運輸包裝課程設計

運輸包裝課程設計說明書美的微波爐運輸包裝設計專業(yè)班級: 包裝141 學 號： 、 姓 名： 郝 蘊、王澤杰 指導老師： 徐曉娟 成 績： 時 間： 2017年6月30日 目 錄一、研究背景和意義2二、確定產(chǎn)品的流通環(huán)境2（一） 產(chǎn)品的流通區(qū)間2(二)等效跌落高度的確定2（三）產(chǎn)品的主要運輸方式2（四）裝卸與搬運4（五）貯存環(huán)節(jié)4三、產(chǎn)品特性分析4（一）產(chǎn)品外形尺寸5（二）產(chǎn)品重量5（三）產(chǎn)品重心5（四）易損件5（五）產(chǎn)品的脆值5（六）產(chǎn)品的固有頻率6四、緩沖包裝設計6（一）緩沖包裝材料的選擇6(二)緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設計10五、運輸包裝設計12（一）瓦楞紙板的選擇13（二）內(nèi)尺寸的計算13（三）制造尺寸計算14（四）外包裝尺寸15外包裝瓦楞紙箱平面展開圖16六、物流包裝優(yōu)化設計17 一、研究背景和意義現(xiàn)家用電器已進入千家萬戶，方便了家庭的生活。但是在家用電器進行運輸和裝卸時卻經(jīng)常因為緩沖設計的問題而導致電器遭到損壞，不僅造成了企業(yè)的損失，而且也損害了消費者的利益。因此必須認真做好家用電器的緩沖包裝設計。以微波爐為例利用蜂窩紙板作為緩沖包裝材料，分析了其緩沖性能，并對其緩沖包裝的設計進行了研究，最終證實了其緩沖效果。 二、確定產(chǎn)品的流通環(huán)境 （一） 產(chǎn)品的流通區(qū)間1. 產(chǎn)地:生產(chǎn)2. 目的地：全國各地(二)等效跌落高度的確定本產(chǎn)品的重量為17kg，H=300/ =72由于本產(chǎn)品的搬運條件為人搬運，故跌落高度取72（三）產(chǎn)品的主要運輸方式由于產(chǎn)品銷往全國各地，既有長途運輸又有短途運輸。一般產(chǎn)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?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?shù)碾S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(nèi)。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(nèi)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(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。（四）裝卸與搬運裝卸作業(yè)包括人工與機械兩種方式。按常規(guī)產(chǎn)品的跌落高度定為77cm（五）貯存環(huán)節(jié)采用一般倉庫貯存，堆碼高度23m，堆碼層數(shù)1層。三、產(chǎn)品特性分析（一）產(chǎn)品外形尺寸寬490mm，深372mm, 高287mm. （二）產(chǎn)品重量17kg（三）產(chǎn)品重心位于中部。（四）易損件顯示器內(nèi)部的顯像管和玻璃屏幕為主要易損件。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保護對象；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，緩沖設計時也應考慮到，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。（五）產(chǎn)品的脆值圖1表示產(chǎn)品跌落試驗緩沖襯墊壓縮變形的過程，圖2為其簡化后的單自由度力學模型。產(chǎn)品被簡化為一均質(zhì)剛體m，緩沖襯墊簡化為一彈簧，彈性系數(shù)為k，跌落高度為H，x為彈簧受壓的變形量。