華為手機(jī)緩沖包裝設(shè)計(jì).docx

武漢理工大學(xué)包裝系統(tǒng)實(shí)踐作業(yè)任務(wù)1學(xué) 號： 0121308900326實(shí)踐大作業(yè)課程名稱 包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)題 目 產(chǎn)品系統(tǒng)緩沖包裝設(shè)計(jì)學(xué) 院機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)包裝工程班 級包裝ZY1301姓 名張雨燊指導(dǎo)教師盧杰年月日目 錄1.市場調(diào)研 31.1產(chǎn)品簡介31.2包裝要求42.流通環(huán)境及脆值的確定 42.1流通環(huán)境分析42.2產(chǎn)品特性分析52.3產(chǎn)品脆值確定63.緩沖墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 63.1緩沖材料的選擇63.2緩沖襯墊尺寸計(jì)算及校核63.3緩沖襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8參考文獻(xiàn)101.市場調(diào)研1.1產(chǎn)品簡介Mate系列一直是華為終端產(chǎn)品中主打性能和體驗(yàn)的高端旗艦系列，而作為華為終端本年度壓軸旗艦產(chǎn)品的Mate 9，將帶給消費(fèi)者以革命性的安卓智能手機(jī)體驗(yàn)。Mate 9采用1080P分辨率的5.9英寸屏幕，全金屬機(jī)身設(shè)計(jì)，造型上采用符合人體工學(xué)的背面弧度及四周圓角設(shè)計(jì)，擁有更好的握持感。Mate 9搭載麒麟960處理器，性能全面升級，并且內(nèi)置了基于Android 7.0的EMUI 5.0定制系統(tǒng)，同時使用了4000mAh更高密度的大容量電池和智電5.0技術(shù)，支持Super Charge快充技術(shù)，Mate 9采用1200萬像素彩色和2000萬像素黑白的第二代徠卡雙攝像頭組合，首次采用內(nèi)置于SOC的深度ISP圖像處理芯片。華為同時還推出了Mate 9 Porsche Design限量版，該機(jī)型外觀汲取了保時捷911車型的設(shè)計(jì)靈感，全對稱設(shè)計(jì)機(jī)身、黑色豎向發(fā)絲紋理、石墨金屬質(zhì)感均體現(xiàn)出了Mate 9 Porsche Design限量版精致、時尚、華麗的產(chǎn)品氣質(zhì)。電池類型Li-Polymer 鋰聚合物電池電池容量 最大支持5A大電流充電，4000mAh（典型值） 3G通話：最長可達(dá)30小時； 4G網(wǎng)頁瀏覽：最長可達(dá)20小時 ；視頻播放：最長可達(dá)20小時 ；音頻播放：最長可達(dá)105小時 ；待機(jī)時間：最長可達(dá) 21天 ；充電時間：約90分鐘。 * 以上均為華為功耗模型測試數(shù)據(jù)，實(shí)際待機(jī)時間和使用時間取決于網(wǎng)絡(luò)等多種因素。電池更換手機(jī)內(nèi)置，不支持充電時間約90分鐘數(shù)據(jù)線接口Type-C USB耳機(jī)接口3.5mm 耳機(jī)接口SIM卡類型Nano SIM卡；卡槽2（外卡槽）支持Nano SIM和Micro SD二選一軟件升級HOTA 在線升級設(shè)備控制音量鍵、電源鍵軟件名稱華為終端智能設(shè)備人機(jī)交互通信軟件V2.0工作溫度工作溫度：035 ；存儲溫度：-2045整機(jī)充放電溫度放電：-20-60；充電：0-50 。