笔记本电脑物流运输包装设计.pdf

陕西科技大学硕士学位论文笔记本电脑物流运输包装设计姓名：张美艳申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：刘筱霞20090601笔记本电脑物流运输包装设计摘要现代包装是商品不可分割的组成部分。包装和商品的生产、流通、消费一起，形成社会生产的良性循环。商品在生产中采用好的包装，可以提高生产效率，降低生产成本；在商品流通中采用好的包装，可以提高运输、装卸效率，减少破损，降低劳动强度和费用；在商品销售过程中，好的商品包装起到了无声推销员的作用，同时还可以增加商品的附加值，从而扩大销售和带来好的经济效益。笔记本电脑的销售需求量很大，但在运输与销售环节中因包装不当会对其质量和外观造成一定的破坏。笔记本电脑属于贵重的电子产品，包装不当造成的损害将会对厂商带来严重的经济损失。因此选择合适的材料与结构、计算出准确的尺寸对于缓冲垫和包装箱的设计是非常重要的。本论文是在确定设计对象的尺寸和流通环境条件的基础上，采用一种新型笔记本电脑包装一气垫与瓦楞纸板复合缓冲包装结构。它包括气垫、瓦楞纸板制造的缓冲结构、以及附件盒结构三部分。采用这种新型的气垫与瓦楞纸板复合缓冲包装结构，具有物流包装成本低，重量轻、碳排量低等优点，可以替代目前大量使用的环保性能差的发泡聚苯乙烯( E P S ) 、成本高的发泡聚乙烯( E P E ) 、碳排量高的瓦楞缓冲垫等传统缓冲材料。通过温湿度试验、跌落试验表明，本缓冲结构的各项性能都可以满足有关标准规定的要求；生产成本低于发泡塑料和瓦楞缓冲垫；由于气垫与瓦楞纸板复合缓冲包装结构件可以折叠运输与贮存，流通成本与能耗也很低；气垫与瓦楞纸板缓冲包装结构件是容易回收再生的理想绿色包装材料。关键词：笔记本电脑，瓦楞纸板，气垫，包装设计，成本，碳排量L A P T O PL o G I S T I C SP A C K A G I N GD E S I G NA B S T R A C TM o d e r np a c k a g i n gi st h ei n t e g r a l p a r to fg o o d s P a c k a g i n g ，c o m m o d i t yp r o d u c t i o n ，c i r c u l a t i o na n dc o n s u m p t i o nm a k eu po ft h es o c i a lp r o d u c t i o nc y c l e U s i n gg o o dp a c k a g ei nt h ep r o d u c t i o n ，c a ni m p r o v ep r o d u c t i v i t ye f f e c ta n d l o w e rp r o d u c t i o nc o s t U s i n gg o o dp a c k a g i n gi nt h ec i r c u l a t i o no fc o m m o d i t yc a ni m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h et r a n s p o r t a t i o n ，l o a d i n ga n du n l o a d i n g ，a n dc a nr e d u c et h ed a m a g e ，l a b o ri n t e n s i t ya n de x p e n s e s I nt h ec o m m o d i t ys a l ep r o c e s s ，g o o dp a c k a g i n gi st h eb e s ts a l e s m a n A tt h es a m et i m e ，i tc a ni n c r e a s et h ec o m m o d i t yv a l u e ，e x p a n dc o m m o d i t ys a l e sa n db r i n gg o o de c o n o m i cb e n e f i t s Ag r e a tn u m b e ro fl a p t o p sa r ed e m a n d e d ，b u tt h ei m p r o p e rp a c k i n gc a nc r e a t ec e r t a i nd a m a g et oq u a li t ya n da p p e a r a n c eo ft h ep r o d u c ti nt h et r a n s p o r t a t i o na n ds a l ep r o c e s s L a p t o pb e l o n g st oap r e c i o u se l e c t r o n i cp r o d u c t ，a n di m p r o p e rp a c k i n gw i l lb r i n gs e r i o u se c o n o m i cd a m a g