根據(jù)能量守恒定律，從H高處跌落到彈簧受壓發(fā)生最大變形 xm，產(chǎn)品具有的全部位能mgH將轉(zhuǎn)化為彈簧的變形能（略去產(chǎn)品在&上擁有的位能)，其大小等于產(chǎn)品克服彈簧反作用力所做的功，即：其中F(x)為作用在內(nèi)裝物上的彈簧反力，(H+xm)為相對于最大壓縮位置的跌落高 度，可近似取為H，由于F(x)=kx，代入上式積分可得于是有： F(x) =2mgH/x根據(jù)牛頓第二定律F(x)=ma，可推出加速度：a=2gH/x 令 G=2h/x，則: a=Gg由于2hx，故Gl，上式表示包裝跌落時內(nèi)裝物受沖擊產(chǎn)生的加速度a是重力加 速度的G倍，包裝工程中把這個與不發(fā)生損壞的最大加速度有關(guān)的參數(shù)稱作脆值，它是由內(nèi)裝物的結(jié)構(gòu)特征和材料性能確定的，與外部環(huán)境無關(guān)。脆值是產(chǎn)品經(jīng)受振動和沖擊時表示其強度的定量指標，又稱產(chǎn)品的易損度。是設計產(chǎn)品緩沖包裝中的最重要的參數(shù)。（六）產(chǎn)品的固有頻率產(chǎn)品的固有頻率也設緩沖包裝設計中的重要參數(shù)，應通過實驗測得。合理的緩沖包裝應該能夠包裝件的固有頻率遠離產(chǎn)品得固有頻率，使其免受共振。四、緩沖包裝設計（一）緩沖包裝材料的選擇在紙、塑料、玻璃、金屬四大包裝中，紙包裝在全世界包裝中占有40%50%的份額，是一種使用最為廣泛的包裝；我國“九五”期間，紙包裝占包裝工業(yè)總產(chǎn)值28%， 名列第一，達到1320萬t。在越來越童視環(huán)境保護的今天，紙包裝由于它的一系列優(yōu)點， 已越來越受到人們的重視，在世界包裝行業(yè)中占有越來越重要的地位。瓦楞紙板是目前市場上使用較多的一種緩沖包裝材料，它除了自身輕、價格低，便 于機械化生產(chǎn)和可回收再生利用等特點外，還具有良好的抗彎強度及優(yōu)良的力學性能。蜂窩紙板質(zhì)輕、強度大、剛度高、具有緩沖、保濕、隔熱、隔音的優(yōu)質(zhì)性能，蜂窩 紙板制品節(jié)約資源、保護生態(tài)環(huán)境，成本低、價格廉、用途廣、前景好，符合國際包裝 工業(yè)材料應用發(fā)展的趨勢，是節(jié)木代木，替代EPS塑料緩沖襯墊的理想環(huán)保材料。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有突出的抗壓和抗彎曲能力，其最顯著的特點是以最少的材料獲得最大的受 力，即強度.質(zhì)量比最大，這是蜂窩復合材料最受人青睞的根本原因，為了更好結(jié)合兩者 的優(yōu)質(zhì)性能設計包裝，有必要對它的各種性能及新的結(jié)構(gòu)進行研究和開發(fā)。4.1.1反楞紙板的結(jié)構(gòu)瓦楞紙板是瓦楞紙和箱紙板粘合而成的，瓦楞紙在瓦楞紙板中起支 撐作用。瓦楞紙由瓦楞原紙軋制而成，提高瓦楞原紙的質(zhì)量，是提高瓦楞紙板強度的童 要因素。瓦楞紙板按其面紙和芯紙的總層數(shù)可分為單瓦楞（三層)、雙瓦楞（五層)和多 瓦楞（七層、九層)，層數(shù)越多，板也越厚，強度越高。按瓦楞的形狀及尺寸，瓦楞紙板 的楞型有A、B、C、E四種。按瓦楞形狀分為U形、V形、UV形三種。三種形狀瓦楞的性能比較如表5所示：U型楞的結(jié)構(gòu)富有彈性，按壓U型瓦楞紙板 時，有柔軟的手感。在彈性變形范圍內(nèi)，U型楞具有很強的彈性恢復力。當消除外力后， 能馬上恢復到原來的狀態(tài)，它的使用壽命比V型楞長。U型楞有利于提髙機械粘合速度， 粘合后瓦楞紙變化小，缺點是粘合劑用量大。V楞的特點是整個楞由直線組合而成，所 以V型楞紙板很堅固。用手按壓時，感覺很硬，平面壓力強度比U型楞紙板髙。缺點是 生產(chǎn)的瓦楞紙板一旦受力起過彈性極哏就完全喪失恢復力，瓦楞輥制造工藝復雜，經(jīng)常 發(fā)生楞頂斷裂，瓦楞輥磨損較U型楞快。UV型瓦楞的齒型弧度較V型大，比U型瓦楞 小，從而綜合了二者的優(yōu)點。其彈性和加工性能優(yōu)于V型，而平壓強度和用料又優(yōu)于U 型，綜合性能較好，抗壓強度高，故應用最為廣泛。 4.2.1蜂窩紙板的簡介蜂窩結(jié)構(gòu)材料起源于仿生學，是人類仿照自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢的原理制成的，其結(jié)構(gòu)要比其他任何形狀的結(jié)構(gòu)更強有力。蜂窩技術(shù)的發(fā)明和應用，已有五六十年 的歷史，最早用于軍事上，牢而輕的鋁蜂窩板制造出了起音速飛機和大型運輸機，使航 空工業(yè)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。第二次世界大戰(zhàn)以后轉(zhuǎn)向民用，生產(chǎn)出紙蜂窩結(jié)構(gòu)復合材料。 