《缓冲包装与结构设计[相关知识].doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《缓冲包装与结构设计[相关知识].doc（20页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、青草绿 2 1.课程设计目的与任务 1.1 课程设计的目的 （1）通过缓冲包装与结构设计课程设计，使同学们对指定产品的缓冲包装设计过程和设 计方法有一个全面的了解， 熟练掌握缓冲包装设计六步法； （2）对于产品的缓冲衬垫和外包装箱的结构进行设计，掌握各种箱型结构设计的方法。 为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础。 1.2 课程设计的任务 为格力空调 KFR-72LW 设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱。要适合国内运输环境的要 求，存贮时间为 30100 天。 2.产品介绍 产品名称：格力空调 型号：KFR-72LW 室内机竟重：40kg 产地：深圳珠海 价格:5999 元 销售范围：全国各地
2、 尺寸：宽*高*深 mm（500*1720*300） 图 2-1 格力空调的外形图 产品机械性能: 3. 流通环境 a.外观工艺、检查：机柜表面喷涂均匀、无破损； b.操作及维修安全、方便,标牌、标记：应平整清晰。 c.部件排列合理、整齐；，布放平整；接插件牢固； 进出线符合工程需要；具备抗震措施。 青草绿 2 3.1 流通的基本环节 包装件在运输流通中所经历的一切外部因素统称为流通环境条件。包装技术就是要 确保产品由一地向另一地运送时不受经济上和功能上的意外损失。对产品可能遭遇的条 件作考察与评价，是运输包装设计中的重要内容。流通过程的基本环节有：装卸搬运环 节、运输环节、贮存环节。 (1)
3、装卸搬运环节 在装卸搬运环节中，由于格力 KFR-72LW 空调销售遍及全国乃至全球任何地方，其销 售范围非常的广泛，所以既可能有短流程运输也可能包括较长流程的运输。如果流程越 长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多，所以对此商品的包装件造成的损害就越大。 装卸作业中既可能有人工装卸也有机械装卸，所以要中和考虑到抛掷、堆垛倒塌、起吊 脱落、装卸机的突然启动和过急的升降都会造成产品的跌落损害。 (2) 运输环节 产品的主要运输方式铁路和公路运输。由于产品销往全国各地，既有长途运输又有 短途运输。一般产品从出厂到发货火车站使用汽车运输，从发货站到全国各地的代理商 使用火车运输，而从各地代理商到零售商
4、和从零售商到消费者手中多使用汽车运输。汽 车运输的冲击，主要取决于路面状况，车辆的启动和制动，货物重量及装载稳定性。汽 车运输振动加速度的大小也与路面状况、行驶速度、车型和载重量有关，但主要因素为 公路的起伏和不平。汽车运输是包装件的共振频率一般小于 25HZ，实验测得，汽车运输 发生二次共振时其基频为 8.28.5HZ，二次共振频率范围为 17.318HZ，共振加速度增 大为外界激励的 18 倍。汽车运输的随机振动加速度垂直方向最大，汽车运输振动能量绝 大部分分布在 0200HZ，其中能量最集中处于 050HZ 频带内。汽车运输随机振动功率 谱密度在 2HZ 和 10HZ 左右各有一个较大峰
5、值。通常 2HZ 出的峰值为全频带内最大值，所 以公路运输包装件的固有频率应避开这两个频率值。铁路运输时产生的冲击有两种。一 种是车轮滚过钢轨接逢时的垂直冲击，在普通路轨上为 80120 次/分，加速度最高为 1g；另一种是火车在挂钩撞合时产生的水平冲击，加速度可达 24g。若速度为 14.5km/h 时作溜放挂钩，车体撞合瞬间可能产生 18g 的冲击加速度。火车驶过钢轨时受 到冲击，以正常速度 70km/h 驶过钢轨时，垂直方向加速度峰值为 58g。 (3) 贮存环节 在贮存环节中，贮存是商品流通链中重要的一环。贮存方法、堆码重量、堆码高度、 贮存周期、贮存地点、贮存环境等，会直接影响产品的
