打印机包装 毕业设计说明书.docx

一、绪论1、问题的提出自从世界上第一台打印机诞生之后，各种各样的喷墨打印机、针式打印机以及激光打印机开始不断的出现在这个世上，它们在不同的年代发挥着无与伦比的作用。作为交流信息的特殊载体，打印机在此担当了转移信息、将信息转呈于纸上，方便交流的作用。同时，打印机是高科技的电子品。科技性和发展性注定了打印机产品本身具有的的极高关注度和长期消费的市场特点。因此，各打印机生产厂家为争夺市场份额而加快了各式新性打印机的研发，各种精美的、小巧的的、高性能的打印机争先上市。但同时，打印机运输包装的种种问题也渐渐受到人们的关注。 目前打印机包装出现的问题主要包含以下两个方面：（1）打印机包装设计不合理。表现在包装缺乏合理结构设计、包装材料回收困难、废弃包装材料有污染，不环保。（2）打印机包装设计缺乏个性。表现在色彩设计不足、题材需要延伸、盒型设计过于依照常例。2、研究的意义在商场里，陈列在消费者面前的商品那是琳琅满目，如何让消费者选择自己所需要的的商品，这就是设计商品包装问题。随着生活水平的提高，人们不但对商品越来越挑剔，对商品的包装也越来越重视。尤其是随着市场的的不断扩展，各商品的生产厂家之间的竞争也越来越激烈，现代包装不仅要求美观更应突出商品的信息和价值功能。研究现在市面上打印机包装出现的问题不仅能够帮助我们具体问题具体分析，从问题的每一个方面出发，寻求解决问题的思路。打印机在运输、装卸、搬运、储存和销售全过程中，会受到各种各样因素的影响，可能发生机械、化学、物理等各种变化，造成打印机的功能性损坏。因此，设计或采用合理的包装技术，同时选择适当的包装材料，使包装具有充分的保护功能，保护内装打印机免遭破损，已成为当前打印机包装设计得主要任务。随着我国国民经济快速增长，人均可支配收入迅速增加，消费者的购买力增强，打印机的市场需求呈现出了前所未有的强劲态势。过去人们关注的重点放在打印机的配置、功能、品牌、质量、服务等方面，但是随着环保意识的提升，人们对于打印机的包装越来越重视，开始追求绿色，追求“零包装”。因此设计出切实可行的绿色运输包装方案，对打印机来说具有着十分重要的意义。3、市场调研随着经济持续发展，打印机在我们的生活中越来越常见，打印机的生产企业和工厂也随之增多。每个企业所使用的打印机包装结构形式也许不尽相同，但是其目的都是为保证打印机从出厂到销售物流过程中确保免受损坏，并且吸引消费者购买本公司的打印机，调动消费者的购买欲望等。所以了解各个品牌的打印机销售包装和缓冲衬垫形式，才能为毕业设计确定设计方案。(eps)（eps）据统计，超过70%的缓冲衬垫都是使用聚苯乙烯发泡塑料（eps），只有不到30%的缓冲衬垫是使用的纸浆模塑和聚乙烯发泡塑料（epe）等材料。使用其他型号瓦楞纸箱包装占调查总数的40%，市面上大多数的外包装箱都是采用的0201型，约有60%。在包装用材上，通过观察，市面上各种打印机都很相似，b型瓦楞纸箱是最为常用的外包装材料。在结构设计上，为了针对不同打印机的体积和特性，所以不同的打印机缓冲衬垫的结构和样式是有差别的。打印机属于精密电子产品，传统包装结构难以满足缓冲性能要求，更需要合理的缓冲包装结构。对于重量大，体积小的产品，要求缓冲面积比底面积大，缓冲材料和产品之间要用膈膜分开隔开，防止产品表面被刮花。4、打印机包装现状随着社会的日益进步和发展，打印机包装设计的作用一方面要保护打印机，防止损坏，另一方面又要便于运输以及储存，更要便于消费者携带，促进销售发展。随着国民收入的提高以及打印机价格的逐渐下降，人们的生活和工作中打印机的身影越来越常见。打印机属于高科技电子产品，其在我国的发展形式相当迅速，其包装所需要的瓦楞纸板、缓冲衬垫等相关的包装材料也有很大的需求和要求。由于打印机要销售到全国各地，所以在装卸搬运作业过程中都不可避免的会对打印机造成跌落冲击损害。运输时会受到运输过程中各种振动和冲击的影响。当冲击和震动过大，数值超过打印机的脆值时，打印机就会破损。打印机属于贵重高科技电子产品，包装设计和材料选择不当带来的损害将会对厂商带来十分严重的经济损失和形象受损。因此选择合适恰当的材料，对缓冲衬垫和外包装箱进行合理的结构设计显的极为重要。由于打印机通常直接展示机身，所以一般的打印机在外壳上都采用了磨砂面和钢琴烤漆面等技术，使打印机表面看起来十分光滑。但是美观的同时却极易产生划痕，影响打印机的外观质量。因此在运输储存打印机时，可以添加缓冲衬垫和采用ldpe膜覆盖打印机表面的方法进行保护。打印机在运输流通过程中易受到剧的烈冲击和振动而损坏，所以要保护打印机就要选择合适的缓冲材料。