包裝箱的箱型及其尺寸設計
摘要：人們對包裝箱功能的要求越來越高，一個集多種功能于一體的包裝箱，合理的箱型和尺寸設計至關重要。因此，如何根據有關標準，設計出合理的箱型和尺寸也是一個值得探討的問題。
關鍵詞：包裝箱箱型；尺寸設計
各行業對包裝箱用量的增多，用戶對其功能也提出了更高的要求。在紙箱的結構設計方面，特別是在集裝箱裝箱運輸、貨架儲存方面，合理的尺寸、造型和配材不僅能節約成本，提供最優的包裝解決方案，而且能保證產品在長期的貨運過程中得到最有效的保護。在這樣的情況下，包裝箱的結構及尺寸設計也顯得日益重要。
一、包裝箱的箱型標準
紙箱的尺寸設計先從確定產品性質及箱型開始。先確定了箱型才能對各個部分的尺寸進行設計和計算。
（一）國際紙箱箱型標準
國際包裝箱的箱型標準有兩大類，一類是經國際包裝板協會批準，由歐洲包裝板制造工業聯合會（FEFCO）和瑞士紙板協會（ASSCO）聯合制訂的國際紙箱箱型標準；另一類是日本、美國的國家標準。國際紙箱箱型標準中把箱型的文字名稱用簡單的4位～8位數字代號表示，各種箱型在標準中有圖例可查。
統一序號表示同一箱型種類中不同的箱型結構，改型是各制造商對標準箱型的修改。不同廠家改型后綴碼所代表的箱型不同，但同廠家應該是唯一專用的。后綴碼方便建立CAD/CAM庫或專用箱圖庫。
如常用的02型紙箱，也稱開槽型紙箱，使用一頁紙板成型，連體的上、下搖蓋可以封閉紙箱。一般在紙箱廠通過釘合、膠黏劑或膠帶紙粘合來接合接頭，接合邊長根據所采用的包裝板的厚度而定，一般在25 mm～45 mm之間。02型也有插底結構，其特點是防止所裝物品從底部漏出。02型包裝箱在運輸時呈平板狀，使用時裝入內裝物封合搖蓋，應用最廣。
（二）國內紙箱箱型標準
我國參考國際標準制訂了國標GB/T6543-2008《運輸包裝用單包裝箱和雙包裝箱》，規定了運輸包裝用單包裝箱和雙包裝箱的基本箱型，其箱型代號如下表所示。
我國包裝箱的箱型代號
分類編號 箱 型 編 號
03 0310 0325
04 0402
09 0900～0976
本標準規定的箱型代號由四位數字組成，代號中前兩位數字表示箱型種類，后兩位數字表示同一類箱中不同的紙箱式樣。目前我國常用的包裝箱主要是標準中的02類，即美、日標準中的A型箱。02類中有0201箱型（平口紙箱）、0202箱型（搭口紙箱）、0203箱型（大蓋紙箱）。上述各種箱型的結構都是根據包裝商品的需要設計的，一般紙箱以平口居多。搭口紙箱的結構對于某些商品具有保護作用，如一些體積膨脹的棉織衣服等，經重壓一段時間后會壓縮，如果用平口紙箱包裝，則紙箱兩邊的搖蓋必然會合不攏，使箱內商品露出。用搭口紙箱則比較合適，搭口多少可根據具體情況而定。大蓋紙箱外表整齊，對內裝物品的保護性能比前兩種要好，但原材料耗費也比較多，生產過程稍復雜。
03型為套合型紙箱，是由幾頁箱坯組成的箱，其特點是箱體與箱蓋（頂蓋、底蓋）分開，使用時，箱蓋和箱體是套接的。04型為折疊型紙箱，通常由一片包裝板組成，折疊而成箱的底，不用釘合或粘合，生產時也可根據要求訂貨合同所規定的其他型式制造。
我國包裝箱代號是由包裝板種類來規定的，分為3類，且各類中又分成5種，與包裝板種類相對應。各類包裝箱的代號、規格及使用場合在國標中都可以查到。1類紙箱主要用于出口及貴重物品的運輸包裝，而且不用B或BB瓦楞；2類紙箱主要用于內銷產品的運輸包裝；3類主要用于短途、低值商品的運輸包裝。
