美的微波炉的运输包装设计

XXXX大学 毕业设计美的微波炉的运输包装设计指导教师 XX教授学院名称XX学院论文提交日期 20XX年X月X日专业名称XXXX论文答辩日期20XX 年 X 月 XX 答辩委员会主席 评阅人 XXX随着社会经济的迅速发展，我国的包装行业进入了高速发展阶段，人们对于环保的 意识也越来越高，绿色浪潮对于我国原始的包装行业有极大的冲击。欧美国家对环保的 日益重视，对进口商品的包装要求越来越高，很多国家已经将使用多年性能良好和价格 便宜的发泡聚苯乙烯（EPS）拒之门外，可循环再用的纸品包装则成了最好最成熟的替 代品，纸品包装具有迫切的需求和良好的发展前景。绿色壁垒迫使传统包装行业进行改革，许多出口商品的企业，需要改变传统包装， 以纸品代替木材、泡沫等包装材料。为了使美的微波炉的运输包装达到欧美国家环保标 准，本文以绿色包装的理念为指导，对其进行了全纸化缓冲包装的改度设计，采用瓦楞 纸板、蜂窝纸板、珍珠棉等材料的组合结构，替代传统包装中的EPS部件，使得包装符 合欧美国家的环保标准。首先，根据经验确定了产品的跌落高度，针对微波炉的结构特征，找出易损部件并 进行了分析：然后，分析了蜂窝纸板、瓦楞纸板与珍珠柵在缓冲性能上的优良性能，有 针对性地进行结构改良设计；利用Solidworks绘出了缓冲结构与外包装箱设计结构图， 制造出样品，最后，对其进行了跌落试验，结果表明改度后的包装设计达到了企业标准 要求，微波炉全纸化包装设计是可行的。关键词：微波炉 全纸化缓冲包装蜂窝纸板瓦楞纸板1前言11.1美的微波炉的简介11.2微波炉包装的现状及存在的主要问题113绿色包装的发展与意义21.4课题的主要研究内容21.5课题的意义32缓冲包装设计理论基础32.1产品在流通环境中经受的破坏性因素32.2产品抗破损的描述方法52.2.1脆值理论52.2.2破损边界理论72.3缓冲包装材料的缓冲特性72.3.1缓冲效率与缓冲系数72.3.2静态缓冲系数与动态缓冲系数83瓦楞纸板与蜂窝纸板的缓冲性能研究113.1瓦楞纸板的简介113.1.1瓦楞纸板的结构113.1.2瓦楞纸板的性能特征123.1.3瓦楞纸板在包装中的应用133.2蜂窝纸板的简介133.2.1蜂窝纸板的结构143.2.2蜂窝纸板的性能特征14323蜂窝纸板在包装中的应用153.3珍珠棉简介164美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉运输包装设计164.1缓冲与防振包装设计的“六步法”164.2微波炉的跌落高度分析1743 美的AG025LC7-NSH微波炉的结构与脆值分析174.4微波炉缓冲结构设计224.5外包装箱的设计284.5.1瓦楞纸箱的箱型选择284.5.2瓦楞纸板的选择294.5.3瓦楞纸箱的尺寸设计304.6瓦楞纸箱的平面结构及立体结构334.7包装试验测试345结论34致谢35参考文献36英文摘要381前言随着现代化工业技术的迅速发展，环境污染问题越来越引起人们的重视，传统的包 装行业由于环保性差，出口面临严峻的考验，目前，世界上各国都在研究不会造成污染 的包装材料。然而，全纸化缓冲包装，由于其度好的物理性能和环保性能，可循环再生, 备受欧美国家青睐，特别是在对外贸易行业方面。美的微波炉，进军国外市场，其包装 必须达到欧美标准，鉴于贸易壁垒当中，木材、EPS等材料都极大限制了，唯有实现全 纸化缓冲包装。以绿色包装的理念为指导，对于微波炉，采用瓦楞纸板、蜂窝纸板、珍 珠棉等材料，通过构件替代传统包装中的EPS部件，实现全纸化包装。1-1美的微波炉的简介微波炉，英文名称microwave oven/microwave,它是一种采用微波加热食品的现代 化烹调厨具，由电源、磁控管、控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约 40000伏高压，磁控管在电源的激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调 腔内，从而加热食物。美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉，采用新一代纳米银技术， 长效健康杀菌，除异味，耐磨，易淸洁，25L黑晶全幅大平板，在空间、容量、性能， 效率方面指标创新高，其结构是国内品牌第一款下拉门产品，满足左右手习惯的同时， 方便顾客放食品，超大动感LED屏显示，尊貴典雅。微波炉的炉门是由金属框架和玻璃观察窗组成，因此在缓冲包装、防震、抗压性能 要求极高，特别是玻璃窗，稍不小心就会损坏。传统的微波炉缓冲包装材料是发泡塑料，包括EPS （聚苯乙烯）泡沫塑料，EPE （聚乙烯）泡沫塑料，EPP （聚丙烯）泡沬塑料。1.2微波炉包装的现状及存在的主要问题目前很多厂家在微波炉运输包装时，都是将其用塑料薄膜包裹，然后在包装箱内放 置发泡塑料EPS作为缓冲材料，装入微波炉后在箱外打紧包装捆带。采用非环保的发泡 塑料作为缓冲材料，其废弃物体积大，回收困难，在自然界中不能生物分解,造成严重 的“白色污染”；发泡塑料中含有氯氟燈（CFC）,焚烧处理会产生有害气体，危害人体 和大气层，未能达到国际绿色贸易的要求，已被许多国家禁止使用，在我国也逐步禁止 使用。同时，随着人们对环保意识的加强，新的技术壁垒、绿色壁垒等非关税壁垒措施日 益提高，成为不可逾越的鸿沟，以发泡聚苯乙烯EPS 作缓冲材料和有毒氣离子的聚氣 乙烯包装材料，受到臭氧层保护国际公约的限制，被一些国家限制或禁止进口。