運(yùn)輸包裝課程設(shè)計(jì)

1課程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)課程設(shè)計(jì)的目的（1）通過(guò)緩沖包裝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)們對(duì)指定產(chǎn)品的緩沖包裝設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法有一個(gè)全面的了解，熟練掌握緩沖包裝設(shè)計(jì)六步法；（2）對(duì)于產(chǎn)品的緩沖襯墊和外包裝箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握各種箱型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法。為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)的任務(wù)為美的KFR-35T2W/匹中央空調(diào)室外機(jī)設(shè)計(jì)出合理緩沖襯墊以及外包裝箱。要適合國(guó)內(nèi)運(yùn)輸環(huán)境的要求，存貯時(shí)間為30——100天。產(chǎn)品介紹美的薄型風(fēng)管機(jī)KFR-35T2W/匹中央空調(diào)室外機(jī)，京東價(jià)格￥3680，南北適用，適用面積15-19m2，由廣東美的商用空調(diào)設(shè)備有限公司生產(chǎn)，廣泛銷售于四川，湖南，湖北，安徽，江西，浙江等地。外機(jī)尺寸（寬*高*深）780mm*547mm*250mm，外機(jī)重量為。圖2-1產(chǎn)品外形 圖2-2產(chǎn)品特性流通環(huán)境流通的基本環(huán)節(jié)流通的基本環(huán)節(jié)有三個(gè)：裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、儲(chǔ)存環(huán)節(jié)。（1） 裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)在裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)中，由于此產(chǎn)品銷售范圍廣，所以既有可能有短流程運(yùn)輸也有可能包含較長(zhǎng)流程的運(yùn)輸。流程越長(zhǎng)，中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)越多，裝卸搬運(yùn)次數(shù)也就越多，所以對(duì)此商品包裝造成的損害就越大。裝卸作業(yè)中既可能有人工裝卸也可能有機(jī)械裝卸，所以要綜合考慮到拋擲、起吊脫落、裝卸機(jī)啟動(dòng)過(guò)急和緊急剎車燈造成的損害。（2） 運(yùn)輸環(huán)節(jié)運(yùn)輸是包裝件流通過(guò)程的必要環(huán)節(jié)。借助運(yùn)輸工具，將產(chǎn)品從生產(chǎn)地運(yùn)輸至消費(fèi)地。長(zhǎng)途運(yùn)輸工具有汽車、火車、船舶和飛機(jī)。短途運(yùn)輸工具有鏟車、叉車、電瓶車和手推車等。（a） 沖擊。運(yùn)輸工具的啟動(dòng)、急剎車、變速、轉(zhuǎn)向路面障礙回導(dǎo)致貨物速度突然改變，導(dǎo)致貨物包裝件或容器因沖擊而損害。（b） 振動(dòng)。運(yùn)送工具運(yùn)行時(shí)受到路面狀況、鐵軌接縫、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、車輛減震性能、水域風(fēng)浪、空中氣流、等因素的影響，產(chǎn)生隨機(jī)的上下顛簸過(guò)左右搖晃。（c） 氣象條件。長(zhǎng)途貨物運(yùn)輸會(huì)經(jīng)歷不同的氣候區(qū)域，受到寒冷、炎熱、干燥、潮濕、風(fēng)雨等氣象因素的影響。其他因素。流通過(guò)程中的各種生物、化學(xué)、機(jī)械活性物質(zhì)也會(huì)對(duì)貨物包裝件產(chǎn)生損害。儲(chǔ)存環(huán)節(jié)儲(chǔ)存室產(chǎn)品及包裝件流通過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。