目前国内普遍应用于打印机的缓冲材料有聚苯乙烯发泡塑料（eps）、聚乙烯发泡塑料（epe）、聚丙烯发泡塑料(epp)、蜂窝纸板、纸浆模塑等。外包装大多数使用瓦楞纸箱。因为瓦楞纸板具有良好的缓冲性，同时它拥有无污染、可再生等优点，在运输包装中得到广泛应用。5、研究的目的本文主要是对打印机包装的结构设计，缓冲设计和包装选材上进行研究。主要的目的是尽可能的解决市面上打印机包装出现的弊端，对打印机包装从结构设计到选材选料上进行优化。解决的思路主要有以下几点：（1）对运输环境和运输过程进行分析，注意抗压防震。（2）对打印机包装的材质进行创新。可用可循环使用的包装材料、绿色材料。（3）对打印机结构进行创新。（4）对缓冲衬垫材料和结构设计进行创新。6、研究内容首先进行市场调查，查阅文献资料，了解市面上打印机包装存在的种种问题。然后对一个特定产品进行分析，在此基础上对其包装进行重新设计。本次设计的主要产品对象是惠普hp 1020plus打印机，分析其包装本身存在的不足，结合现在打印机包装主要出现的问题，从选材上、结构设计上、缓冲设计上，对惠普hp 1020plus打印机的缓冲衬垫及运输包装进行设计。二、产品分析经过一系列的市场调研，选择惠普hp 1020plus打印机作为设计的典型品牌。1、惠普hp 1020plus简介惠普hp 1020plus打印机 ，整机采用了两边灰色中间白色的紧凑设计，尺寸仅370242209mm，重量为5kg，非常适合商务办公室以及家庭使用。功能方面，这款打印机最大支持a4幅面打印，内置了2mb内存，每分钟打印输出黑白为22页，最高分辨率600x600dpi。该机体积虽小，但打印性能却一点都不差。此外，该机还拥有每月5000页得打印负荷，能够满足一般商务人士及家庭用户的需求。 图2.1惠普hp 1020plus打印机2、打印机主要参数产品尺寸: 370242209mm产品重量: 5kg介质类型：普通纸，激光打印纸，相纸，投影胶片，信封，明信片，标签，卡片包装清单：主机x1电源线x1usb 连接线x1驱动cdx1保修卡x13、打印机特性分析及定位在互联网飞速发展的今天，电脑等各种储存高科技产品充斥在我们生活中，似乎纸张离我们逐渐远去了，无纸时代是否即将来临，靠纸张吃饭的打印机的末日是否已经到来。可是现实每年全球以成倍的速度在增长的纸张消费量，以及以平均接近8%的速度每年都在增加的打印机的销量，这一切都在告诉我们打印机不但不会消失在世上，反而会迅速而迅猛的发展，应用的范围也越来越宽广。从全球第一台打印机的出现，一直到到后来各种各样的喷墨打印机、针式打印机以及激光打印机，它们在不同的年代发挥着不同的作用。惠普hp 1020plus是一款出色的办公打印机，这款产品造型小巧轻便，而且使用上也比较方便，可以为人们的生活增添不少欢乐。惠普hp 1020plus办公打印机，整机采用了灰白搭配的紧凑设计，尺寸仅为370242209mm，重量为5kg，非常适合商务办公室以及普通家庭使用。该机由于设计小巧，全身设计没有太多的操作按钮，剩下的所有操作都需要通过电脑来完成，这对于不太熟悉打印机操作的用户，非常方便实用。打印机在流通过程中，一定会遇到外力的作用而遭到冲击和振动时，而缓冲衬垫这个时候就需要吸收冲击和振动产生的能量，以防止产品遭受损坏。缓冲包装作用，一方面是将外界对包装件的冲击和振动能量加以吸收和缓和，分散内装物所受到的冲击力，从而保护内装物。另一方面，包住内装物，在内装物与外包装之间形成缓冲，保护货物结构并保护包装材料本身。所以在选择适合的缓冲材料时，必须考虑多种因素。4、打印机包装要求打印机有低、中、高几等，价格也在几百到几万不等，消费者购买时肯定希望买到的是完好无损的机器。而运输过程中的冲击和振动都可能对打印机表面造成明显的划痕，这些对打印机的销售都有着一定的影响，甚至打印机的名牌和公司的名誉都会因此受到损害。所以在设计打印机包装时，应从防震、抗压、防划伤、破损等这些方面下手，同时注意防尘和防潮等。打印机相比于其它大型家电质量更轻，同时也更易破损，故在选择缓冲材料时应选择材质柔软、缓冲性能好的缓冲材料。现如今打印机包装设计对包装材料的环保性的要求越来越高，在保证缓冲性能的前提下，应尽量考虑材料的环保性能。打印机由于经常更新换代，造成其机型复杂多变，所以在设计缓冲衬垫模型的时候也应考虑到相关的结构造型。主流打印机质量大概在5-10kg，在设计外包装纸箱时应综合考虑打印机的价值和包装成本的关系，根据比较结果选择合适的纸箱类型。此次毕业设计中，该打印机的缓冲包装的组成分为两部分：外包装箱和内部缓冲衬垫。外包装箱在打印机流通过程中起到保护产品的作用，因此外包装箱对产品的流通是非常重要的，综合考虑外包装箱的生产成本以及对环境的影响大小，适当的选择设计外包装箱整体经济效益将得到提高。