这 迫使微波炉的包装寻找新的环保材料，目前可用作替代的缓冲材料有瓦楞纸板、蜂窝纸 板、纸浆模塑、充气包装等，产品绿色化包装，已经成为不可阻挡的趋势了。13绿色包装的发展与意义绿色包装，是人们为克服环境恶化、资源匮乏、能源短缺日益加剧的危机，对包装 产生的一种新理念，它能够循环复用、再生利用或降解腐化，且在产品的整个生命周期 中对人体和环境不造成公害的适度包装。随着人们对“包装环境”的认识不断深化，对绿色包装理念的认识也在不断扩展， 从最初的单纯包装废弃物回收处理到包装减量化与回收再生，最后产生了 “生命周期分 析”法。该方法指出，评价包装产品（包装材料、包装技术）的环境性能，不能只从包 装废弃后对环境的影响去评价，而必须从包装产品的整个生命周期，即原材料提取、生 产加工、运输、销售、使用、再使用或回收，直至最终处理的全过程，采用量化比较， 去评价包装产品的环境性能。这种分析方法的全面性、系统合理性、科学性已得到越来 越多人的重视和承认，尤其是国际标准化组织ISO的“环境管理技术委员会TC207”于 1996年元月制定并陆续颁发实施的国际环境系列标准ISO 14000已将生命周期分析方法 纳入其中。实施“绿色包装工程”，不仅能促进我国包装工程工业的大变革，发展绿色包装， 而且在推进保护人类生态环境，参与全球的“绿色革命”，打破绿色贸易壁垒，促进我 国经济可持续发展等都具有深远的意义。无论从保护人类生态环境，以全球的绿色革命 作出贡献，还是从应对环境贸易壁垒，促进对外贸易，提高包装产品在国际市场的竞争 力，均可看出绿色包装是世界包装发展的必然趋势，谁先认识到这一点，谁就在今后世 界市场的竞争中处于主动地位和不败之地：反之，则会被世界市场所淘汰回。1.4课题的主要研究内容本文的设计对象选美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉，目前国内市场上，它采用 的外包装是A楞0201型瓦楞纸箱，缓冲包装采用全面缓冲包装法，缓冲材料采用EPS 发泡塑料。EPS发泡塑料已不适应缓冲包装对缓冲材料的绿色环保要求，本设计采用瓦 楞纸板和蜂窝纸板替代EPS发泡塑料对美的微波炉进行缓冲包装设计，以提高产品保护 能力，提高产品绿色环保包装形象，避免“绿色贸易壁垒二本设计根据经验确定了产 品的跌落高度，针对微波炉的结构特征找出脆值，分析蜂窝纸板、瓦楞纸板与珍珠棉的 缓冲性能并进行结构改良设计，最后进行跌落试验，探索微波炉全纸化包装的可行性。1.5课题的意义瓦楞纸技术的发明和应用已有百余年的历史，工艺技术日臻成熟，又具有无污染、 可再生以及艮好的缓冲性能，已在包装行业中占据重要地位。蜂窝纸板最早用于军工领 域，由于其质轻，良好的缓冲性能，为包装行业所青睐。长久以来，泡沫塑料在缓冲包 装中的大量应用已给环境保护带来巨大的压力，特别近年来环境的恶化，引起了人们对 环保的重视，绿色包装工程应运而生，环保和可持续发展成为包装设计重点考虑的因素。包装材料的选用是解决绿色包装的关键，各种纸质结构材料越来越多的取代了泡沬 塑料在包装领域，其中瓦楞纸板以其生产机械化程度较高，应用技术成熟结构设计多 样化、应用范围广阔等特点，成为替代泡沫塑料缓冲材料的代表。微型瓦楞和重型瓦楞 以及一些新兴的以瓦楞为基础的缓冲材料是瓦楞纸板工业发展的趋势，同时开发环保型 包装材料、研究缓冲衬垫结构已成为国内外包装学者的工作重点，向益生等对蜂窝纸 板在大型家电产品冰箱上的应用情况进行了研究，带动了该行业的发展网。根据市场调査发现，在电器产品和消费电子产品的包装设计过程中缓冲和防振的功 能被列为重点。海尔、美的、格力、长虹、澳柯玛等国内外知名品牌都陆续采用蜂窝纸 板、瓦楞纸板替代了发泡塑料和木质托盘，减少了 “白色污染”，为外贸企业产品出口 打开了一条绿色通道”。这些龙头企业影响着产品包装设计的依性发展，推动新型绿 色包装材料的研发工作。2缓冲包装设计理论基础2.1产品在流通环境中经受的破坏性因素包装件在运输流通过程中所经受的一切外部因素统称为流通环境，而流通过程是以 生产工厂为起点，以消费者为终点的过程，包括了商品及包装的运输、中转、装卸、仓 储、陈列等环节。然而，环境的变化对包装件产生不同程度的影响，严重者甚至使产品 损毁，运输过程中对产品造成损害的因素主要有冲击、振动、气候条件等。冲击，是一种瞬时的、猛烈的机械运动，即物体在极短的时间内发生很大的速度变 化或完成突然的能量转化，它的产生主要发生在装卸作业和运输过程中，可分为垂直冲 击和水平冲击。垂直冲击（也就是跌落冲击）主要由搬运、装卸、起吊时跌落引起，它 除了取决于跌落高度外还取决于包装件重量、内衬垫缓冲性能和地面的刚性：水平冲击 主要发生于运输车辆在崎岖不平路而上行驶时，车辆突然启动或制动时，货车的编组溜 3放和转轨时，飞机着陆时，船舶靠岸时，水平冲击取决于路而状况、制动、速度、载重 量和载货方式。运输过程中的冲击环境可以用产品运输中可能的等效跌落高度（H）来表示。蕭 H = 300/莉篷（2-1）式中 W一包装件重量（kg）H跌落高度（cm） 适用于16kg以上的包装件振动是指质点相对其平衡位置所作的往复运动，描述振动最基本的参数是频率和加 速度。来自于运输工具种类、运输环境状况、包装结构形式、装载重量等方面构成了影 响包装件震动的因素。激励的多样性和影响因素的随机性，决定了包装件的振动属于复 合随机振动。