6、流通安全性。在贮存时，为节省 占地面积、常需将货物堆高，堆码后底部货物包装件将承受上部货物的重压。这种重载 青草绿 2 压力会导致包装容器变形，影响包装外观及其动态保护性能。一般情况下,空调的堆码层 数为一层.存贮时间为 30100 天。 3.2 确定跌落高度 H (1)图表法: 不同重量的包装件相应的跌落试验高度有所不同，在这里参考表 1 取产品的跌落高度取 61cm. 表 3-1 货物规格、装卸方式和跌落高度 货物参数跌落参数 重量（kg）尺寸(kg) 装卸方式 姿态跌落高度(cm) 9122 一人抛掷一端面或一角 107 923: 91 一人携运一端面或一角 91 2345: 122 二
7、人携运一端面或一角 61 4568: 152 二人携运一端面或一角 53 6889: 152 二人携运一端面或一角 46 90272: 183 机械搬运底面 61 2721360:不限机械搬运底面 46 1360不限机械搬运底面 30 （2）根据经验公式求跌落高度 300300 47 40 Hcm W 式中 W-包装件的重量，kg； H-跌落高度，cm。本产品的重量为 40kg，得出 H 为 47cm. 青草绿 2 所以综合上述尺寸，此包装件的跌落高度为 54cm,装卸方式为二人搬运,姿态为一端或一 角。 3.3 流通环境的频率谱 图 3-1 公路运输 图 3-2 铁路运输 4.4.选择合适的
8、缓冲材料 4.1 可选缓冲材料的特性 可选的缓冲包装材料主要是泡沫塑料，包括聚苯乙烯泡沫塑料（EPS） 、聚乙烯泡沫 塑料（EPE） ，其次是纸制品，包括瓦楞纸板、蜂窝纸板。 青草绿 2 聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）:这是一种可模塑的,轻质的,半硬质的,闭孔的和低成本的缓冲 材料.模塑的 EPS 是半硬的，抗压强度大，成本低还可以制成带肋的复杂形状以节约用量； 震动阻尼大不吸水，耐腐蚀，耐油，耐老化；隔热和绝缘性能好，敏感性低，可接触食 品重载下，缓冲性能好。但不耐多次冲击，性脆，拉伸强度低。 聚乙烯泡沫塑料（EPE）：俗称珍珠棉，是一种低密度的，半硬质的，闭孔结构的， 耐候性好的，无毒的，耐腐
9、蚀，阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。拉伸强度高，缓冲性 能好，耐多次冲击，动态变形小，抗静电性能好 蜂窝纸板：与瓦楞纸板特点相似，具有易回收，易粘贴，成本低等优点；缺点是缓 冲性能不稳定，对某些产品表面有磨损，难形成三维曲面，湿度影响较大，过载复原性 较差，加工较难，不好模切，垂直方向缓冲性能差， 4.2 缓冲材料的缓冲特性曲线 试验材料: EPE 实验名称：静态压缩 试样长度：200.0mm 试样宽度：200.0mm 试样厚度：47.5mm 试样密度：0.0260g/cm 试验温度：19.5 试验湿度：63HR 试样数量：5 件 青草绿 2 图 4-1 静态缓冲系数应力对数坐标曲线 图 4-2
10、 最大加速度静应力曲线 青草绿 2 5.确定产品脆 a.利用类比法确定产品的脆值 表 5-1 中国机械标准化研究所推荐的产品脆值范围 G 值产品类型 25-40 冰箱压缩机 40-60 彩色电视机、显示器、鸡蛋 60-90 黑白电视机、电冰箱 90-120 光学经纬仪、荧光灯、陶瓷器皿、单放机、电动玩具 根据表 5-1 可选取冰箱的脆值为 G=70g。 b.:经验公式法: Gc= W- （5-1） （较弱冲击现象： ）2030.306 Gc=W-=203*40-0.306=65.7 综合以上：Gc=68g 许用脆值： （n=1.2） （5-2） G c G n =68 1.2=56.7 57g
11、 G c G n 6.缓冲包装的设计 6.1 初步设计 由于产品与缓冲材料之间的接触面积大，且静应力较小，故采用全面缓冲。产品底面 青草绿 2 积 A=0.5 0.3=0.15m2 m = =1.5*105Pa G W A 57 40 9.8 0.15 由 C-曲线查的：C=3.5 m T= 3.31cm CHG3.5 54 57 所以： 缓冲衬垫的面积 A=0.15m2=1500cm2 厚度为 T=3.31cm 6.2 衬垫校核 （1）.产品强度校核 在缓冲设计时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触部分的强度。产品与衬垫 之间的作用力是相互的，在跌落冲击时，产品以惯性力和自重压缩衬垫，衬垫