纸箱的结构首先要保证箱型简单明了，内空间适合商品的大小、具有防震抗压能力、不使商品受震损坏、仓储运输方便，其次要用料少、成本低。三、运输包装流通环节分析1、打印机的产地和销售地产地 ：上海目的地 ： 全世界2、打印机的流通过程一切在打印机流通过程中所经历的外部因素统称为流通环境因素。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）装卸搬运环节在装卸搬运环节中，由于此打印机的销售遍及全国乃至全球任何地方，其销售范围非常的广泛，所以其运输流程就有近有远。尤其是流程越长，包装件的中转环节就越多，那么人工或者机械装卸搬运的次数也就相应曾多，在这期间越容易对包装件造成损害。装卸作业中既可能有人工装卸也有机械装卸，无论什么装卸都离不开冲击振动，都可以对包装件产生损害。（2）运输环节运输环节中，由于此打印机的销售范围广，既要有长途运输也要有短途运输，所以涉及到的交通工具种类比较多，包括汽车、火车、船舶、飞机、铲车、手推车等。运输过程中对货物包装件造成的主要损害原因有：冲击、振动、气候条件和其他原因等。一般此打印机从包装车间要经铲车、电瓶车运送到仓库中，此时运输工具的启动、变速、转向、刹车会使产品改变速度，导致冲击损坏；同时由于交通工具会受到路况、自身机械振动等因素影响，也会对包装间造成冲击。而且流通过程中气候的变化也会影响打印机的安全。 （3）储存环节贮存环节中贮存方法、堆码重量和高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境等都将直接影响打印机包装件的流通安全性。储存地的地理结构和建筑装饰都对贮存环境影响甚大。3、流通环境的气象分析由于打印机在上海生产组装，销售范围为全国各地，甚至是国外，销售区域含盖了各个气候带。由于打印机包装件有可能在短时间内经历较剧烈的温度变化。所以打印机子产品，为了防止包装内产生结露现象，一定要用塑料薄膜对打印机表面进行包裹并放入干燥剂，防止打印机内部元件损坏。四、缓冲衬垫设计1、缓冲衬垫材料选择缓冲包装材料的特性在很大程度上决定所选用的缓冲材料的选择。因此，在缓冲包装的设计中，如果要设计出一个优良的结构，就需要分析缓冲材料的性能特点，充分了解各种缓冲材料，然后再根据打印机的产品特性和流通过程中可能受到的影响，合理选用缓冲包装材料，以此来设计合理的打印机包装。常见的用作缓冲包装的材料主要有以下几种：（1）发泡聚苯乙烯（eps）发泡聚苯乙烯（eps）是聚苯乙烯的硬质蜂窝状泡沫物，发泡聚苯乙烯（eps）材料的最大优点是轻质、透明、强度大、防潮、耐腐蚀。然而它最大弱点在于使用后不能自行分解，其废弃物会造成环境污染，不符合环保要求。此外，由于发泡聚苯乙烯（eps）材料的体积较大，堆置需要侵占大量的空间。（2）聚丙烯泡沫塑料（epp）聚丙烯泡沫塑料（epp）是以聚丙烯树脂为主体，加入适当的发泡剂及其它添加剂制成的一种新型缓冲材料。聚丙烯泡沫塑料（epp）材料的优点就是是弯曲性能好，不易开裂或断裂，同时具有良好的缓冲保护性能和多重保护的能力。并且由于缓冲衬垫的压缩强度较高，所以包装件能有较强的承载能力。其缺点也很明显，那就是：加工工艺十分复杂，设备投资大，相对于发泡聚苯乙烯（eps）成型工艺、发泡聚乙烯（epe）成型工艺需要增加预压和成品烘干过程，所以它的成本就很高，相应的缓冲衬垫制品的价格就非常高。（3）发泡聚乙烯（epe）发泡聚乙烯（epe）俗称“珍珠棉”，是30-40倍高发泡成形的产品闭孔式微孔热塑性材料。有交联和不交联两种。是一种具有高强缓冲吸震抗震能力的新型环保包装材料。发泡聚乙烯（epe）的优点有以下几点：重量轻盈，具有一定坚固性、柔软性、缓冲性能，是一种高强缓冲、抗振能力的新型环保材料。发泡聚乙烯（epe）是一种易于加工处理的新型保护型包装材料，它柔韧、质轻、富有弹性不但能通过弯曲来吸收和分散外来的撞击力，而且它的隔热性能优异，还能防水。但是相对来说它的缺点就是对于重量大的物品需增加厚度及受力面积，所以不太适合重量大的物品包装。（4）纸浆模塑制品纸浆模塑制品是用可完全回收循环使用的废弃纸品或植物纤维浆制品作为原料，采用创新的工艺技术制成的一种无污染的绿色环保缓冲包装材料。纸浆模塑制品的主要优点是：原料资源丰富，无毒无污染，回收费用低，可反复使用，对环境无污染。其次纸浆模塑制品还具有一定的抗压、防震性能，同时其吸附性较好，可以堆叠存放，进而节约空间。工艺技术简单实用，生产不复杂，用途较广原料来源广，造价低。