et om a n u f a c t u r e r s S oc h o o s i n gs u i t a b l em a t e r i a l ，s t r u c t u r e ，a n da c c u r a t es i z ef o rc u s h i o na n dp a c k a g i n gd e s i g ni sv e r yi m p o r t a n t O nt h eb a s i so fd e t e r m i n i n gd e s i g ns i z ea n dc i r c u l a t i o nc o n d i t i o n ，t h ep a s s a g er e s e a r c h e san e wl a p t o pp a c k a g i n g ，ak i n do fc o m p o u n dp a c k a g eo fa i rc u s h i o nw i t hc o r r u g a t e dp a p e r b o a r d s I ti sm a d eu po ft h r e ep a r t sw h i c hi n c l u d em a t t r e s s ，c u s h i o ns t r u c t u r ea n da c c e s s o r yb o xs t r u c t u r em a d eu po fc o r r u g a t e dp a p e r b o a r d s T h i sn e wa i rp a c k a g ew i t hc o r r u g a t e dc o m p o u n dc u s h i o np a c k a g i n gs t r u c t u r eh a ss e v e r a ls t r o n g p o i n t s ，s u c ha sl o w e rl o g i s t i c sp a c k a g i n gc o s t ，l i g h t e rw e i g h ta n dl o w e rc a r b o ne m i s s i o n s ，a n dc a nr e p l a c et r a d i t i o n a lm a t e r i a l ss u c ha sE P Sp o l l u t i n ge n v i r o n m e n t ，t h eE P Ew i t hh i g hc o s ta n dp a p e r b o a r d sw i t hh i g hc a r b o ne m i s s i o n s T h r o u g ht h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yt e s ta n dd r o pt e s t ，t h i sn e wc o m p o u n dp a c k a g ef u n c t i o nm e e t st h er e l e v a n tUs t a n d a r d s ，a n dp r o d u c t i o nc o s t sa r el o w e rt h a nf o a m e dp l a s t i c sa n dc o r r u g a t e dc u s h i o n D u et ot h em a t t r e s s a n dc o r r u g a t e dc o m p o u n dc u s h i o np a c k a g i n gs t r u c t u r ec a nb e i n gf o l d e di nt h et r a n s p o r t a t i o na n ds t o r a g ep r o c e s s ，c i r c u l a t i o nc o s t sa n de n e r g yc o n s u m p t i o na r el o w T h em a t t r e s sa n dc o r r u g a t e dp a c k a g i n gs t r u c t u r ei sa ne a s i l yr e c y c l e da n db e l o n g st oak i n do fg r e e np a c k a g i n g K E YW O R D S ：l a p t o p ，c o r r u g a t e db o a r d ，m a t t r e s s ，p a c k a g ed e s i g n ，c o s t ，c a r b o ne m i s s i o n s1 1 1些酉型壁叁堂堡堂鱼迨窑原创性声明及关于学位论文使用授权的声明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：鍪：盏丝日期：2 Q 蝼生 旦关于学位论文使用授权的声明本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：逝导师签名：雅日期：垫西丛旦1 绪论1 1 课题背景包装是产品生产过程的继续，是产品制造的最后一道工序，也是商品流通过程中的重要环节。