蜂窩紙板在發(fā)達國家廣為使用已達數(shù)十年，技術(shù)日臻成熟，應用領域不斷擴大。我國蜂 窩紙板的研制技術(shù)始于20世紀80年代后期，經(jīng)歷十多年的潛心研究、開發(fā)和不斷改進、 完善、提高，至今我國蜂窩紙板技術(shù)已有突破性進展。生產(chǎn)出第五、六代的蜂窩紙板生 產(chǎn)專用設備，這標志著我國蜂窩技術(shù)及裝備無論在設備加工精度、蜂窩紙成型強度、幅度的適應范圍，還是在減少能源消耗、減低生產(chǎn)成本等方面都有了較大的改進和提高。4.2.2蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)蜂窩紙板是一種具有規(guī)范夾層結(jié)構(gòu)的紙基板材，其結(jié)構(gòu)如圖10所示，蜂窩紙板上、 下兩層面紙（定量為250300g/m2） 的箱板紙或者單層瓦楞紙板或抗戩穿能力較強的纖維板、三合板、蜂窩紙芯，用膠黏劑將紙芯黏合在兩層面紙之間，形成三層狀結(jié)構(gòu)， 這一點跟單瓦楞紙板結(jié)構(gòu)相似芯紙呈蜂窩狀，由數(shù)層紙按規(guī)律粘貼后拉伸而成，只要承受壓應力和剪應力，面紙主要承載彎矩和扭矩。蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)始終保持在三層，其厚度在590mm之間變化，而不像瓦楞紙板要靠增加瓦楞的層數(shù)來增加厚度，它主要靠改變紙芯厚度來實現(xiàn)。蜂窩紙板的面紙厚度、 紙芯厚度、芯柱高度和芯柱孔的內(nèi)徑可根據(jù)紙板的不同用途而變化，它的變化可改變蜂 窩紙板的強度和緩沖性能。蜂窩紙板的特殊結(jié)構(gòu)，使其平面荷重比瓦楞紙高數(shù)十倍，針對不同荷重要求，可將紙板的面紙、蜂窩紙芯的材料和數(shù)量進行重新設計。 4.2.3蜂窩紙板的性能特征蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)決定了它具有以下獨特的性能： 質(zhì)量很輕、用材料很少、成本低：蜂窩夾層結(jié)構(gòu)與其他各種板式結(jié)構(gòu)相比，具有 最大的強度質(zhì)量比，因而其制成品的性能/價格比好，這是蜂窩紙板成功的關(guān)鍵。普通蜂窩紙板的密度約為：3050kg/m3是普通瓦楞紙板密度的1/3。普通蜂窩紙板的材料成本約是與其強度相當?shù)闹匦推邔油呃慵埌宓?/3。 高強度、表面平整、不易變形：蜂窩夾層結(jié)構(gòu)近似各向同性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不易變形，其突出的抗壓能力和抗彎曲能力是箱式包裝材料需要的最重要的特性。 普通瓦楞紙板正面每平方厘米可承受25kg的壓力，是昔通瓦楞紙板抗壓能力的 510倍。普通蜂窩紙板的抗彎強度是強化瓦楞紙板的25倍，是普通瓦楞紙板的530倍。抗沖擊、緩沖性好：蜂窩紙板由柔性好的紙芯和面紙做成，具有較好的韌性和回 彈性；獨特的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)異的緩沖性能，在所有的緩沖材料中具有更 高的單位體積能量吸收值，高厚度的蜂窩紙板可替代現(xiàn)已大量使用的EPS塑料泡 沬緩沖墊。吸聲、隔熱：蜂窩夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)部為封閉的小室，其中充滿空氣，因此具有很好的 隔聲保溫性能。 易于切削、鉆孔：可以加工成各種所需的形狀和尺寸，同時，它與其它的材料有很好的相容性，適合做緩沖襯墊。(二)緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設計為了使用最少的緩沖材料取的最好的緩沖效果，降低包裝成本，所以本設計選用局部緩沖包裝方法對該產(chǎn)品進行包裝，根據(jù)顯示器的承載部位和易損部位，設計緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)。由于顯示器的重心位于中前部，所以緩沖襯墊的主要承載部分在前部；易損件玻璃屏幕也位于前部，又因為顯示器的外形和重量均左右對稱，所以緩沖襯墊也設計成左右對襯結(jié)構(gòu)，從兩側(cè)對顯示器進行保護。