主要缺点是容易吸水、吸油，阻隔性较差，同时成本比较高等。生产自动化程度不太高，生产线各工序中不仅自控系统管理对人员素质要求较高外，其余工人也均要有熟练的技术。（5）蜂窝纸板蜂窝纸板的主要性能表现在以下几点：质量轻（重量仅为相同规格瓦楞纸的1/3，木质板的1/6）。平压强度很高，是普通瓦楞纸板的几倍。弯曲强度很高，最少都是是瓦楞纸板的2倍，最多可达到30倍。变形量小，刚度很高。缓冲性能良好，具有较好的抗冲击性能。原料简单，废弃物可以完全回收利用，环保性能好。虽然说蜂窝纸板有这么多的优点，但是蜂窝纸板的缺点也很明显，那就是变压强度和戳穿强度很低，同时防潮和印刷性差，应用范围受到限制。相应的生产工艺复杂，生产率和性价比不如普通瓦楞纸板，所以难以在包装市场占领一席之地，特别是垂直抗压强度甚至还不如瓦楞纸板。2、研究的方案（1）方案一：机身表面覆薄膜防止划伤，选择聚苯乙烯泡沫塑料(eps)作为缓冲衬垫材料，外包装采用瓦楞纸箱的包装方式。优点：采用覆膜方式不仅简单而且给人一种打印机一直全新的感觉，聚苯乙烯泡沫塑料(eps)作为缓冲衬垫价格又十分便宜，衬垫成型快速且质量轻。缺点:由于覆膜的目的是防止打印机表面被划伤，所以一般不会太追求覆膜的平整，因此造成不能在膜上印刷相关的文字和图案。另一方面，聚苯乙烯泡沫塑料(eps)环保性能差，废弃物易造成白色污染。衬垫的成型需要模具，不太适合更新换代快、机型多变的打印机，反而会提高包装总成本。（2）方案二：采用ldpe包装防划伤防尘，选用纸浆模塑衬垫作为缓冲衬垫，外包装使用瓦楞纸箱包装。优点：ldpe袋质轻、柔软、价廉、能防止外壳划伤。纸浆模塑缓冲衬垫不仅缓冲性能优良，而且原材料简单，环保性好。缺点：纸浆模塑制品不但价格昂贵，且成型需要模具，加工难度高，造成包装成本高。（3）方案三：采用ldpe包装防划伤防尘，选用epe作为缓冲材料，外部采用瓦楞纸箱包装。优点：ldpe袋质轻、柔软、价廉、能防止外壳划伤。聚乙烯泡沫塑料（epe）由于具有很好的加工性能，能够适合大规模的生产作业。同时由于聚乙烯泡沫塑料（epe）的质量很轻所以能大大降低运输费用。其良好的缓冲性使产品包装有很好的抗冲击性，即使面对多次冲击也具有很好的缓冲效果。最重要的是聚乙烯泡沫塑料（epe）在生产和回收过程中对环境均无污染，在环保方面有很大优势。由于使用手工组装、部件卡合，所以特别适合机型多变得打印机，适合更新换代快的特点。缺点：epe价格较eps偏高。经过比较，我们选择方案三：先用ldpe膜裹住打印机，然后再将打印机放入聚乙烯泡沫塑料（epe）缓冲衬垫中，最外面用瓦楞纸箱包装的方式。出于环保性、缓冲性以及包装成本等各方面的综合考虑，聚乙烯泡沫塑料（epe）成为打印机缓冲包装材料的首选。聚乙烯泡沫塑料（epe）在性能上柔软、透明、压缩不易断裂、化学性质稳定，这些性能在打印机的包装设计上能起到很大作用。聚苯乙烯泡沫塑料(eps)虽然有价格低廉、质量轻、防潮、隔热、易于加工模塑成型等优点，但是它的缺点也很明显，那就是产生的碎屑因静电易吸附在仪器上，这对于打印机这类的电子产品来说使不允许的。况且发泡聚苯乙烯塑料在自然环境中不易自动降解，包装废弃物会造成“白色污染”，不符合环保要求。聚丙烯泡沫塑料（epp）虽然可以在自然环境中自动降解，但成本高，投资太大。故综合考虑，决定使用聚乙烯泡沫塑料（epe）（=0.032g/cm3)作为设计的缓冲材料。ldpe薄膜具有质轻、价廉、柔软、还能防止外壳划伤等优点。瓦楞纸板有以下几个性能优点：重量轻，结构性能好，防潮、散热性好。同时瓦楞纸板运输费用低，易于实现包装和运输的机械化和自动化。瓦楞纸板能适应各种类型的装潢印刷，废弃的纸板又易于回收再利用，符合环保要求。这么多的优点使瓦楞纸板成为运输包装的首选。3、打印机包装设计分析从现代包装设计的原理去要求，打印机包装设计应该满足满足容装性、保护性、方便性和环境友好性这四个要求。容装性：即根据打印机的外型，设计相应缓冲衬垫形状，使缓冲衬垫能完全的包裹住打印机，保证可靠的容装打印机。保护性：由于聚乙烯泡沫塑料（epe）衬垫是采用的部件卡合，部件之间的缝隙能加大缓冲空间，提升缓冲性能。方便性：聚乙烯泡沫塑料（epe）由于本身质轻，如果采用局部缓冲包装就能进一步减轻了包装重量，同时易于搬运。瓦楞纸箱采用开盖式设计，方便装取产品。环境友好性：聚乙烯泡沫塑料（epe）和瓦楞纸箱在生产过程中没有其他有害的化学成分产生，同时废弃的聚乙烯泡沫塑料（epe）和瓦楞纸箱又可回收造料再利用，所以说对环境无污染，符合环保标准，是未来包装发展的趋势。最后选定容器为矩形缓冲衬垫，其内部尺寸与打印机尺寸相当，使打印机与衬垫紧密贴合，同时采用局部缓冲包装，即能节约包装材料，又能减轻包装总质量。