運輸包裝課程設計21

1、目 錄1.課程設計目的與任務21.1課程設計的目的21.2課程設計的任務22.產品介紹23.流通環(huán)境33.1流通的基本環(huán)節(jié)33.2確定跌落高度53.3流通環(huán)境的頻率譜64.選擇合適的緩沖材料64.1可選緩沖材料的特性64.2緩沖材料的緩沖特性曲線75.確定產品脆值86.緩沖包裝設計96.1初步設計96.2襯墊校核106.3緩沖襯墊的結構設計117.外包裝箱設計127.1箱型的選擇127.2尺寸計算137.3瓦楞紙箱強度計算177.4瓦楞紙箱封箱、釘箱要求197.5瓦楞紙箱外包裝裝潢設計198.小結19參考文獻19 1.課程設計目的與任務 1.1課程設計的目的（1）通過緩沖包裝與結構設計課程設計

2、，使同學們對指定產品的緩沖包裝設計過程和設計方法有一個全面的了解， 熟練掌握緩沖包裝設計六步法；（2）對于產品的緩沖襯墊和外包裝箱的結構進行設計，掌握各種箱型結構設計的方法。為畢業(yè)設計和以后走向工作崗位打下良好的基礎。 1.2課程設計的任務 為海爾BCD-186KB電冰箱設計出合理緩沖襯墊以及外包裝箱。要適合國內運輸環(huán)境的要求，存貯時間為30-100天。2.產品介紹產品參數 表2-1 產品特性主要參數品牌：海爾價格：1288元 基本參數產品類別：冰箱產品類型：雙開門總容積（升）：186冷藏室容積（升）：118冷凍室容積（升）：68制冷方式：直冷冷凍能力：4kg/24h額定耗電量：0.49W/天

3、額定電壓/頻率：220v/50Hz制冷劑：R600a溫控方式：機械式 功能參數擱架類型：酒瓶架（可折疊不銹鋼酒架，打造私家酒窖）能耗等級：1級 外形參數外形尺寸（寬深高）：5256241484mm凈重：51kg 圖2-1 產品的效果圖產品機械性能和包裝特殊要求： 冰箱的機械性能：常說的機械性能主要有：彈性、塑性、剛度、強度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性等。冰箱為易壞電器，需要盡可能降低運輸流通過程對產品造成的損壞，運輸包裝或者稱緩沖包裝在這里所起的作用非常關鍵。以下是設計運輸包裝時應注意的問題。 冰箱受振動或沖擊發(fā)生斷裂； 冰箱表面或邊角發(fā)生摩擦損傷； 冰箱長期處于潮濕、強光、酸堿環(huán)境材

4、質下發(fā)生變質，影響使用壽命； 產品應輕拿輕放，向上放置，禁止翻滾。3.流通環(huán)境3.1流通的基本環(huán)節(jié)（1）產品的流通區(qū)間 產地：青島 目的地：全國各地（2）產品的主要運輸方式 海爾冰箱產地青島，從產地運往全國各地，主要通過鐵路和公路運輸，其中包括長途運輸和短途運輸。運輸過程中，要防止磕碰和劇烈震動，要防止雨淋水浸。擺放完畢后，18小時后讓其中制冷液穩(wěn)定后再通電，否則對冰箱極為不利。一般產品從出廠到發(fā)貨火車站使用汽車運輸，從發(fā)貨站到全國各地的代理商使用火車運輸，而從各地代理商到零售商和從零售商到消費者手中多使用汽車運輸。汽車運輸的沖擊，主要取決于路面狀況，車輛的啟動和制動，貨物重量及裝載穩(wěn)定性。汽

