第2课：运输包装课程设计

1运输包装课程设计JIUJIANG UNIVERSITY题目电饭煲的运输包装系统设计专业材料工程技术（包装材料与工程）姓名唐鹏学号 12号指导教师都学飞院系机械与材料工程学院二零一四 年 五 月2运输包装课程设计目录1 绪论.21.1产品的简介.21.2国内外运输包装现状分析.21.3该设计的意义.21.4设计的主要内容.32 流通环境分析.32.1产品的流通区间.32.2产品的主要运输方式.32.3产品特性分析.43 缓冲包装材料.43.1产品的脆值.43.2内包装设计.53.3缓冲包装材料选择分析.63.4缓冲材料性能比较.74 产品运输包装的缓冲设计.74.1缓冲衬垫基本尺寸计算.74.2缓冲衬垫的校核.84.3缓冲衬垫的结构设计.95 产品的外包装箱设计.105.1瓦楞纸箱的箱型造配.105.2内尺寸的计算.115.3制造尺寸的计算.125.4外尺寸的计算.135.5瓦楞纸箱的抗压强度.146 纸箱的结构及装潢设计.156.1纸箱平面展开图.156.2装潢效果图.166.3内装物.166.4纸箱设计印刷标志.176.5包装箱的封接.173运输包装课程设计7 总结.18参考文献4运输包装课程设计摘要本文通过对电饭煲的特性分析确定流通环境的动力学指标并根据相关资料的查阅确定了产品脆值选择缓冲材料，从而设计衬垫用量以及外包装箱，制造包装样品并进行试验来检测包装件。关键词：缓冲设计、包装测试、显示器。ABSTRACTIn this paper,through the analysis of characteristics of small sound,dynamic index circulation environment,and determine the fragility ofproductsaccordingto the relevantdata,selectionof buffer material,thusdesignlinerdosageandouterpackingbox,packagingandmanufacturingsample,testto detectperformancepackage,achievestheoptimizeddesignthepurposeKey words:buffer design,packaging test,host.5运输包装课程设计1 绪论1.1产品的简介格力电饭煲是一款中型电饭煲，可方便使用的电饭煲。通常毛重3.05-3.64kg，电饭煲发展趋势是体积小，离心式浇注发热盘、导热均匀、高强度合金铝内锅新一代磁钢限温器，感温更精准；日本进口 NEC过热保护装置，防凝露保温盖板设计、整面盖可拆洗功能，清洁方便。1.21.2国内外运输包装现状分析国内外运输包装现状分析国际上，运输包装器具的设计都遵循的原则：标准化、系列化原则；集装化、大型化原则；多元化、专业化原则；通用化、联运化原则；经济化、科学化原则。而国内许多产品的包装偏离这一共性化原则。运输包装设计缺乏标准化系列化，在国内和国际间流通使用时，流通效率低，问题较多。其次运输包装本身质量得不到有效的控制。1.31.3该设计的意义该设计的意义运输包装是以运输为储存为主要目的的包装。它具有保障产品的安全、方便储运装卸、加速交接、点验等用，具体的功能包括：防止货物在物流渠道中的损伤。在整个物流系统中，应考虑的损伤有来自物流过程中物理环境造成的损伤，如振动、撞击、刺穿和挤压，以及货架、堆码或运输工具的倒塌和颠覆等。此外，还应考虑来自物流过程中自然环境造成的损伤，如淋、浸水、湿度、温度、腐蚀、虫蛀、鼠害、盗窃、辐射等。提高货物在储运过程中的操作效率。包装的功效在物流操作中，直接影响车辆的装卸、仓库的货物收发和移动，以及车辆和仓库的体积利用率。而多数的物流活动都可以用单位包装来表示。传递信息。货物识别、生产厂家、产品名称、内部数量、日期和识别代码等信息在收货、运货及运单确认时十分重要他们的设计应该使货物从合理的距离和角度看都是清晰可见的。现代物流系统要求包装上应有便于现代化管理的电子代码等标识。唯一例外的是贵重物品，一般采用很小的标签，是被偷的可能性降为最低。6运输包装课程设计1.41.4设计的主要内容设计的主要内容为产品设计缓冲衬垫和外包装箱。