联想Y450的运输包装设计

运输包装技术运输包装技术 课程设计课程设计 联想联想 Y450 的运输包装设计的运输包装设计 联想 Y450 运输包装设计 1 目录 一 流通环境分析 2 一 产品的流通区间 2 二 产品的主要运输方式 3 三 装卸与搬运 3 四 贮存环节 3 五 流通环境的气象条件 3 二 产品特性分析 3 一 产品外形尺寸 3 二 产品重量 3 三 产品重心 3 四 易损件 3 五 产品的脆值 3 六 产品的固有频率 3 三 内包装设计 3 四 缓冲包装设计 4 一 缓冲包装材料的选择 4 二 缓冲衬垫基本尺寸计算 4 三 缓冲衬垫的结构设计 5 五 运输包装设计 6 一 内尺寸的计算 6 二 制造尺寸计算 7 三 外包装尺寸 8 四 瓦楞纸箱的抗压强度 9 五 堆码性能校核 9 六 瓦楞纸箱 CAD 展开图 10 七 瓦楞纸箱效果图 10 六 包装件测试实验大纲 10 一 瓦楞纸箱实验 10 二 正弦定频振动试验 13 三 正弦变频振动实验 13 四 缓冲材料动态压缩实验 14 五 缓冲材料静态压缩实验 14 六 缓冲材料振动传递特性实验 14 七 课程设计总结 15 联想 Y450 运输包装设计 2 2010 年 我国 GDP 跃居全球第二 人均可支配收入迅速增加 消费者的购买力大大增 强 计算机尤其是笔记本电脑的市场需求呈现出了前所未有的强劲态势 虽然人们关注的 重点通常放在笔记本电脑的配置 功能 品牌 质量和服务等方面 几乎忽略甚至完全不 考虑笔记本电脑的外包装 但是对生产商来说 笔记本电脑的包装却是一个不得不考虑的 重要因素 因为笔记本电脑的包装不同于一般的包装 它的促销功能虽然很小 但是它的 保护功能却比较显著 尤其是联想集团下 09 年上市的 Y450 以其完美的性价比 更是引 领全年潮流 因此 对联想 Y450 设计出切实可行的运输包装方案 具有重要的意义 联想 Y450 一 流通环境分析一 流通环境分析 一 产品的流通区间 1 产地 上海 2 目的地 全国各地 二 产品的主要运输方式 铁路和公路运输 由于联想 Y450 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度 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 2 8 5HZ 二次共 振频率范围为 17 3 18HZ 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 0 200HZ 其中能量最集中处于 0 50HZ 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 联想 Y450 运输包装设计 3 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 80 120 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 2 4g 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 5 8g 三 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 60cm 四 贮存环节 采用一般仓库贮存 堆码高度 2 5m 五 流通环境的气象条件 由于产品在上海 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 笔记 本电脑为电子产品 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 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 二 产品特性分析二 产品特性分析 一 产品外形尺寸 长 340mm 宽 232mm 高 34 8mm 二 产品重量 2 2kg 三 产品重心 位于笔记本电脑的中部 四 易损件 笔记本电脑体积小 结构紧密 其易损部位主要是它的液晶屏和硬盘驱动器 五 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 又称产品的易损度 是设计产 