儲(chǔ)存方法、堆碼重量、堆碼高度、堆碼方式、儲(chǔ)存周期、儲(chǔ)存環(huán)境等會(huì)直接影響產(chǎn)品及包裝件的流通安全性。另外倉(cāng)庫(kù)的建筑結(jié)構(gòu)形式對(duì)儲(chǔ)存環(huán)境中溫度、濕度、氣壓等因素影響甚大。確定跌落高度跌落高度的確定可以由兩種方法來(lái)估算。法一：公式法。(針對(duì)15kg以上的包裝件，可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。)H二200<W (3-1)式中：W 包裝件的重量，kg；H 跌落高度，cm。本產(chǎn)品重量為，所以根據(jù)公式法算出H=丄也=51.83cm33.5法二：查表法下表表示了最大跌落高度與貨物重量、包裝件體積之間的關(guān)系。表3-1貨物規(guī)格、裝卸方式與跌落高度貨物參數(shù)裝卸方式跌落參數(shù)重量/kg尺寸/cm姿態(tài)高度H/cm9122一人拋擲一端面或一角1079-2391一人攜運(yùn)一端面或一角9123-45122二人攜運(yùn)一端面或一角61查表法，可取產(chǎn)品的跌落高度H=61cm。綜上，結(jié)合公式法與查表法，選取跌落高度H二60cm。流通環(huán)境的頻率譜選擇合適的緩沖材料可選緩沖材料的特性比較常用的包裝材料包括聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨泡沫塑料（PU）、乙烯一醋酸乙烯共聚物橡膠制品（EVA）等。（1） 發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）俗稱“寶麗龍”。發(fā)泡聚苯乙烯具有相對(duì)密度?。╟m）、熱導(dǎo)率低、吸水性小、耐沖擊振動(dòng)、隔熱、隔音、防潮、減振、介電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地用于機(jī)械設(shè)備、儀器儀表、家用電氣、工藝品和其他易損壞貴重產(chǎn)品的防震包裝材料以及快餐食品的包裝。（2） 發(fā)泡聚乙烯（EPE）。EPE俗稱“珍珠棉”，由30-40倍高發(fā)泡成形的產(chǎn)品，重量輕，有一定堅(jiān)固性、柔軟性、緩沖性能，受反復(fù)沖擊其特性不變，它是一種高強(qiáng)緩沖、抗振能力的新型環(huán)保材料，EPE的PH值為中性，不會(huì)對(duì)任何產(chǎn)品造成損傷，同時(shí)它的優(yōu)良特性能抵御外界的酸緘腐蝕，珍珠棉是一種易于加工和處理的新型保護(hù)型包裝材料，EPE柔韌、質(zhì)輕、富有彈性能通過(guò)彎曲來(lái)吸收和分散外來(lái)的撞擊力，它導(dǎo)熱率很低，隔熱性能優(yōu)異，獨(dú)立氣泡，幾乎沒(méi)有吸水性的放水材料。不受各種氣候條件影響，耐氣候性優(yōu)越。切割、粘合、層壓、真空成形、壓縮等的加工性優(yōu)秀。細(xì)微氣泡的泡沫材料、外表光滑、可著色，盡顯優(yōu)美效果。（3） 聚氨酯（EPU）聚氨酯材料，俗稱“人造海綿”，用途非常廣，可以代替橡膠，塑料,尼龍等，用于機(jī)場(chǎng)，酒店，建材，汽車廠，煤礦廠，水泥廠，高級(jí)公寓，別墅，園林美化彩石藝術(shù)，公園等。綜上，中央空調(diào)外掛機(jī)的緩沖包裝材料采用EPS材料。緩沖材料的緩沖特性曲線（1）靜態(tài)壓縮特性曲線試驗(yàn)材料:EPS 實(shí)驗(yàn)名稱：靜態(tài)壓縮3試樣長(zhǎng)度： 試樣寬度：試樣厚度： 試樣密度：cm3試驗(yàn)溫度：°C 試驗(yàn)濕度：63HR試樣數(shù)量：5件圖4-1發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）的靜態(tài)壓縮特性曲線（C-om）2）動(dòng)態(tài)壓縮曲線試驗(yàn)材料:EPS試樣長(zhǎng)度：試驗(yàn)材料:EPS試樣長(zhǎng)度：試樣厚度：試樣寬度：試樣密度：cm3試驗(yàn)溫度：°C 試驗(yàn)濕度：63HR試樣數(shù)量：14件 跌落高度：60cm圖4-2發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)動(dòng)態(tài)壓縮特性曲線(Gm-ost)5.