对大部分产品来说，只有进行了包装，生产制造过程才算完成。产品经包装后成为运输包装件，在到达用户手中所经历的流通过程有装卸、运输、储存等许多环节，在这些流通环节中会遭受到冲击、振动、压力、气候等诸多因素的影响。因包装不善而造成内装产品损坏的现象时有发生，其中因冲击、振动而引起的包装件损坏更为常见。因此产品从生产厂家到用户手中这一流通过程中必须要采取保护措施来减小产品的破损，以保证产品完整无损地送到使用者手中。但同时包装又使产品的包装成本有所增加，从而也增加了产品的总成本，要使包装成本有所下降就要在在包装结构设计上进行优化。伴随着人们环保意识的提高，电子信息产品包装的环保问题亦受到更多的关注。近年来，欧盟对中国家电的显示器配额己解冻，欧盟正成为我国家电出口的另一重要市场。但欧盟各国对木质托盘、木质包装箱、E P S 发泡塑料有严格的限制和规定。特别是不要轻易粘上欧盟限制的铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚糗联苯等有害物质【- 】。所以在产品的包装设计上因该结合产品的特性选用性能好、可重复利用的无污染的绿色包装材料，以取得良好的经济效益和社会效应。包装是商品的脸面，也是消费者认知该产品的媒介。对于商品进行适当的包装，既可起到保护商品的作用，又可增加其外部的美观。但是由于厂家对包装的误解和为了刺激消费对商品进行了的过度包装，所谓过度包装就是包装的耗材过多、分量过重、体积过大、成本过高、装潢过于华丽：1 。目前，对商品进行过度包装的现象日趋严重，不少包装已经背离了其应有的功能。不合理的包装导致过度消耗了资源，使社会承担了过度的包装成本，其危害表现在以下几方面：一是浪费大量资源；二是污染环境：三是损害社会利益。由于环境的破坏和资源的滥用引起了全球气候的变化，全球气侯的变化不仅对冰川、冻土等自然系统构成威胁而且对水源、农业、林业等人类生存也构成威胁。据I P C C ( 联合国气候变化政府间专家委员会) 数据显示：到2 0 3 0 年世界温室气体排放将增长3 4 0 亿吨，我国的温室气体排放将增长到1 2 0 亿吨。因此建立科学合理的包装设计、采用合理的包装材料，能够使产品在流通过程中，减少费用和损耗，为国家节约资源，为企业降低成本【3 】。综上所述，改善产品的包装质量，可以提高产品的开箱合格率，有利于提高品牌形象。简化包装结构，有利于减低在运输过程中造成的产品损坏，降低总的成本，节约有限的资源。对于厂家而言提高和简化包装设计有利于在激烈的市场竞争中赢得一席之地。在商品经济条件下，商品生产与商品交换都离不开包装，包装与商品的生产和流通有着极为密切的关系。因此生产厂家应该注重包装结构设计的重要性。1 2 研究主要工作及创新点1 2 1 研究的主要工作本课题所要研究的内容可以概括起来为以下几个步骤：第一步：瓦楞纸板包装结构的设计。第二步：气垫包装袋性能、结构的研究。第三步：包装成本的分析。第四步：碳排量的研究。1 2 2 论文创新点本论文设计了一种新型复合包装结构应用于笔记本电脑的包装。这种复合缓冲包装结构是由第一缓冲垫瓦楞纸板与第二缓冲垫气垫所组成，在本设计中第一缓冲垫瓦楞纸板起到一定的支撑作用；第二缓冲垫气垫内部是由空气填充的有效地减缓了外界的冲击。气垫代替了原有全瓦楞结构中的一部分纸板，所以包装成本、运输成本、碳排量都有所下降。1 3 研究的目的和意义1 3 1 研究的目的在环境恶劣、资源紧缺的情况下，本文对笔记本电脑提出的新型复合包装瓦楞纸板与气垫相结合，此结构设计中由于气垫包装袋是由9 9 的空气和l 的胶膜组成，所有原料皆不含有毒物质及有毒重金属，不管是在生产、使用或放置，原物料或产品都是完全干净的，不会造成任何的污染。此种包装材料属于可回收再利用的绿色包装，是很符合目前的环保消费意识。除此之外在未充气前完全平面化、质轻体积小不占空间可节省大量的运输费用，还降低了一定的包装成本与运输成本。1 3 2 研究的意义气垫和瓦楞纸板的复合包装对笔记本电脑的包装是一种全新的尝试。气垫包装袋运用少量合成塑料薄膜及气室观念，开发成气室排列的内包装，包装成本与运输成本都较低、环保可回收、防潮、防腐、抗震保护极佳，是替代现有的E P S 、E P E 、纸制类内包装，是最经济、最符合环保的包装材料。2篁鱼奎坐堕塑真壅堑量塾逛盐2 方案的确定2 1 现状由于笔记本电脑具有重量轻、体积小、随身携带方便等优点笔记本电脑有着很大的市场潜力。但由于在销售与运输过程中，困包装、运输、装卸等不当常常会使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，有着重要的意义。图2 - 1 、图2 - 2 和圈2 - 3 ( 详见附录A ) 分别是目前同本某品牌的笔记本电脑的整体包装、缓冲盒包装和附件盒包装的结构形式。这种结构的包装存在两个缺陷：第一，附件空间狭窄。因为外包装箱的内尺寸为3 9 9 x l1 6 x 3 3 6m m ，电脑的厚度为4 65m m 。