其中，汽车运输振动加速度的大小与路面状况（见表1）、行驶速度、车型和载重量 有关，主要表现为公路的起伏与不平度影响。火车驶过钢轨接缝时车轮受到冲击，这对 车辆是一种周期性激励，会引发运行车辆的周期性强迫振动最为强烈（见表2）。空运时 的震动来自于发动机振动，表现为单振动、高频率的特点，其振动加速度较小，且较稳 定（见表3）。海运时的振动来源于柴油机的振动、螺旋桨与主传动轴系的转动不平衡力、 其他辅机的不平衡力及振动、海浪的周期性冲击、舵力等，大风浪中航行时会有高强度 振动，影响也较大（见表4）。表1装载某产品的汽车行驶时产品的共振点测量实例参路面条件共振点数第一共振点第二共振点频率(Hz)加速度（g）频率(Hz)加速度（g）碎石路8.58989.21217.37282.2182红土路8.29606.78918.05602.0136柏油路8.29605.50317.76321.6124表2铁路运输产品产生的振动、振为l,因为G =竺,所以GVGc,才能保证产品不会因受冲击而破损。2.2.2破损边界理论传统的脆值理论用产品的最大加速度相应来评价其破损情况，但造成产品破损的原 因与冲击加速度的大小、冲击脉冲的形状、脉冲持续时间、产品的固有频率这几种情况 有关，因此无法用传统的脆值理论来描述，从而引入了破损边界理论。大量冲击试验表明，峰值加速度、速度增量这两个边界约束着产品破损。当速度增 量:】，低于某个临界值时，即使产品的最大加速度很大，也不会出现破损。也就是当vv&，c时，产品可以承受的最大加速度很大；反之，当徴场时，产品可以承受的加速度峰值大大减低。这说明产品破损实际上受两个边界的条件约束，即最大加速度和速度变化量。00 Avc速度变化（米/秒）盘岸添G图3破损边界曲线从图3可以看出，非损坏区为：NVN 或者GmJ ads = j。=工_ =壁池=也(2-3)WH H而从而可将G仁,曲线上的每一对坐标值，都转换到C？坐标图中的相应点上,可以得到一条C%曲线性 常见的一些缓冲材料动应力曲线如图6所示。20.010.03 0.050.10.30.51351030是大动力。両/（0.0981MP&）图6常用缓冲材料的缓冲系数最大动应力曲线3瓦楞纸板与蜂窝纸板的缓冲性能研究在纸、塑料、玻璃、金属四大包装中，纸包装在全世界包装中占有40%50%的份 额，是一种使用最为广泛的包装：我国“九五”期间，纸包装占包装工业总产值28%, 名列第一，达到1320万t。在越来越重视环境保护的今天，纸包装由于它的一系列优点, 已越来越受到人们的重视，在世界包装行业中占有越来越重要的地位。瓦楞纸板是目前市场上使用较多的一种缓冲包装材料，它除了自身轻、价格低，便 于机械化生产和可回收再生利用等特点外，还具有良好的抗弯强度及优度的力学性能卩叫蜂窝纸板质轻、强度大、刚度高、具有缓冲、保湿、隔热、隔音的优质性能，蜂窝 纸板制品节约资源、保护生态环境，成本低、价格廉、用途广、前景好，符合国际包装 工业材料应用发展的趋势，是节木代木，替代EPS塑料缓冲衬垫的理想环保材料。蜂窝 夹层结构具有突出的抗压和抗弯曲能力，其最显著的特点是以最少的材料获得最大的受 力，即强度/质量比最大，这是蜂窝复合材料最受人青睐的根本原因，为了更好结合两 者的优质性能设计包装，有必要对它的各种性能及新的结构进行研究和开发。3-1瓦楞纸板的简介3.1.1瓦楞纸板的结构瓦楞纸板是瓦楞纸和箱纸板粘合而成的（如图7、图8）,瓦楞纸在瓦楞纸板中起支 撑作用。瓦楞纸由瓦楞原纸轧制而成，提高瓦楞原纸的质量，是提高瓦楞纸板强度的重 要因素。瓦楞纸板按其而纸和芯纸的总层数可分为单瓦楞（三层）、双瓦楞（五层）和多 瓦楞（七层、九层），层数越多，板也越厚，强度越髙。按瓦楞的形状及尺寸，瓦楞纸板的楞型有A、B、C、E四种。按瓦楞形状分为U形、V形、UV形三种（如图9）。三种形状瓦楞的性能比较如表5所示：U型楞的结构富有弹性，按压U型瓦楞纸板 时，有柔软的手感。在弹性变形范围内，U型楞具有很强的弹性恢复力。当消除外力后， 能马上恢复到原来的状态，它的使用寿命比V型楞长。U型楞有利于提高机械粘合速度, 粘合后瓦楞纸变化小，缺点是粘合剂用量大。V楞的特点是整个楞由直线组合而成，所 以V型楞纸板很坚固。用手按压时，感觉很硬，平面压力强度比U型楞纸板高。缺点 是生产的瓦楞纸板一旦受力超过弹性极限就完全丧失恢复力，瓦楞辐制造工艺复杂， 经常发生楞顶断裂，瓦楞細磨损较U型楞快。UV型瓦楞的齿型弧度较V型大，比U 型瓦楞小，从而综合了二者的优点。其弹性和加工性能优于V型，而平压强度和用料又 优于U型，综合性能较好，抗压强度高，故应用最为广泛。图7单瓦楞纸板结构示意图图8瓦楞纸板的结构s nnnr图9瓦楞纸板的楞型表5不同楞型瓦楞的性能比较能力量损U弱好强多慢宽V强差弱少快窄楞型平面抗压缓冲弹性受压后恢复 黏合剂耗用瓦楞辐磨瓦楞粘结线UV 较强 较好 较强较少 较慢 适中3.1.2瓦楞纸板的性能特征瓦楞纸板具有多相性（包括固相、液相、气相）、各向异性、夹层板结构，这种空 间结构特征直接影响了瓦楞纸板的力学性能，尤其是对静态压缩特性、动态冲击特性和 振动传递特性等与缓冲包装密切相关的性能。它一般最先从最弱部分被压坏，然后由这 部分开始连续破坏。例如，当瓦楞纸板叠层进行静压实验时，当压缩量小于35%时，主 要显示出弹性和部分塑性；当压缩量超过35%时，叠层逐层破坏，表现出端变状态：当 压缩量达到80%以上时，载荷急速上升。动态压缩实验时，变形量达到一半时，便出现 弹性破坏。