包装工程课程设计-方正笔记本电脑缓冲包装设计说明书.doc

方正笔记本电脑缓冲包装设计说明书班级：包装工程0702班 姓名： 学号：2007244030215目 录一、 中英文摘要-1二、 课程设计任务书-2三、 正文1.设计内容的整体概述-52.设计方案的确定方法，包括流通环境、产品特性、材料选择、缓冲包装方法等-63.缓冲设计计算与校核-134.外包装容器设计计算-145.包装技术经济核算-21四、 结论-21五、 参考文献-22一、中英文摘要摘要：针对现在市场对笔记本电脑需求量大，在运输及销售环节中往往会对其质量和外观造成一定的破坏。因此，选择合适的材料一结构、计算策划准确的尺寸对于缓冲衬垫和包装箱的设计师非常重要的。本文是在确定设计对象的尺寸和流通环境条件的基础上，针对14.1英寸笔记本电脑进行了系统的运输包装设计。关键词：笔记本电脑；流通环境；缓冲衬垫；瓦楞纸箱；运输包装；包装设计；集装箱abstract: to the market of laptop is very large, the laptoppacking must protect laptoops from being damaged during transportation. it is very important for its cushion and outer-packing to choose suitable packaging material and structure , based on the explicit size and the circulation environment of the designed ohject, this dissertation designs packing for the 14.1 inch laptop.keywords: laptops; circulaotion; cushion; corrugated case; transport package; package design; containers二、课程设计任务书1.设计题目：机电产品（主机、显示器、电视机、打印机、电子产品、电子仪器等）的运输包装系统设计2设计任务：1.完成产品缓冲包装设计的整体论述，包括流通环境的确定、产品特性、材料选择等。2.完成缓冲设计的计算与结构设计及相适应的校核3.完成缓冲衬垫结构设计图纸与缓冲包装装配图（a3图23张）及技术文件4.设计并绘制纸箱展开图，外装潢设计以及三维立体效果图。（需标注尺寸和运输包装标识）5.选择集合包装容器（托盘和集装箱），并计算码盘率和装箱率（要求不得低于85%）6.完成设计说明书，内容包括：目录设计说明书的英文摘要、中文摘要课程设计任务书正文a. 设计内容的整体概述b. 设计方案的确定方法（流通环境、产品特性、材料选择、缓冲包装方法等）c. 缓冲设计计算与校核d. 外包装容器设计计算e. 包装技术经济核算结论（存在的问题与收获）参考文献三、正文（一）概述电子产品属于技术密集型产品，随着科技的日益进步，电子元器件由电子管发展到晶体管、集成电路，直到如今的超大规模集成电路。电子零部件的尺寸越来越精细，电路板的走线越来越复杂，越来越细小，因此，电路板或是电子整机产品对外界环境的要求也越来越高。其主要原因：一是电路板或电子产品内部结构复杂，零部件生产精密，不能承受外力冲击、磕碰；二是电路板怕潮湿，受潮，大量水气会侵入电路板形成水溃，造成短路，或使金属接口氧化；三是怕灰尘、油脂，灰尘、油脂的进入会妨碍电路板接点间的电流传到，污染内部线路，影响零部件，造成损害；四是怕静电，过大的静电会击伤电子产品内的一些电子元件，造成零部件短路，最终直接损害整个机器；五是怕高温，过热的高温环境不但会使电子产品的外观至损，也会使内部一些零件的性能不稳定，直接影响产品的使用功能。 笔记本电脑由于其重量轻、体积小，随身携带方便，又很大的市场潜力。但在销售及运输过程中，其外观及功能可能遭到不同程度的破坏，影响了笔记本电脑的使用价值。因此，对笔记本电脑设计出切实可行的包装方案，具有着重要的意义。（二）设计方案的确定1.流通环境的确定流通环境是指包装件在流通环境中所接触的一切外部存在。对物流环境的的残酷程度的判定是缓冲设计的重要一步，主要判定存在何种运输危险和危险程度，它包括搬运过程中的偶然跌落，运输工具的振动、冲击，温湿度极限和堆码压力，在这里主要涉及冲击和振动，但是其他因素在包装设计中也是非常重要的。1.1冲击环境在包装件（指产品、包装容器和缓冲衬垫组成的系统，以下均称包装件）的冲击环境中，工人在装卸货物时由于不慎而造成的跌落对产品的激励最为强烈，是导致产品破损的主要原因。流通过程中还经常出现各种各样的垂直和水平冲击，如机动车和起重机的启动、停车和紧急刹车、铁路车辆的碰钩挂接、货物在机动车上的滑动、飞机起飞和着陆等。