品缓冲包装中的最重要的参数 在实际生产中 一般要通过实验来测定产品的脆值 但由 于课程设计的时间有限 我们只能通过查资料 比较同类产品的脆值来确定 通过比较日 本 英国同类产品的脆值 确定本产品的脆值取 G 70g 六 产品的固有频率 产品的固有频率也是运输包装设计中的重要参数 应通过实验测得 合理的运输包装 应该能够使包装件的固有频率远离流通环境可能产生的共振频率 三 内包装设计三 内包装设计 选用聚乙烯 PE 气泡袋 起防潮 保护外观免受划伤 防静电作用等 联想 Y450 运输包装设计 4 尺寸 LxBxH 370mm 260mm 40mm 厚度 1 5mm 如图 四 缓冲包装设计四 缓冲包装设计 笔记本电脑缓冲包装 一 一 缓冲包装材料的选择 缓冲包装材料的选择 聚氨酯泡沫塑料 PU 是 20 世纪 70 年代开始被开发应用的 它通常是在使用现场发 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包装材 料 它具有一定开孔率的开孔泡沫塑料 有一定限度的弹性回复 聚氨酯海绵制品是环保 材料 适用于高档产品的内包装 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 而常用的聚苯乙烯泡沫塑料 EPS 虽然具有价格低廉 质量轻 防潮 隔热 易于加工 模塑成型等特点 但它产生的碎屑因静电易吸附在仪器上 而且发泡聚苯乙烯塑料不易在 自然环境中自动降解 包装废弃物会造成 白色污染 故综合考虑决定使用聚氨酯泡沫塑料 作为设计的缓冲材料 二 缓冲衬垫基本尺寸计算 二 缓冲衬垫基本尺寸计算 在本次设计中 已知参数为 2 2kg 为 70 为 60cm 在曲线图中作一条水平线 那么切点的纵坐标对应最小缓冲系数值为 3 2 而横坐标就对应最大应力值为 联想 Y450 运输包装设计 5 由公式 可以求出衬垫厚度 T 由公式 可以求出衬垫 面积 A 根据公式可得 所以 因此 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 其中最小的承载面积与厚度之间应符合以下 条件 联想 Y450 运输包装设计 6 因为 所以可知符合挠度要求 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加一个蠕变补偿值 称为蠕变增量 Cr 蠕变增量按下式计算 1 式中 修正后的厚度 cm 蠕变系数 这里取 10 原设计厚度 cm 所以 2 97 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 3cm L 8cm 三三 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 若采用普通的角衬垫 则角衬垫结构如图所示 图一 角衬垫结构 图二 角衬垫组合 改进后的结构虽然在衬垫材料使用量上会稍多于原结构 但考虑到聚乙烯泡沫的价格 较低 尤其是相对价格数千元的笔记本电脑而言 这样的结构完全是合理的 且改进后的 结构简化了笔记本电脑的装箱工艺 美化了缓冲衬垫的外观性能 增强了缓冲包装的防振 抗震性能 因此 这样的衬垫结构是有必要的 五 运输包装设计五 运输包装设计 包装材料的选择 联想 Y450 运输包装设计 7 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 020l 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 故实际中可使用胶黏剂粘合接头 按照 GBT6544 1999 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 此外 笔记本电 脑是高精密产品 所以对缓冲垫的要求较高 一般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 因为 Y450 笔记本电脑为内销产品 所以采用第二类瓦楞纸板 内装物质量为 2 2kg 所以选第二类第一种瓦楞纸板 其代号为 S 2 1 箱板纸分为 A B C D E 五个等级 其中 A B 制造出口包装用瓦楞纸板 C 适宜制造大型产品包装用的瓦楞纸板 