为了便于装取产品，在衬垫上方应该设计易开盖结构。4、产品的脆值分析脆值是经受振动和冲击时表示产品其强度的定量指标，是产品适应流通需要而规定的一种强度概念，是设计产品缓冲包装中的最重要的参数，又称产品的易损度。凡是由于包装不良而造成的包装件在流通过程中的损失，都称为破损。破损它一方面受外部流通环境的影响，同时另一方面又受产品的固有属性(材质、密度、结构)的影响。这种破损程度用固定的数值来描述，即为脆值。脆值一般用重力加速度的倍数g来表示，其意思就是产品不发生物理或功能性损伤所能承受的最大加速度值。在实际的生产中，要得到产品的确切脆值，一般是对产品进行破坏性的跌落冲击试验。但是由于不同的产品有不同的质量，以及试验方法的各式各样，故造成了测试结果各不相同，而且各国制定的产品脆值量值也不完全一样。部分产品亦或者通过经验估算法估算出产品脆值。但此次课程设计中，我们只能通过查资料通过类比来确定打印机产品的脆值。对于所要考虑的产品脆值，必须进行综合分析，尽可能选取结构、质量、尺寸、缓冲垫与外包装结构跟接近包装件的脆值作为参考依据，而且要取下限值。通过查询中国机械标准华研究所所推荐的产品脆值范围，我们可以确定打印机的脆值是在60-90范围之间，所以取g=60g。5、产品等效跌落高度确定等效跌落高度表示包装件在流通过程中跌落所受到的冲击能量的大小。对于跌落高度实验的，国家有相关的专门标准，跌落方式都是一角、三边和六面这三种自由落体，跌落的高度是根据产品重量而定。分90cm、76cm、65cm几个等级表4-1 包装货物跌落高度包装货物重量/（）落下高度/（）0.459.5466.209.5518.6360.9618.6427.7245.7227.7345.4530.48由于打印机的重量为5kg，由表可得，其跌落高度为60cm左右，考虑到实际情况，其跌落高度定为60cm。6、缓冲衬垫基本尺寸计算缓冲衬垫的结构形式，因打印机的尺寸、形状和质量不同而不同。本次课程设计的打印机属于中小型电子产品，故采用局部缓冲包装法，既能节省缓冲包装材料，也能达到缓冲防护要求。因此，缓冲衬垫可以安装在打印机的左右两侧，两衬垫采用相同的厚度和形式。（1）尺寸计算在本次设计中，已知参数w为5kg，g为60，h为60cm。查询物流运输包装设计第120页的聚乙烯泡沫塑料的缓冲系数-应力曲线，在曲线图中最低点作一条水平线，那么切点的纵坐标对应最小缓冲系数值cmin为3.8，而横坐标就对应最大应力值m为1.7105pa， 图4.1 聚乙烯泡沫塑料缓冲系数-应力曲线图由公式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。式中： a - 缓冲衬垫面积； w - 产品重量； g - 产品脆值或冲击加速度； t - 缓冲衬垫厚度； cmin- 缓冲系数； h - 跌落高度；根据公式可得 t=chg= 3.86060 = 3.8cm a=wgm=59.8601041.7105=172cm2因为是有两块衬垫组成，所以每一块的a=86cm2（2）缓冲衬垫的校核挠度校核：当缓冲衬垫尺寸的面积与厚度之比小于一定厚度时，衬垫就变得很容易挠曲和变弯，衬垫的负重能力就大大降低。所以为了避免衬垫出现挠曲，我们规定其中最小的承载面积amin与厚度之间应符合以下条件：amin （1.33t）2因为：amin （1.33t）2=55.47cm2所以可知计算所得衬垫面积是稳定的，合理的，符合挠度要求。蠕变量校核：由于静压力的长时间作用，缓冲材料其塑性变形量会随时间的增加而增加。这种变形会使衬垫厚度变小，同时使缓冲能力有所下降，所以设计衬垫尺寸应加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量cr。蠕变增量按下式计算tc=t(1+cr)式中： tc修正后的厚度 cm； cr蠕变系数%（这里取10%）； t原设计厚度，cm；所以：tc=4.07cm经过各项校核后，以及考虑的衬垫的外观要求，确定最后衬垫尺寸为t=4.2cm7、缓冲衬垫结构设计惠普hp 1020plus打印机可以近似的的看做长方体形状，设计衬垫时可近似长方体进行设计。缓冲衬垫位于打印机两侧，衬垫厚度为42mm，本次课程设计采用局部缓冲包装结构设计，缓冲衬垫的长度为286mm，宽度为100mm，高度为269mm。缓冲衬垫结构图如下图4.1缓冲衬垫立体效果图 图4.2缓冲衬垫主视图 图4.3缓冲衬垫侧视图图4.4缓冲衬垫俯视图五、外包装结构设计与强度校核1、外包装材料的选择瓦楞纸板因无污染、可再生、同时具有良好的缓冲性能等优点在运输包装的各种设计中得到广泛应用，所以此次毕业设计也采用瓦楞纸板做为材料设计外包装。