5、車運輸振動加速度的大小也與路面狀況、行駛速度、車型和載重量有關，但主要因素為公路的起伏和不平。汽車運輸是包裝件的共振頻率一般小于25HZ，實驗測得，汽車運輸發(fā)生二次共振時其基頻為8.28.5HZ，二次共振頻率范圍為17.318HZ，共振加速度增大為外界激勵的18倍。汽車運輸的隨機振動加速度垂直方向最大，汽車運輸振動能量絕大部分分布在0200HZ，其中能量最集中處于050HZ頻帶內。汽車運輸隨機振動功率譜密度在2HZ和10HZ左右各有一個較大峰值。通常2HZ出的峰值為全頻帶內最大值，所以公路運輸包裝件的固有頻率應避開這兩個頻率值。鐵路運輸時產生的沖擊有兩種。一種是車輪滾過鋼軌接逢時的垂直沖擊，在

6、普通路軌上為80120次/分，加速度最為1g；另一種是火車在掛鉤撞合時產生的水平沖擊，加速度可達24g。若速度為14.5km/h時作溜放掛鉤，車體撞合瞬間可能產生18g的沖擊加速度?；疖囻傔^鋼軌時受到沖擊，以正常速度70km/h駛過鋼軌時，垂直方向加速度峰值為58g。（3）裝卸與搬運 裝卸作業(yè)包括人工與機械兩種方式，起吊脫落、裝卸機的突然啟動和過急的升降都會造成產品的跌落損害。 搬運時，應抬底腳，不能抓住門手把或在臺面和冷凝器上施力，更不能在地面上拖拉。 箱體最大傾斜角不能超過45度，更不能倒置或橫放，否則會損壞壓縮機中的冷凍油流入制冷管路影響制冷而且易造成壓縮機脫簧。（4）儲存環(huán)節(jié)儲存是產品

7、及包裝件流通過程中的一個重要環(huán)節(jié)： 儲存方法：一般選用倉庫儲存，即室內儲存。 儲存環(huán)境：一般儲存環(huán)境溫度為-1545,相對濕度不大于80%,應儲存在干燥、通風的環(huán)境中，運輸中不得被雨淋，并要求庫房周圍環(huán)境中無酸,堿性或其他腐蝕性氣體,還應具備防塵條件。 儲存期限：一般為一年,超過一年期應隨產品一起檢驗合格后,方可再次進入流通過程中。 堆碼高度、層數：由于電冰箱體積較大。所以堆碼高度一般為23m，層數一般為1層。 規(guī)范運輸：運輸時必須按照包裝箱上的儲運標志內容進行操作,將包裝件固定牢固，目前企業(yè)包裝主要有半自動流水作業(yè)方式和全自動流水線方式。（5）流通環(huán)境的氣象條件由于產品在青島，銷售范圍為全國

8、各地，從華北到全國含蓋了幾個氣候帶，雖然溫度隨地域的變化較平緩，但產品包裝件常常在短時間內經歷較劇烈的溫度變化。計算機顯示器為電子產品，為了防止包裝內產生結露現象，應嚴格控制包裝材料的含水量，并用塑料薄膜對產品進行包裹并放入干燥劑。 用標準化的環(huán)境條件，該產品的運輸條件可表示為2K2/2B1/2S1/2M 。分別為亞溫帶（1032之間 ），溫帶（1632之間），亞熱帶（1838之間），熱帶（1843之間）。3.2確定跌落高度 確定跌落高度H的方法有兩種：（1）用經驗公式法。由表2-1可知，產品凈重為51kg，所以其跌落高度 （3-1）（2）圖表法。表3-1 貨物規(guī)格、裝卸方式與跌落高度 貨物參

9、數裝卸方式 跌落參數重量/kg尺寸/cm姿態(tài)高度H/cm9122一人拋擲一端面或一角10792391一人攜運一端面或一角912345122二人攜運一端面或一角614568152二人搬運一端面或一角536890152二人搬運一端面或一角4690272183機械搬運底面612721360不限機械搬運底面461360不限機械搬運底面30 此冰箱的凈重為51kg，二人搬運，由表3-1可知，用圖表法確定的跌落高度為53cm。 綜合考慮各種因素，確定該冰箱的跌落高度為50cm。3.3流通環(huán)境的頻率譜圖3-1 公路運輸頻率譜 圖3-2 鐵路運輸頻率譜4.選擇合適的緩沖材料4.1可選緩沖材料的特性(1)EPS