附件盒所占有的空间必须为4 7 m m 见图2 - 4 所示，并且还需要至少5 m m 装L C D 的间隙根据目前的尺寸可知空间很窄，这样附件盒很容易和L C D 相撞击的：第二，包装材料采用全瓦楞纸板这样使得运输成本、包装成本较高，而且碳排量也很高。图2 - I 整体包装F i 9 2 1W h o l ep a c k a g e一】_u 上日习旺 叶一l 一图2 - 2 缓冲盒F i 9 2 - 2C u s h i o nb o x图2 - 3 附件盒F i 9 2 - 3A c c e s s o r y b o x睦跫塾建S ! l 堡土堂堕墼堑2 2 设计依据2 2 1 设计的要求图2 4 结构图F i 9 2 4s t r u c t u r ed r a w i n g表2 I 产品基本务件T a b 2 一lP r o d u c t b a s es i t u a t i o n电脑外尺寸( r a m )外包装箱尺寸( m m )电脑重量( k g )附中l = 盒重带( 1 ( g )外包装箱箱型原包装成本( 美元)产鼙( 个爿)袁2 - 2 附件信息T a b 2 r 2 A s 0 口i n f o m a l i o n一一一表2 - 3 试验要求T a b 2 - 3T e s tr e q u i r e m e n tN O E v a l u a t i o nI t e mE v a l u a t i o nC o n d i t i o nlP a c k i n gD r o pT e s tP a c k a g i n g , D r o pf r o m10 0 c m ；6 s i d e s ；4 e d g e sT e m p ：一3 0 - 7 0 ，H u m i d ：F r e e - 9 0 R H ，2P a c k i n gS t o r a g eT e s t3 c y c I e s ( 2 4 h o u r s c y c l e )跌落顺序见图2 - 5 ：箱子b o t t o m 舶n t 一- b a C k l e 钟1 i 曲t - 咱P ，箱子底部4 条棱：2 条长棱2 条短棱。图2 5 跌落方位定义图F i 9 2 - 5D r o pd i r e c t i o n气垫样件的温湿度试验周期如图2 6 所示：7 0 燃R 一2 5 5 0 R H渤F r e eR H；八八ABj jc | UUA ：3h o u r s ，B ：6h o u r s ，C - 8h o u r s ，D ：6h o u r s ，E ：3h o u r s图2 6 温湿度试验周期F i 醇- 6H u m i d i t yt e s tc y c l e托盘堆码要求如图2 7 所示，堆码3 层，每层2 0 个手提箱，共计6 0 个。图2 - 7 堆码要求F i 萨- 7S t a c k i n gr e q u i r e m e n t2 2 2 理论依据a 流通环境【s 羽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。流通过程以生产工厂为起点，以消费者为终点，它包括了商品及包装的运输、中转、装卸、仓储、陈列、销售等环节。货物流通环境中各种外界因素及包装损害原因见表2 _ 4 。产品包装件只有经受住一切外部危险因素( 运输条件、气候条件、生活化学条件等)的考验而安然抵达目的地，才能实现其功能，体现其社会经济效益。表2 - 4 货物流通环境中各种外界因素及包装损害原因T a b 2 - 4G o o d sc i r c u l a t i o no f v a r i o u se x t e r n a lf a c t o r sa n dc a u s e sd a m a g et op a c k a g i n g外界因素损害包装的原冈冲击装卸时跌澎在滑亍黎嘉嚣薹晶鲁茔薯委动搬运悯卧抛振动路基上有规则的缺献路轨接缝、喾青剥黜车轮不平衡结构振静压力加同拉紧力、其他约束力、仓库堆垛、起重运输动压力火车转轨、堆垛共振、在滑道和运输带上受其他包装物阻挡扎刺误用吊钩、装卸设备变形支撑或起吊不平衡升温曝哂、高温环境降温天寒、返输中未保暖低压海拔高、飞机机舱未充压光照日光直接照射、光化学作用水雠蠖趴醐咖漱黔蓄囊雾黼潮蜮徘瓶环污染灰尘、沙粒等外米物，产品渗漏8盗窃窃取、偷换放射性材料放射性污染b 产品脆值理论删1 ) 产品脆值脆值的含义是产品经受振动和冲击时用以表示其强度的定量指标。又称为产品的易损度。此值表示产品对外力的承受能力，一般用重力加速的倍数G 来表示。G 值越大，表示产品对外力的承受能力越强。传统的脆值理论概念是基于产品的破坏性跌落试验规定的，其力学模型如图2 - 8 。图中包装产品被简化成均质体m ，缓冲介质简化为一弹簧，弹性系数为k ，跌落高度为H ，x 为弹图2 - 8 缓冲包装模型F i 9 2 - 8C u s h i o np a c k a g i n gm o d e l簧受压的变形量。根据能量装换规律，从H 高处跌落到弹簧受压发生最大变形靠，为便于讨论略去外包装和弹簧本身质量，不考虑阻尼。