電池單體規(guī)格書中充電溫度范圍為0-60機(jī)身尺寸156.978.97.9mm機(jī)身重量約190g（含電池）包裝清單：手機(jī)（含內(nèi)置電池）x 1，5A大電流華為Super Charge充電器x 1，5A USB數(shù)據(jù)線x 1，金屬半入耳式線控耳機(jī)x 1，快速指南x 1，三包憑證x 1，取卡針x 1，Micro USB轉(zhuǎn)Type C轉(zhuǎn)接頭x 1， 霧面保護(hù)殼x 11.2包裝要求運(yùn)輸區(qū)間：深圳市-武漢市，整個運(yùn)輸過程中，有空運(yùn)，汽車運(yùn)輸?shù)?。在運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸包裝能承受裝卸、跌落、起吊、堆碼等外力作用而無損壞，且要保證在整個流通過程中具有防水、防潮、防曬等保護(hù)功能，確保產(chǎn)品完好無損。緩沖包裝要減少各種沖擊、震動對產(chǎn)品的影響。在包裝達(dá)到各種標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，要盡可能的減少包裝成本。2.流通環(huán)境及脆值的確定2.1流通環(huán)境分析 2.1.1 產(chǎn)品的流通區(qū)間產(chǎn)地：深圳 目的地：全國各地2.1.2產(chǎn)品的主要運(yùn)輸方式鐵路和公路運(yùn)輸由于產(chǎn)品銷往全國各地，既有長途運(yùn)輸又有短途運(yùn)輸。一般產(chǎn)品從出廠到發(fā)貨火車站使用汽車運(yùn)輸，從發(fā)貨站到全國各地的代理商使用火車運(yùn)輸，而從各地代理商到零售商和從零售商到消費(fèi)者手中多使用汽車運(yùn)輸。汽車運(yùn)輸?shù)臎_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。汽車運(yùn)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(guān)，但主要因素為公路的起伏和不平。汽車運(yùn)輸是包裝件的共振頻率一般小于25HZ，實(shí)驗(yàn)測得，汽車運(yùn)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(yùn)輸?shù)碾S機(jī)振動加速度垂直方向最大，汽車運(yùn)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(nèi)。汽車運(yùn)輸隨機(jī)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(nèi)最大值，所以公路運(yùn)輸包裝件的固有頻率應(yīng)避開這兩個頻率值。鐵路運(yùn)輸時產(chǎn)生的沖擊有兩種：一種是車輪滾過鋼軌接逢時的垂直沖擊，在普通路軌上為80120次/分，加速度最高為1g；另一種是火車在掛鉤撞合時產(chǎn)生的水平?jīng)_擊，加速度可達(dá)24g。若速度為14.5km/h時作溜放掛鉤，車體撞合瞬間可能產(chǎn)生18g的沖擊加速度?；疖囻傔^鋼軌時受到?jīng)_擊，以正常速度70km/h駛過鋼軌時，垂直方向加速度峰值為58g。2.1.3裝卸與搬運(yùn)裝卸作業(yè)包括人工與機(jī)械兩種方式。按常規(guī)產(chǎn)品的跌落高度定為90cm。2.1.4貯存環(huán)節(jié)采用一般倉庫貯存，堆碼高度2.5m，堆碼層數(shù)1層。2.1.5流通環(huán)境的氣象條件由于產(chǎn)品在深圳，銷售范圍為全國各地，從華南到全國含蓋了幾個氣候帶，雖然溫度隨地域的變化，變化較平緩，但產(chǎn)品包裝件常常在短時間內(nèi)經(jīng)歷較劇烈的溫度變化。手機(jī)為電子產(chǎn)品，為了防止包裝內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，應(yīng)嚴(yán)格控制包裝材料的含水量。用標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境條件，該產(chǎn)品的運(yùn)輸條件可表示為2K2/2B1/2S1/2M1。