10、EPS是發(fā)泡聚苯乙烯，俗稱保麗龍，美國于1954年開始采用它作為包裝的緩沖材料。這是一種可模塑的、輕質的、半硬質的、閉孔的和低成本的緩沖材料。模塑的EPS是半硬的，抗壓強度大；成本低，還可制成帶肋的復雜形狀以節(jié)約用量；振動阻尼大，即抗振性能好；光滑的略有彈性的模塑表面不會磨損內裝物；不吸水；耐腐蝕、耐油、耐老化；隔熱和絕緣性能好；可接觸食品；熱敏感性低，2s內便可自熄；抗蠕變性能好；重載下的緩沖性能好。它的缺點是不耐多次沖擊；性脆，拉伸強度低。(2) EPEEPE是發(fā)泡聚乙烯，俗稱珍珠棉，是一種低密度的、半硬質的、閉孔結構的、耐候性好的、無毒的、耐腐蝕、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物，20世紀6

11、0年代才發(fā)展起來。它的柔軟性和韌性介于EPS和開孔結構的PU之間，拉伸強度高，不存在EPS易掉渣的缺點；緩沖性能好，能耐多次沖擊，動態(tài)變形??；抗靜電性能好；布氏硬度49.2MPa，剛度不如EPS好。綜合考慮兩種材料，EPE雖然沒有EPS易掉渣的缺點，而且拉伸強度高，但是它的剛度沒有EPS的好，然而，電冰箱的重量較大，容易使緩沖材料產生較大變形，所以從緩沖效果方面考慮應該選EPS而不是EPE做緩沖材料；另外，EPE的價格較為昂貴，不適用于大批量的生產，從經濟角度考慮也應該選EPS。4.2緩沖材料的緩沖特性曲線（1）EPS的靜態(tài)壓縮特性曲線 （C-m） 試驗材料: EPS 實驗名稱：靜態(tài)壓縮5 試

12、樣長度：200.0mm 試樣寬度：200.0mm 試樣厚度：28.3mm 試樣密度：0.0079g/cm 試驗溫度：19.5 試驗濕度：63HR 試樣數量：5件 圖4-1 EPS的靜態(tài)壓縮特性曲線 （C-m）0.0079g/cm（2）EPS的動態(tài)壓縮特性曲線（-）試驗材料: EPS 實驗名稱：動態(tài)壓縮3試樣長度：149.0mm 試樣寬度：149.0mm試樣厚度：44.9mm 試樣密度：0.0175g/cm試驗溫度：20.0 試驗濕度：63HR試樣數量：14件 跌落高度：60cm圖4-2 EPS的動態(tài)壓縮特性曲線 （）0.0175g/cm5.確定產品脆值 （1）分別利用類比法和經驗估算法確定產品

13、的脆值Gc，對比兩者，確定產品脆值。用經驗估算法確定。 通過對包裝件在流通環(huán)境中實測胡大量現場數據胡數理統(tǒng)計分析，估算產品脆值有如下經驗關系式： =式中 包裝件經受的最大加速度，g； W包裝件的重量，kg； 經驗參數。在此過程中為中等沖擊現象。.因此經計算所得脆值為 =203=58.29g用類比法確定。 可參考表5-1. 表5-1 中國機械標準化研究所推薦的產品脆值范圍G值產品類型25 40冰箱壓縮機40 60彩色電視機、顯示器、雞蛋60 90黑白電視機、電冰箱90 120光學經緯儀、熒光燈、陶瓷器皿、單放機、電動玩具 用類比法確定的產品脆值為6090g。綜合考慮兩種方法所得脆值，取較小的脆值