实验通过对10张重叠的A型瓦楞纸板，B型瓦楞纸板，AB型型瓦楞纸板的动态 缓冲特性的分析比较，我们得出：A型瓦楞纸板的缓冲吸振性能比B型瓦楞纸板好： AB型瓦楞纸板由于是A型瓦楞纸板和B型瓦楞纸板组合，冲击吸收性能结合了两种楞 型的优点，充分发挥它们的缓冲性能，使用范围也就宽多了。AB型瓦楞纸板受冲击时， 开始B楞几乎不受影响，在弱冲击时，A楞先破坏，然后B楞破坏。另外，瓦楞纸板平面面积较大时，A型和B型瓦楞纸板缓冲性能的差异和还受内部 空气的影响卩4、3.1.3 瓦楞纸板在包装中的应用在世界日益重视环境保护和使资源循环再利用的今天，纸包装由于其易降解，易回 收和易再生的优点，更显示其生命力，以纸代塑、以纸代木的包装产品不断涌现，纸在 包装上的用量也越来越大。在包装制品中，纸制品包装位居首位，占到40%以上：在纸 制品包装中，瓦楞包装要占到57%左右o 2005年，我国瓦楞纸板产量达到210亿平方 米，超过日本，仅次于美国（约425.82亿平方米），成为世界第二大瓦楞包装生产国， 并继续以大于10%的增长速度高速发展。但是，我国瓦楞包装的生产技术仍然比较落后, 缺少宽幅、高速不停机换单的高效立体生产体系，生产线单产还不到世界平均水平的一 半，有待提高其技术含量和附加值，逐步向集约化生产方式转变。当然，瓦楞包装不可能完全取代其他包装，特重型产品、特种产品、要求高度密封 的易溶和易腐产品、液态或腐蚀性强的产品、大容积廉价颗粒产品、危险品等，宜采用 其他包装卩叫3-2蜂窝纸板的简介蜂窝结构材料起源于仿生学，是人类仿照自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢的原理制成 的，其结构要比其他任何形状的结构更强有力。蜂窝技术的发明和应用，已有五六十年 的历史，最早用于军事上，牢而轻的铝蜂窝板制造岀了超音速飞机和大型运输机，使航 空工业发生了质的飞跃。第二次世界大战以后转向民用，生产出纸蜂窝结构复合材料。 蜂窝纸板在发达国家广为使用已达数十年，技术日臻成熟，应用领域不断扩大。我国蜂 窝纸板的研制技术始于20世纪80年代后期，经历十多年的潜心研究、开发和不断改进、 完善、提高，至今我国蜂窝纸板技术已有突破性进展。生产出第五、六代的蜂窝纸板生 产专用设备，这标志着我国蜂窝技术及装备无论在设备加工精度、蜂窝纸成型强度、幅 度的适应范围，还是在减少能源消耗、减低生产成本等方面都有了较大的改进和提高卩虬3.2.1蜂窝纸板的结构蜂窝纸板是一种具有规范夹层结构的纸基板材，其结构如图10所示，蜂窝纸板上、 下两层面纸（定量为250300g/）的箱板纸或者单层瓦楞纸板或抗戳穿能力较强的 纤维板、三合板、蜂窝纸芯，用胶黏剂将纸芯黏合在两层面纸之间，形成三层状结构， 这一点跟单瓦楞纸板结构相似。芯纸呈蜂窝状，由数层纸按规律粘贴后拉伸而成，只要 承受压应力和剪应力，面纸主要承载弯矩和扭矩。图10蜂窝纸板结构示意图蜂窝纸板的结构始终保持在三层，其厚度在590mm之间变化，而不像瓦楞纸板 要靠增加瓦楞的层数来增加厚度，它主要靠改变纸芯厚度来实现。蜂窝纸板的而纸厚 度、纸芯厚度、芯柱高度和芯柱孔的内径可根据纸板的不同用途而变化，它的变化可改 变蜂窝纸板的强度和缓冲性能。蜂窝纸板的特殊结构，使其平面荷重比瓦楞纸高数十倍, 针对不同荷重要求，可将纸板的面纸、蜂窝纸芯的材料和数量进行重新设计卩队322 蜂窝纸板的性能特征蜂窝纸板的结构决定了它具有以下独特的性能： 质量很轻、用材料很少、成本低：蜂窝夹层结构与其他各种板式结构相比，具有 最大的强度/质量比，因而其制成品的性能/价格比好，这是蜂窝纸板成功的关键。 普通蜂窝纸板的密度约为：3050kg/m3,是普通瓦楞纸板密度的1/3。普通蜂窝 纸板的材料成本约是与其强度相当的重型七层瓦楞纸板的2/3。 髙强度、表而平整、不易变形：蜂窝夹层结构近似各向同性，结构稳定性好，不 易变形，其突出的抗压能力和抗弯曲能力是箱式包装材料需要的最重要的特性。 普通瓦楞纸板正而每平方厘米可承受25kg的压力，是普通瓦楞纸板抗压能力 的510倍。普通蜂窝纸板的抗弯强度是强化瓦楞纸板的25倍，是普通瓦楞 纸板的530倍。 抗冲击、缓冲性好：蜂窝纸板由柔性好的纸芯和面纸做成，具有较好的韧性和回 弹性：独特的蜂窝夹芯结构提供了优异的缓冲性能，在所有的缓冲材料中具有更 高的单位体积能量吸收值，高厚度的蜂窝纸板可替代现已大量使用的EPS塑料泡 沫缓冲垫。 吸声、隔热：蜂窝夹层结构内部为封闭的小室，其中充满空气，因此具有很好的 隔声保温性能。 易于切削、钻孔：可以加工成各种所需的形状和尺寸，同时，它与其它的材料有 很好的相容性，适合做缓冲衬垫。 污染、符合现代环保潮流：蜂窝纸板全部由可循环再生的纸材制作，使用后可以 百分一百地回收再利用。即使弃之不用，也可被大自然降解、吸收，是很好的绿 色环保包装材料。蜂窝纸板有着独特的性能，同时也存在缺陷： 蜂窝纸板的空间载荷能力和支撑能力优于EPS或纸浆模型，所要求机械强度往往 比要求的缓冲性能容易得多； 对复杂形状及异而适应能力差： 表面粗糙，不利于对精细产品外观的保护： 面戳穿能力差，环境适应能力有限。因此，在进行纸蜂窝衬垫结构设计时，要根据以上特征及产品本身的结构特性来采 用合理的结构设计，充分利用蜂窝纸板的优越性能，以满足包装的功能性要求。323 蜂窝纸板在包装中的应用蜂窝纸板作为高强度、缓冲性好、成本低廉的一种绿色包装材料，特别适合包装贵、 重、易损物品，目前主要有3种用途。