2.2產(chǎn)品特性分析產(chǎn)品外形尺寸：156.978.97.9mm 產(chǎn)品重量：190g（含電池）產(chǎn)品重心：位于手機(jī)的中部。易損件：屏幕表面正中位置垂直方向?yàn)橐讚p部位。也就是顯示器內(nèi)部的顯像管和玻璃屏幕。顯像管位于顯示器的內(nèi)部，是顯示器的核心部件，受到劇烈振動或沖擊可能會造成顯像管脫落；而屏幕也是顯示器功能主體部件，有意破損的玻璃構(gòu)成，所以屏幕也是顯示器包裝的重點(diǎn)保護(hù)對象；底座連接裝置位于顯示器的底部，安裝使用時與底座連接，屬于凸出部件，緩沖設(shè)計(jì)時也應(yīng)考慮到，不能夠承載，并要與外包裝容器離有一定的距離，以免沖擊是受損。2.3產(chǎn)品脆值確定在進(jìn)行緩沖包裝設(shè)計(jì)時，必須先確定產(chǎn)品的沖擊脆值。脆值是產(chǎn)品經(jīng)受振動和沖擊時表示其強(qiáng)度的定量指標(biāo)，又稱產(chǎn)品的易損度。脆值的計(jì)算的方法有振動模型估算法、非線形緩沖包裝系統(tǒng)估算法、經(jīng)驗(yàn)估算法、類比法和沖擊響應(yīng)譜法，確定方法有掃蕩振動實(shí)驗(yàn)法、疲勞曲線反求法和隨機(jī)振動實(shí)驗(yàn)法。脆值是設(shè)計(jì)產(chǎn)品緩沖包裝中的最重要的參數(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般要通過實(shí)驗(yàn)來測定產(chǎn)品的脆值，在課程設(shè)計(jì)中我們只能通過比較同類產(chǎn)品的脆值來確定。通過查閱相關(guān)資料，取手機(jī)脆值Gm=90g。3.緩沖墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核3.1緩沖材料的選擇當(dāng)前電子產(chǎn)品最常用緩沖包裝材料是泡沫塑料：聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨酯泡沫塑料（PU）、發(fā)泡聚乙烯等。其次是紙制品，包括瓦楞紙板、蜂窩紙板和紙漿模等。本次設(shè)計(jì)直接從以上材料中選擇。發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）特性:EPS材料的優(yōu)點(diǎn)是輕質(zhì)、透明、強(qiáng)度大、防潮、耐腐蝕。最大弱點(diǎn)是用后不能自行分解，從而其廢棄物如果不回收處理則會適合對環(huán)境的大量污染。此外，它還有材料體積較大，堆置空間等缺點(diǎn)。聚氨酯泡沫塑料（PU）特性:聚氨酯泡沫塑料，英文縮寫PU，俗稱海綿。可制成軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)發(fā)泡材料。聚氨酯材料的特點(diǎn)：密度??；具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，可承受壓縮變形小；受沖擊振動后回彈性好；能防霉、防潮；使用方便、成型簡單。它是一種理想的緩沖包裝材料。綜合考慮到華為MATE9PRO的規(guī)格156.978.97.9mm，重量190g，脆值為90g；還有充電器，規(guī)格704230mm,質(zhì)量100g；耳機(jī)，質(zhì)量15g。選用聚氨酯泡沫塑料作為緩沖材料。3.2緩沖襯墊尺寸計(jì)算及校核根據(jù)聚氨酯泡沫塑料的緩沖系數(shù)與最大應(yīng)力曲線，使用最小緩沖系數(shù)法，在聚氨酯泡沫塑料的緩沖系數(shù)與最大應(yīng)力曲線中作一條水平切線，切點(diǎn)的縱坐標(biāo)對應(yīng)最小緩沖系數(shù)Cmin，橫坐標(biāo)對應(yīng)一個最大應(yīng)力m，取等效跌落高度H=90cm。由公式T=CH/G，可以求出襯墊厚度T，由公式A=WG/m可以求出襯墊面積A。已知產(chǎn)品重190g，脆值為85g，等效跌落高度為90cm。