美的空氣凈化器的運輸包裝設計說明書

1、 運輸包裝 課程設計說明書 題目： 美的KJ40FRNG1全能博士空氣凈化器的運輸包裝設計學生姓名： 王 聰 學 號： 200909030214 院 （系）： 設計與藝術學院 專 業(yè)： 包裝工程 指導教師： 鞏桂芬 2012 年 6 月 27 日12目 錄1課程設計的目的12課程設計的任務13課程設計的內容13.1產品的詳細說明13.1.1空氣凈化器13.1.2美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器的性能介紹13.1.3美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器的脆值確定23.2產品運輸流通環(huán)境分析33.2.1產品的流通區(qū)間33.2.2產品的主要運輸方式33.2.3產品的裝卸與搬運33

2、.2.4產品的儲存43.2.5流通氣象條件43.2.6產品跌落高度的確定43.3緩沖材料的選擇43.4設計緩沖包裝53.4.1緩沖襯墊基本尺寸計算53.4.2緩沖襯墊的校核63.4.3防振包裝設計73.4.4緩沖襯墊的結構設計73.5設計瓦楞紙箱并校核其抗壓強度73.5.1瓦楞紙箱的設計73.5.2瓦楞紙箱的校核93.5.3封箱、釘箱要求103.5.4瓦楞紙箱展開圖及裝潢圖104小結10參 考 文 獻121課程設計的目的通過運輸包裝的課程設計，使我們對產品的運輸包裝設計有一個全面的了解；也使我們將理論知識與實際應用結合起來加深理解；也為畢業(yè)設計和以后走向工作崗位打下良好的基礎。2課程設計的任務

3、設計出合理的美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器的緩沖襯墊以及外包裝箱。要適合國內運輸環(huán)境的要求，并且能夠很好的達到保護產品的目的。并且要求編寫課程設計說明書一份，緩沖襯墊的結構圖一份，外包裝容器的展開圖一份。3課程設計的內容3.1產品的詳細說明3.1.1空氣凈化器空氣凈化器（又稱“空氣清潔器”、空氣清新機），是指能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物（一般包括粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔度的產品，目前以清除室內空氣污染的家用和商用空氣凈化器為主。隨著時代的發(fā)展，科學技術迅速進步，人們的生活水平也隨著增高，進入20世紀80年代，空氣凈化的重點已經

4、轉向空氣凈化方式，如家庭空氣凈化器。過去的過濾器在去除空氣中的惡臭、有毒化學品和有毒氣體方面非常好，但不能去除霉菌孢子、病毒或細菌，而新的家庭和寫字間用空氣凈化器，不僅能清潔空氣中的有毒氣體，還能凈化空氣，去除空氣中的細菌、病毒、灰塵、花粉、霉菌孢子等。機器通過微風扇不斷的吸進排出使室內空氣循環(huán)流動，而吸進的污染空氣是通過機內的多層空氣凈化過濾系統，將各種污染氣體、顆粒物、細菌、粉塵等揮發(fā)性有機物，經過一系列的過濾形成大量的負離子群、潔凈空氣排到空氣中，使空氣變得清新自然的效果。主要作用有：凈化空氣、殺菌滅菌、集塵消煙、除臭去毒、補充負離子等作用。3.1.2美的KJ40FR-NG1 全能博士空

5、氣凈化器的性能介紹美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器的外觀如圖31所示：圖31 美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器 （1）美的KJ40FR-NG1 全能博士的重要參數；美的KJ40FR-NG1 全能博士的重要參數如表31所示：表31 重要參數適用面積80平方米功 率100W額定風量380立方米/小時除菌能力>99%噪 聲<35分貝風 速三檔風速設定，并設有靜音檔額定電壓220V/50Hz定 時12小時外形設計超平面外觀，簡潔時尚外觀尺寸403×265×890重 量17.6（2） 美的KJ40FR-NG1 全能博士的其他性能日韓風格設計，纖薄時