14、為60g。(2)根據產品的價值和安全需要確定安全系數n，計算許用脆值G。 確定其安全系數n=1.2. 所以產品的許用脆值 G= = =50g6.緩沖包裝設計 6.1初步設計電冰箱的重量較大，底面積比較小，若采用局部緩沖包裝，無論是采用角，面，還是楞式包裝都不能很好地起到保護作用，并且冰箱的價格比較高，自身成本比較大，所以對緩沖材料的成本使用沒什么特別大的要求，綜上，冰箱的包裝應采用全面緩沖包裝。根據產品的許用脆值G，跌落高度H和緩沖材料的緩沖特性曲線，初步設計緩沖襯墊的面積A和厚度T。緩沖面積 A=545629=342805跌落高度 h=40cm產品許用脆值=50g產品重量 W=59kg由 =

15、 =0.084Mpa（）由此查圖4-1 得其對應的緩沖系數C=6.0.所以緩沖襯墊的厚度 T = = =4.8cm（）取T=5cm。綜上，緩沖材料的面積為A=545629 ，厚度為T=5cm6.2襯墊校核（1）產品強度校核在緩沖設計時，應校核產品在載荷方向上與緩沖材料接觸部分的強度。產品與襯墊之間的作用力是相互的，在跌落沖擊時，產品以慣性力和自重壓縮襯墊，襯墊則以同樣大小的彈力反作用于產品，在初步設計時，為了節(jié)省材料，常設法減少襯墊面積，帶來的后果是產品支承面的應力集中，可能導致產品局部破損，所以要校核產品支承面的應力，控制在產品強調所允許的范圍內。 m 產品許用應力Pa ， m 沖擊時的最大

16、應力Pa（2）撓度校核 應滿足克斯特那公式校核：A/1（） 則該對于該緩沖墊， = = 77.51 ，所以計算所得緩沖襯墊面積是穩(wěn)定的，合理的。（3）跌落姿態(tài)校核 在襯墊基礎設計中所 引用的一系列試驗特性曲線和數據，都是以假定的理想姿態(tài)試驗平直，底面著地為前提的，但襯墊的實際工況遠非標準姿態(tài)。實際的流通過程中，包裝件跌落姿態(tài)千變萬化，有角著地的，面著地還有棱著地的，受力情況變化較大，因而有對基本設計尺寸作相應的調整。由于角著地時，其對產品的沖擊能力最大，因此需對角著地進行校核當角著地時，承載面積為此襯墊的三個緩沖面在水平面上的投影面積。（4）恢復性校核 沖擊次數不同，緩沖材料性能差異很大，因為

17、回復性不肯100。蠕變量校核：緩沖材料在長期靜壓作用下，其塑性變形會隨時間增大，這種蠕變使得襯墊尺寸變小，在使用一段時間后容器內出現間隙，加強內裝產品的振動與摩擦損傷，同時緩沖襯墊的緩沖能力有所下降，考慮到這個因素，所以初步設計的襯墊尺寸應附加一個蠕變補償值，稱為蠕變增量。 Tc=T(1+Cr) （）Tc-修正后的厚度；Cr蠕變系數10；T原設計厚度則對于該緩沖墊 綜合考慮各種因素，取最終厚度為6cm。（5）溫濕度校核 環(huán)境溫度個濕度的變化對襯墊的緩沖能力有明顯的影響，溫度的升高和降低，還會引起襯墊尺寸變化，因此，應根據流通過程可能出現的環(huán)境條件修正緩沖襯墊的尺寸。6.3緩沖襯墊的結構設計 底