（1）大力运输托盘；以厚纸板做面层的增厚蜂窝纸板可做成大力托盘，其质量轻， 强度好，可替代出口包装行业和国内运输行业大量使用的木材制作的托盘，减少森林砍 伐，保护生态环境。（2）重型包装箱；蜂窝纸板在重型包装上显示出巨大的优越性，可制作多层瓦楞 纸板难以胜任的厚壁纸板，以替代或部分替代现已大量使用的包装木箱，以纸代木，节 省森林资源。（3）内衬缓冲垫：蜂窝纸板可以不用模具而只用简单的工具做成不同的形状，在 包装箱内替代聚苯乙烯（EPS）泡沫衬垫，同时还可缩小包装容器的体积，减少包装用 料，降低运输成本。蜂窝纸板包装箱已在机电行业用于包装重型的机电产品，如发动机、汽油汽缸、摩 托车、高压电器、重型零件等；还用于电子电器和仪器仪表行业，如包装电脑、电冰箱、 电视机等：还可运输平板玻璃和陶瓷洁具，大大降低了易碎物品的破损率卩91。3.3珍珠棉简介EPE即发泡聚乙烯，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、耐腐蚀、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物，它的柔软性和韧性介于 EPS和开孔结构的PU之间，拉伸强度高，不会像EPS那样易掉渣；缓冲性能好、能耐 多次冲击、动态变形小，抗静电性能好。目前珍珠棉主要用于较贵重的和易碎的产品作 为缓冲包装。4美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉运输包装设计4.1缓冲与防振包装设计的“六步法缓冲材料可以大量吸收冲击能量，起到隔振作用，避免了内装物因冲击振动引起的 损伤，使商品在运输、装卸及贮藏过程中的损失减到最低，因而备受人们的关注。经过大量的工程实践，美国MTS公司与密歇根州立大学包装学院合作，于20世纪 70年代率先提出了缓冲包装设计的五步法。1986年美国Lansmont公司F.C.Bresk等人 建议在五步法基础上增加一步“重新设计产品”，于是形成了目前流行的缓冲包装设计 六步法：17第一步，分析产品的流通环境条件：第二步，确定产品的脆值；第三步，如果发现产品的脆值偏低，应考虑重新设计产品中的关键件结构，提高其 脆值;第四步，根据产品脆值、结构尺寸和缓冲材料特性，选择合适的缓冲材料设计包装 的结构和最佳尺寸：第五步，设计并制作原型包装结构：第六步，按国家标准规定或客户要求的条件，试验评价原型包装。如果试验结果与 设计的预期结果不一致，重复上述步骤，直到满意为止口虬本设计将采用“六步法”对美的微波炉进行缓冲包装设计。4.2微波炉的跌落高度分析微波炉流通过程中必然经过装卸、运输与仓储三个环节，需要对其过程中存在的损 坏因素进行分析。通过对产品在整个流通过程中的追踪调査发现，一殷情况下，道路情况较好，运输 工具的振动引起的损坏较少。造成产品损坏的主要原因是来自野蛮卸载这种人为因素， 货车上卸货，通常都会出现抛放，直接跌落在地面，还有来自斜面的碰撞，从而损坏了 产品。包装件跌落除了与质量以及外形有关外，主要还与跌落高度h有关1,如表6所 不。表6包装件跌落试验规定高度运输方式包装件质量/kg最大跌落高度/mm100100!750300（资料来源：苏远，汤伯森：缓冲包装理论基础与应用，化学工业出版社，2006）本设计的微波炉包装件重虽约为22kg.从表中可以看出，最大跌落髙度取500mm 即可.4.3美的AG025LC7-NSH微波炉的结构与脆值分析美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉，价格较高，基本形状为长方体，其炉门的玻 璃窗，易损坏，需要较好的防震抗压性能。该微波炉重17kg,外形尺寸： 513x432x333mm.前方采用下拉门，手柄满足左右手使用习惯右下方是智能导航自动 菜单按钮；后方是冇电源线、胶管，外观如图11所示。图11美的AGO25LC7-NSH蒸立方微波炉AG025LC7-NSH 蒸立方微波炉左右比较方正，整体比较平整.底部只有支撑的四 个脚，关键是前后面，背后仅冇电源线跟胶管需要作为保护，前方冇突出的手柄，并旦 刻损部件也是位居前而的玻須街，缓冲要点也在丁前后，重点在于前，微波炉重量适中, 故采用局部缓冲包装就可以了。炉身前后具体尺寸如图12、图13、图14所示（单位:mm19图12正视图图13侧视图85110电冰箱、普通机电设备373图14顶视图在进行缓冲包装设计时，必须先确定产品的脆值，确定脆值的方法主要有试验法、 经验佔算法和标准量值法。试验法包括对撞机试验法和自由跌落试验法，能够比较精确 测到产品的脆值，但试验过程中会对产品产生破坏。经验佔算法是与一组经验数据对比 的方法来判定产品的脆值，适应于质量为16kg以上的产品。标准量值法是在对多种产 品的脆值进行大量的试验测定，并制定出若干参考标准从而判定产品脆值的方法，通过 类比即可得出产品的脆值。先进的工业化国家多年来已经对多种产品的脆值进行过大量的试验测定，并制定了 若干参考标准，如表7所示是来源美国推荐的产品脆值范围。表7美国军用手册MIL-HDBK-3O4G值产品类型1524导弹导航系统、精密校准仪器、惯性导航台、陀螺2539机械测量仪器、电子仪器、真空管、雷达4059航空附属仪器、电子记录装置、固体电路、精密机械、示波器6084电视机、航空仪器、某些固体电路110一般机械、航空零件、液压传动装置（资料来源：彭国勋：运输包装，印刷工业岀版社，1999.）另外，根据美国MTS公司、美国电子产品常用数据、日本防卫厅规范NDS20010.