選取C=3.3，對應(yīng)的m=0.6105Pa。則有，A=WG/m=0.199.890104/(0.6105)=27.93cm2T=CH/G=3.390/90=3.30cm.撓度校核：襯墊尺寸的面積與厚度之比小于一定厚度時，襯墊容易撓曲或變彎，大大降低襯墊的負(fù)重能力。為了避免撓曲，其中承載面積Amin與厚度之比應(yīng)符合以下規(guī)定Amin/(1.33T)2127.93(1.333.3)2=1.141可知符合撓度要求。跌落姿勢的校核：在襯墊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中所引用的一系列試驗(yàn)特性曲線和數(shù)據(jù)。都是以假定的理想姿態(tài)(試驗(yàn)平直，底面著地)為前提的，但襯墊的實(shí)際工況遠(yuǎn)非標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)。實(shí)際的流通過程中,受力情況變化較大,因而有必要對基本設(shè)計(jì)尺寸作相應(yīng)的調(diào)整。由于面著地時其對產(chǎn)品的沖擊能力最大，因此需對面著地進(jìn)行校核。當(dāng)面著地時，承載面積為此襯墊的三個緩沖面在水平面上的投影面積計(jì)算此面積可通過以下公式： 式中Ae等效投影面積；L產(chǎn)品的長；b產(chǎn)品的寬；d產(chǎn)品的高；k系數(shù)；這里取k值為1；由公式（4）得紙箱在進(jìn)角跌落時的承載：A=182.2cm2 此時靜應(yīng)力：r=W/Ae=0.06(kg/cm2),結(jié)合圖2得，靜應(yīng)力為0.06kg/cm2對應(yīng)的最大加速度定小于產(chǎn)品的脆值70g，因此基于面跌落設(shè)計(jì)的緩沖墊滿足角跌落的要求，只要通過了角沖擊校核，就一定能滿足棱沖擊的要求，所以整個設(shè)計(jì)過程中沒有進(jìn)行緩沖擊校核。蠕變校核：緩沖材料在長時間的靜壓力作用下，其塑性變形量會隨時間的增加而增加，這種蠕變使襯墊厚度變小，緩沖能力下降，所以設(shè)計(jì)襯墊尺寸時應(yīng)加一個蠕變補(bǔ)償值，稱為蠕變增量。設(shè)計(jì)尺寸為： Tc=T(1+Cr) 式中： Tc修正后的厚度cm； Cr蠕變系數(shù)%，取10%； T 原設(shè)計(jì)厚度cm； Tc=T(1+Cr)=3.30（1+10%）=3.63cm 經(jīng)過各項(xiàng)較核后，襯墊尺寸為T=3.63cm，A=27.93 cm2.3.3緩沖襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到華為MATE9作為貴重的電子產(chǎn)品，所以采用緩沖襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用全面緩沖包裝法。全面緩沖襯墊是在產(chǎn)品與紙箱之間填滿緩沖材料，如紙屑、木屑、棉花、塑料絲、紙漿發(fā)泡塊、紙纖維成型材料等。全面緩沖包裝由于產(chǎn)品與緩沖材料之間接觸面積大，靜應(yīng)力小、緩沖厚度小，因而可以縮小包裝件尺寸，降低物流成本。但是，這種結(jié)構(gòu)緩沖材料的部位也用了同樣厚度的緩沖材料，浪費(fèi)了貴重的緩沖材料，包裝成本較大。局部緩沖包裝法是采用預(yù)成型的緩沖材料對產(chǎn)品的角、楞、側(cè)面或易損壞部位等處提供緩沖，不同部位提供與之脆值相對應(yīng)的緩沖厚度，可以大大節(jié)約緩沖材料降低包裝成本和物流成本。圖4-1緩沖墊立體圖(b)圖4-2緩沖墊三視圖本設(shè)計(jì)采用全面緩沖。此外對于易損件，要通過緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其能夠在外包裝箱內(nèi)穩(wěn)定，并且保證易損部件和底座連接裝置不能承載。緩沖襯墊的厚度合成在面積，按照校核后的數(shù)值，但是要實(shí)現(xiàn)使其在外形不規(guī)則地情況下