2 2流通环境分析流通环境分析2.1 产品的流通区间（一）产地：九江（二）目的地：全国各地2.2产品的主要运输方式（一）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。（二）装卸与搬运装卸作业包括人工与机械两种方式。按常规产品的跌落高度定为90cm。(三三)贮存环节贮存环节7运输包装课程设计采用一般仓库贮存，堆码高度 2.5m，堆码层数1 层。（三）流通环境的气象条件由于产品在广州，销售范围为全国各地，从华南到全国含盖了几个气候带，虽然温度随地域的变化，变化较平缓，但产品包装件常常在短时间内经历较剧烈的温度变化。电饭煲电子产品，为了防止包装内产生结露现象，应严格控制包装材料的含水量，并用塑料薄膜对产品进行包裹并放入干燥剂。（四）流通过程的基本环节有：（1）装卸搬运环节；（2）运输环节；（3）储存环节。用标准化的环境条件，该产品的运输条件可表示为 2K2/2B1/2S1/2M1。2.32.3产品特性分析产品特性分析（一）产品外形尺寸长 185mm，宽110mm,高 145mm.（二）产品重量1kg（三）产品重心位于音响的中部。3缓冲包装材料3.1产品的脆值电饭煲四个垂直方向为易损部位。也就是音响内部的喇叭和分频器。受到剧烈振动或冲击可能会造成喇叭和分频器的线路；所以重点保护对象；缓冲设计时也应考虑到，不能够承载，并要与外包装容器离有一定的距离，以免冲击是受损。脆值是产品经受振动和冲击时用以表示强度的定量指标，它代表的是产品抵抗破损的能力，又称易损度，一般用重力加速度的倍数 G 来表示。在进行缓冲包装设计时，必须先确定产品的脆值，确定的方法主要有试验法，经验估算法和脆值量值标准法。试验法能较准确测的产品脆值，但会对产品产生破坏。由于条件有限，这里采用量值标准法，即通过查阅相关产品的数据来估计产品的脆值。表 3-1美国军用手册 MIL-HDBK-304 中部分脆值表G 值产品类型8运输包装课程设计152425394059608485110110导弹导航系统、机密校准仪表、惯性导航台、陀螺机械测量仪表、电子仪器、真空管、雷达航空附件仪表、电子记录装置、固体电器、机密机械电视机、航空仪器、固定电器电冰箱、普通机电设备一般机器、航空零件、液压传动装置、控制台表3-2日本得出的产品脆值G 值10 以下10-2525-4040-6060-9090-120120 以上产品大型电子计算机导弹跟踪装置，高级电子仪器，晶体震荡器，精密测量仪，航空测量仪大型电子管，变频装置，精密指示仪，电子仪器，大型精密机器小型电子计算机，现金出纳机，大型磁带录音机，彩色电视机，一般测量仪器黑白电视机，磁带录音机，照相机，真空泡光学仪，可移式无线电装置洗衣机，电冰箱机械类产品，小型真空管，一般器材由上表比较确定本次的产品脆值取 G=60g。3.23.2内包装设计内包装设计选用聚乙烯（PE）袋，起防潮、保护外观免受划伤、防静电作用等。尺寸：L x B x H=190mm 115mm150mm，厚度1mm3-3聚乙烯袋示意图：9运输包装课程设计3.33.3缓冲包装材料选择分析缓冲包装材料选择分析常见的用作缓冲包装的材料主要有以下几种：发泡聚苯乙烯（EPS）聚苯乙烯泡沫塑料是目前包装上用量最大的缓冲材料。它通常为硬质、闭孔泡沫结构，密度低，一般为0.015一0.07gcm3；它的缓冲性能好；有优良的防潮性、防霉性、隔热性和电绝缘性;吸水率低；易于成型加工；且价格便宜。主要缺点是韧性较差，废弃物体积大，不易处理；且燃烧时产生的苯乙烯气体会污染环境等，所以近年来它在包装上的使用也逐渐受到限制。聚氨酯泡沫塑料（EPU）它是具有一定开孔率的开孔泡沫塑料，有一定限度的弹性回复。通常是在采用现场发泡成型，具有成型方便、缓冲性能优异等优点，广泛用作易碎品及精密仪器元件的缓冲包装；聚氨酯海绵制品是环保材料，对产品起到绝缘、密封、防震、防尘、填充、隔音、固定和美化作用；尤其是抗静电海绵，它不仅对电子产品、芯片起到一般海绵的保护作用，还具有防静电作用，保护电子产品不受静电破坏；而且聚氨酯海绵制品手感细腻，具有较强的回弹性，持久使用不易变形，切割平整。