由于打印机的包装一般是用单体进行包装的，所以毕业设计选标准箱型020l型做为外包装箱型。由于惠普hp 1020plus打印机重量轻，为了保证侧面具有良好的印刷性，所以我选择接头用胶黏剂于侧面连接。按照国家gbt65442008标准规定，瓦楞纸板的楞型分为a、c、b和e型四种。a型楞的纸箱承受平面压力性能较差，但其承受垂直压力性能较高；b型楞的瓦楞低又密其承受平面压力性能较高，但承受垂直压力性能较差；c型楞性能，承受垂直压力性能介于a和b型楞之间，又具有一定的缓冲保护性能；e型楞具有缓冲性能好、平面抗压强度好等特点，可以在表面直接进行印刷。综合考虑，由于本设计对象惠普hp 1020plus打印机在流通过程中主要是以堆码运输为主，因此对其纸箱一定要求要有较强的抗压性能；此外，惠普hp 1020plus打印机是高精密产品，所以对缓冲垫的缓冲性能要求较高。由于是由缓冲衬垫承担了打印机的主要缓冲，所以外包装无须承担太多缓冲功能。所以综合考虑选择b楞型的瓦楞纸板设计。2、外包装瓦楞纸箱的尺寸计算选用 0201 型纸箱，b型瓦楞。使用单体包装，根据衬垫尺寸及电脑，配件等。经过计算，得出打印机加缓冲衬垫的组合尺寸为:lbh=454mm326mm293mm.（1）内尺寸计算内尺寸确定因素有以下几点：内装物最大外尺寸；内装物排列方式；内装物公差系数；内装物隔衬与缓冲件的相关尺寸。除错列排列的圆柱形内装物以外，其他内装物的瓦楞纸箱内尺寸计算公式如下：xi=xmaxnx+dnx-1+t+k式中 xi纸箱内尺寸，mm xmax内装物最大外尺寸，mm nx内装物排列数目，件d内装物公差系数，mm t衬格或缓冲件总厚度，mm k内尺寸修正系数，mm上式中，如果 nx=1，t=0则 xi=xmax+k这就是单件内装物的玩楞纸箱内尺寸计算公式。内装物公差系数如下取值：中包装盒：12mm/件；针棉织品：3mm/12件；硬质刚性品：+12mm/件。惠普hp 1020plus打印机包装属于中包装，d又称为中包装间隙系数。表5-1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数k值 单位：mm尺寸名称libihi小型箱中型箱大型箱k3737133457通过查表，取kl=5，kb=5，kh=4代入公式得li=454+5=459 mmbi=326+5=331 mmhi=293+4=297 mm即纸箱的内尺寸为：459mm331mm297mm（2）制造尺寸计算瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸计算公式如下：x=xi+n1-at式中 x瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸，mm xi纸箱内尺寸，mm t瓦楞纸板计算厚度，mm n1由内向外纸板层数 a箱面系数，u形结构箱面为1，l形结构箱面为1/2这是理论公式，在实际生产中要根据实际情况加适当修正常数，即x=xi+n1-at+k因为瓦楞纸板厚度与瓦楞楞形和纸板层数有关，n1-a与箱型有关一旦楞形、纸板层数箱型确定，纸板厚度也就基本确定。所以，在实际设计中，可以将上式中的n1-at再加上13mm的修正系数而合并成一个常数，仍用k表示，将上式简化为:x=xi+k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表5-2 02类瓦楞纸箱制造尺寸修正系数k值与xf值 单位：mm 尺寸名称楞形l1l2b1b2hfa666394b333161c444283ab9996166bc8885145k大小与纸箱具体尺寸有关由于b2是连接纸箱街头的垂直箱面，与其他箱面相比，一侧为裁切线，因此就必须b1b2所以 kb1kb2但是，在制造商接头粘合情况下，如果同样认为kl1kl2则就不对了，因为粘合是在平板状态下进行的，为保证粘合位置的准确性，必须kl1=kl2在实际使用过程中，由于内摇盖的回弹作用，使其有向外翘起的趋势，为减少由于这种原因造成的净空高度的增加，一般情况下，kh2t为了保持侧面的印刷面不被箱钉破坏，接头一般应与侧面连接。0201型瓦楞纸箱由于属于摇盖对接封合的箱型，所以其摇盖宽度制造尺寸理论值应为箱宽制造尺寸的一半，但是，由于如前所述的摇盖回弹作用，必然在摇盖对接处产生间隙，使封箱不严造成内装物造尘埃污染。因此，对接摇盖宽度制造尺寸应该加一修正值。这一修正值称为摇盖伸长系数，用xf表示。