按能量转换规律，从h 高度开始跌落，到弹簧受压发生最大变形为止，产品具有的势能将全部转化为弹簧的变性能，其大小等于产品克服弹簧反力所做的功，即：而嘲( 厅+ ) = p o ) a xO( 2 1 )由于弹簧是线性的，故p ( x ) = 缸，由m g h = l 2 k ，代入上式得：P ( x ) = 2 m g h x( 2 2 )根据牛顿第二定律，产品在弹簧力作用下的加速度哪例砌代入( 2 2 ) 得：a = 2 h g x( 2 3 )令2 h x = GN-a=Gg(2-4)由于2 h x ，故G l ；式( 2 - 4 ) 表示产品跌落冲击时产生的加速度，通常表现为重力加速的的倍数；在冲击问题上，通常用G 这种倍数来表示加速度的大小。由式( 2 2 ) ，得：P = G W( 2 5 )上式表明，产品跌落时所受冲击的大小，等于其重量和G 的乘积。当这种冲击超过产品结构所允许的极限时，产品即发生破损。包装工程中，把这个产品不发生破损的最大加速度值叫脆值。2 ) 破损定义9破损是指产品物理的或功能的损伤，是丧失了合格品质量指标之一的就叫破损。由于破损的性质和程度不同，破损可分为以下三种：失效：又叫严重破损，指产品已经丧失使用功能而且不可恢复；失灵：轻微破损，指产品功能虽已丧失，但可以恢复；商业性破损：主要指不影响产品使用功能而仅在外观上造成的破损。随可使用，但也降低产品的价值。C 冲击响应谱的基本原理f 5 ，9 - 1 0 自B i o t o J 提出冲击响应谱的概念以来，包装界学者将其引入到产品包装失效评定和包装优化设计领域，取得了一系列有意义的成果。N e w t o n t 2 3 先提出了产品破损边界与冲击响应谱的关联性，并给出了由冲击响应谱推算产品破损边界的般方法t n l 。冲击响应谱通常又称“冲击谱 , 4 - 1 5 ，是指将冲击激励施加到一系列线性、单自由度弹簧、质量系统时，将各单自由度系统的最大响应值，作为对应于系统固有频率的函数而绘制的曲线。它用冲击载荷作用在结构系统上的效果，即结构系统对冲击载荷的响应来描述冲击1 1 6 1 。由于传统的脆值理论用产品的最大加速度响应来评价其破损情况，流通环境的冲击强度必须小于产品脆值。但造成产品破损的原因除了冲击加速度的大小外，还与冲击脉冲的形状，脉冲持续时间，产品的固有频率等等因素有关。这些因素无法以传统的脆值理论来描述。这为以后的包装设计增加了一定的难度。而且原有破损边界曲线是采用矩形波形测出，在实际跌落时产生的冲击波并非矩形波，是更接近于半正弦波，由矩形波测出的产品脆值比实际产品脆值要偏小，从而在包装设计时过于保守。为了减少在设计缓冲包装时的保守性，现在冲击响应谱技术被包装学界受到关注。在冲击响应谱边界曲线上考虑的不是产品所能承受的最大加速度能不能超过产品脆值岔，而是产品关键件的在所有频率下的冲击响应谱的加速度值G 不要超过允许限。这种方法回避了不同冲击波形有不同结果的影响，不考虑激励，只考虑与包装缓冲结构关系密切的响应。采用这种方法设计缓冲包装时，即使激励脉冲峰值加速度超过冲击损坏边界曲线上的冲击脆值的2 5 以上时，也未发生损坏，从而可以克服冲击脆值的过于保守的不足。如果已知产品的固有频率，只要在固有频率的一半至二倍的频率范围内的加速度值不超过允许限，其他频率范围即使超过了允许限，也不会引图2 - 9 间谐振动位移的动力学模型F i 醇一9T h ed y n a m i cm o d e lo fh a r m o n i cd i s p l a c e m e n t起损坏。所以，美国试验与材料协会在1 9 9 9 年在原有标准A S T MD 3 3 3 2 中列入一个附件，增加了可以采用冲击响应谱进行产品脆值试验和应用于缓冲包装设计的内容旧。1 0冲击响应谱分析技术是建立在图2 - 9 所示单自由度阻尼线形振动系统模型的基础上的一种分析方法。如图2 1 0 所示，产品相当于由一系列单自由度阻尼线形振动系统模型组成，假定受到无质量的基座的加速度激励为Y ，其时间历程已经通过试验得到。基座加速度激励对每一个质量、刚度、阻尼和固有频率为m i 、| | i 、尔和A i 的单自由度阻尼线形振动系统都会分别产生出相应的加速度响应x ，。盘血丘血图2 - 1 0 冲击响厘谱分析动力学模型F i 9 2 一l OD y n a m i c a lm o d e lo f S R Sa n a l y z e任一固有频率的单自由度系统都可进行冲击响应谱分析，但在数值计算中通常采样选取的固有频率是2 “6 的倍数。于是，对于选取个以H z 为单位的固有频率，其频率值可能是1 0 ，11 2 ，1 2 6 ，1 4 1 ，( 1 0 ) 【2 x - 1 】。可见，带宽随频率值的增加而增加。每一个频率五值代表的是该带宽的中心频率值，其上限二和下限万可按下式计算：好利2 i | i 2ft=fcx21112(2-6)对于单自由度系统受激励，其计算公式如下：x ( f ) = 盖e x p ( 一向行f ) s i nt 万d t = F o b ( f ) ( 2 - 7 )氨) ：2 e x f 出】c o 文出) ：陋一& ) 一e x d - f 出】：0 出一2 A t ) +鸳吒& 加卜啦x d _ 舭幢h 2 I s i n - - C O S I 融刊。