发泡聚乙烯（EPE）EPE俗称“珍珠棉”，是30-40倍高发泡成形的产品，重量轻，有一定坚固性、柔软性、缓冲性能，受反复冲击其特性不变，是一种高强缓冲、抗振能力的新型环保材料，EPE能抵御外界的酸缄腐蚀，是一种易于加工和处理的新型保护型包装材料，EPE柔韧、质轻、富有弹性能通过弯曲来吸收和分散外来的撞击力，它导热率很低，隔热性能优异，独立气泡，几乎没有吸水性的放水材料。不受各种气候条件影响，耐气候性优越。切割、粘合、层压、真空成形、压缩等的加工性优秀。聚丙烯微孔泡沫塑料（PP）它是一种低密度、具有密孔结构的定向聚丙烯泡沫片材，它是近年来出现的一种新型缓冲材料。聚丙烯微孔泡沫塑料具有优良的纵向抗张强度，由于其特殊的密孔及薄而柔韧的孔壁，使它具有极佳的回弹性和柔韧性。它的微孔能吸收大量的冲击和振动能量，是非常好的缓冲材料。聚丙烯微孔泡沫塑料的泡体气相体积百分率10运输包装课程设计高达99，并有大量的微小密闭孔，因此它也是一种优良的隔热材料。但他对光的稳定性差。聚氯乙烯泡沫塑料（PVC）聚氯乙烯泡沫塑料是发展较早的一种泡沫塑料，它分软质和硬质两种，而以软质居多。聚氯乙烯泡沫塑料也是一种缓冲包装材料。它具有良好的机械强度、缓冲防震性能和耐化学腐蚀性，吸水率低；不易燃烧，且价格便宜。但它的热稳定性较差，其分解产生的氯化氢气体对某些包装产品有一定影响。3.43.4缓冲材料性能比较缓冲材料性能比较目前普遍用于音响缓冲包装的是发泡聚苯乙烯（EPS)与发泡聚乙烯（EPE），聚乙烯泡沫塑料发泡均匀、柔软，有较好的缓冲与机械性能，压缩不易断裂，高低温环境下不易老化，可与产品直接接触不会产生化学变化与腐蚀现象。故综合考虑决定使用聚乙烯泡沫塑料（比重为 0.032g/cm3）作为设计的缓冲材料。4产品运输包装的缓冲设计4.1缓冲衬垫基本尺寸计算我国国家标准关于跌落实验跌落高度的规定，当运输包装件的质量小于10 kg时，跌落高度为90cm。本次设计中，已知参数W 为1kg，G 为 60g，产品的跌落高度H 定为90cm。在泡沫聚乙烯的缓冲系数与最大应力曲线中作一条水平切线，切点的纵坐标对应最小缓冲系数值为 5.6，而横坐标就对应最大应力值为0.17105Pa，由公式T=CH/G,可以求出衬垫厚度T，由公式A=WG/m 可以求出衬垫面积A。根据公式T=CH/G和A=WG/m 可得T=CH/G=5.6 90/60=8.4cmA=WG/m=19.860104/0.17105=516cm24.24.2缓冲衬垫的校核缓冲衬垫的校核挠度校核：衬垫尺寸的面积与厚度之比小于一定厚度时，衬垫容易挠曲或变弯，大大降低衬垫的负重能力。为了避免挠曲，其中嘴刁的承载面积符合以下规定（克斯特那经验公式）与厚度之比应11运输包装课程设计Amin(1.33T)9.6cm22887.8 (1.33 3.6)2可知符合挠度要求。跌落姿势的校核：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面着地还有棱着地的。受力情况变化较大因而有必要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计算此面积可通过以下公式：图 4-112运输包装课程设计式中Ae等效投影面积；L产品的长；b产品的宽；d产品的高；k系数；这里取k 值为1；由公式（4）得纸箱在进角跌落时的承载；A=182.2cm2。此时静应力：r=W/Ae=0.06(kg/cm2),结合图2 得，静应力为0.06kg/cm2对应的最大加速度定小于产品的脆值 70g，因此基于面跌落设计的缓冲垫满足角跌落的要求，只要通过了角冲击校核，就一定能满足棱冲击的要求，所以整个设计过程中没有进行棱冲击校核。4.34.3缓冲衬垫的结构设计缓冲衬垫的结构设计为了使用最少的缓冲材料取的最好的缓冲效果，降低包装成本，所以本设计选用局部缓冲包装方法对该产品进行包装，根据显示器的承载部位和易损部位，设计缓冲衬垫的结构。由于喇叭和分频器的重心位于中前部，所以缓冲衬垫的主要承载部分在前部；易损件玻璃屏幕也位于前部，又因为外形和重量均左右对称，所以缓冲衬垫也设计成左右对衬结构，从两侧对进行保护。音响的外形不是规则几何结构，要通过缓冲衬垫的结构设计使其能够在外包装箱内稳定，并且保证易损部件前面和底座连接装置不能承载。