D 适宜制造一般产品用的瓦楞纸板 E 制造轻载瓦楞纸板 所以本设计中采用 D 等箱板纸 一 内尺寸的计算 一 内尺寸的计算 X X0 X0 2T 式中 X0 纸箱内尺寸 mm X 内装物外廓尺寸 mm T 缓冲衬垫厚度 mm X0 公差 查表 已知 L0 340mm B0 232mm H0 34 8mm T 30mm 所以 Li L0 2T 340 30 2 400mm Bi B0 2T 232 30 2 292mm Hi H0 2T 34 8 30 2 94 8mm 但考虑到笔记本电脑还有附件包装 用来包装笔记本电脑的配件 笔记本电脑的配件 包括说明书 保修卡 驱动光盘 电源适配器 电池 鉴于内装物和成本问题 所以采用 瓦楞纸箱作为电脑配件的包装箱 为简化计算 现假设其尺寸为 L B H 500mm 292mm 60mm 参考图 联想 Y450 运输包装设计 8 图三 配件包装箱 表 1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数 XH XL XB 小型箱中型箱大型箱 3 73 71 33 45 7 取 XL 5mm XB 5mm XH 4mm 所以 L Li XL 400 5 405 B Bi XB 292 5 297 H Hi H XH 94 8 60 4 158 8 159 即纸箱的内尺寸为 405mm 297mm 159mm 二 制造尺寸计算 二 制造尺寸计算 X X X F B1 2 X1 式中 X 瓦楞纸箱长 宽 高的制造尺寸 mm X 纸箱内尺寸 mm X 内尺寸的伸放量 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 2 02 类单瓦楞纸箱内尺寸的伸放量 mm 名称 楞型 L1L2B1B2H A64639 B32326 C53538 E21213 表 3 瓦楞纸箱接头尺寸 J 纸板结构单瓦楞双瓦楞 J35 4045 50 表 4 02 类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数 X1 名称 02010203020402050206 联想 Y450 运输包装设计 9 楞型 A2 30 22 30 20 2 B1 5 20 11 5 20 10 1 C1 5 2 50 1 51 5 2 50 1 50 1 5 E000 100 由表 3 4 5 得出 XL1 3 XL3 2 XB1 3 XB2 2 XH 6 J 38 X1 2 所以 L1 L XL1 408 mm L2 L XL3 407 mm B1 B XB1 300 mm B2 B XB2 299 mm H H XH 165 mm F B1 2 X1 152 mm 三 外包装尺寸 三 外包装尺寸 由以下公式可以得出其外尺寸 X X X 式中 X 瓦楞纸箱外尺寸 X 纸箱制作尺寸 X 外尺寸加大值 长度和宽度的加大值为 1 个板厚 高度方向是 2 个板厚 以板厚为基础 在考虑纸箱棱角的突出误差 就可以定 出外尺寸加大值了 表 5 瓦楞纸板板厚 mm 楞型 ABCEABBC 瓦楞纸板板厚 5 33 34 32 38 17 1 由表 5 得出板厚为 4mm 所以由公式可知 瓦楞纸箱的外尺寸为 L L X 408 4 412mm B B X 300 4 304mm H H X 165 8 173mm 即纸箱的外尺寸为 412mm 304mm 173mm 四四 瓦楞纸箱的抗压强度瓦楞纸箱的抗压强度 因为笔记本电脑的运输包装采用代号为 S 2 1 的 D 等箱板纸 棱芯为 B 型棱 所以查 表可知 根据表 7 6 见书 S 2 1 的技术指标为耐破强度 409kPa 边压强度为 4410N m 戳穿强度为 2 9J 根据表 7 1 见书 D 等箱板纸的耐破指数为 1 1kPa m g 环压指数为 5 2 N m g 内 外面纸的定量取 250 g m 根据表 7 2 见 书 B 型瓦楞芯纸的定量取 160 g m 其环压指数为 7 1 N m g 按照选用的箱板纸和瓦楞芯纸 瓦楞纸板的定量为 824g m2 其中粘合剂的定量为 100g m2 因为 mmx QCrrQP 式中 Px 瓦楞纸板的综合环压强度 r 箱板纸的环压指数 联想 Y450 运输包装设计 