日本工业包装技术资料、英国综合防护手册、中国机械标准化研究所、 日本三菱电气集团公司这些比较权威的资料，采取同类产品合并的方法总结出部分产品 的冲击脆值表以供推荐使用DI,总结型的产品冲击脆值见表8。表8产品冲击脆值G值范围产品类型(10高级电子仪器、精密校准仪器、大型变压器10 25高级电子仪器、晶体振荡器、精密测量仪、航空测量仪、导弹制导装 置、陀螺仪、惯性导航仪、复印机、精密电子仪器接表8G值范围产品类型25 4040 6060 9090 120大型电子管、变频装置、电子仪器、普通精密仪器、精密显示器、录 像机、机械测试仪表、真空管、雷达及控制系统、大型精密仪器、瞄 准仪器航空精密仪器、微型计算机、自动记录仪、大型电讯装置、电子打字 机、现金出纳机、办公电子设备、大型磁带录音机、一般仪器仪表、 航空附件、一般电器装置、示波器、一般机器零件、制动陀螺、马赫 表、钟表、彩色电视机黑白电视机、磁带录音机、照相机、移动式无线电装置、光学仪器、 油量计、压力计、荧光灯、热水瓶、冰箱、音响、灯泡、鸡蛋 洗衣机、普通钟表、阴极射线管、打字机、收音机、计算器、便携带 式无线电、啤酒瓶、热交换机、油冷却机、电暖炉、散热器120陶瓷器、机械零件、小型真空管、航空器材、液压传动装置21（资料来源：宋宝丰：产品脆值理论与应用，国防科技大学出版社，2002）AG025LC7-NSH 蒸立方微波炉是属于普通机电设备，也属于热交换机的一种，从 表7可以知道，普通机电设备类的脆值范围为85110g,表8给出的资料，可知道属于 热交换机的脆值范围为90120g经验佔算法是通过对包装件在流通环境中实测的大量现场数据的数理统计分析，经 验关系式为:Gc=aWp其中：g,_包装件经受到的最大加速度（g）； W_包装件的重量（kg）： a、0经验 参数，有三种数据：强烈冲击现象：a =801 , 0=0.704中等冲击现象：a =203 , 0=0.306较弱冲击现象：a =53.2 , 0=0.100根据 W=22,强烈冲击时，Gc=801x22-7W=109g中等冲击时，Gf=203x22JO6=79g较弱冲击时，Gc=53.2x22-,00=39g通过上述的标准量值法和经验估算法得出的脆值，综合考虑，本设计选取 AG025LC7-NSH蒸立方微波炉的脆值为109go4-4微波炉缓冲结构设计鉴于在荷力胜蜂窝制品有限公司实习时候，针对海尔洗衣机的缓冲包装设计，都是 采用局部缓冲的，相对而言，微波炉的质量比它小多了，也采用局部缓冲方法就行了。从成本和缓冲性能方面考虑，考虑采用瓦楞纸板、蜂窝纸板、珍珠棉配合使用。考 虑到微波炉主要遭受的冲击来自于上下方向的，故在包装时候，就要加强上下面的缓冲, 根据在企业中实习经验与参考相关文献，设计蜂窝纸板缓冲结构材料的厚度为 15mm、20mm、30mm三种，根据包装不同位置而制定的。对于珍珠棉，根据美国EPE 板材的典型性能分析，轻型产品可选密度为1.2/方/讪3的EPE的板材做缓冲垫，通常选 用1.7时静的EPE板材做缓冲垫，重型产品和托盘支撑则可选密度41b前以上的EPE板材做缓冲垫。根据产品质量m=17kg，计算得到脆值为109g,只考虑炉脚做缓冲时，受力面积为A=3.14x 102x4=l256mm2 = 12.56cm2,故衬垫最大应力为:GW109x17x9.812.56= 45QN/cm2 = A5MPa23根据密度为0.035g/czn3的EPE作缓冲材料，在图6中的横轴上取=1.45Mpa的 点，并向上作垂线与曲线相交，该点纵坐标C=4.8,就是所要求的缓冲系数。故衬垫厚 度为：根据公式2-3可得：/i = cg = 4.8x端= 2.2cm, 1.7lb/R的EPE密度为0.027 g/c带，强度方面，它跟0.035g/cm3有一定的差距，所以在衬垫所受最大应力时，它 所要求的厚度也增加了，所以采用30mm珍珠棉与蜂窝纸板配合使用，同时在炉底增加 适当的蜂窝纸板块作缓冲，根据美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉的跌落高度分析最 大跌落髙度为500mm,结合如图18所示，珍珠棉在24英寸(609.6mm)跌落高度时所 得缓冲性能曲线。120)008060405務辭S20Q Isssff皿的6cg为图15珍珠棉在24英寸（609.6mm）跌落高度时所得缓冲性能曲线如图15所示，曲线由上往下分别是1、2、3、4英寸厚度的1.7Iblif （27kg/冰）的进口单层EPE的缓冲性能曲线,由2-5次跌落平均结果可看出，只有I英寸（2.54mm）的EPE才能承受110g加速度峰值，也就是脆值为109g的美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉，可以用珍珠棉做缓冲材料卩叫仔细观察微波炉底部结构，整机的重虽集中在几个点上，故四个角的需要的保护尤 为重要，故采用珍珠棉与蜂窝纸板结合采用的衬垫做缓冲。本设计采用对微波炉左右两 而进行缓冲包装，由于其两侧结构大同小异，因为微波炉的前部左方有手柄向外突出， 右部冇菜单按钮设计，从而在设计时候有区别.图16珍珠棉结构图如图16（单位；mm）.珍珠棉做緩冲角衬垫，由于本设计釆用两边嵌入的方式包 装，所以在珍珠棉旁边加入蜂窝纸板与瓦楞纸板粘。加固，防止炉脚滑动。-图17珍珠柵护角如图17 （单位：mm）珍珠棉护角，用在保护微波炉炉门的把柄。