二、包裝箱的尺寸設計
在確定包裝箱的結構尺寸前，首先要考慮內裝商品的最大外徑、性質和商品本身縮脹的公差系數，以及內裝商品是整體還是組合套裝。同時，還要考慮為保護內裝商品所加設的各種附件等。這就要求在設計安排和結構布局上要考慮多種因素對包裝箱結構尺寸的影響。
（一）尺寸規定
紙箱的規格一般用紙箱的內徑尺寸長、寬、高表示，并按下列順序和代號給出尺寸，單位mm。
a.長度（L）：箱內底面積長邊尺寸；
b.寬度（B）：箱內底面積短邊尺寸；
c.高度（H）：箱內頂面到底面尺寸。
包裝箱的尺寸設計內容包括內徑尺寸、制造尺寸和外徑尺寸的設計。內徑尺寸為包裝箱成箱后內部空間尺寸；外徑尺寸為包裝箱成箱后外部輪廓尺寸，可用實際制造的尺寸加所使用的包裝板的厚度表示；制造尺寸為包裝箱在制造過程中使用的尺寸，可用內徑尺寸加所使用的包裝板的厚度為制造尺寸。
（二）尺寸的設計計算
1.內外徑及制造尺寸的計算
內徑尺寸的確定因素主要有內裝物最大外徑尺寸、按內裝物形式確定的公差系數、內裝物排列方式、內裝物隔襯與緩沖件的相關尺寸。內徑尺寸的計算可由下式得到：
Xi=Xmaxnx+d(nx－1) +k’ +T。
式中，Xi為紙箱內徑尺寸；Xmax為單個內裝物最大外徑尺寸；d為內裝物在紙箱內某一方向的排列數目；k’為紙箱內徑尺寸補償量；T是隔襯或緩沖件總厚度。長度單位均為mm。需要滿足Xi >內裝商品的外徑尺寸。修正系數及公差系數可查表得到。
制造尺寸的計算為：
X=Xi +t +k
式中， 為包裝板制造尺寸， 為紙板厚度， 為修正系數。 值的大小與紙箱的具體尺寸有關。在實際使用過程中，由于內搖蓋的回彈作用，使其有向外翹起的趨勢。為減少由于這種原因而造成的凈空高度增加，高度方向上的值應為2t<k<3t。
外徑尺寸計算為：
X0=X+K
式中，X0為外徑尺寸，K為修正系數。
2.紙箱搖蓋尺寸的計算
包裝箱外搖蓋的制造尺寸也是需要注意的一個關鍵部位。在包裝箱外搖蓋對接封合的箱型中，如0201、0204、0207等，搖蓋寬度制造尺寸理論值應為箱寬制造尺寸的二分之一。但是，由于內搖蓋的回彈作用，箱蓋合上后并不是水平的，而是略傾斜，外搖蓋必然在對接處產生一定的間隙。因此，外搖蓋的寬度并不是寬度的一半，而是稍長，所以在實際的生產中要加上一個放大系數。放大系數可以通過三角函數計算得出。不過，由于紙箱自身的可塑性，也為了便于計算，多數企業都根據紙板的厚度計算出一個固定的放大系數。如下表所示：
紙箱搖蓋的放大系數
紙板厚度 3 mm以下 3 mm~5 mm 5 mm~8 mm 8 mm~12 mm
放大系數 無 加大1 mm 加大3 mm 加大4 mm
當然，這樣的放大系數只是適合于一般的包裝箱，如果遇到對搖蓋要求很高的紙箱，可以通過函數求出紙箱搖蓋的放大系數。另外，上表列出的放大系數不適合于寬度低于20 cm的紙箱。
3.接頭尺寸的設計
包裝箱通過粘合、釘合接頭來成型，接頭尺的尺寸一般根據瓦楞層數及工廠的工藝水平而定。為保持主箱面（LH面）的印刷面不被破壞，接頭一般應與LH面連接。單瓦楞接頭尺寸一般為35 mm～40 mm，雙瓦楞45 mm～50 mm，三瓦楞為50 mm。