6、尚造型；高效凈煙模塊，專業(yè)除煙除塵；釋放高濃度負離子，營造森林級新鮮空氣；高效HEPA過濾網+速效活性炭；全風道優(yōu)化，營造安靜低噪音環(huán)境；濾網更換提醒，清潔更省心；8小時定時開關機，3級風量調節(jié)。（3）美的KJ40FR-NG1 全能博士的其他特點大數碼顯示屏，操作方便，一目了然；40MM超厚濾網，超強過濾效果；4L水箱，水箱缺水自動提示；2L甲醛捕捉劑，并自動供給；可潔納米銀離子抗菌網，純凈加濕；濕度顯示及設定；智能檢測室內粉塵和異味，自動調節(jié)凈化強度；濾網計時。3.1.3美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器的脆值確定產品脆值的計算的方法有振動模型估算法、非線形緩沖包裝系統估算法、經驗

7、估算法、類比法和計算機仿真法。脆值是產品經受振動和沖擊時表示其強度的定量指標，又稱產品的易損度。是設計產品緩沖包裝中的最重要的參數。在實際生產中，一般要通過實驗來測定產品的脆值，但在課程設計中我們只能通過查資料、比較同類產品的脆值來確定。一般情況下安全系數取1.21.5。如下表32是日本得到的產品脆值，因此確定脆值為G=90g，取安全系數為n=1.2，則產品的許用脆值為G=75g。表32 日本機械標準化研究所所推薦的產品脆值范圍G值產品類型10以下大型電子計算機1025導彈跟蹤裝置、高級電子儀器、晶體振蕩器、精密測量儀、航空測量儀2540大型電子管、變頻裝置、精密指示儀、電子儀器、大型精密機器

8、4060小型電子計算機、現金出納機、大型磁帶錄音機、彩色電視機、一般測量儀器6090黑白電視機、磁帶錄音機、照相機、真空泡光學儀、可移式無線電裝置90120洗衣機、電冰箱120以上機械類產品、型真空管一般器材3.2產品運輸流通環(huán)境分析3.2.1產品的流通區(qū)間（1） 產品所在地：廣東（2） 目的地：全國各地3.2.2產品的主要運輸方式該空氣凈化器的主要運輸方式是鐵路和公路運輸。由于產品銷往全國各地，既有長途運輸又有短途運輸。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。（1） 汽車運輸的沖擊 汽車運輸的

9、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。汽車運輸包裝件的共振頻率一般小于25HZ，交通部公路所對汽車運輸沖擊的研究結論：汽車運輸的隨機振動加速度功率譜密度以上下為最大，左右次之，前后最小。振動能量絕大部分分布在0200Hz頻帶內。汽車運輸的隨機振動加速度功率譜密度在2Hz左右和10Hz左右各有一個較大的峰值，應避免。（2） 鐵路運輸的沖擊 鐵路運輸時產生的沖擊有三種：一種是列車車輪滾過鋼軌接逢時的垂直沖擊，沖擊頻率為80120次/分，加速度可達1；一種是列車掛鉤撞合時產生的水

10、平沖擊，加速度可達24；另一種是列車急剎車時的水平沖擊，加速度可達4g。3.2.3產品的裝卸與搬運產品的裝卸作業(yè)分人工和機械兩種方式。一般來說，流程越長，中間環(huán)節(jié)越多，裝卸搬運的次數就越多。裝卸作業(yè)中，拋擲、堆垛倒塌、起吊脫落、裝載機械的突然啟動和過急的升降都會給包裝件造成跌落沖擊損害。3.2.4產品的儲存主要有堆碼和儲存環(huán)境因素。（1） 堆碼高度、重量形成靜壓力：在靜壓力作用下，外包裝容器會因壓縮而產生蠕變，堆碼壓力過大，會導致產品變形或損壞。因此堆碼高度應受到限制。（2） 儲存環(huán)境： 室內存放，倉庫建筑結構型式對貯存環(huán)境中的溫濕度、氣壓等因素影響較大。3.2.5流通氣象條件由于貨物是在廣州