確定產(chǎn)品的脆值經(jīng)驗(yàn)公式法：通過(guò)對(duì)包裝件在流通環(huán)境中實(shí)測(cè)的大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，估算產(chǎn)品脆值有如下經(jīng)驗(yàn)公式：G=aW-0 (5—1)c式中G 包裝件經(jīng)受到的最大加速度，g;cW 包裝件的重量，kg；a、0———經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。其中a、卩有三種數(shù)據(jù)：①?gòu)?qiáng)烈沖擊現(xiàn)象。a=801,0=0.704。②中等沖擊現(xiàn)象。a=203,0=0.306。③較弱沖擊現(xiàn)象。a=53.2,0=0.100。由于室外機(jī)在流通過(guò)程中一般受中等沖擊，由經(jīng)驗(yàn)公式得產(chǎn)品脆值為：查表法表5-1日本三菱電氣集團(tuán)公司推薦的產(chǎn)品脆值序號(hào)產(chǎn)品名稱(型號(hào))G值重量/kg3 3體積/10°cm°29空調(diào)器(MS-2001-0)6032空調(diào)器(MS-1620R)35類比得，產(chǎn)品脆值大約為55g。最終，綜合考慮公式法與查表法，確定產(chǎn)品脆值為60g。根據(jù)產(chǎn)品的價(jià)值和安全需要確定安全系數(shù)n計(jì)算許用脆值［G］。確定其安全系數(shù)口=，所以產(chǎn)品的許用脆值\g］=——c=^^=50g(n>1) (5—2)n1.2得到［G］=50g緩沖包裝設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)中央空調(diào)室外機(jī)的重量較大，若采用局部緩沖包裝，無(wú)論是采用角，面，還是楞式包裝都不能很好地起到保護(hù)作用，并且空調(diào)的價(jià)格比較高，自身成本比較大，所以對(duì)緩沖材料的成本使用沒(méi)什么特別大的要求，綜上，空調(diào)室外機(jī)的包裝應(yīng)采用全面緩沖包裝。

初步設(shè)計(jì)緩沖襯墊的面積A=780*250=195000mm2=m?,Ig]=50g,W=。根據(jù)公式IG初步設(shè)計(jì)緩沖襯墊的面積A=780*250=195000mm2=m?,Ig]=50g,W=。根據(jù)公式IG]Wb二mA式中：b 最大加速度，pa；m跌落高度H=60cm,許用脆值6—1)W 產(chǎn)品的重量，N；\g] 產(chǎn)品的許用脆值;A 緩沖襯墊的面積，m?。在圖4-1的靜態(tài)緩沖曲線Ci曲線中找出相應(yīng)的緩沖系數(shù)C，C=根據(jù)公式：T=1式中： T——緩沖材料的厚度，cm；C——緩沖系數(shù)；\g]——產(chǎn)品的許用脆值；6—2)可得：H 跌落高度，cm。CH5.4x6050-=6.48cm綜上，初步設(shè)計(jì)緩沖襯墊的面積A二0.195m2,厚度T二6.48cm。襯墊校核產(chǎn)品強(qiáng)度校核在緩沖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)校核產(chǎn)品在載荷方向上與緩沖材料接觸部分的強(qiáng)度。產(chǎn)品與襯墊之間的作用力是相互的，在跌落沖擊時(shí)，產(chǎn)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(chǎn)品，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省材料，常設(shè)法減少襯墊面積，帶來(lái)的后果是產(chǎn)品支承面的應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致產(chǎn)品局部破損，所以要校核產(chǎn)品支承面的應(yīng)力，控制在產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)所允許的范圍內(nèi)。b]>am撓度校核厚度t與緩沖襯墊面積同時(shí)滿足克斯特拉經(jīng)驗(yàn)公式：A/(1.33t)2>i (6-3)minA=0.195m=1950cm2，T=,代入公式(6-3)，得min1950/(1.33*6.48)2二26.25>1滿足跌落姿態(tài)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(guò)程中，包裝件跌落姿態(tài)千變?nèi)f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(duì)基本設(shè)計(jì)尺寸作相應(yīng)的調(diào)整。