4.紙箱落料規格的計算
生產的紙箱還是以0201型包裝箱為主，就可以計算出要將一個普通的0201型紙箱投于生產所需要耗費多少材料了。
0201 型紙箱結構及展開圖
如上圖所示：
紙板的長度=2L+2B+紙箱的結舌；
紙板的寬度=H+2倍的紙箱搖蓋。
根據公式，我們計算出紙箱的落料規格。這里計算出了紙箱的凈料規格，在生產時還會修邊。為了盡量節省材料，一般修邊尺寸不會大于1 cm。靠近結舌的邊不需要修邊。異型箱落料尺寸根據同樣的原理即可算出，只是不同的箱型計算的公式不一樣而已。
三、尺寸的修正問題
一般包裝板需通過模壓工藝使之能得到良好的彎折。模壓使包裝板的結構破壞，會導致里紙收縮、面紙延伸，這種彎折變化使包裝板的延伸尺寸成了包裝箱設計的基本尺寸。所以，包裝箱的內徑尺寸要比包裝箱展開時的線與壓線間的距離要略短一些。這樣就要把縮小的那部分尺寸加進去，這個加進去的尺寸與使用的包裝板的厚度密切相關。包裝箱在實際生產中還要根據具體使用的設備選擇適當的修正系數和附加尺寸。修正系數值查表可得到。
制作包裝箱一般都是根據內徑尺寸來設計的。因為內徑尺寸比較容易確定，它以實物測量或者以組合套裝、合理的排列方式的外徑尺寸來實現并確定。但在實際操作中，無論是運費的計算，還是箱面標志中的體積，都要以外徑尺寸為準。因此在包裝箱設計中，不僅要根據內徑尺寸來確定制造尺寸，還要根據制造尺寸計算出外徑尺寸。
當然，也可根據托盤或集裝箱的內徑尺寸來確定紙箱的外徑尺寸，使紙箱的長、寬、高與運輸工具相適應，實現機械化運輸，提高運輸效率。由于包裝箱的堆碼方式不同，故應使堆碼物體的垂直投影面積與托盤尺寸相適合。若能讓紙箱從內向外逐級計算的箱體尺寸與由外向內逐級計算的箱體尺寸基本吻合，則可得到最優化的包裝箱尺寸。當然，最佳設計方案還是應由外向內逐級進行。
實際生產中，客戶提供給我們的往往只有內裝產品的尺寸或樣式，這就需要我們計算出紙箱的外徑尺寸和制造尺寸。特別是采用集裝箱運輸的產品，對紙箱外徑的計算尤為重要。在對包裝箱進行測量時，雖然都可以直接用工具測量出其具體的尺寸，然而在測量的過程中，由于壓痕線的影響，會導致測量的結果不夠精確。特別是對使用過的廢舊紙箱尺寸的測量，應嚴格測算，以保證尺寸設計的準確性，保證后期托盤或集裝箱裝柜順利進行，并能很好的保護商品。一個好的紙箱設計方案可以在運輸上節約大量的成本。
四、設計中的方法原則
包裝結構設計是從包裝和生產實際條件出發，依據科學原理對包裝的外形構造及內部附件進行的設計。設計時必須保證結構有足夠的強度、硬度及抵抗其他環境的能力。從包裝的目的來看，必須考慮以下兩個方面，一是保護產品的首要功能，二是滿足現代包裝的重要特征，如運輸、加工特性等。
合格的紙箱產品，從正確的結構設計開始。設計人員不僅要真正的理解客戶的意圖，還要熟悉后序加工工藝。只有這樣，才能把客戶的意圖轉化為合格的產品，并能保證后序加工順利進行。設計人員在設計開始前要了解內裝物的性質、形狀、尺寸、重量，內裝物的排列方式、運輸方式、堆碼方式，內裝物的倉儲環境、運輸路線和時間以及紙箱箱型和制作材料等信息。
國內的紙箱設計，存在技術和指導思想方面的一些問題，缺乏系統的分析，從而使得所設計出來的包裝不能夠滿足人機工程學以及技術經濟合理性等方面的要求。這一點，在紙箱尺寸設計中反映得十分明顯。
