公差与配合的选择是否恰当，对产品的性能、质量、互换性与经济性都有着重要的影响。尺寸公差与配合的选择主要包括配合制、公差等级及配合种类。公差等级可采用计算法或类比法进行选择。表2-11公差等级应用范围表2-12常用公差等级应用示例3.配合种类的选用当配合制和公差等级确定后，配合的选择就是根据所选部位松紧程度的要求，确定非基准件的基本偏差代号。......
2023-06-15
标准托盘与直方体纸箱的尺寸优化方案
【摘要】：中国的标准托盘尺寸，和货物进出口所用的国际标准集装箱尺寸是协调匹配的，以确保集装箱内容积的空间利用最大化，图3-3-1是这两种托盘尺寸在国际标准集装箱中的摆放。可以说，中国商贸物流的标准化取得了很大成果，将托盘作为抓手，力图打通上下游的物流，以求“书同文”“车同轨”。
瓦楞纸箱的尺寸设计如何与标准托盘匹配，是很多产品生产企业急需要解决的一个问题，它是企业包材标准化、降低物流成本和走集装化单元运输的必由之路。
在物流系统中，说到纸箱，必然会牵扯到托盘。
国务院十部委于2018年发布了《关于推广标准托盘发展单元化物流的意见》，要求在2020年底前，标准托盘的保有量应提高到37%以上。
所谓的“通用托盘”又被称为“可移动地面”和“活动货台”，是货物物流的重要载体，是衔接运输、包装、仓储、装卸、配送、搬运等物流环节的主要接口，以实现物流全过程的效率最大化、成本最小化。
托盘的材质无论是木、纸、塑、金属还是其他，结构是单面还是双面、双叉还是四叉，它们的平面尺寸都是标准的。
①美国及大洋洲内国家的尺寸标准：
1219mm×1016mm（48英寸×40英寸）
1144mm×1144mm（45英寸×45英寸）（利用率高）
②欧洲的尺寸标准：
1200mm×1000mm
1200mm×800mm
③日本、韩国、新加坡等国家的尺寸标准：
1100mm×1100mm
1067mm×1067mm（42英寸×42英寸）
上述六种托盘尺寸均被国际标准化组织认定为国际标准（ISO 6780），中国从中精选了两种，目的是结合中国实际，力求简化统一，与全球经济融为一体。
④中国的通用平托盘标准尺寸确定为（见国家标准GB/T 2934—2007）：
一种是1200mm×1000mm（优选，主流），另一种是1100mm×1100mm。
中国的标准托盘尺寸，和货物进出口所用的国际标准集装箱尺寸是协调匹配的，以确保集装箱内容积的空间利用最大化，图3-3-1是这两种托盘尺寸在国际标准集装箱中的摆放。
从图3-3-1可见，1100mm×1100mm的托盘空间利用率会更高。
托盘随着货物在生产商、批发商、销售商和用户之间周转，托盘的这种流通性，要求托盘尺寸具有以下性质：
（1）要与产品包装模数相适应，以保证托盘有最佳的载货效率；
（2）要与各类叉车尺寸相适应，以优化装卸效率；
（3）要与货架规格相适应，以提高仓储效率；
（4）要与货运汽车、火车篷车、集装箱规格相适应，以改善运输效率。
图3-3-1 不同尺寸托盘的摆放方式
为此，中国邮政系统调整了包裹包装模数，工业和信息化部修改了卡车车厢的轮廓尺寸，陆运集装箱尺寸也做了修订，国家还重新规划了一系列与托盘有关的设计标准，如桥梁、隧道、货站站台、仓库支柱间距等。
可以说，中国商贸物流的标准化取得了很大成果，将托盘作为抓手，力图打通上下游的物流，以求“书同文”“车同轨”。
但几年来，实际的使用情况却并不理想，不少企业仍自行其是、自定尺寸，例如某公司主产某化工原料，每只纸箱装25kg，托盘的规格尺寸竟多达11种，每种都需要备库，光托盘仓库就有楼上与楼下之分，占了很大库容，所用的纸箱之平面尺寸更是五花八门、规格繁多，无法优化仓库管理和标准化作业。后来工厂进行现代化改造，欲将手工包装改为全自动机械包装，这时才发现问题，因为光频繁调试自动线的尺寸，就耗用了大量的时间。
作为托盘上的货物载体——纸箱，它的平面尺寸与托盘是严格匹配的，在GB/T 4892—2008《硬质直方体运输包装尺寸系列》（也就是ISO 3394：1984，NEQ）中，对直方体包装箱尺寸作了规范，国家标准中的“倍数”值就是托盘平面尺寸，另外列出了“模数”和“约数”两个概念，并配有完整的图谱。
国家标准中1100mm×1100mm款的“约数”大多呈小数，使用时不很方便。