这些垂直和水平冲击都可以按加速的大小折算为等效的跌落高度。因此，在设计缓冲包装时，用跌落高度定量地描述流通过程中冲击环境的严酷程度。这样，确定冲击环境，就最后归结为确定包装件的设计跌落高度。包装件在装卸作业中的跌落高度是通过广泛调查和测试获得的。人们在对这种调查和测试资料进行分析时发现，包装件的跌落高度与它的质量和尺寸有关，如表1所示：跌落高度与货物质量及尺寸的关系1货物装卸方式跌落参数质量/kg尺寸/cm姿态高度/cm9923234545686890902722721360136012291122152152183不限不限一人抛掷一人携运二人搬运二人搬运二人搬运机械搬运机械搬运机械搬运一端面或一角一端面或一角一端面或一角一端面或一角一端面或一角底面底面底面10791615346614630工人在装卸货物时，其操作方法是由两个因素决定的：一个因素是操作方便，能较好地适应人体活动规律；另一个因素是提高工作效率，能用较少的时间完成较多的工作量。质量小、尺寸小的货物，工人不但能一手提起，而且能不费力气地将它抛起，比较而言，抛起比起提起更快更省力气。在这种情况下，如果造成货物跌落，其高度就很大。随着货物质量的增加，一手提起既费力气又不方便，工人就会改用双手抱起。在这种情况下，由于货物不会被抛起，跌落高度随之减小。劳动科学研究表明，工人装卸作业时，货物尺寸以80cm为好，货物重量以工人体重（约60kg）的三分之一为好。因为货物尺寸为80cm时，工人只要自然张开双手，就能将它抱起，操作最简便，人体活动最自如。对于身体健康的工人来说，货物质量为身体的三分之一，劳动效率最高，而且不容易疲劳。货物质量再增加，双手不能抱起，就会改用肩扛。在这种情况下，如果不慎跌落，其高度又会大大增加。货物质量再增加，一人难以扛起，就会改由两个人抬起。在这种情况下，由于货物离地较近，即使不慎跌落，其高度也会大大降低。以此类推，如表1所示。综上所述，笔记本电脑的跌落高度大约为0.6m。包装件的跌落高度是个随机变量，只有通过测试才能知道它的大小。研究跌落高度的方法是制作测试箱。随同大批货物一起进行装卸和随车运输实验。为了保证测试的真实性，测试箱的外形、尺寸、质量和重心位置与其他包装件完全一致，工人在作业中是难以分辨的。1.2振动环境1.2.1汽车 影响汽车振动的主要因素有路况、车况、车速与载重。汽车在振动的频率在0200hz的范围内，加速度峰值在0.13g之间。频率为5hz时，加速度在0.1g以内的概率为90%，超出0.3g的概率只有0.5%，可能出现的最大值为3g。2汽车振动的加速度频率曲线1.2.2火车 铁路货运车辆也是个振动系统，垂直方向的固有频率约为46hz。货车行驶时之所以振动，主要的外因是钢轨接头处对车辆的周期性脉冲激励，脉冲的频率是由车速和钢轨的长度决定的。铁路货车行驶时振动的频率在0300hz的范围内，加速度峰值不超过1g，峰值小于0.05g的概率为90%，峰值在0.05g1g之间的概率只有10%。与汽车相比，铁路货车的振动远不及汽车强烈，不足以威胁产品在流通中的安全。火车振动的加速度频率曲线如表2所示：铁路、公路运输时所产生的振动运输种类运行情况最大加速度/g上下左右前后铁路货车运行时的振动（3060km/h）0.20.60.10.20.10.2减速时的振动0.61.70.21.20.20.5汽车一般公路2040km/h良好路面0.40.70.10.20.10.2不良路面1.32.40.41.00.51.5铺装公路50100km/h满载0.61.00.20.50.10.4空载1.01.60.61.40.20.91.2.3船舶 船舶是个弹性结构，自身就是个振动系统。海水的浮力与弹簧类似，所以在海上航行时与海水也构成复杂的振动系统。船舶产生震动的原因，一是波浪对船舶的周期性冲击，二是舱内柴油机、螺旋桨及其传动系统运转时产生的周期性激振力。按简谐振动理论分析，在平静的海面上稳定航行时，船的振动比较轻微，其加速度峰值及其频率分布与火车相当。船在海上遇到风暴时会产生强烈的振动，其加速度峰值及其频率分布与在恶劣路面上行驶的汽车相当。1.2.4飞机 飞机飞行时之所以振动，一是受到气流的激励，二是受到发动机的激励。货运飞机大多是大型喷气式飞机，喷气机起飞滑行阶段的振动频率为15100hz，加速度峰值在0.5g以内，属于轻微振动。喷气机稳定飞行阶段的振动频率为1001000hz，加速度峰值约为1g。因为包装件中产品衬垫系统的固有频率很低，缓冲衬垫对喷气机的高频振动由很好的隔振效果。所以航空货运导致产品破损的可能性很小。空运到加速度频率曲线2.