f=b1+xf2式中 f纸箱对接摇盖宽度，mm b1纸箱非接合端面宽度制造尺寸，mm xf摇盖伸长系数，mm瓦楞纸箱通过钉合或黏合剂粘合接头来成型，接头j的尺寸一般根据瓦楞层数及工厂的工艺水品而定。表5-3 瓦楞纸箱接头制造尺寸纸板种类单瓦楞双瓦楞j30404550已知li=459mm bi=331mm hi=297mm由上表可得kl1=3 kl2=3 kb1=3 kb2=1 kh=6 j=35 xf=1l1=li+kl1=454+3=457 mml2=li+kl2=454+3=457 mmb1=bi+kb1=331+3=334 mmb2=bi+kb2=331+1=332 mmh=hi+kh=297+6=303 mmf=b1+xf2=334+12=167.5 mmj=35 mm（3）外尺寸计算在流通过程中，不论运费的计算，还是箱面标志中的体积，都要以外尺寸为准。因此，在纸箱设计中，不仅要根据内尺寸来确定制造尺寸，还要根据制造尺寸计算外尺寸。外尺寸计算公式如下：x0=xmax+t+k将后两项常数合并，仍用k表示：x0=xmax+k式中 x0纸箱外尺寸，mm xmax纸箱最大制造尺寸，mm k纸箱外尺寸修正系数，mm由于纸箱制造尺寸不止一个，所以xmax是在一组制造尺寸数据中最大的。表5-4 纸箱外尺寸修正系数k值 单位：mm楞形abcabbck573546812711求纸箱的外尺寸，已知lmax=457 mm bmax=334 mm hmax=303 mm查表取k=4l0=lmax+k=457+4=461 mmb0=bmax+k=334+4=338 mmh0=hmax+k=303+4=307 mm则瓦楞纸箱外尺寸为461mm338mm307mm开槽宽度一般为纸板计算厚度的2倍，b型纸板计算厚度为3.3mm，开槽宽度为6.6mm。3、瓦楞纸箱强度计算校核瓦楞纸箱的强度，（包括堆码和抗压强度）既是评价瓦楞纸箱的重要指标，同时又是设计瓦楞纸箱的重要条件之一。由于抗压强度是瓦楞纸箱的一个至关重要的性能指标，所以合理地设计纸箱抗压强度成为纸箱设计的重要内容之一。纸箱的抗压强度过高不行，但是过低也不行，如果过高了会使包装总成本升高，反之过低又会使其保护商品的功能减弱。同时纸箱抗压强度的影响因素多而复杂，需要根据前人提出的较为科学的计算方法和实践经验来进行合理的设计。有两类因素可以影响瓦楞纸箱的强度：一类是决定瓦楞纸箱强度的主要因素，也就是一些无法避免的基本因素，包括：原纸强度：瓦楞内外面纸、瓦楞芯纸的环压强度以及平压强度；瓦楞楞型：a、 b 、c 、e 等楞形；瓦楞纸板种类：双面、双芯双面、三芯双面等；瓦楞纸板含水量；流通领域中外界环境的影响。另一类是在设计与制造过程中，人为影响的可变因素，这些因素是可以设法避免的，包括：箱型与箱形尺寸比例； 印刷面积与开孔位置； 瓦楞纸箱制造技术；装箱设备缺陷； 质量管理。（1）外包装抗压强度校核在压力试验机均匀施加动态压力下箱体破损的最大负荷及变形量即瓦楞纸箱抗压强度。是指瓦楞纸箱空箱立体放置时，对其两面匀速施压，所能承受的最大压力值。抗压测试过程分四个阶段：第一，预加负荷阶段，一定要确保纸箱与抗压机压板接触；第二，横压线被压下阶段，此时不但负荷略有增加，而且变形量变化很大；第三，纸箱侧壁受压阶段，此时负荷虽然增加快，但是变形量增加缓慢；第四，纸箱被完全破坏时，此时即为纸箱的压溃点。如何正确的对瓦楞纸箱的抗压强度进行评价，要包括一下几个方面：最大负荷（越大越好）、变形量（越小越好）、测试纸偏差（越小越好）。抗压强度计算公式很多，但是大体上可分为两类，一类是根据瓦楞纸板原纸，即面纸和芯纸的测试强度来进行计算，另一类则是直接根据瓦楞纸板的测试强度进行计算。凯里卡特公式：凯里卡特公式根据瓦楞原纸的环压强度计算纸箱的抗压强度。一般的凯里卡特公式如下p=px（4axzz）23zj式中 p瓦楞纸箱抗压强度，n px瓦楞纸箱原纸的综合环压强度，n/cm axz瓦楞常数 z瓦楞纸箱周边常数，mm j纸箱常数其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下：px=rn+cnrm15.2式中 rn面纸环压强度测试值，n/0.152m rm瓦楞芯纸环压强度测试值，n/0.152m cn瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸原长度与面纸长度之比对于单瓦楞纸板来说，上式公式可改为：px=r1+r2+rmcn15.2对于双瓦楞纸板来说，上式公式可改为：px=r1+r2+rm1c1+rm2c215.2以上公式中的15.2cm为测定原纸环压强度时的试样长度。