目前市场上的纸箱，码放在托盘上，不外乎呈三种情况，正确使用的比例并不高。如图3-3-2所示，纸箱尺寸超出托盘，形成了糟糕的悬臂梁力学结构，这种现象在大多数工厂都存在，资料证明，当纸箱露出托盘12mm时，纸箱的抗压强度将下降29%（详见第一章第7节）。图3-3-3，托盘四周均有留空，浪费了运输与仓储空间，提高了物流成本，降低了托盘最佳的载货效率，更严重的是，增加了动态运输时码垛上部纸箱的摇晃幅度，造成最下层纸箱的加速破损。图3-3-4，纸箱与托盘齐平，是理想状态（注：实际使用时，纸箱往往还应缩进托盘单边1～2cm为佳，对某些物料，还要防止装箱后鼓肚，设计纸箱尺寸时要预先将它考虑进去）。
图3-3-2 纸箱尺寸超出托盘
图3-3-3 托盘四周均有空
图3-3-4 纸箱与托盘齐平
纸箱内装的产品面向的是各行各业，太多太杂，不可能像托盘那样制定一个统一的纸箱平面尺寸标准，但国际上一些著名企业的做法却值得推崇，它们不是“以物定箱”，而是“以箱定数”（小件物料很容易做到）。
表3-3-1与图3-3-5是全球某顶级汽车制造厂纸箱标准规格，只有20款纸箱尺寸，它可以使分布在全球的数以千计的零部件供应商，使用统一的纸箱尺寸标准，为数十万种材质各异、形状千差万别的汽车零部件包装所用，标准化、系列化、通用性程度极高。
表3-3-1 标准纸箱的技术参数
图3-3-5 标准纸箱的尺寸与堆码
表3-3-1列出了这20款纸箱的尺寸（公英制）、楞型、箱型、纸箱用材自重、物理指标、纸箱内装物的最大重量等主要数据。
图3-3-5是这20款纸箱在标准托盘上的码放位置、方向、高度（层数）等信息，从中也可看到，纸箱尺寸与托盘尺寸是无缝对接的。
在选用纸箱长宽平面尺寸时，同时还要兼顾纸箱的高度尺寸。
著名科学家华罗庚在20世纪70年代，简化、推广了有名的“0.618法”，也被誉为“黄金分割原理”，有人称它为“华罗庚法则”，它在纸箱行业的应用效果同样是很显著的。
纸箱是三维立方体，作为产品生产用户，重点关注的是纸箱的内容积，而纸箱厂计价，则是以纸箱展开后的实际用材大小乘以平米单价，它们之间有个最佳黄金分割比，即
长∶宽∶高 = 1.618∶1∶1.618
当符合此法则时，纸箱的容积最大，用材最省，价格最低、强度最合理，搬运时更符合人体力学原理。
笔者曾为世界500强的某制药厂做方案整合，在纸箱材质和内装小盒数量不变的前提下，只是调整了长、宽、高三者的尺寸关系，每年的纸箱采购价就下降了220万元，而且由于纸箱本身高度增加、堆码层数减少（限高3m），最下层纸箱的承压减轻，运输的破损率也有明显改善。
木质托盘上铺板的条数与尺寸，对绝大多数用户而言，都不太会去关注“内悬臂”的危害，它与图3-3-2“纸箱超出托盘边缘”造成“外”悬臂梁破坏一样，常常被人们所忽略（详见第一章第8节）。
GB/T 31148—2014《联运通用平托盘木质平托盘》中，规定1200mm×1000mm优选款托盘的铺板条数与尺寸有两种：
①标准中B.1和B.2项规定；铺板设11条，其中9条宽度90mm，2条宽80mm，铺板间空隙尺寸为25mm（注：指1200mm长度方向，下同）；
② B.3项规定：铺板设9条，除2条宽115mm外，另7条宽90mm，铺板间空隙为39mm。
但在很多中小企业托盘的实际使用中，真正符合国家标准要求的托盘并不多，不知是用户为降低采购成本还是供应商偷工减料。有的托盘减少了铺板条数，有的使木条尺寸变窄，结果铺板间的空隙大大增加，造成了图3-3-6（圆圈中）那样的“内”悬臂梁结构，加速了堆码纸箱的劣化，有时产品在仓库里还未出货，最底层纸箱边缘落在铺板木条空隙处的部分，就已变形或塌陷。
图3-3-6 “内”悬臂梁结构
解决的办法：
①采购符合国家标准规定的托盘；
②在托盘与纸箱间增加一块垫板。
对出口型企业而言，托盘的尺寸往往会采用目的地（国）的规格。
在我国的沿海地区，有成千上万的化工企业，它们出口的化工原料、医药半成品、中间体、添加剂、助剂等，大多数采用欧、美惯用的25kg装纸箱，托盘尺寸则采用美、澳标准中空间利用率最高的一款，即1144mm×1144mm，纸箱在托盘上的布局为3×4（见图3-3-7），纸箱平面的长、宽尺寸基本已定型，为370mm×275mm（注：已考虑装粉料后纸箱可能的鼓肚量），而内装物比重的不同，只须调节纸箱的高度即可。另外该纸箱的长、宽、高之比，也比较接近“黄金分割”的比例。
图3-3-7 1144mm×1144mm的托盘
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