产品特性pconline产品库规格参数型号：r640(t2390)处理器：intel pentium dual-core(merom) t2390(1.86g)主板芯片组：sis m671dx+sis 968芯片组内存容量：1024mb硬盘容量：160gb光驱类型：内置,combo屏幕尺寸：14.1英寸显示芯片：集成,sis mirage 3网卡：内置10-100m网卡无线通讯：802.11b/g无线网卡内置摄像头：usb：3个,usb2.0读卡器：内置,sd,ms,ms pro,mmc扩展槽：其它接口：vga接口,rj45,声音输入,声音输出孔(支持spdif),直流电源插孔,安全锁孔重量：约2.4kg操作系统：2.1产品外形尺寸 长333mm，宽244mm，高37mm。2.2产品重量 2.4kg2.3产品重心 位于笔记本电脑中部偏向电池的位置 2.4产品的脆值脆值是产品经受振动和冲击时表示其强度的定量指标，由称产品的易损度，是设计产品缓冲包装中的重要参数。在实际生产中，一般通过实验来测定产品的脆值。通过查资料，比较日本、英国同类产品的脆值，产品脆值取g=40g3.材料的选择目前普遍用于电脑缓冲包装的是发泡聚苯乙烯（eps）与发泡聚乙烯（epe）。发泡聚乙烯，俗称珍珠棉，是一种低密度、半硬质的、闭孔结构的、耐候性好的、无毒的、耐腐蚀、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。发泡聚苯乙烯是一种可模塑的、轻质的、半硬质的、闭孔的和低成本的缓冲材料。聚乙烯泡沫塑料发泡均匀、柔软、呈透明状，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及腐蚀现象。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.缓冲包装方法和衬垫的结构设计缓冲包装的缓冲垫的结构形式，因产品的质量、形状和尺寸不同，可采用全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装等三种方法。全面缓冲包装法是在产品与纸箱之间填满缓冲材料，如木屑、纸屑、棉花等。局部缓冲包装法是采用预成型的缓冲材料对产品的角、楞、侧面或易损关键部位等处提供缓冲，不同部位提供与之脆值相对应的缓冲厚度，可以大大节约缓冲材料，降低包装成本和物流成本。悬挂缓冲包装法主要用于贵重仪器的运输包装和空投包装。为了使用最少的缓冲材料取得最好的缓冲效果，降低包装成本，所以本设计选用局部缓冲包装法对该产品进行包装。由于笔记本电脑的重心位于中后部，所以缓冲衬垫的主要承载部分在前部；由因为笔记本电脑的外形和重量均左右对称，所以缓冲衬垫也设计成左右对称结构。由于笔记本电脑外形是比较规则的几何结构，所以不考虑突起物的问题。（三）缓冲设计计算和校核1.缓冲衬垫计算根据发泡聚乙烯的缓冲系数与最大应力曲线，使用最小缓冲系数法，在发泡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cmin，横坐标对应一个最大应力m，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。已知产品重2.4kg，脆值为40g，等效跌落高度为60cm。采用小缓冲系数法，可得cmin=3.3，m=550kpa。根据公式t=ch/g和a=wg/m， 可得：t=ch/g=3.360/40=4.95cma=wg/m=2.49.84010/5501000=171.1cm22.缓冲衬垫校核2.1挠度校核当衬垫的面积与厚度之比超过一定厚度时，衬垫容易挠弯或变弯，大大降低衬垫的负重能力。为了避免挠弯，衬垫的最小承载面积amin与厚度之比应符合以下规定3：amin/（1.33t）21171.1/2/（1.333.3）21可知符合挠度要求2.2蠕变量校核缓冲材料在长时间的静压力作用下，其塑性变形量会随时间的增加而增加，这种蠕变使衬垫厚度变小，缓冲能力下降，所以设计衬垫尺寸应该加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量cr。tc=t（1+cr）式中：tc修正后的厚度cm，t原设计厚度cm，cr蠕变系数%（这里取10%）tc=t（1+cr）=4.95（1+10%）=5.445cm经过各项校核后，且定最后衬垫尺寸为t=5.45cm，a=170cm2（四）外包装容器设计计算1.包装材料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。对于笔记本电脑的包装一般是用单体包装的，本设计选标准箱型0201型，为了保持侧面的印刷面不被破坏，接头设计与侧面连接，由于笔记本电脑重量轻，故实际中可使用粘合剂粘合接头。按照gbt65441999标准4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；e楞型的纸板具有重量轻、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，由于本设计对象笔记本电脑在流通中是堆码运输，因此对其纸箱要求有较强的平面耐压性能；此外，电脑是高精密产品，所以对缓冲衬垫的要求较高，一般都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。