在纸板联合机上生产瓦楞纸板时，原纸环压强度均取横向值。在公式中的z值计算公式如下：z=2(l0+b0)式中 z纸箱周边长度，cm l0纸箱长度外尺寸，cm b0纸箱宽度外尺寸，cm单瓦楞的axz、j、cn可查下表表5-5 单瓦楞纸箱凯里卡特常数值楞形常数abcaxz8.365.006.10j1.101.271.27cn1.5324.3611.477但是，凯里卡特公式的计算需要用到方根，所以显得非常复杂。为使计算简单，凯里卡特公式中的常数项可以进行合并，而且，一单纸箱尺寸确定，其周长z也可以作为常数处理，即令 f=（4axzz）23zj则p=pxf式中 p瓦楞纸箱抗压强度，n px瓦楞纸箱原纸的综合环压强度，n/cm f凯里卡特简易常数有关f值可从下表中插取。表5-7 单瓦楞纸箱凯里卡特简易常数f值楞形z/cmabc楞形z/cmabc7047.138.644.019065.653.861.48049.240.346.020066.854.762.59051.241.947.921067.955.663.510053.043.449.622068.956.564.511054.744.851.223070.057.365.512056.346.252.724071.058.266.413057.847.454.125071.958.967.314059.348.655.526072.959.768.215060.749.756.827073.860.569.116062.050.858.028074.761.269.917063.251.859.229075.661.970.718064.552.860.330076.462.671.5已知面纸横向环压强度 为 319n/0.152mm瓦楞芯纸横向环压强度 为146n/0.152mm 瓦楞纸箱外尺寸为461mm338mm307mm r1=r2=319n/0.152mm rm=146n/0.152mm l0=442 b0=314所以z=2l0+b0=244.2+31.4=160 cm查表得b型瓦楞纸箱凯里卡特常数axz=5.00 j=1.27 cn=1.361代入公式得px=r1+r2+rmcn15.2=319+319+1461.36115.2=55 n/cm查表得f=50所以p=pxf=5550=2750 n（2）外包装堆码强度计算堆码强度与抗压强度一样，是衡量瓦楞纸箱强度的重要依据之一，在现代运输和包装设计中，堆码强度的研究具有很实在的意义和价值。堆码强度指在静态压力之下堆垛的瓦楞纸箱包装，坍塌之前所能承受的最大载荷。堆码强度可根据测试的抗压强度进行推算，也可通过堆码强度实验进行测试求值。堆码强度即最低层箱的堆码强度而其中的载荷又指最低层的纸箱所承受载荷。载荷与抗压强度一样，是瓦楞纸箱强度的重要依据之一，载荷在现代运输和包装设计中更具有实用价值。载荷计算公式如下：f=9.81kminthwho-1式中 f载荷，n k载荷系数 m单件纸箱包装总质量，kg hw流通过程中最大有效高度，mm ho瓦楞纸箱高度外尺寸，mm inthwho不大于hwhok值按下表选取表5-8 载荷系数表 纸箱吸湿情况承载情况不怕湿或不考虑吸湿怕吸湿特别怕吸湿或内装物为流体只是纸箱承载457内装物、缓冲材、内外包装同承载234内装物与容器承载111由于打印机包装在运输储存过程中无需在无托盘堆码时，最大堆码层数为nmax=inthwho式中 nmax最大堆码层数 hw流通过程中最大有效高度，mm ho瓦楞纸箱高度外尺寸，mm将上式代入公式f=9.81kminthwho-1中，则f=9.81km（nmax-1）式中 f载荷，n k载荷系数 m单件纸箱包装总质量，kg nmax最大堆码层数已知该打印机单件包装总质量约为7kg，其流通过程中最大有效高度为3000mm，瓦楞纸箱高度外尺寸为307mm，载荷系数k=4所以瓦楞纸箱包装件的载荷为f=9.81kminthwho-1=9.8147int3000307-1=2472nnmax=f9.81km+1=9所以该打印机包装的最大堆码层数为9层图5.1打印机外包装展开图示意图图5.2打印机外包装装潢图图5.3打印机包装立体图粘合的epe一般是在0.6元每平方（长1m宽1m厚1mm）瓦楞纸箱需要的成本大概为2元所以总共需要约4元六、结论在本次设计过程中，首先对被缓冲包装产品进行了调查研究，有了新的、更全面的认识，了解了很多课外知识，开拓了视野。现在运输包装设计的症结早已不在装潢设计上下功夫。现在的运输包装完全可以满足要求，而如何设计缓冲结构，又如何选择绿色环保的包装材料，成为当今运输包