六步法

用于缓冲包装开发

缓冲包装开发测试方法

优化测试方法是理解和确保产品在真实条件下持久耐用的关键。

Lansmont的六步法提供了一种结构化且经过验证的包装测试方法，旨在帮助识别漏洞并增强产品保护。

按照我们的指南开发更具韧性的包装解决方案，如需帮助，请联系我们。

**步：定义环境
设计缓冲包装系统的一个关键步骤是确定其运输环境的严酷程度。总体思路是通过评估分销方式来判断存在的危害及其严重程度。

这些危害可能包括搬运过程中的意外跌落、车辆振动、冲击输入、极端温度、湿度水平以及压缩载荷等。

本文重点将放在冲击和振动领域，但在包装设计过程中，其他因素同样需要得到适当考虑。若能全程追踪每个包裹在运输环境中的经历并观察其实际遭遇的情况，无疑是最理想的。然而通常情况下，我们不得不采用其他方法。次优方案是使用某种记录设备在运输过程中监测包裹和/或运输工具的状态。通过足够多次的监测，我们能够积累具有统计意义的有效数据，从而描述特定运输通道的特征。尽管每次运输的具体事件会有所不同，但总体上可以形成对该运输环境的预期认知。

这是获取特定运输通道信息的**途径。然而，最广泛使用的方法可能是研究已公开的数据。但此类数据的局限性在于通常较为过时，且原始记录并非来自实际运输环境。尽管如此，这些数据仍能为包装设计提供必要的指导原则和经验法则。

环境信息的重要性再怎么强调也不为过。这些信息最终将成为包装设计要求的组成部分——如果描述不准确，即使设计目标已达成，包装仍可能在运输过程中出现失效问题。此外，若实际输入值低于设计选定的目标值，还可能导致过度包装的情况发生。

第二步：界定产品脆性

正如可以通过秤测量产品的重量，产品的抗损性亦可通过动态输入进行量化评估。通过冲击试验机生成损坏边界曲线，并利用振动测试系统绘制产品的固有频率图谱。

冲击—损坏边界

损坏边界理论是一种工程测试方法，用于界定何种冲击输入会导致产品损坏、何种不会。冲击中可能引发损坏的因素包含两个部分：加速度水平与速度变化。速度变化（即冲击加速度时程曲线下的面积）可视为冲击所携带的能量——速度变化越大，能量含量越高。存在一个最低速度变化阈值，只有当冲击达到或超过该阈值时，产品才可能发生损坏。

此阈值称为临界速度变化。若实际速度变化低于临界值，无论输入加速度水平多高，产品均不会受损。从本质上讲，在此损坏边界区域内，能量不足以对产品造成损害。然而，超过临界速度变化并不必然导致损坏。若速度变化以产品可承受的加速度剂量施加（即加速度未超出临界值），即使速度变化极大，产品仍可能保持完好。反之，若临界速度与临界加速度同时被突破，则损坏必然发生。

第三步：产品改进反馈

此时需开始将产品与包装视为一个产品-包装系统整体进行考量。

基于脆性测试结果，相较于采用高成本包装运输每个产品，强化或增强产品本身的抗损性可能是更优选择。需明确产品成本、产品可靠性与包装成本之间的权衡关系，并评估其有效性优先级。通常，通过细微改进或设计调整即可提升产品的抗损阈值。虽然这可能略微增加单件产品的成本，但若包装要求因此大幅降低，系统总成本反而会下降。

产品改进方案的落地可能性因公司内部文化及推动者的职位影响力而异。对于部分企业，向产品设计师提供此类反馈是新产品开发的标准流程，这有助于提升产品可靠性与质量，同时将包装成本控制在最低水平。

而在其他情况下（尤其是包装由外部供应商开发时），说服企业接受产品改进符合其自身利益可能极为困难。尽管如此，仍需积极提出此类建议，并在必要时承担教育者的角色。如有可能，应尽量阐明细微的产品调整、可靠性与维修成本及包装费用之间的平衡关系，以数据支撑决策。