角衬的设计是为 了避免微波炉与纸板的摩擦致伤.如图18 （单位：mm）所示，此块为结构珍珠棉衬蛰，一面有切割，中空部分固定 微波炉的菜单按钮，形成悬架的方式达到缓冲效果。图18珍珠棉衬垫259c悪亜辎平02（皿！ *电如黄）枣可睨闺击。乙闺弘招鼓婴皿斯&展野M。澎海以舊印幵叫卩果皆那朋击成舊叫调廻步笈茹山波&腮目岬旅可翩0遅羽四蛔6【房|眸。曲游甜都叫冲漏口审理旧也附約組関出在相回插H引無所，沼冲實妙莉与甲荘叫阳野惭w丄由阿寻幅许成驚4W!pq哭皿v冴圖涂酉谄职菁卬中執副出业薔川州阳猥蔑疝出&强当理海褂的由遍理61图28图22左侧缓冲包装设计斜视图图24左侧缓冲包装的分辭图图23左侧缓冲包装设计三视图图25右侧缓冲包装设计斜视图图26图27右侧缓冲包装设计分解图图28缓冲衬垫总图緩冲衬垫总图如图28所示，各部件如下：珍珠棉角衬垫；瓦楞纸板：珍珠 棉护角；珍珠相；蜂窝底衬垫；前緩冲蜂窝衬垫：底蜂窝中板瓦楞纸底盖; 蜂窝顶板。本设计采用局部緩冲法，以蜂窝底板与珍珠棉作为底板结构，作为主要的受力板块, 瓦楞纸板用来平衡和辅助、固定位置。从实验当中发现，炉门部分玻璃在跌落试验中容 易损坏.手柄的缓冲也很重要.故在手柄处设计了 L型护角.微波炉跟地而接触.只有 四个脚,导致应力集中，仅给四个脚缓冲包装，达不到较好效果，所以加儿块蜂窝纸板, 支撑炉底，即可固定珍珠棉，又可以减缓对炉脚的损伤。4.5外包装箱的设计目前家电行业普遍使用氏楞纸箱作为外包装箱，由前面探讨缓冲包装设计可知，美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉外包装仍可采用瓦楞纸箱。瓦楞纸板的设计包括箱型 的选择、瓦楞纸板的选择、纸箱的尺寸设计、纸箱抗压强度设计等。4.5.1瓦楞纸箱的箱型选择运输包装用的瓦楞纸箱箱型绝大多数是02型开槽箱，02型纸箱为最常用的外包装 纸箱，基本上由一页瓦楞纸板组成，通过钉合或粘合等方法将接缝缝合制成，运输时可 折叠平放，使用时需封合上下揺盖，器抗压强度较高。其中，0201型瓦楞纸箱箱坯面积 是最小的，用料最省，经济效益最好，不但箱底强度稍低：不过缓冲设计中的蜂窝衬垫 和瓦楞纸板缓冲衬垫，可以弥补这一缺陷。因此，本设计的外包装瓦楞纸箱依然采用 0201型箱。0201型瓦楞纸箱结构图及截面图如图29、图30所示（其中L、B、H分别 表示箱子的长、宽、高）。顶视图截面正视图截面左视图截面图30 0201型瓦楞纸箱截面图4.5.2瓦楞纸板的选择瓦楞纸板的选择根据国家标准GB6543-1986査岀有关瓦楞纸板的代号，再用已选 好的瓦楞纸板代号在GB6544-1999査出有关瓦楞纸板的技术指标。美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉销往全球的，它的质量为17kg,其缓冲包装件 尺寸为563mmx468mmx423mm,综合尺寸(内装物三边之和)为1454mm。根据国家 标准规定选择瓦楞纸板的方法，以产品外销优先，单瓦楞代号为S-i.j,双瓦楞代号为D- i-j.第一类i=l为贵重和出口包装，第二类i=2为内销包装，第三类i=3为短途和廉价 产品包装。由国际中提供的选取标准，本设计选用第一类第二种双瓦楞纸板，代号为 D-1.2,它的技术指标为酎破度1177kPa,边压强度为7840N/m,戳穿强度为8.8J。按照GBT65441999标准规定，UV形瓦楞纸板分为A、C、B和E型四种。A 楞型的纸箱承受平而压力性能比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。A型楞具有度好减震性能，符合产品包装需求，但据在企业实习中了 解到，目前企业都极少用A型楞，内装物在25kg以内的包装，采用BC型楞。参考 GB13024-2003,根据抗压能力不同，瓦楞纸板用纸分为A、B、C、D、E等5级，其中, A级箱纸板常用于制造精细、贵重物品的出口包装箱。査GB13024-91箱纸板技术指标， 瓦楞纸板选用A级箱纸板，其耐破度为2.8 kPa mVg,环压指数为10.6 N詩/g,面 纸的定量取250 g/沛，芯纸采取A等瓦楞芯纸，其定量取用160g/冰。因此，选择 BC型UV瓦楞纸板作为外包装材料。4.5.3 瓦榜纸箱的尺寸设计4.53.1内尺寸的计算由缓冲设计获知美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉的缓冲包装件尺寸为 563mmx468mmx423mm,根据内尺寸计算公式：+*式中：Xi纸箱内尺寸(mm) ； j内装物最大外尺寸(mm) : k内尺寸修正系数(mm)表9瓦楞纸箱内尺寸修正系数1值尺寸名称L.B.H.小型箱中型箱大型箱k3737133457根据SN/T0262-1993,本设计缓冲件综合尺寸为1454mm,在中型箱的范围(1000mm. 2000mm),査内尺寸修正系数表9可得kL=4 kB=4 kH=4，代入公式得Z, = 563 + 4 = 561mm Bt = 468 + 4 = 412mm H. = 423 + 4 = 427mni 4.53.2制造尺寸的计算箱体制造尺寸计算公式：X = X,+k式中：x瓦楞纸箱的制造尺寸(mm) ；X,纸箱内尺寸(mm)k 制造尺寸修正系数(mm)02型纸箱制造尺寸修正系数值如表10所示。