由于角著地時(shí)，其對(duì)產(chǎn)品的沖擊能力最大，因此需對(duì)角著地進(jìn)行校核當(dāng)角著地時(shí)，承載面積為此襯墊的三個(gè)緩沖面在水平面上的投影面積?；謴?fù)性校核沖擊次數(shù)不同，緩沖材料性能差異很大，因?yàn)榛貜?fù)性不可能是100%。蠕變量校核：緩沖材料在長(zhǎng)期靜壓作用下，其塑性變形會(huì)隨時(shí)間增大，這種蠕變使得襯墊尺寸變小，在使用一段時(shí)間后容器內(nèi)出現(xiàn)間隙，加強(qiáng)內(nèi)裝產(chǎn)品的振動(dòng)與摩擦損傷，同時(shí)緩沖襯墊的緩沖能力有所下降，考慮到這個(gè)因素，所以初步設(shè)計(jì)的襯墊尺寸應(yīng)附加一個(gè)蠕變補(bǔ)償值，稱為蠕變?cè)隽俊二T(1+C)=6.48*(1+10%)=7.13， (6-4)crTc-修正后的厚度；Cr—蠕變系數(shù)10%；T—原設(shè)計(jì)厚度cm則對(duì)于該緩沖墊綜合考慮各種因素，取最終厚度為cm。溫濕度校核環(huán)境溫度個(gè)濕度的變化對(duì)襯墊的緩沖能力有明顯的影響，溫度的升高和降低，還會(huì)引起襯墊尺寸變化，因此，應(yīng)根據(jù)流通過(guò)程可能出現(xiàn)的環(huán)境條件修正緩沖襯墊的尺寸。校核后的緩沖襯墊尺寸為780mm*250mm，厚度為72mm。緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緩沖材料的長(zhǎng)度方向上為780+72X2=924mm，寬度方向上為250+72X2=394mm，為了能更好地保護(hù)空調(diào)室外機(jī)，底部的緩沖結(jié)構(gòu)應(yīng)高出底部一定高度，取50mm。因此，高度方向?yàn)?0+72=122mm。底部有支架以便固定，在設(shè)計(jì)緩沖結(jié)構(gòu)的時(shí)候必須要把這些因素考慮進(jìn)去，以達(dá)到更好的緩沖效果。為解決這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該事先在緩沖襯墊上掏出可以裝下支架的槽，這樣才能使緩沖材料和底部接觸面積增大。查閱相關(guān)資料得知，支座長(zhǎng)270mm，寬50mm，高20mm。上部結(jié)構(gòu)與底部結(jié)構(gòu)相似，只是沒(méi)有槽。圖6-1緩沖襯墊底部結(jié)構(gòu)圖6-2緩沖襯墊底部結(jié)構(gòu)三視圖外包裝箱設(shè)計(jì)箱型的選擇箱型選擇最常見(jiàn)的0201型即可，可承受運(yùn)輸途中受到的各種壓力。箱型：0201型；瓦楞層數(shù)：雙瓦楞；楞形選擇AB型。尺寸計(jì)算最大外廓尺寸：L*B*H=（L+2T）*（B+2T）*（H+2T）=°(780+2*72)*(250+2*72)《47+2*72)=924*394*7411）0201型瓦楞紙箱箱底的尺寸計(jì)算①內(nèi)尺寸計(jì)算X=xn+d（n—1）+T+k （7—1）imaxx x 1式中：X 紙箱內(nèi)尺寸（mm）ix一內(nèi)裝物最大外尺寸（mm）maxn一一一內(nèi)裝物排列數(shù)目xd 內(nèi)裝物公差系數(shù)（mm）T 襯隔或緩沖的厚度（mm）氣一一內(nèi)尺寸修正系數(shù)表7-1瓦楞紙箱內(nèi)尺寸修正值k（mm）長(zhǎng)度方向?qū)挾确较?1 咼度方向小型箱中型箱大型箱3-73-71-33-45-7查表可得k=31由此可得：L=924+3=927mmi②制造尺寸計(jì)算：X=X+1+k （7-2）i2式中：X 瓦楞紙箱長(zhǎng)、寬、高的制造尺寸mmX 紙箱內(nèi)尺寸mm1k一一一制造尺寸修正系數(shù)2t 瓦楞紙板厚度查參考資料1］得t=8mm表7-202型瓦楞紙箱的制造尺寸修正值k（mm）

AB999616③外尺寸計(jì)算:X0二X+K (7-3)查閱參考資料L］可得，AB楞型外尺寸修正值為8-12，取K=8。L=944+8=952mm0所以，可得：B=411+8=419mm0H=768+8=776mm0搖蓋尺寸計(jì)算：B+xF=—f (7—4)2查參考資料11］得，Xf可取5。所以，對(duì)接搖蓋制造尺寸為：F=—1f= =208mm22接頭尺寸表7-3瓦楞紙箱接頭制造尺寸紙板種類單瓦楞雙瓦楞J35?4045?50根據(jù)表7-3確定接頭尺寸J=50mm。手孔尺寸查參考資料L］，手孔長(zhǎng)為100mm，寬為40mm，四角均倒圓角。綜上，可繪出外包裝箱展開(kāi)圖。