11、的，要運輸到全國各地去，因此在空氣凈化器的運輸過程中會經受各種不同的物理，自然環(huán)境。所以溫差等環(huán)境條件引起的包裝件的破損也得考慮在內。3.2.6產品跌落高度的確定無論人工裝卸還是機械裝卸，都可能因人為因素或偶發(fā)事件使包裝件與地面（或基面）之間產生跌落沖擊，沖擊力或加速的大小不僅取決于跌落高度，而且與包裝件重量、內襯緩沖性能以及地面的剛性有著密切聯系。對于16以上的包裝件，人工裝卸的跌落高度可用以下公式（31）計算： （31）其中：H跌落高度，； W包裝件的重量，。由上述公式（31），代入數據，算得跌落高度H=71.5。3.3緩沖材料的選擇 為了保證產品在流通過程中盡量不受到傷害，因選擇合適的緩

12、沖材料。緩沖包裝材料種類繁多，但它們緩沖作用的原理都是通過自身形變來吸收包裝件在流通過程中由于振動和沖擊產生的能量?，F在最常用的緩沖包裝材料是泡沫塑料，包括聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨酯泡沫塑料（EPU）、乙烯醋酸乙烯共聚物橡膠制品（EVA）和聚乙烯交聯泡沫塑料等。其次是紙制品，包括瓦楞紙板、蜂窩紙板、皺紋紙墊和紙漿模等。緩沖材料的選擇主要是單位體積的吸收能要大；材料給予內裝產品的作用力要小。在此我對緩沖材料的選擇做了兩個方案的對比：（1） 方案一：選用緩沖材料EPSEPS是一種可模塑的、輕質的、半硬質的、閉孔的和成本低的緩沖材料。模塑的EPS是半硬的，抗壓強度大

13、；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。但EPS也有些缺點，其不耐多次沖擊；性脆，拉伸強度低；無法自然分解，體積大，不易回收。（2） 方案二：選用緩沖材料EPE EPE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。EPE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)

14、變形??；抗靜電性能好。EPE與EPS相比，成本較高，剛度較差，不能模塑，但綜合性能好。本次設計的空氣凈化器外觀尺寸是403×265×890（），質量是17.6，重心位于美的空氣凈化器的中心，初選的脆值是80。在這里我選方案二，選用EPE制成的泡沫緩沖襯墊。EPE緩沖性能好，能耐多次沖擊，動態(tài)變形小，抗靜電性能好，綜合性能好，適合于產品的長途運輸和復雜的環(huán)境要求，能很好的達到保護產品的目的。并且EPE易于回收，有利于環(huán)保。常見緩沖材料的c-m曲線如下圖32所示： 圖32 常見緩沖材料的c-m曲線 3.4設計緩沖包裝3.4.1緩沖襯墊基本尺寸計算已知產品的質量為17.6，許用脆

15、值為75g，等效跌落高度為71.5.采用最小緩沖系數法，由上圖可得EPE（發(fā)泡聚乙烯）的最小緩沖系數為=4.8，=140KPa,則根據公式32和33： （32） = （33）可計算得：T=4.576 A=94.28×=942.8，取緩沖面積A=9503.4.2緩沖襯墊的校核（1）強度校核該緩沖襯墊選用的是EPE，其緩沖性能好，能耐多次沖擊，動態(tài)變形小，抗靜電性能好，綜合性能好，適合于產品的長途運輸和復雜的環(huán)境要求，強度符合要求，能夠達到保護產品的目的。（2）撓度校核當襯墊的面積與厚度之比超過一定厚度時，襯墊容易撓彎或變彎，大大降低襯墊的負重能力。為了避免撓彎，襯墊的最小承載面積Ami

16、n與厚度之比應符合以下規(guī)定，通常用克斯特那公式34校核： /(>1 （34）由公式計算得：/=25.65>1，故緩沖墊的撓度符合要求。（3）跌落姿態(tài)校核此產品要求面跌落，采用面跌落來校核，因為面跌落時，產品的脆值會高一些，所以此種跌落時產品安全。（4）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。因為EPE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，所以其對溫度的適應性符合對空氣凈化器的緩沖包裝設計要求，并且EPE有很好地阻水性，可起到防水防潮作用，所以該緩沖襯墊的對溫濕度的適