x i = 2 e x l ： - f 巩& 】c 。概& ) ：，一一e x d _ 级& I 。x ，之+ 鸳& Y 。，2 8 + 啦井弼叫b ( 1 芬归址细s 叫多H2 3 整体方案的确定设计的总目标是降低物流包装系统的成本和碳排量。根据目前此种电脑的特性和原有的包装结构存在的缺陷和所选用包装材料的成本高、碳排量大等特点，提出了一种对笔记本电脑新型的包装结构设计气垫和瓦楞纸板复合包装结构，如图2 1 1 所示。这种复合包装结构替代原来的全瓦楞纸板缓冲垫结构方案，实现了降低物流包装系统的成本和碳排量的目的。1 - - 0 2 1 7 箱型瓦楞纸箱：2 一气垫；3 一气垫瓦楞纸板支撑；4 一附件盒瓦楞纸板支撑；5 一笔记本电脑；6 一附件盒图2 1 1 笔记本电脑气垫瓦楞纸板复合包装结构F i 9 2 1lL a p t o p sm a t t r e s sc o r r u g a t e dc o m p o u n dp a c k i n gc u s h i o ns t r u c t u r e托盘单元包装的结构示意图如图2 1 2 所示。在超轻的E P S 托盘上堆码3 层每层2 0个共计6 0 个瓦楞手提箱，4 个瓦楞纸板护角与0 4 5 2 箱型瓦楞纸板上盖将堆码纸箱形成整体，最后用拉伸缠绕膜收紧。图2 1 2 整体方案图F i 9 2 1 2T h ew h o l ep l a n1 2楞纸护角P S 托盘2 4 本章总结通过对产品笔记本电脑本身特性、原有包装结构、流通环境、包装废弃物的分析，提出了一种新的包装结构瓦楞纸板与气垫的复合包装。这种新型的复合包装与原有的全瓦楞纸板相比较可降低包装成本、运输成本以及碳排量，是符合现在包装趋势的设计。匡塑塾丝叁堂堡堂堡丝窑3 物流包装系统设计3 1 外包装盒设计3 1 1 外包装盒材料的设计【- s l瓦楞纸板因可加工性极好、使用方便、刚柔兼备的保护性、利于促销、成本低廉、符合可持续发展等优点，在包装制品中得到了广泛应用，在本设计中也采用瓦楞纸板为外包装盒材料。笔记本电脑的包装一般是单体包装，外包装箱型任然选用原有标准箱型0 2 1 7 见图3 1 。由于笔记本电脑重量轻，故实际中可使用胶黏剂粘合接头1 4 ) 。按照G B T 6 5 4 4 - - 1 9 9 9 标准规定，U V 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【1 9 】。由于本设计对象笔记本电脑在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，所以综合考虑选高强低克重的B 型瓦楞纸板。B 瓦选一等品的S 一2 1级瓦楞纸板，边压强度P r o = 4 0K N m ，配材选A 级纸板。计算如下：已知内装物为4 8 5 k g ，3 层堆放，总高为1 0 3 8 m m ；包装箱外尺寸4 0 5 1 2 2 X 3 4 6 m m ，内尺寸为3 9 9 X1 1 6 X 3 4 0 m m ，在相对湿度9 0 、野蛮装卸为0 6 、印刷与开孔0 8 的条件下存放9 0 天。堆码3 0 - 1 0 0 天的疲劳系数为1 6 5 。瓦楞纸箱空箱抗压计算：L = M x g x 似啪F( 3 1 )式中：己空箱抗压标准( N ) ：膨一瓦楞纸箱内装物质量( 蚝) ；r 重力加速度；阡一仓储或运输车辆的空间高度( m ) ；I 广瓦楞纸箱外高( m ) ；P 一劣变系数( 1 6 5 ) 。则L = 4 8 5 9 8 ( 1 0 3 8 0 3 4 6 ) 0 3 4 6 1 6 5= l5 6 8 4 9 NK = P e P 。( 3 - 2 )其中扫I 0 5 5 0 4 8 0 6 0 8 = 7 8 9得出肛1 5 6 8 4 9 7 8 9= 12 3 7 7 6 N1 4边压强度计算：嬲丁8 7 5 拳厕( 3 - 3 )式中：们卜边压强度( I C N I m ) ；B C 卜空箱抗压强度( ；艿卜纸箱内尺寸长宽之和的2 倍( m ) ；卜纸板厚度( m ) 。则肛( 3 9 9 + 11 6 ) x 2 1 0 0 0= 1 0 3 mE C T = 1 2 3 7 7 6 5 8 7 5x ( 1 0 3 x O 0 0 3 3 ) 1 忍= 3 6 1 4 K N m由瓦楞纸板技术新指标表3 1 、3 2 得出纸板代号为一等品的S 2 1 瓦楞纸板。