缓冲衬垫的厚度合成在面积，按照校核后的数值，但是要实现使其在13运输包装课程设计外形不规则地情况下在外包装箱内固定，必须使用多于理论计算的缓冲材料，承载面积也必定大于理论值。缓冲衬垫的具体结构如下图所示。图 4-4缓冲衬垫的效果图 4-5产品的外包装箱设计5.15.1瓦楞纸箱的箱型选配瓦楞纸箱的箱型选配瓦楞纸板因无污染、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。对于音响的包装一般是用单体包装的本设计选非标准箱型，底为增强快速锁底式，盖为锁扣式，有提手。为了保持侧面的印刷面不被破坏接头设计与侧面连接由于音响重量轻。故实际中可使用胶黏剂粘合接头。14运输包装课程设计按照GBT65441999标准规定 UV形瓦楞纸板分为A、C、B 和 E 型四种。A 楞型的纸箱承受平面压力性能比 B 和C 楞型差，但其承受垂直压力性能较高：B楞型的瓦楞低又密故耐垂直压力性能较差但平面耐压性能较高；c 楞型性能，介于A 和B 楞型之间既具有良好的缓冲保护性能，又具有一定的刚性：E 楞型的纸板具有重虽轻、缓冲性能好、平面抗压强度好等特点，利于直接进行印刷，综合考虑，由于本设计对象音响再流通过程中是堆码运输，因此对其纸箱要求要有较强的平面耐压性能；所以对缓冲垫的要求较高一般不承担了电脑的缓冲要求。即外包装无须承担缓冲功能所以综合考虑选择 B 单瓦楞纸板设计。5.25.2内尺寸的计算内尺寸的计算Xi=L max+T+K式中：Xi纸箱内尺寸（mm）X max内装物最大外尺寸（mm）T衬格或缓重建总厚（mm）K内尺寸修正系数（查表）表 5-1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数H1L13-7取KL=5mm；KB=5mm；KH=4mm；又已知Lmax=185mm；Bmax=110mm；Hmax=145mm；T=84mm所以Li=Lmax+T+K=185+842+5=358mmBi=Bmax+T+K=110+842+5=283mmHi=Hmax+T+K=145+842+4=317mm即纸箱的内尺寸为：358mm283mm317mmB1小型箱3-71-3中型箱3-4大型箱5-715运输包装课程设计5.35.3制造尺寸计算制造尺寸计算 X=Xi+kF=B1/2+X1式中：X瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸 mm Xi 纸箱内尺寸mm K 制造尺寸修正系数mm（查表）F纸箱对接摇盖宽度；B1纸箱非结合端面制造尺寸；X1摇盖拉长系数。表 5-2 02类单瓦楞纸箱制造尺寸修正系数（mm）名称楞型ABCE63524231635232319683L1L2B1B2H表5-3 瓦楞纸箱接头尺寸J纸板结构J表 5-4类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数 X1名称楞型ABC52-31.5-21.5-2.0-20-10-1.552-31.5-21.5-2.0-20-10-1.50-20-10-1.502010203020402050206单瓦楞35-40双瓦楞45-5016运输包装课程设计E000-100由表2、3、4 得出K11=3；K12=2；Kb1=3；Kb2=2；h=6；J=35；X1=2；所以L1=Li+K11=361（mm），L2 =Li +K12=360（mm）；B1=Bi+Kb1 =286（mm），B2=Bi+Kb2 =285（mm）;H=Hi+K=323（mm），F=B1/2+X1=145（mm）；5.45.4外包装尺寸外包装尺寸由以下公式可以得出其外尺寸：计算公式为：X o=X max+KX o=X max+K式中:X0瓦楞纸箱外尺寸;X max纸箱最大制造尺寸;K纸箱外尺寸修正系数。式中：X0 瓦楞纸箱外尺寸；Xi 纸箱内尺寸；t-纸板计算厚度瓦楞纸箱制造尺寸修正系数可参考表表 5-5瓦楞纸箱制造尺寸修正系数楞型K755342ABEA101410由此可取瓦楞纸箱制造尺寸修正系数为 k=4。