圖圖7-1外包裝箱展開(kāi)圖瓦楞紙箱強(qiáng)度計(jì)算（1）瓦楞紙箱的強(qiáng)度查參考文獻(xiàn)［1］得知，根據(jù)內(nèi)裝物最大質(zhì)量等于40kg,最大綜合尺寸等于2000mm,選用D-1.4號(hào)紙板。該代號(hào)瓦楞紙板耐破強(qiáng)度p=1700kpa，面襯紙選優(yōu)等品，里紙和芯紙選一等品。P=―P—=P=―P—=1700=596.5kpa，0.95*3 0.95*3求得P二596.5kPa。面紙的耐破指數(shù)為3.10kPa*m2/g，其定量則為ZP596.5Q二r二二192.42g/肝，ir3.1017-5)7-6)面紙定量選擇200g/m?，其橫向環(huán)壓指數(shù)［=9.00N-m/g。里紙和芯紙的耐破指數(shù)為2.75kPa*m2/g，其定量為7-7)P596.5Q二Q二r二二216.9g/肝，7-7)2 ?3r2.75里紙和芯紙選擇220g/m2，其橫向環(huán)壓指數(shù)r=r=8.00N-m/g。根據(jù)參考資料L」選23擇瓦楞原紙定量Q=Q=80g/m2，選擇2A級(jí)，其環(huán)壓指數(shù)r=r=9.0N-m/g。m1m2 m1 m2式中：R=0.152式中：R=0.152xrxQnnnR=0.152xrxQmn mnmn面紙(里紙芯紙)橫向環(huán)壓指數(shù)N-m/g7-9)7-10)面紙（里紙芯紙）定量g/m2查參考瓦楞紙rmnQmn瓦楞芯紙橫向環(huán)壓指數(shù)N-查參考瓦楞紙rmnQmn瓦楞芯紙橫向環(huán)壓指數(shù)N-m/g瓦楞芯紙定量g/m2R=0.152*9.00*200=273.61R=R=0.152*8.00*220=267.522 3 資料11」，瓦楞收縮率C二153，R=R=0.152*9.0*80=109.44資料，瓦楞收縮率1 -，m1m2板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度的計(jì)算公式為工R+工CRni mjmjP二一i jX 15.2C=1.36。2(7—11)式中R—面、里紙的環(huán)壓強(qiáng)度測(cè)試值，N,環(huán)壓強(qiáng)度則等于R/（N/cm）ni nii――面、里紙板的層數(shù)；

R――芯紙的環(huán)壓強(qiáng)度測(cè)試值，N；mjc――芯紙的收縮率；mjj――芯紙的層數(shù)；――紙板與芯紙的環(huán)壓強(qiáng)度測(cè)定試樣長(zhǎng)度。若是雙瓦楞紙箱，貝V：R+R+R+RC+RCP=―1 2 3 ml_1 m2_(7—12)x 15.2上式中的(cm)為測(cè)定原紙環(huán)壓強(qiáng)度時(shí)的試樣長(zhǎng)度。采用凱里卡特公式計(jì)算0201型紙箱的抗壓強(qiáng)度P(N),公式如下:C(7—13)式中P——瓦楞紙板的綜合抗壓強(qiáng)度，N/cm;XZ 紙箱的周長(zhǎng)，cm;aX 楞常數(shù)；ZJ 箱常數(shù)。其中，Z二2(L+B) 所以Z=2(952+419)=2742cm00aX，J的數(shù)據(jù)如表7—4所示Z表7—4楞常數(shù)與箱常數(shù)楞型ABCABBCAC——————所以aXz二13?36 八1.01(2)紙箱堆碼層數(shù)①根據(jù)紙箱的抗壓強(qiáng)度可以估算紙箱的堆碼強(qiáng)度P(N)，計(jì)算公式為：SP二9,.81G(N -1) (7—14)S max式中 G——單個(gè)包裝件的毛重，kg

N——最大堆碼層數(shù)max紙箱空箱的計(jì)算抗壓強(qiáng)度P與P之比即為安全系數(shù)K，根據(jù)參考資料L]CS0.6*1.0*0.9*0.9*0.9二2.297-15)所以，2.29二iP c 9.81G(N 0.6*1.0*0.9*0.9*0.9二2.297-15)所以，2.29二iP c 9.81G(N -1)max(7—16)15082.879.81x33.5x9.8(N-1)max所以，N—1二2.05max所以，最大堆碼層數(shù)N 二3。max②考慮倉(cāng)庫(kù)高度，H=3m.Nmax