10 Q 箱板纸的定量 m 瓦楞原纸的环压指数 Qm 瓦楞原纸的定量 C 瓦楞原纸的展开系数 见表 6 本设计中取 1 4 表 6 瓦楞原纸的展开系数 所以 Px 5 2X250 5 2X250 1 4X7 1X160 4190 4 N m 42 N cm 纸箱周长 Z 2 L B 2 412 304 1432 mm 143 2 cm 凯里卡特公式 式中 Pc 纸箱抗压强度 N Z 纸箱周长 cm aXz 楞常数 见表 7 本设计中取 5 J 箱常数 见表 7 本设计中取 0 68 表 7 楞常数与箱常数 所以 五五 堆码性能校核堆码性能校核 因为所需瓦楞纸板的面积 所以瓦楞纸板的质量为 544g 即 0 544kg 包装件的重量是笔记本电脑和纸箱重量之和 其值为 27N 堆码高度为 2 5m 安全系 数为 2 纸箱的堆码载荷为 联想 Y450 运输包装设计 11 由此可知 纸箱的抗压强度比堆码载荷大得多 所以本设计中的瓦楞纸箱具有足够的 堆码强度 六 瓦楞纸箱 六 瓦楞纸箱 CADCAD 展开图展开图 图四 瓦楞纸箱展开图 七 瓦楞纸箱效果图 七 瓦楞纸箱效果图 图五 瓦楞纸箱装潢图 六 包装件测试实验大纲六 包装件测试实验大纲 实验一 瓦楞纸箱实验 目的要求 通过本实验 掌握瓦楞纸箱的结构 类型 具体的实验方法和步骤 并能根据实验数 据对瓦楞纸箱的整体性能作出结论性的判定 实验方法 一 外观及尺寸的测定 1 标志及印刷 在箱上印有正确的标志 箱面图案 文字清晰正确 深浅一致 位置准确 联想 Y450 运输包装设计 12 2 压痕线 压痕线宽 单瓦楞纸箱不大于 12mm 双瓦楞纸箱不大于 17mm 折线居中 不得有 裂破 断线 重线等缺陷 箱上不得有多余的压痕线 3 刀口 刀口无明显毛刺 裁刀切口里面纸裂损距边不超过 8mm 或长不超过 12mm 4 箱钉 箱钉使用带有镀层的低碳钢扁丝 不应有锈斑 剥层 龟裂或其它使用上的缺陷 间 距均匀 单钉距不大于 55mm 双钉距不大于 75mm 首尾钉至压痕线的距离为 13 7mm 钉合接缝处应钉牢 钉透 不得有叠钉 翘钉 不转脚钉等缺陷 5 结合 钉合搭接舌宽为 35 50mm 箱钉应沿搭接舌中线钉合 排列整齐 偏斜不超过 5mm 粘合搭接舌宽不小于 30mm 粘合剂应涂布均匀 充分 无溢出 粘合表面剥离时 面纸不分离 6 裱合 箱面纸不许拼接 缺材 露楞 折皱 透胶 污迹 箱里纸拼接不得超过二拼 拼接 头处距摇盖压痕线不得小于 30mm 脱胶面积每平方米不大于 20 2 大型箱楞斜不超过 3 个 中 小型箱楞斜不超过 2 个 7 摇盖耐折 纸箱支撑成型后 摇盖开合 270 度 往复三次 面纸 里纸无裂缝 8 尺寸 纸箱支撑成型 测量纸箱的尺寸 二 含水率实验 设备设备 电子水分测定仪 操作操作 以每个箱的不同部位 称取约 50g 试样 精确到 0 001g 撕成小薄片置于已知 质量的秤量瓶 或铝盒 中 在 100 105 的烘箱内 烘干至恒重 每次称量应准确至 0 001g 含水率按下式计算 100 1 21 m mm X 式中 X 含水率 m1 干燥前试样质量 g m2 干燥后试样质量 g 合格判定合格判定 瓦楞纸箱含水率应为 12 4 三 边压强度实验 设备设备 电子压缩实验仪 操作操作 在温度为 23 2 相对湿度 50 5 环境中预处理 24h 并在此条件下进行实 验 试样 9 块 从每个样箱无机械压痕 印刷痕迹和损坏的部位 截取 3 块 瓦楞方向为 短边 25 100 mm 误差 0 5mm 的试样 以所测值的算数平均值为边压强度值 以 N m 表示 取三位有效数字 合格判定合格判定 见表 8 四 耐破强度实验 设备设备 电子纸板耐破度仪 操作操作 在温度为 23 2 相对湿度 50 5 环境中预处理 24h 并在此条件下进行实 联想 Y450 运输包装设计 13 验 从每个样箱壁上截取 4 块不小于 140 140 mm 无水印 折痕或明显损伤的试样 12 块 以每个样箱各 2 块试样正 反面贴向胶膜进行测试 以所测值得算术平均数值为耐 破强度值 取三位有效数字 合格判定合格判定 见表 8 五 戳穿强度实验 设备设备 纸板戳穿强度测定仪 操作操作 在温度为 23 2 相对湿度 50 5 环境中预处理 24h 并在此条件下进行实 验 