17、應性均符合設計要求。（5） 緩沖材料回復性校核沖擊次數的校核 沖擊次數不同，緩沖材料性能差異很大，在設計要求的沖擊次數范圍內，該緩沖襯墊強度安全，對產品的保護性達標。蠕變量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，所以設計襯墊尺寸應加一個蠕變補償值，稱為蠕變增量Cr，蠕變增量Cr取緩沖材料厚度的10%。所以修正后的緩沖襯墊的厚度用公式35計算： Tc=T(1+Cr) （35）經計算得修正后的緩沖襯墊厚度為Tc=4.576×1.1=5.0336經過各項較核后，且定最后襯墊尺寸為厚度T=5.5cm，緩沖面積A=9503.4

18、.3防振包裝設計 在完成緩沖包裝設計后，一般應進行防振包裝校核，確認所選緩沖材料結構是否存在共振問題，或者分析是否會產生關鍵件的疲勞損傷。防振包裝設計的目的：調節(jié)包裝件固有頻率，選擇恰當的阻尼材料，把包裝系統的振動傳遞率控制在預定的范圍。3.4.4緩沖襯墊的結構設計緩沖結構設計主要是包括全面緩沖包裝、局部緩沖包裝和懸浮式緩沖包裝。全面緩沖包裝法是在產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品與緩沖材料之間接觸面積大，靜應力小、緩沖厚度小，因而可以縮小包裝件尺寸，降低物流成本。但是，這種結構緩沖材料的部位也用了同樣厚度的緩沖材料，浪費

19、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成型的緩沖材料對產品的角、楞、側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。懸掛式緩沖包裝法主要貴重精密儀器的運輸包裝和空頭包裝。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品進行包裝，設計緩沖襯墊的結構。緩沖襯墊設計為上下緩沖，其尺寸大小如下：由于空氣凈化器的底面積為A0=40.3×26.5=1067.95（），而緩沖面積為A=950，所以必須得在緩沖墊上中間部分挖去一個面積為A=117.95118的矩形。取該矩形的

20、長l=29.5=295，寬b=4=40。通過利用緩沖面積對其端面與側面的計算，取得緩沖襯墊外部壁高為180，內部壁高為125，而空氣凈化器前端面上的顯示屏距離頂部150，所以緩沖襯墊的設計不需考慮顯示屏的緩沖包裝，因為此緩沖襯墊已經使顯示屏處于被保護的狀態(tài)。緩沖襯墊的外觀尺寸為513×375×180（），上下緩沖襯墊的結構設計相同，則緩沖襯墊結構見：附圖一。3.5設計瓦楞紙箱并校核其抗壓強度 美的KJ40FR-NG1 全能博士空氣凈化器的重量為17.6，外觀尺寸為403×265×890（），在國內銷售，箱內除空氣清新器外還有緩沖襯墊，內裝物的外廓尺寸為5

21、13×375×1000（）。3.5.1瓦楞紙箱的設計（1） 箱型選用0201型瓦楞紙箱，瓦楞紙箱的最大綜合尺寸為1888，所以選AB型雙瓦楞，原紙定量W=155g/，環(huán)壓指數=6.3。0201型箱的結構如下圖33所示：圖33 0201型瓦楞紙箱結構圖（2） 瓦楞紙箱的尺寸瓦楞紙箱的內尺寸內裝物的外廓尺寸為：513×375×1000（）即 L=513 B=375 H=1000瓦楞紙箱內尺寸計算公式為： Xi=X+ （36）內尺寸修正系數取L=5，B=5，H=4則紙箱的內尺寸為：Li=518 Bi=380 Hi=1004即紙箱的內尺寸為：Li×Bi

22、×Hi=518×380×1004()瓦楞紙箱的制造尺寸瓦楞紙箱制造尺寸計算公式為： X=Xi+k （37）AB楞型瓦楞紙箱制造尺寸修正系數k為：L1的k為9，L2的k為9，B1的k為9，B2的k為6，H的k為16，搖蓋伸長系數xf=6。則紙箱的制造尺寸為：L1=5189=527（） L2=5189=527（） B1=3809=389（） B2=3806=386（） H=100416=1020（） F=（B1xf）/2=197.5（）瓦楞紙箱接頭制造尺寸為J=45瓦楞紙箱的外尺寸瓦楞紙箱的外尺寸計算公式為： X0=XmaxK （38）AB楞型紙箱的外尺寸修正系數K的