18、部和上部緩沖結構的設計（1）底部結構，由6.1知，緩沖材料的面積為545629，厚度T=6cm。所以緩沖材料的長度方向上為629+602=749mm，寬度方向上為545+602=665mm，為了能更好地保護冰箱，底部的緩沖結構應高出冰箱底部一定高度，取10cm。因此，高度方向為10+6=16cm. 冰箱底部有支架以便固定，在設計緩沖結構的時候必須要把這些因素考慮進去，以達到更好的緩沖效果。為解決這個問題應該事先在緩沖襯墊上掏出可以裝下支架的孔，這樣才能使緩沖材料和冰箱底部接觸面積增大。查閱相關資料后對孔做以下設計。共設計四個孔，均為圓形，直徑均為3cm，圓心距緩沖襯墊內壁均為4cm，長度方向圓

19、心相距549mm，寬度方向圓心相距465mm。 上部結構與底部結構相似，只是沒有為輪子設計的四個孔。 圖6-1 緩沖襯墊效果圖因為冰箱比較高，在搬運的時候采用夾抱，為了防止冰箱在夾抱過程中損壞，在冰箱的兩端面常采用平壓強度較高的蜂窩紙板來平壓，以下是蜂窩紙板的相關尺寸設計。為了能使整體保持一致、平整，蜂窩紙板的長應為545+602=665mm，高度方向應為1562-100-100=1362mm，厚度t=T=6cm。 圖6-2 緩沖襯墊的三視圖7.外包裝箱設計 7.1箱型的選擇 此款類型的澳柯瑪冰箱選擇03型的套合型紙箱，箱底選擇0301型紙箱；箱蓋選擇0320型紙箱；瓦楞紙板類級代號選用D-1

20、.5. 選擇AB楞雙瓦楞紙板。其箱紙板和瓦楞原紙定量計算如下： 從物流運輸包裝設計表9-4查得該代號瓦楞紙板的耐破強度P=2550kPa。第一類瓦楞紙板用于出口包裝，故選用A、B級箱紙板，其中面襯紙選A級，底襯紙和中間夾層選B級。根據公式 P=0.95可得 895kPa 由表9-6查得襯紙的耐破指數r=2.75kPa，其定量則為： Q = 325g/ 根據9-6規(guī)定，面襯紙選定量為340g/的A級箱紙板。 由表9-6查得底襯版和中夾襯紙的耐破指數r=2.65kPa，其定量則為： Q = 338g/ 根據表9-6規(guī)定，底襯紙和中夾襯紙選定量為340g/的B級箱紙板。 瓦楞原紙定量取140g/?？?/p>

21、慮到產品的自身特點，本設計的外包裝容器采用雙層340/340/340-140/2AB瓦楞紙板箱。7.2尺寸計算 產品的尺寸：5456291562mm。 緩沖襯墊的最大外廓尺寸： L0 B0 H0=(L+2T) (B+2T) (H+2T)=7496651682mm。（1）底部箱體即0301型紙箱尺寸的確定。 內尺寸的確定 +d （7-1） 式中 紙箱內尺寸，mm 內裝物最大外尺寸，mm 內裝物排列數目，件 d內裝物公差系數，mm，中包裝盒12mm/件;針棉織品3mm/12件； 硬質剛性品 12mm/件 T襯格或緩沖件總厚度，mm K內尺寸修正系數，mm，具體值可查下表7-1. 表7-1 瓦楞紙箱

22、內尺寸修正系數k值 單位：mm 尺寸名稱 小型箱 中型箱 大型箱 K 37 37 13 34 57該冰箱內裝物排列數目為1，所以=1；屬于硬質剛性品，d取2mm；屬于大型箱，k 取6mm。由（7-1）式得= 629+120+6=755mm，= 545+120+6=671mm，= 160mm為方便裝卸，箱底高度的內尺寸應等于緩沖襯墊的總高度160mm。 制造尺寸的確定0301型瓦楞紙箱箱體的制造尺寸計算公式如下： X= （7-2） 式中 X瓦楞紙箱制造尺寸，mm 紙箱內尺寸，mm K制造尺寸修正系數，mm，具體值可查下表7-2. 表7-2 0301箱型制造尺寸修正系數 單位：mm 尺寸名稱 系數