表3 - 1 瓦楞纸板技术新指标T a b 3 1T h e n e wi n d e xc o r r u g a t e dt e c h n o l o g y种类内优等品一等品合格品耐破度边压耐破边压强边压代号强度代号度度代号耐破度强度( k p a )( kP a )( k N m )( k P a )( k N m )( k N m )单瓦S 1 16 3 84 5S 一2 14 1 04S 1l3 9 23 5楞纸S 1 27 8 55S 2 26 8 64 5S 1 25 8 84S 1 31 1 7 76S 一2 39 8 05S 1 37 8 44 5板S 1 41 5 7 07S 一2 41 3 7 36S 1 41 1 7 75双瓦D 1 17 8 56 5D 1 16 8 66D 1 15 8 85 5楞纸D 1 21 1 7 77D 1 29 8 06 5D 一1 27 8 46D 一1 - 31 5 7 08D 一1 31 4 7 37 5D 1 31 1 7 76 5板D 1 41 9 6 19D 1 41 6 7 58D 1 41 5 7 07表3 - 2 瓦楞纸箱选用规定T a b 3 - 2C h o o s ep r o v i s i o n sc o r r u g a t e dc a n o n纸箱种类内装物最人重量最大综合尺寸瓦楞纸板代号( k g )( m m )一类二类三类57 0 0S 1 1S 2 1S 3 11 01 0 0 0S 1 2S 2 2S 3 2单瓦楞纸箱2 01 4 0 0S 1 3S 2 3S 3 33 01 7 5 0S 1 4S 2 4S 3 44 02 0 0 0S 1 5S 2 5S 一3 51 51 4 0 0D 1 1D 2 1D 3 12 01 7 5 0D 1 2D 2 2D 3 2双瓦楞纸箱3 01 0 0 0D I 3D 2 3D 3 34 02 0 0 0D - 1 4D 2 4D 3 45 52 5 0 0D 1 5D 2 5D 一3 51 5表3 - 3 常见瓦楞纸板厚度参考值T a b 3 3C o m m o nc o r r u g a t e dt h i c k n e s s楞型ACBEA AA CC CA BB CA EB BB E厚度5 54 33 32 31 0 49 48 48 17 176 15( m m )3 1 2 外包装盒的尺寸设计外包装盒任然选用原有的手提式0 2 1 7 型纸箱1 2 0 ，展开图和立体图见图3 - l a ) 、b )所示。r1r 声与x V 1mr 厂一厂厂图3 - 1 外包装盒的平面与图F i - 1O u t e r - p a c k g ep l n en dS t e r e o g r a y玺正在出脑物短瑶塑堡董强让3 2 气垫设计3 2 1 气垫特性1 2 1z I气挚包装袋是一种应用空气缓冲原理整体包裹物品使之不被破坏的新型缓冲包装材料，气垫包装袭由气柱和热封线加以分隔组成，在该热封线上每问隔1 0 1 5 公分即开设一连通口，见国3 2 ( 详见附录A ) 。而一气柱与另一气柱之间则各自独立，气体无法在气柱组之间互通。任一气柱破裂气体泄漏时，并不影响其它气柱的气密状卷。它可以在很大程度上取代现有的E P S 、E P E 、纸制类内包装材料，是最经济、最符合环保的包装材料。圉3 - 2 气垫包蓑袅F i 9 3 - 2 M a t t r e s s p a c k a g ea 气垫的特性以往仓库需一大堆的缓冲材料库存，但气垫体包装袋可以实时上线，立刻充填，要多少就充多少，完全不占空间。气体包装袋是由9 9 9 6 的空气和1 的胶膜组成，包装材料未使用前完全平整，不占空问可节省大量的运储费。 气体包装袋的支撑性绝佳，单一个气体包装袋可承受6 0 1 2 0 k g 的重压而不破裂。气体包装袋能保护所包装的产品，不只是填充、支撑。和传统的填充物比较不会因包装内箱空隙大，而在运送过程中物品经常移位造成损坏，既使遭遇外力挤压，气体包装袋的贴身设计也能利用气垫柬分散压力以避免损害。在一般的使用条件之下，气体包装袋可以节省2 0 5 4 0 的运送空问。气体包装袋不管要回收或经完全破坏丢弃或焚化，部无环保问题的产生。气体包装袋所用原料皆不含有毒物质及有毒重金属，不管是在生产、使用或放置任何状况下，原物料( 胶膜) 或成品( 气垫) 都是完全干净的，不会造成任何的污染。表3 4 、3 ，5 分别是气垫包装袋与各种包装材料的比较和气体包装的应用规格。表3 4 气垫包装袋与各种包装材料比较T a b 3 - 4M a t t r e s sp a c k a g ec o m p a r e dw i t ha l lk i n d so fp a c k a g i n gm a t e r i a l s特性气垫包装袋纸浆注模成型E P SE P E未充气前完全平整，材积较大蓬松，大蓬松，较大材积小比传统包装材料节仓储占用大量空间占用大量空间占用大量空间省2 0 - 4 0 的空间耐湿性防潮、防水不防潮不防潮产品完全包覆、高抗缓冲性好良优良压、缓冲性极佳外观极佳、洁净粗陋、易掉屑一般差无须专模、变形好、周期长、须开专周期很长、粘贴、模、变形差、定周期长、须开专变形尚可、定型加工定型差模、变形差佳型尚可一般无毒性、可完全同收可部分分解、可可回收制成粘可回收再利用、再利用、体积小、回完全回收再利可回收制成粘用、耗用人量纸料、涂料、回收环保收成本低处理费用高料、涂料、回收浆资源处理费用高现有包装材料的取过渡性使用、渐趋势渐渐禁止使用渐渐禁止使用代者渐弃用表3 - 5 气体包装袋的应用规格【2 4 lT a b 3 - 5M a t t r e s sp a c k a g i n gs p e c i f i c a t i o n气室人小3c m 2 c m6c m 4 c m材料厚度0 0 5 O 1 50 0 5m m 0 1 5 m m适H j 包装重物叟0 0 k gS 1 0 0 k最人充气压力0 0 2 m p a0 2 0 m p a实用充气压力0 0 4 m p a 0 15 m p a0 0 4 m p a 0 15 m p a耐高温持续时间+ 7 5 1 2 H+ 7 5 门2 H耐低温持续时间2 0 2 4 H2 0 2 4 H稳定性气压0 0 4 m p a , 负荷5 0 0 k g m 2 ，六个月漏气1 0 以内。