表10 02型纸箱制造尺寸修正系数值楞型A厶名称HFA666394接表10楞型4厶4名称HFB333161C494283AB9996166BC8885143美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉选取的是BC楞瓦楞纸箱，由上表可查得：人乌=8 , *么=8,七=8, kBi = 5 t A” = 14Ly= Lt + = 567 + 8 = 575mm厶+伝=567 + 8 = 575,？8 = B： + kq = 472 + 8 = 480B2 = B. + kB： =472 + 5 = 411mmH = H,+kH =427 + 14 = 4414.533对接摇盖制造尺寸在纸箱摇盖对接封合的纸箱型中，如0201等，摇盖宽度制造尺寸理论值应为箱宽 （长）制造尺寸的1/2,但是，由于摇盖回弹作用，必然在摇盖对接处产生间隙，使封箱 不严造成内装物遭尘埃污染。因此，对接摇盖宽度制造尺寸应该加一修正值，这一修正 值成为摇盖伸长系数，用勺表示。即卩=凸芝 F =式中F纸箱对接揺盖宽度（mm）鸟纸箱非结合端面宽度制造尺寸（mm）xf盖伸长系数（mm）由上表可査到BC型瓦楞0201纸箱的X/为3故摇盖制造尺寸为：与LH面连接的摇盖 =捋皂= 240.5w与BH面连接的摇盖与=号兰=288/ww4.53.4接头尺寸瓦楞纸箱通过钉合或黏合剂粘合接头（如图31）来成型时，接头J的尺寸一般根据 瓦楞层数及工艺水平来定的，接头一般与LH而连接，如表11所示：图31接头J表11瓦楞纸箱接头制造尺寸纸板种类单瓦楞双瓦楞J35 4045 50根据表11.本设计外包装箱的接头尺寸取J=45mm4.53.5外尺寸流通过程中，不论运费的计算，还是箱面标志中的体积，都是以外尺寸为准。外尺 寸的计算公式为：牙。=矛咛+犬式中 X。纸箱外尺寸（mm）:刀皿纸箱最大制造尺寸（mm） : K 纸箱外尺寸修正系数（mm）表12瓦楞纸箱外尺寸修正系数K值楞型ABCABBCK573546812711已知max = l=575mm. 5nax = B1=480mm, H=441mm.査表 12 取 K=7mm,代入上式得I：爲=, + K =575+7=582mmBO = BX + K =480+7=487mmH =H+ K =441 +7=448mm4.6瓦楞纸箱的平面结构及立体结构表13 0201型瓦楞纸板的厚度楞型ABCEABBC厚度/mm5.54.33.32.38.17.134图33外包装乩楞纸箱苴体图本设计外包装选用的是0201型瓦楞纸箱，瓦楞纸板的厚度按照GBTT6547-1998 （如表13）进行测定，常见瓦楞抵板的实际厚度如卜表所示，根据计算出来的尺寸 数据，其平面展开图见图32 （单位：mm）,立体图见图33。4.7包装试验测试根据运输包装设计要求，理论上要按照结构设计制作出儿个样品，将产品、衬垫装 入外包装箱，经封箱捆扎后形成包装件，成为原型包装.原型包装试验一般包括静态试 验（噴淋、压力堆码试號）、冲击试验（跌落试穀、水平冲击试验、斜面冲击试捡）、 振动试验、脆偵测试等12孔35本文对美的AG025LC7-NSH蒸立方微波炉包装件进行了跌落测试，结果表明，其 从500mm跌落完好无损，通过了企业的跌落标准。5结论随着社会环保意识加强，环保和可持续发展成为包装设计的重点，绿色包装推动着 包装行业的发展，蜂窝纸板和瓦楞纸板具备优良的力学性质、质轻环保，尤其是与珍珠 棉结合使用，是取代EPS成为缓冲材料的首选对象。本文依照国际流行的缓冲包装设计六步法，分析了美的AG025LC7-NSH蒸立方微 波炉的流通环境条件，确定了跌落高度：分析该产品的结构，找出易损部件，确定了脆 值：并根据瓦楞纸板、蜂窝纸板、珍珠棉的性质设计出合理的运输包装。本文在用材方而顺应了绿色包装发展的潮流，采取局部包装，节省了材料，且构件 都是粘合而成，比较简单，利于机械化生产配件。衬垫的尺寸既满足缓冲防震要求，又 节省材料，在抗压、堆码强度上也有明显的改善。本设计也存在一些不足之处：第一，鉴于实验条件限制，微波炉的脆值未能准确测 岀，只能根据文献资料佔算，给缓冲衬垫的计算有一定的误差：第二，新缓冲包装底座 设计比EPS成本稍高，工艺流程更为复杂，条件限制使得设计过于保守或过度包装，増 加了不必要的消耗。所以，该设计还存在很多不足之处，有待在今后的设计中进一步改 进。致 谢本毕业设计是在导师XX教授的悉心指导下完成的，从设计的选题、展开、资料的 收集，包括在XXX蜂窝制品有限公司的实习调査，到中期的资料分析和设计的展开， 再到后期的论文撰写和修改、疑难问题的解决，都凝聚着导师的大量心血。导师知识渊 博，治学严谨，平易近人，总能耐心指导解决本人在完成毕业论文过程中遇到的各类疑 难问题，让我在思想和学业上深受教益，终身难忘。在此，谨向导师的关怀和教诲致以 衷心的感谢和敬意！感谢XXXX大学XXX学院的全体老师，特别是XXXX系的老师们四年来对本人 的学习和生活给予了无私的关怀和帮助，还要感谢四年来一起生活学习的同学们给予的 鼓励和关心。参考文献1 吴国荣.谈蜂窝纸板.包装与食品机械，2003, 21 (4) : 36-392 叶柏彰.谈谈我国纸蜂窝制品在电子产品包装中的应用现状与发展.中国包装报, 2002. (9) : 3-63 戴宏民.绿色包装.北京：化学工业出版社，2002. 14-154 戴宏民.绿色包装.北京：化学工业出版社，2002. 49-535 向益生，陈浩锵，李代珍.蜂窝纸板在家用电器包装中的应用研究.中国包装工业，2002, (6) : 29