23、 楞型L（）B（）H（）KA6 6 3 B 3 5 1.5 C 4 4 2 AB 9 9 5 BC 8 8 4 查表7-2，由（7-2）式可得： L= B= H= 外尺寸的確定瓦楞紙箱外尺寸的計算公式如下： （7-3）式中 紙箱外尺寸，mm 紙箱最大制造尺寸，mm K紙箱外尺寸修正系數，mm，具體值可查下表7-3. 表7-3 瓦楞紙箱外尺寸修正系數K值 單位：mm 楞型 A B C AB BC K 57 35 46 812 711查表7-3，取K=10。由（7-3）式可得： (2)箱蓋瓦楞紙箱的尺寸計算 內尺寸的確定0320型瓦楞紙箱的內尺寸計算公式如下： （7-4）式中 箱蓋內尺寸，mm 內

24、裝物最大外尺寸，mm（注：此處為箱體最大外尺寸） K內尺寸修正系數，mm查表7-1，由（7-4）式得： 制造尺寸的確定A 箱蓋長、寬、高制造尺寸0320箱型制造尺寸計算公式如下： (7-5) 式中 03類箱蓋制造尺寸，mm 03類箱體內尺寸，mm 03類箱蓋制造尺寸修正系數，mm，具體值可從下表7-4中查出。 表7-4 0320箱型制造尺寸修正系數 單位：mm 尺寸名稱系數 楞型（）H（） A18181818-9 B9999-5 C12121212-6 AB26262626-13 BC23232323-12查表7-4，由（7-5）式得： B 接頭尺寸瓦楞紙箱通過釘合或黏合劑接頭來成型時，接頭J

25、的尺寸一般根據瓦楞層數及工廠的工藝水平而定，可查下表7-5。 表7-5 瓦楞紙箱接頭制造尺寸 單位：mm紙板種類 單瓦楞 雙瓦楞 J 3540 4550根據表7-5確定接頭尺寸為J=50mm。C. 對接搖蓋寬度尺寸已知搖蓋寬度計算公式： F= （7-6） 式中 F紙箱對接搖蓋寬度，mm 紙箱非接合端面寬度制造尺寸，mm 搖蓋伸長系數，mm，具體值 根據搖蓋伸長修正值表取=6mm 由（7-6）式得： F=364mm 外尺寸的確定0320型瓦楞紙箱的外尺寸計算公式如下： (7-7) 式中 紙箱外尺寸，mm 紙箱最大制造尺寸，mm K紙箱外尺寸修正系數，mm查表7-3，取K=10. 由（7-7）式得

26、： (3) 瓦楞紙箱上的手孔位置和尺寸因為冰箱重量較大，為了便于兩人搬運，要在兩端面分別設計兩個手孔，手孔整體成跑道型，長度方向上取100mm，寬度方向上取50mm，在瓦楞紙箱寬度方向上均勻分布，據底部1000mm。 圖7-1 箱型0301箱體展開圖 圖7-2 箱型0320箱蓋展開圖7.3瓦楞紙箱強度計算根據凱里卡特公式 ： P= (7-8)式中 P瓦楞紙箱抗壓強度，N 瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強度，N/cm 瓦楞常數 Z瓦楞紙箱周邊長，cm J紙箱常數其中瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強度計算公式如下： （7-9） 式中 面紙環(huán)壓強度測試值，N/0.152m 瓦楞芯紙環(huán)壓強度測試值，N/0.152m 瓦楞收縮率，即瓦楞芯紙原長度與面紙長度之比 對于雙瓦楞紙板來說，瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強度計算公式為： (7-10)公式（7-8）中的Z值計算公式如下： Z=2（） （7-11）式中 Z紙箱周邊長，cm 紙箱長度外尺寸，cm 紙箱寬度外尺寸