：

L''=L1+ΔX=736+5=741mm

B''=B1+ΔX=447+5=452mm

H''=H+ΔX=384+7=391mm

4.瓦楞纸箱的结构设计如图19：

图19 外包装箱结构

（1）纸箱制造尺寸

根据前面计算，瓦楞纸箱的制造尺寸为：L1=736mm，L2=734mm,B1=447mm,B2=444mm,H=384mm，F=227mm，J=35mm。

（2）开槽和手孔

根据《纸包装结构设计》第140页表4-1瓦楞纸板的开槽宽度取7mm。由于尺寸较大，所以在纸箱端面开设手孔，手孔尺寸为95×40mm。

（3）封箱和接合

纸箱接合采取钉合的方式,钉子个数由n=W/Kp确定。产品外销，p值取15N；斜向布钉，K值取1，代入公式求得n=14.3。根据布钉的要求纸箱边缘离最近的钉子距离不得小于25mm，两钉子之间距离不得小于65mm，综合考虑，取n=15。其中纸箱边缘与最近的钉子距离为20mm，其余钉子等间距分布。

封箱采用布胶带黏合。因为胶带粘和节省时间，封合后表面平整，不影响堆码。而且胶带具有较高的拉伸强度，抗水、抗化学性能好。此次设计使用采用宽度为80mm的胶带封箱。

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（4）印刷质量

印刷的图案位置准确、字迹清晰、深浅一致、色泽均匀，必须在箱盖内印刷制造名称等代号。中型箱印刷内容的位置误差不超过7mm。

5.强度校核

箱坯的面积为2.00m2,其质量为1.51kg。参考《运输包装》P134表7-1，箱板纸的环压指数为r=8.40N·m/g，Q=200 g/ m2；所选C型瓦楞芯纸的环压指数rm=5.0N·m/g，Qm=180 g/ m2。因此，瓦楞纸板的综合环压强度为Px=∑rQ+∑CrmQm=8.40×200×2+5.0×180×1.47=4683（N/m）=46.83（N/cm）

瓦楞纸箱的周长为Z=2（L+B）=238.6（cm）

参考《运输包装》P158表7-12知，C型瓦楞的楞常数aXz=6.10,箱常数J=0.68。因此，瓦楞纸箱的抗压强度为

PC=1.86PX(aXz/Z/4)2/3·Z·J

2/3=1.86×46.83×(6.1×4/238.6)×238.6×0.68

=14132*0.102262/3

3852（N）

货物重量W是内装物重量和纸箱重量之和，其值为123.5N。

按GB4857进行，堆码高度取3.6m；储存期大于100天，取安全系数取2。则纸箱的堆码载荷为

P=KW（h/H-1）=2×123.5×(360/43.6-1)=1792(N)

因为抗压强度比堆码载荷大，所以本设计的瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。

6.瓦楞纸箱装潢设计如图20：

图20 瓦楞纸箱装潢

7.方案外观效果展示如图21：

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图21

方案外观效果展示

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