12、则以同样 大小的弹力反作用于产品，在初步设计时，为了节省材料，常设法减少衬垫面积，带来 的后 果是产品支承面的应力集中，可能导致产品局部破损，所以要校核产品支承面的应力， 控制在产品强调所允许的范围内。 m 产品许用应力 Pa ， m 冲击时的最大应力 Pa (2)挠度校核： 克斯特那公式校核： Amin/(1.33T)21 （6-1） =77.41 符合 2 15001.33 3.31 （3）跌落姿态校核： 在衬垫基础设计中所 引用的一系列试验特性曲线和数据，都是以假定的理想姿态试 验平直，底面着地为前提的，但衬垫的实际工况远非标准姿态。实际的流通过程中，包 装件跌落姿态千变万化，有角着地的
13、，面着地还有棱着地的，受力情况变化较大，因而 有对基本设计尺寸作相应的调整。由于角着地时，其对产品的冲击能力最大，因此需对 角着地进行校核当角着地时，承载面积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积。 青草绿 2 (4).恢复性校核 (a)冲击次数不同，缓冲材料性能差异很大，因为回复性不肯 100。 (b)蠕变量校核：缓冲材料在长期静压作用下，其塑性变形会随时间增大，这种蠕变使得 衬垫尺寸变小，在使用一段时间后容器内出现间隙，加强内装产品的振动与摩擦损伤， 同时缓冲衬垫的缓冲能力有所下降，考虑到这个因素，所以初步设计的衬垫尺寸应附加 一个蠕变补偿值，称为蠕变增量。 Tc=T(1+Cr) (6-
14、2) Tc-修正后的厚度；Cr蠕变系数；T原设计厚度 Tc=T(1+Cr) =33.1(1+0.1)=36.41mm 取 T=37mm (5).温湿度校核： 环境温度个湿度的变化对衬垫的缓冲能力有明显的影响，温度的升高和降低，还会 引起衬垫尺寸变化，因此，应根据流通过程可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。 6.3.缓冲衬垫结构设计 缓冲包装形式：考虑到此产品体积大，质量大，高度高，为了更好的保持产品的稳 定性，减少在装卸搬运，运输等环节中冲击振动引起的损伤，故采用全面缓冲包装。根 据缓冲衬垫的初步设计计算可知应选用全部缓冲，经过以上校核，最终计算所得的缓冲 衬垫厚度 T=3.7cm，面积 A
15、=1500cm,缓冲衬垫的高度为 H=T+50=87mm,缓冲衬垫的外尺寸 为 57.4cm*37.4cm。考虑到冰箱底下有四个脚支座，因此在衬垫的相应位置应该有四个下 凹的坑。上衬垫除了没有脚支座外其他的与下衬垫相同。 图 6-1 缓冲衬垫展开图 青草绿 2 7.外包装箱设计 7.1 箱型的选择 瓦楞纸板因无污染，可再生，具有良好的缓冲性能等优点。在运输包装中得到广泛 应用，本设计也采用此材料设计外包装。对于格力空调包装，由于空调重量较大，采用 单体包装不便装卸搬运，另外，直接采用 0320 型箱型，箱体底面需要粘合等等，产品容 易掉出造成跌落损坏，故采用 0301 型纸板的箱体，配合 03
16、20 型的箱盖使用。该空调质 量较大，且高度比较高，并且运输过程中涉及夹抱车夹，所以使用强度较大的双瓦楞纸， 楞型为 AB 型。 7.2 尺寸计算 （1）缓冲衬垫的最大外廓尺寸 （7-1） 000 222LTBTHT L BH 000 2225002 373002 37 17202 375743741794 LTBTHT mmmmmm L BH （2）0301 箱体瓦楞纸箱的尺寸设计 a.0301 箱体瓦楞纸箱的内尺寸，由公式 （7-2） imax =xXk 式中-纸箱内尺寸，mm i X -内装物最大外尺寸，mm max x -内尺寸修正系数，mm k 查阅包装结构设计课本，修正系数见表 7
17、-1 表 7-1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数 k 值 尺寸名称 i L i B i H 青草绿 2 小箱型中箱型大箱型 K 3-7 3-71-33-45-7 取为 6mm，代入公式，则 0301 箱体瓦楞纸箱的内尺寸为： k max 6579 i mm lL max 6379 i mm bB 考虑到衬垫高度和空调的装箱，下底高度取 H=87mm b.0301 箱体瓦楞纸箱的制造尺寸，根据计算公式 （7-3） i XXk 式中 -瓦楞纸箱制造尺寸，mm X -纸箱内尺寸，mm i X -纸箱外尺寸修正系数，mm k 由包装结构设计课本表 5-11 取瓦楞纸箱外尺寸修正系数 L=9mm,B=9mm,H