23、取值為：K=10。則紙箱的外尺寸為：L0=52710=537（） B0=38910=399（） H0=102010=1030（）即紙箱的外尺寸為：L0×B0×H0=537×399×1030（）（3） 瓦楞紙箱開槽寬度的計算瓦楞紙箱選用的是AB型楞，AB型楞的瓦楞紙板的計算厚度為t=8.1，則開槽寬度為d=2t=2×8.1=16.2。3.5.2瓦楞紙箱的校核（1） 堆碼層數的計算堆碼選用無托盤堆碼，流通過程中的最大有效堆碼高度為HW=2500；紙箱高度外尺寸為H0=1030則最大堆碼層數由公式39計算： Nmax=INT（HW/H0） （39）由

24、以上公式算得的最大堆碼層數為Nmax=INT（HW/H0）=2（層）（2） 抗壓強度的計算瓦楞紙板原紙綜合環(huán)壓強度瓦楞紙箱的周長為：Z=2（L0B0）=1872（）瓦楞原紙的綜合環(huán)壓強度為： Px=()/15.2 (310)式中：Px瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度，N/； Rn紙板面紙、里紙的環(huán)壓強度測試值； Rmn瓦楞芯紙的環(huán)壓值； Cn瓦楞原紙的楞縮率；其中環(huán)壓強度： R=0.152W （311）式中：W原紙定量 環(huán)壓指數面紙的環(huán)壓強度為R1=0.152×155×6.3=148.428N里紙的環(huán)壓強度為R2=0.152×155×6.3=148.428N芯紙的

25、環(huán)壓指數為=8芯紙的環(huán)壓強度為R3=0.152×155×8=188.48N此瓦楞紙箱的楞型為AB型，查表知它們的收縮率分別為：C1=1.53，C2=1.36則綜合環(huán)壓強度為：Px=（148.428×2188.48）188.48×（1.531.36）/15.2=67.77N/瓦楞紙箱抗壓強度由凱里卡特公式得0201型瓦楞紙箱的抗壓強度計算公式為： P=Px（）2/3 （312）式中：Px瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度，N/； Z紙箱的周長； aXz楞常數； J箱常數。紙箱周長Z=1872；查表得AB楞的楞常數aXz=13.36；箱常數J=1.01可算得抗壓強度為：

26、P=67.77×（4×13.36/1872）2/3×1872×1.01=11968N3.5.3封箱、釘箱要求 釘箱釘鋸分為斜釘、直釘和橫釘三種基本形式，結構有單斜釘、雙斜釘和加強釘：單直釘、雙直釘和加強釘：單橫釘、雙橫釘和加強釘多種形式。單釘是指紙箱搭接舌部位訂若干個單個的釘鋸，雙釘就是訂若干組2個并列的釘鋸，而加強釘就是在兩組雙釘之間再加訂一個單釘的釘鋸。一般單瓦3層的小型紙箱只需訂若干個單釘就可以保證紙箱的包裝強度。5層、7層的中、大型紙箱，可根據內裝物品的特點，酌情確定訂若干個雙釘，或者雙釘之間再加個加強釘，以既省材料又可保證釘箱的強度為出發(fā)點，科

27、學合理確定箱釘結構。箱釘應該牢固、釘腳整齊、美觀，釘鋸不能出現疊釘、翹釘、漏釘或釘腳成型明顯偏斜等缺陷。按照瓦楞紙箱的有關標準要求，釘距必須排列整齊，距離均勻、準確，其中，雙釘釘距不大于75，單釘釘距不大于55，頭、尾釘距離壓痕中線的距離為13±7，釘鋸必須完全釘在搭接舌部位。釘箱用箱釘一般為表面鍍有銅或鋅的低碳鋼扁絲，規(guī)格分為16#、18#和20#，20#箱釘扁絲主要用于瓦楞紙盒的結合。優(yōu)質的扁絲鍍層均勻、光亮，線材不彎曲、材質柔和又有適度的鋼性和彈性，厚度和寬度均勻，沒有龜裂、銹斑、剝層、彎曲或厚薄不均勻等缺陷。封箱可用黏合劑封箱、膠帶封箱。膠帶封箱時膠帶的寬度應該足以封住箱口并且具有足夠的強度保護封口。3.5.4瓦楞紙箱展開圖及裝潢圖繪制瓦楞