从每个样箱壁上截取 4 块 不小于 175 175 mm 的试样 12 块 以每个样箱各 4 块 试样以正面 反面 纵向 横向进行测试 以所测值得算术平均数值为戳穿强度值 取三 位有效数字 合格判定合格判定 见表 8 六 粘合强度实验 设备设备 电子压缩实验仪 操作操作 在温度为 23 2 相对湿度 50 5 环境中预处理 24h 并在此条件下进行实 验 从每个样箱壁上截取 4 块 瓦楞方向为短边 25 80 mm 误差 1mm 的试样 12 块 以每个样箱各 2 块试样进行楞峰和面纸 楞峰和里纸剥离实验 以所测值得算术平均数值 为粘合强度值 取三位有效数字 合格判定合格判定 见表 8 表 8 项目 种类 内装物 最大质量 kg 最大内 综合尺寸 mm 耐破强度 kPa kgf cm2 戳穿强度 J kgf cm 边压强度 N m kgf cm 粘合强度 N m 楞 kgf cm 楞 第 1 种101000785 8 4 90 50 3920 4 588 6 第 2 种2014001180 12 6 37 65 4900 5 588 6 第 3 种3017501570 16 8 34 85 5830 6 588 6 单 瓦 楞 纸第 4 种4020001960 20 9 81 100 6860 7 588 6 第 1 种2014001180 12 8 83 90 5830 6 588 6 第 2 种3017501570 16 10 3 105 6850 7 588 6 第 3 种4020001960 20 12 3 125 7840 8 588 6 双 瓦 楞 纸第 4 种5025002550 26 13 7 140 8820 9 588 6 七 抗压力实验 设备设备 压力试验机 操作操作 在温度为 23 2 相对湿度 50 5 环境中预处理 24h 并在此条件下进行实 验 堆码高度 3m 抗压力值按公式计算 8 9 1 h H KGP 式中 P 抗压力值 N K 劣变系数 强度系数 G 单间包装毛重 kg H 堆码高度 m h 箱高 m H h 取位整数 贮存期小于 30 天 劣变系数 K 为 1 6 贮存期在 30 天 100 天 劣变系数 K 为 1 65 联想 Y450 运输包装设计 14 贮存期在 100 天以上 劣变系数 K 为 2 合格判定合格判定 试样测定值均大于抗压力值 P 八 堆码实验 设备设备 堆码实验平台 或压力试验机 操作操作 在温度为 23 2 相对湿度 50 5 下预处理 24h 并在此条件下实验 堆码 质量按公式计算 10 1 M h H KM 式中 M0 纸箱上施加的堆码总质量 kg M1 单个包装件毛重 kg H 堆码高度 m h 纸箱高度 m k 劣变系数 H h 取位整数 合格判定合格判定 样箱均无倒塌 无破损 九 垂直冲击跌落实验 设备设备 跌落试验机 操作操作 提起实验样品至所需的跌落高度位置 并按预定状态将其支撑住 其提起高度 与预定高度之差不得超过预定高度的 2 跌落高度是指准备释放时实验样品的最低点与 冲击台面之间的距离 按下列预定状态 释放实验样品 1 面跌落时 使实验样品的跌落面与水平面之间的夹角最大不超过 2 2 棱跌落时 使跌落的棱与水平面之间的夹角最大不超过 2 实验样品上规定面与 冲击台面夹角的误差不大于 5 或夹角的 10 以较大的数值为准 使实验样品的重力 线通过被跌落的棱 3 跌落时 实验样品上规定面与冲击台面之间的夹角的误差不大于 5 或此夹角的 10 以较大的数值为准 使实验样品的重力线通过被跌落的角 4 论何种状态和形状的实验样品 都应使实验样品的重力线通过被跌落的面 线 点 合格判定合格判定 垂直冲击跌落 样箱无破损内装物无撒漏 实验二 正弦定频振动实验 一 正弦定频振动实验原理 将实验样品置于振动台台面上 使其按规定 已知的或预测的 振动加速度和频率经 受预定时间的振动 这一实验也可用来模拟包装件处于堆码底部条件下经受正弦振动环境 的情况 这时只要在实验样品上添加一定负载后进行实验即可 二 振动时间 振动时间一般可根据运输方式和路程的不同在 10 60min 内变动 三 正弦定频振动实验方法 实验三 正弦变频振动实验 一 正弦变频振动实验原理 将实验样品按预定状态置于振动台的台面上 在预定的时间内按规定的加速度值及扫 描速率