18、=5mm 代入公 式得，制造尺寸： 579+9379+987+5 =58838892LBHmmmmmm c.0301 箱体瓦楞纸箱的外尺寸，根据计算公式 KXX max0 （7-4） 式中 0 X 纸箱外尺寸，mm max x 纸箱最大制造尺寸，mm K纸箱外尺寸修正系数，mm 查阅课本取瓦楞纸箱外尺寸修正系数 K 为 10mm 及制造尺寸代入公式得： 青草绿 2 000 588+10388+1092+10 =598398102mmmmmm LBH （3）0320 纸箱箱盖尺寸 a.0302 箱盖瓦楞纸箱的内尺寸，即为 0301 箱体的外尺寸加上公差 查阅课本 0320 箱型内尺寸修正系数，长
19、宽均为 5mm，所以： 5985603Lmm 3985403Bmm 考虑到上箱盖离地要留一定距离，其内尺寸为： 1730601670Hmm b.0302 箱盖的制造尺寸，根据式 7-3 计算 查阅课本 0320 箱型制造尺寸修正系数，长宽均为 26mm，高度方向为-13mm 得出其制造尺 寸为： 111 603+26403+261670 13 6294291657mmmmmm L B H c.0320 箱体瓦楞纸箱的外尺寸，根据式 7-4 计算，且瓦楞纸箱的修正系数由下表 7-2 查 表 7-2 瓦楞纸箱外尺寸修正系数 楞型 AABBCCABACBC K 1014: 610: 812: 812
20、: 913: 711: 查表取瓦楞纸箱外尺寸修正系数 K 为 10mm 即外尺寸代入公式得： 0 629 10429 101657 10 =6394391667 O H mmmmmm LB b.对接摇盖制造尺寸根据公式： （7-5） 修正系数查包装结构设计课本表 5-9 知=6 f x 2 1f xB F 青草绿 2 将修正系数代入公式得 F=218mm 4296 217.5 2 mm d.接头尺寸 查阅包装结构设计课本表 5-10，取接头尺寸 J=45mm。 图 7-1 箱体展开图 图 7-2 箱盖展开图 7.3 瓦楞纸箱强度计算 （此部分计算均参考包装结构设计课本） 根据凯里卡特公式 青草
21、绿 2 2 3 4 X Z PZJ aX P Z （7-6） 式中 P-瓦楞纸箱抗压强度 PX-瓦楞纸板原纸的综合环压强度，N cm aXZ-瓦楞常数 Z-瓦楞纸箱周长 J-纸箱常数 对于瓦楞纸板来说： 12311212 15.2 mm X CCRRRRR P (7-7) 式中 、 2R 、 3R -面纸环压强度测试值，0.152Nm 1R 、 -瓦楞芯纸环压强度测试值，m 1mR2mR 0.152N 、 -瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸原纸长度与面积强度之比 1C2C 上式中的 15.2（cm）为测定原纸环压强度时的试样长度。 凯利卡特公式中各个数据的计算： R1+R2+R3=10.152Q1+20
22、.152Q2+30.152Q3 式中 箱纸板环压指数 Q纸板定量，g/m2 查物流运输包装设计表 9-10 差得纸箱代号为 BD-1.5，纸板代号为 D-1.5 从物流运输包装设计表 9-4 查得 D-1.5 瓦楞纸板的耐破强度 P=1900kpa。选用 A、B 级箱纸板，其中面衬纸选 A 级，底衬纸和中间夹层选 B 级。 根据公式： （7-8） 0.95 Z PP 青草绿 2 可得箱纸板的耐破强度为： =666.67kpa Z P 1900 0.95 30.95 3 P 查物流运输包装设计表 9-6 得面衬纸的耐破指数 r=2.75kpa/g，其定量为： : 2 m =242.42g/ 66
23、6.67 2.75 Z P Q r 2 m 查物流运输包装设计表 9-6，取 Q1=250g/，Q2=250g/，Q3=250g/ 2 m 2 m 2 m 查物流运输包装设计表 9-6，取 1=9.2，2=9.2，3=9.2。 将数据代入得：R1+R2+R3=9.20.152250+9.20.152250+9.20.152250=1048.8 Rm1C1+Rm2C2=40.152Q4C1+50.152Q5C2 式中 Cn瓦楞楞缩率 4、5瓦楞原纸环压指数 查包装结构设计表 5-22 得 C1=1.53，C2=1.36 取 Q4=140g/，Q5=140/ 2 m 2 m 查物流运输包装设计表