第四步：缓冲材料性能评估

缓冲材料的性能数据通常应由材料生产商提供。但在某些情况下，可能需要自行生成此类数据。这涉及对材料的吸震特性与振动传递特性进行双重分析。

需注意，通过此类方法获得的数据仅适用于缓冲材料本身，未必与完整包装系统的响应特性完全一致。此外，试样面积、厚度、加载速率等因素均会影响材料在具体场景中的实际表现。这意味着此类数据可为初始包装设计提供科学的**预估，但仍需通过微调实现精准适配。

缓冲材料抗冲击性能

缓冲性能曲线描述了材料在不同静态载荷下承受跌落冲击时传递至物体的减速度特性。每条曲线对应特定材料类型、材料厚度与跌落高度的组合。

测试流程主要包括：将规定重量的压板从已知跌落高度释放，使其撞击预定承载面积与厚度的缓冲材料。通过加速度计监测并记录压板在冲击中承受的减速度值。每个样本需在特定静态应力载荷下，从同一跌落高度进行五次跌落测试。

取后四次跌落测试的减速度读数平均值作为缓冲曲线对应数据点的绘制值。通过增减压板重量，可改变缓冲材料的静态应力载荷。经系列不同静态载荷测试后，数据以缓冲曲线形式呈现（参见图10）。每条曲线至少需测试五个静态载荷点，且每个载荷点需使用新样本以确保数据独立性。

第五步：缓冲包装开发

至此，包装设计师已掌握确保产品在运输过程中获得充分保护所需的全部信息。**步界定了包装在运输中可能承受的输入类型；第二步确定了产品抗损性及其抵御环境输入的能力；第三步评估抗损性以指导产品重新设计；第四步明确了包装材料的性能特征。现在需整合这些信息进行包装系统设计。

抗冲击—包装设计

首先，汇总选定缓冲材料的缓冲曲线。需确保生成缓冲曲线时所采用的跌落高度与**步确定的设计跌落高度一致。接着，在各缓冲曲线上定位第二步测得的临界加速度值，通过该点在图表上绘制一条水平线。曲线中低于临界加速度线的区域表示材料在该静态载荷范围内传递的加速度低于临界值（见图12），即此载荷区间为安全设计范围。

抗振动—包装设计

针对振动防护，需收集选定材料的放大/衰减曲线。在各曲线上标定产品最低固有频率点，并绘制水平线。若水平线延伸至衰减区域，则表明该静态载荷下材料能在产品最敏感的频段实现振动衰减（见图13）。

综合选材与优化

确定同时满足冲击与振动防护需求的静态载荷范围后，即可进行材料类型与厚度的选择。实际设计中，静态载荷的选取需权衡多重因素：采用最高允许静态载荷可减少材料用量；但若需重点考虑压缩蠕变等性能，则可能需选择较低静态载荷。图14展示了根据目标静态载荷计算产品所需缓冲材料用量的方法。

第六步：测试产品/包装系统

完成包装设计后，需对原型包装系统进行测试，以验证其是否满足所有设计目标。

抗冲击—包装测试

包装必须能够从**步设定的设计跌落高度跌落，并确保传递至产品的加速度低于临界值。可在产品重心附近的刚性部位安装加速度计，监测缓冲材料传递至产品的加速度水平。选择刚性位置的原因在于，可观测冲击过程中产品整体的输入响应，从而与第二步的加速度测试结果直接比对。测试中也可监测其他关键部位（如某些敏感组件），但评估包装性能的有效方式**于监测刚性位置。包装本身不会直接改变产品对特定输入的响应特性，但能调节最终传递至产品的输入能量。

就传递至产品的加速度水平而言，平面跌落通常被视为最严苛的测试条件。平面跌落将所有输入能量集中作用于产品单一轴向，且能量极少因包装边角形变或包装旋转而耗散。因此，平面跌落测试用于量化包装系统的性能表现。

角跌落与边跌落则更易引发包装结构的损伤（此类损伤在平面跌落中较少出现）。这类测试常被纳入测试序列，以验证包装在运输过程中保持结构完整性的能力。

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