2.瓦楞纸板的厚度设计瓦楞纸板的厚度是瓦楞设计中一个非常重要的因素，不仅决定着瓦楞纸箱的尺寸，而且影响到瓦楞纸箱的强度。一般是原纸厚度与瓦楞高度之和。瓦楞纸板的厚度计算公式如下：t=（tn+tmn+fhn）-d式中：t瓦楞纸板实际厚度；tn内、外面纸与夹心纸的厚度；tmn瓦楞芯纸的厚度；fhn瓦楞辊的高度；d瓦楞纸板制造过程中的厚度损失。如表3所示：楞型纸板厚度楞型纸板厚度楞型纸板厚度a5.3aa10.4ab8.1b3.3bb6.1ac9.4c4.3cc8.4bc7.1e2.33.外包装的尺寸设计3.1内尺寸计算由于是单体包装，就无须考虑排列方式，所以其内尺寸计算公式为：xi=xmax+2t+k式中：xi纸箱的内尺寸；t缓冲件的厚度；k内尺寸修正系数。瓦楞纸箱的内尺寸修正系数可参考表4瓦楞纸箱内尺寸修正系数libihi小箱型中箱型大箱型3737133457取kl=5mm，kb=5mm，kh=4mm，lmax=333mm，bmax=244mm，hmax=37mm，t=54.5mm，故由公式得纸箱的内尺寸为：li=lmax+2t+k=333+254.5+5=447mmbi=bmax+2t+k=244+254.5+5=358mmhi=hmax+2t+k=37+254.5+4=150mm3.2制造尺寸计算由公式得其制造尺寸x=xi+k f=bi/2+xf 式中：x瓦楞纸箱长、宽、高制造尺寸；xi纸箱内尺寸；k制造尺寸修正系数；f纸箱对接摇盖宽度；bi纸箱非结合端面制造尺寸；xf摇盖伸长系数。表4为02类纸箱制造尺寸修正系数值，表5为瓦楞纸箱接头尺寸，表6为02类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数。表4 02类单瓦楞纸箱制造尺寸修正系数（mm） 名称楞型 l1l2b1b2ha64639b32326c53538e21213表5 瓦楞纸箱接头尺寸j纸板结构单瓦楞双瓦楞j35404550表6 02类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数xf 箱型楞型02010203020402050206a2302230202b1.52011.520101c1.52.501.51.52.501.501.5e000100由表4，5，6得出：kl1=3，kl2=2，kb1=3，kb2=2，k=6，j=38，xf=2所以由公式，得瓦楞纸箱的制造尺寸：l1=li+kl1=450mm，l2=li+kl2=449mmb1=bi+kb1=361mm，b2=bi+kb2=360mmh=hi+k=156mm，f=b1/2+xf=182.5mm再由以下公式可以得出其外尺寸：x0=xmax+k式中：x0瓦楞纸箱外尺寸；xmax纸箱最大制造尺寸；k纸箱外尺寸修正系数。表7 瓦楞纸箱外尺寸修正系数（mm）楞型abceaabbccabacbck5-73-54-62-410-146-108-128-129-137-11表7为纸箱外尺寸修正系数值，由此得出k=4.，计算出外尺寸为：l0=lmax+k=454mmb0=bmax+k=365mmh0=hmax+k=160mm4.托盘堆码计算托盘堆码时，最大堆码层数的确定比较复杂。主要取决于下列因素：hw流通过程中的最大堆码高度(3400mm)t托盘高(厚)度(100mm)hmax托盘包装的最大高度(1500mm)h0纸箱高度外尺寸160mm由于设计因素较多，所以采用逐步试算法。计算过程如下:nmax=inthmax-t/h0=8;式中nmax单个托盘包装中最大纸箱堆码层数。 nmin=inthw/hmax=2式中nmin流通过程中最大有效堆码高度下可堆码最少的托盘包装层数。nmax=inthw-nmint/h0=20; 式中nmax仓储中纸箱可能的最大堆码层数。n=intnmax/nmax=2;式中n仓储堆码可能的托盘包装层数。n=nmaxn=16 nmax为此另nmax= nmax-1=7，算的n=14 n所以选择堆码层数n=14层5.集合包装设计 现在托盘是随着集装箱和集合包装而出现的一种新的物流技术5.1托盘设计5.1.1 托盘的选择（1）托盘的选择为木托盘（2）要设计使托盘的表面利用率最大。因为纸箱的外尺寸为：l0b0h0454mm365mm160mm。根据联运通用平托盘主要尺寸系列（iso6780）选择代号为tp1的联运托盘，公称尺寸lb11001100 mm，叉孔高度为100 mm。（3） 瓦楞纸箱在托盘上的排列方式。排列方式选择重叠堆码型，使其操作简便，耐压性和利用率达