防腐、防潮性E n g i n e e r i n gp l a s t i cC o E xF i l m 材质，防潮、防水、防腐、阻气3 2 2 气垫结构图见图3 - 3 a ) 、b )1 8创3 - 3 气垫的平面与立体圈3 3 内包装盒设计3 3 1 内包装盒选材【2 5 - 2 6 1近年来，欧美等国的微细瓦楞的市场份额逐年在增加，如F 、N 、G 、O 等微细瓦楞纸板目前的总产量已占整个瓦楞纸板总产量的1 0 ，美国更是达到了1 5 ，并以每年2 的速度递增。传统观念认为包装承载是以内存物重量来确定材料的克重强比，但却忽略了包装与被包装产品互相支撑的作用。与传统的五层包装产品相比，三层高强度、低克重瓦楞包装产品同样能起到保护商品的作用，而且还节省了将近5 0 的纸张和各种能源的消耗，有效地降低包装成本。另外，微型瓦楞纸板可以在胶印上直接印刷，既能获得精美的图案，又不会因印刷使瓦楞纸变形、降低或破坏纸板强度【2 刀。在本设计中内包装盒缓冲盒与附件盒选用属于高强瓦楞纸板中的微型瓦楞纸板E 。因为微型瓦楞纸板有以下几点优点：微型瓦楞纸板由于成本低、抗震性能好、抗压强度高，可直接进行胶印以及环保等特点，其市场竞争力越来越被业内人士所看好。由于微细瓦楞具有堆码强度高、耐破度和挠伸性能佳以及质轻板薄等优点，目前信息家电行业、食品行业、化妆品行业、会展行业以及出口产品等领域都在使用微细瓦楞包装。由于微细瓦楞一片成型，加之高强度瓦楞原纸的选用，所以瓦楞纸产品易回收再生利用，是一种理想的“绿色包装材料。质优量轻，节省成本，是微型瓦楞纸包装的又一大优势。微瓦保护功能强。例如冰淇淋是需要冷冻的食品，在运输的时候容易受N ； t - 界环境的影响而导致变形。由于微细瓦楞包装楞型较小，单位面积的瓦楞条数较多，因此提高了包装的抗压能力，对产品具有更好的保护功能。另外，在提高抗压强度、缓冲性能的同时，它还具有耐低温、防潮等优点。3 3 2 缓冲盒结构设计见图3 4 a ) 、b ) ，其中单位为m i l l 。蚧l I晶I一蛤、，崞、，5 0 旷19 0、oO1_ _3_盂- JJ1 0 09 04 812 51 4 07 0屹杈)1 8r _ 1 8r1 0I - - b )图3 - 4 缓冲盒的平米与立体图F i 醪- 4C u s h i o nb o xp l a n ea n dS t e r e o g r a p h y见图3 - 5 a ) 、b ) ，其中单位为m m 。a )b )图3 5 附件盒的平面与立体图F i 9 3 - 5A n n e xb o xp l a n ea n dS t e r e o g r a p h y3 4 堆码设计 丝- 3 0 l堆码强度是纸箱设计的重要指标，是指仓储的瓦楞纸箱包装在一定时间的静态压力下堆码即将倒塌之前所能承受的载荷。在现代运输和包装设计中，堆码强度显得更有意义和实用价值【5 】。3 4 1 包装箱在托盘上的堆码与固定a 包装箱在托盘上的堆码托盘化包装过程中，包装件在托盘上的堆码方式也是一个很重要的问题。包装件的堆码方式一般有简单重叠式、交错式、纵横式、旋转式、骑缝式、枞树式、竖立式和装配式等，各种堆码方式的比较见表3 - 6 。托盘承载表面积的利用率一般应不低于8 0 。表3 - 6 包装件的堆码方式比较T a b 3 6C o m p a r es e v e r a ls t a c km o d e s项目稳定性耐压性利用率操作性交错式好较高较高较简单纵横式好较高较高简单旋转式最好较高低较简单简单重叠较差高高简单b 拉伸膜裹盘运输【5 ，2 2 - 3 1 J缠绕膜又称“拉伸膜 ，其特点为质软软薄，具有优势的抗拉性、抗刺穿性和抗撕裂性，缠绕膜的功能是使包装好的产品都集中在一起，使产品在运输过程中免于受损，而且灰尘也不易进入缠绕膜。良好的透明度可以使肉眼检查变得比较容易，而且在许多情况下可以加快货物处理速度。缠绕膜的使用非常简便，用手或是机械都可以把薄膜缠到包装上。采用裹绕方式将各种商品固定在托盘上，便于货物集装化( 成组) 储存、运输、装卸，能有效地防止货物倾倒和包装破损，防止货物受潮霉变，提高商品保洁度，加速车船周转；并且成本低，能耗省，设备占场地面积小。拉伸薄膜具有单元化、初级保护性、压缩固定性、成本节约性等通用性质：单元化：这是缠绕膜包装的最大特性之一。借助薄膜超强的缠绕力和回缩性，将产品紧凑、固定地捆扎成一个单元，使零散小件成为一个整体，即使在不利的环境下产品也无任何松散与分离，而且没有尖锐的边缘。初级保护性：初级保护性提供产品的表面保护，在产品周围形成一个很轻的、保护性外表，从而达到防尘、防油、防水、防盗的目的。尤为重要的是缠绕膜包装使包装物品均匀受力，避免受力不均匀对物品造成损