顯示器的外形不是規(guī)則幾何結(jié)構(gòu)，要通過緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設計使其能夠在外包裝箱內(nèi)穩(wěn)定，并且保證易損部件屏幕和底座連接裝置不能承載。以蜂窩底板作為底板結(jié)構(gòu)，作為主要的受力板塊， 瓦楞紙板用來平衡和輔助、固定位置。從實驗當中發(fā)現(xiàn)，爐門部分玻璃在跌落試驗中容易損壞。微波爐跟地面接觸，只有四個腳，導致應力集中，僅給四個腳緩沖包裝，達不到較好效果，所以加幾塊蜂窩紙板， 支撐爐底，即可固定又可以減緩對爐腳的損傷,緩沖襯墊的厚度合成在面積，按照校核后的數(shù)值，但是要實現(xiàn)使其在外形不規(guī)則地情況下在外包裝箱內(nèi)固定，必須使用多于理論計算的緩沖材料，承載面積也必定大于理論值。五、運輸包裝設計運輸包裝用的瓦楞紙箱箱型絕大多數(shù)是02型開槽箱，02型紙箱為最常用的外包裝紙 箱，基本上由一頁瓦楞紙板組成，通過釕合或粘合等方法將接縫縫合制成，運輸時可折 疊平放，使用時需封合上下?lián)u蓋，器抗壓強度較高。其中，0201型瓦楞紙箱箱坯面和是 最小的，用料最省，經(jīng)濟效益最好，不佢箱底強度稍低；不過緩沖設計中的蜂窩襯墊和 瓦楞紙板緩沖襯墊，可以彌補這一缺陷。因此，本設計的外包裝瓦楞紙箱依然釆用0201 型箱。0201型瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)圖及截面圖所示（其中L、B、H分別表示箱 子的長、寬、高)。（一）瓦楞紙板的選擇瓦楞紙板的選擇根據(jù)國家標準GB654319S6查出有關(guān)瓦楞紙板的代號，再用已選 好的瓦楞紙板代號在GB65441999查出有關(guān)瓦楞紙板的技術(shù)指標。美的微波爐質(zhì)量為17kg，其緩沖包裝件尺寸為570mmx552mmx377mm，綜合尺寸（內(nèi)裝物三邊之和）為1499mm。根據(jù)國家標 準規(guī)定選擇瓦楞紙板的方法，以產(chǎn)品外銷優(yōu)先，單瓦楞代號為S-U，雙瓦楞代號為D-i.j， 第一類i=l為貴重和出口包裝，第二類i=2為內(nèi)銷包裝，第三類i=3為短途和廉價產(chǎn)品包裝。由國際中提供的選取標準，本設計選用第一類第二種雙瓦楞紙板，代號為D-1.2,它 的技術(shù)指標為耐破度1177kPa，邊壓強度為7840N/m，戩穿強度為8.8J。按照GBT65441999標準規(guī)定，UV形瓦楞紙板分為A、C、B和E型四種。 A楞型的紙箱承受平面壓力性能比B和C楞型差，但其承受垂直壓力性能較高；B楞型的瓦 楞低又密，故耐垂直壓力性能較差，但平面耐壓性能較高；C楞型性能，介于A和B楞 型之間；E楞型的紙板具有重量輕、緩沖性能好、平面抗壓強度好等特點，利于直接進 行印刷。A型楞具有良好減震性能，符合產(chǎn)品包裝需求，但據(jù)在企業(yè)實習中了解到，目 前企業(yè)都極少用A型楞，內(nèi)裝物在25kg以內(nèi)的包裝，釆用BC型楞。參考GB13024-2003, 根據(jù)抗壓能力不同，瓦楞紙板用紙分為A、B、C、D、E等5級，其中，A級箱紙板常用于制造精細、貴重物品的出口包裝箱。查GB13024-91箱紙板技術(shù)指標，瓦楞紙板選用 A級箱紙板，其耐破度為2.8 kPam2/ g，環(huán)壓指數(shù)為10.6Nm2/g，面紙的定量取250g/m2，芯紙釆取A等瓦楞芯紙，其定量取用160g/m2:。因此，選擇BC型UV瓦楞紙 板作為外包裝材料。（二）內(nèi)尺寸的計算式中：Xi紙箱內(nèi)尺寸（mm） Xmax內(nèi)裝物最大外尺寸（mm） nx內(nèi)裝物排列數(shù)目 d內(nèi)裝物公差系數(shù)（mm） T襯格或緩重建總厚（mm） K內(nèi)尺寸修正系數(shù)（查表）Li=Lmax+T+ K=490+402+5=575mmBi=Bmax+T+ K=372+402+5=557mmHi=Hmax+T+ K=287+402+3=380mm（三）制造尺寸計算 X=Xi+k式中：X瓦楞紙箱長、寬、高的制造尺寸mm Xi紙箱內(nèi)尺寸mm K制造尺寸修正系數(shù)mm（查表） L1=575+7=582mm L2=575+5=580mm B1=557+7=564mm B2=557+5=562mm H=380+10=390mm對接搖蓋制造尺寸在紙箱搖蓋對接封合的紙箱型中，如