所以由公式得瓦楞纸箱的外尺寸为：364mm289mm149mm；2AB612BC81CB8913711AACBC5.55.5瓦楞纸箱的抗压强度瓦楞纸箱的抗压强度表 5-6 箱板纸技术指标（GB130242003）指标名称单位规定17运输包装课程设计A定量g/m BCD310E20010.0 320 16.023011.5 340 17.015.525014.0 360 18.028014.0 420 21.030015.036018.042021.047523.053026.2耐破指数200230g/m 250g/m 环压指数200230250 Kpa m/g952.21.501.10.9002.75 Nm/g409.708.658.406.005.20.904表5-7楞常数与箱常数楞型aXzJA8.360.59B5.000.68C6.100.68AB13.360.66表5-8瓦楞芯纸技术指标（GB130231991）指标名称单位规定18运输包装课程设计A定量g/m6BCD1126 160 8 127 1809 140 7 200 10环压指数（范围定量g/m112不小于127140160200.18.4.1Nm/g.57.87.06.05.05.25.54.233.033由表和图易知,取外面纸定量为300g/m，芯纸定量为200g/mB 型箱板纸环压指数为8.4Nm/g；瓦楞原纸环压指数为7.1Nm/g；展开系数为1.4Z 2(L0B0)Z=1306cm查单瓦楞纸箱凯里卡特常数值 B 型瓦楞得aX抗压强度PcZ5.00 J=1.272环压强度PxrQ rmQm4aXz3Px()J ZZ带入以上数据可得出P x=8.430021.47.1200=7028（N/m）则 Pc=4103.4（N）5.6堆码强度条件h1)H式中 W-瓦楞纸箱包装件毛重P W(h 堆码高度(一般仓库存储，h 为 450cm（日本）。H单件箱高19运输包装课程设计带入数据，则P=1898 N 安全系数见下表表5-9安全系数储存期少于30 天储存期30-100天储存期100天以上K=1.6K=1.65K=2取K 的最大值2，则Pc=4103.4KP=3796 故堆码安全6 纸箱的结构及装潢设计6.1纸箱平面展开图图 6-16.2装潢效果图20运输包装课程设计图 6-26.3内装物图 6-36.4纸箱设计印刷标志21运输包装课程设计在运输包装的瓦楞纸箱上设计纸箱箱面印刷标志。在箱面上印刷特定图形记号和文字说明，通常称为运输包装标志，它与商品内包装的装潢设计不同，要求简明，清晰。箱面上要印刷的常用的标志有：识别标志、指示标志、危险品标志。识别标志：（1）贸易标志。（2）商品品名和商标。（3）目的地标志。（4）货号和数量标志。（5）体积与重量标志。标明每一纸箱的外尺寸（长宽高）和重量（净重和总重），以便承运部门参考这些数据，选择运输方式和堆码方式。（6）生产厂和国名标志。指示标志：图 6-46.5包装箱的封接瓦楞纸箱采用胶带粘贴的方式进行上下面的封装。瓦楞纸箱面连接采用骑马钉和胶水粘结。22运输包装课程设计7总结通过这次对电饭煲的运输包装课程设计，让我学会如何对一个物品进行保护，而不让它在运输过程出现损坏。这次对电饭煲的缓冲包装保护的研究，我采用了合适的缓冲材料和包装材料设计了合适的缓冲衬垫和外包装，在设计过程中总会出现一些问题就是如何去计算一些重要的数值，经过自己上网和查阅书籍终于解决了这些重要数据，这次设计也让自己不再是纸上谈兵的学习运输，用实践证明书上的理论，这次运输包装设计使自己在运输包装这门课程有了深入的了解，也对自己对它的认识更加深刻，在过程中也发现了自己的不足，要充分理解学熟运输包装这课程还差了一段很远的距离，所以今后要勤奋的学习，不懂得多向老师和同学学习或上网查询。这次课程设计给了我又一次锻炼的机会，为自己之后学习上做了很好的铺垫。23运输包装课程设计参考文献：1 彭国勋.运输包装M.北京:印刷工业出版社,1999.2 范文高.运输包装设计手册 M.北京:机械工业出版社,1990.3 梅建平.张涛.平板显示产品缓冲包装方法及其设计要领 J .中国包装工业,2005,(6):34-38.4 杨延梅.朱大鹏 运输包装学 M.西南交通大学出版社.5 孙诚 包装结构设计 M中国轻工业出版社，2013.6 肖禾.包装造型与装潢设计基础.印刷工业出版社.2000.8