24、9-7，得 4=6.3，5=6.3 将数据代得：Rm1C1+Rm2C2=6.30.1521401.53+6.30.1521401.36=387.445 故 1048.8384.445 94.29 15.2 xP 查包装结构设计表 9-12 得： z aX =13.36；J=1.01 Z 可按照如下公式计算：Z=2（L 0+B0） 纸箱长度外尺寸 L0=63.4cm；纸箱宽度外尺寸 B0=43.4cm 故： (63.4+43.4)=213.6 2Z 22 33 94.29213.6 1.018076.66 44 13.36 213.6 X z ZJN aX PP Z 青草绿 2 7.4 确定瓦楞
25、纸箱封箱、钉箱要求 采用宽度为 80mm 的胶带进行封箱，制造商接头处选用 16 号 U 形钉双钉钉合，斜向 排列，双钉钉距为 70mm，头、尾钉距离压痕中线的距离为 13mm7mm，钉数定为 52 个， 箱钉必须完全钉在搭接舌部位，应沿搭接部分的中线钉、偏斜不超过 3mm。扁丝宽度为 2.0mm，厚度在 0.65mm-0.75mm 之间。 7.5 瓦楞纸箱外包装装潢设计 a.正面上印有海尔公司标志，保护公司合法权益。 b.外包装上还包含有产品的名称、型号、生产厂家、产品的重量、包装箱外形尺寸、运 输包装标识。 图 7-1 外包装箱的装潢图 8.设计小结 本次课程设计，让我将课本的理论知识与具
26、体的实践有了很好的结合，让我对课本 里知识的具体含义有了更为深切的体会，本次我做的立式空调是很常见的运输件，在运 输里出现的问题也是经常发生的，我们通过对他的研究，了解了如何对一个具体的产品 青草绿 2 在运输中出现的问题做具体的研究，以及如何解决这些问题，通过这次课设我学到了很 多，自身的知识也有了提高。使自己在运输包装和缓冲包装更加深入的系统的了解，也 对于自己在运输包装的运用更加深入，对于物流运输过程中的一些因素及问题也有了相 对的了解，为自己以后的发展奠定了良好的基础，同时也给自己一个更加广阔的空间， 对物流领域有了一个全新的认识和了解。 通过本次课程设计，使我对各种软件的应用有了更深
27、一步的认识，并且运用了所学 知识去发现、提出、分析和解决问题，锻炼动手的能力，使得在课堂上所学的理论知识 运用到实践当中。本次课程设计不仅仅让我对于作图用的各种软件运用得更加自如，还 让我收获了更加深厚的友谊，班级同学一起讨论，遇到不会的一起研究，其乐融融。对 这门课程的设计和学习使我对包装工程专业有进一步的了解和认识，在自己以后的学习 和工作中做了一个很好的铺垫。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导 下，终于游刃而解。同时，在老师的身上我学到很多实用的知识，在此表示衷心的感谢！ 青草绿 2 参 考 文 献 1陈永常.瓦楞纸箱的印刷与成型.北京：化学工业出
28、版社，2005. 2彭国勋.物流运输包装设计M.北京: 印刷工业出版社,2012. 3孙诚.包装结构设计M.北京: 中国轻工业出版社,2012. 4王建清.包装材料学. 北京：中国轻工业出版社,2009. 5 郭彦峰.包装测试技术. 北京：化学工业出版社，2006. 青草绿 2 目目 录录 1.课程设计目的与任务.1 1.1 课程设计的目的.1 1.2 课程设计的任务.1 2.产品介绍.1 3. 流通环境.1 3.1 流通的基本环节.1 3.2 确定跌落高度 H.2 3.3 流通环境的频率谱.4 4.选择合适的缓冲材料.4 4.1 可选缓冲材料的特性.4 4.2 缓冲材料的缓冲特性曲线 .5 5.确定产品脆.6 6.缓冲包装的设计.7 6.1 初步设计.7 6.2 衬垫校核.7 6.3.缓冲衬垫结构设计.8 7.外包装箱设计.9 7.1 箱型的选择.9 7.2 尺寸计算.9 7.3 瓦楞纸箱强度计算.13 7.4 确定瓦楞纸箱封箱、钉箱要求 .15 7.5 瓦楞纸箱外包装装潢设计.15 8.设计小结.15 参 考 文 献.17 青草绿 2