耳麦运输包装设计

目录 一 产品调研与流通环境分析 2 一 产品的调研 2 二 产品的主要运输方式 2 三 装卸与搬运 2 四 贮存环节 3 五 流通环境的气象条件 3 二 产品特性与脆分析 3 一 产品外形尺寸 3 二 产品的脆值 3 三 缓冲包装材料的选择 3 三 三 缓冲衬垫尺寸计算与校核 4 一 衬垫尺寸计算 4 二 挠度校核 5 三 跌落姿势的校核 5 四 蠕变量校核 7 四 运输包装设计 7 一 运输包装材料的选择 7 二 内尺寸计算 7 三 制造尺寸计算 8 四 外尺寸计算 9 五 综合环压强度 10 六 瓦楞纸箱抗压强度 10 七 堆码层数 11 八 运输包装设计图 11 五 销售包装设计 12 一 销售包装材料的选择 12 二 CAD 设计图 12 三 装潢设计图 13 四 衬垫设计图 14 六 运输包装性能实验 14 七 成本估计 16 八 总结 16 九 参考文献 17 1 一 产品调研与流通环境分析一 产品调研与流通环境分析 一 一 产品的调研产品的调研 在当今这个数字化的时代 耳机产品的需求量日益增大 几乎成为了一种必 不可少的电子产品 但耳机又有其自身的特性 其价格幅度跨越很大 高端产品 与低端产品的价格差异惊人 甚至会高出主要的电子产品 电脑的数量 在品牌方面 森海塞尔领先于其他同类产品 其市场占有率为 23 这在耳 机产品中已为同类产品中佼佼者 特别是在高端市场更是独树一帜 在包装上 高端产品与普通产品也有很大的差异 普通产品多为开窗式包装 较简易 而高端产品多无开窗结构 在上千元的耳机产品中更多的是注重其抗冲 击与震动的衬垫 二 产品的主要运输方式 二 产品的主要运输方式 铁路和公路运输 由于产品销往全国各地 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 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 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 2 三 装卸与搬运 三 装卸与搬运 装卸作业包括人工与机械两种方式 四 贮存环节 四 贮存环节 采用一般仓库贮存 堆码高度 2 5m 堆码层数 1 层 五 流通环境的气象条件 五 流通环境的气象条件 由于产品在广州 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 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 二 产品特性与脆值分析二 产品特性与脆值分析 一 产品外形尺寸 一 产品外形尺寸 长 126mm 宽 104mm 高 84mm 重 250g 二 产品的脆值 二 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 但在课程设计中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 确定本次的产品脆值取 G 80g 三 缓冲包装材料的选择 三 缓冲包装材料的选择 发泡聚苯乙烯 EPS 特性 EPS 材料的优点是轻质 透明 强度大 防潮 耐腐蚀 最大弱点是用后不 能自行分解 从而其废弃物如果不回收处理则会适合对环境的大量污染 此外 它还有材料体积较大 堆置空间等缺点 纸浆模塑制品特性 纸浆模塑制品的主要优势是原料资源丰富 具有一定的抗压 防震能力 防 静电 吸附性较好 可堆叠存放 无毒 生产不复杂 用途较广 印刷性好和易 回收等特性 主要缺点是吸水 吸油 阻气性较差 生产自动化程度不太高 成 本比较高等 发泡聚乙烯 EPE 特性 EPE 俗称 珍珠棉 由 30 40 倍高发泡成形的产品 重量轻 有一定坚固性 3 柔软性 缓冲性能 受反复冲击其特性不变 它是一种高强缓冲 抗振能力的新 型环保材料 EPE 的 PH 值为中性 不会对任何产品造成损伤 同时它的优良特性 能抵御外界的酸缄腐蚀 珍珠棉是一种易于加工和处理的新型保护型包装材料 EPE 柔韧 质轻 富有弹性能通过弯曲来吸收和分散外来的撞击力 它导热率很 低 隔热性能优异 独立气泡 几乎没有吸水性的放水材料 不受各种气候条件 影响 耐气候性优越 切割 粘合 层压 真空成形 压缩等的加工性优秀 细 微气泡的泡沫材料 外表光滑 可着色 尽显优美效果 综合考虑最终缓冲材料确定为发泡聚乙烯 EPE 聚乙烯泡沫塑料发泡均匀 柔软 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与腐蚀现象 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 虽然发泡聚乙烯可以在自然环境 中自动降解 包装废弃物会造成 白色污染 所以近年来它的发展在一定程度 上也受到了抑制 但我们可以通过在各地建立专门的回收站对其废弃物进行回收 二次利用 来解决污染问题 三 缓冲衬垫尺寸计算与校核三 缓冲衬垫尺寸计算与校核 一 衬垫尺寸计算 一 衬垫尺寸计算 在本次设计中 已知参数 W 为 250g G 为 70g H 为 50cm 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 5 6 而横坐标就对应 最大应力值为 0 17 105Pa 4 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 根据公式 T CH G 和 A WG m可得 T CH G 5 6 50 80 3 5 cm A WG m 0 25 9 8 80 104 0 17 105 115 3cm2 二 二 挠度校核挠度校核 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 其中嘴刁的承载面积与厚度之比应符合 以下规定 克斯特那经验公式 Amin 1 33T 2 115 3 1 33 3 5 2 21 7 可知符合挠度要求 三 三 跌落姿势的校核跌落姿势的校核 在衬垫基础设计中所引用的一系列试验特性曲线和数据 都是以假定的理想 姿态 试验平直 底面着地 为前提的 但衬垫的实际工况远非标准姿态 实际的 流通过程中 包装件跌落姿态千变万化 有角着地的 面着地 还有棱着地的 受力情况变化较大 因而有必要对基本设计尺寸作相应的调整 由于角着地 时 其对产品的冲击能力最大 因此需对角着地进行校核 当角着地时 承载面 积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积 计算此面积可通过以下公式 5 图 2 发泡聚乙烯的动态缓冲特性曲线 式中 Ae 等效投影面积 L 产品的长 b 产品的宽 d 产品的高 k 系 数 这里取 k 值为 1 此时静应力 r W Ae 0 06 kg cm2 结合图 2 得 静应力为 0 06kg cm2对应的最大加速度定小于产品的脆值 50g 因此基于面跌落设计的缓 冲垫满足角跌落的要求 只要通过了角冲击校核 就一定能满足棱冲击的要求 6 所以整个设计过程中没有进行缓冲击校核 四 四 蠕变量校核蠕变量校核 缓冲材料在长时间静压力的作用下 其塑形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 成为蠕变增量 Cr Tc T 1 Cr Cr 10 Tc 3 5 1 10 3 9cm 经校核后 衬垫最后的尺寸为 T 3 9cm A 115 3cm2 四 运输包装设计四 运输包装设计 一一 运输包装材料的选择运输包装材料的选择 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 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 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 型的纸板具有重虽轻 缓冲性能好 平面抗压强度好等特点 利于直接进行印刷 综合考虑选择 B 单瓦楞纸板设计 里纸 面纸的定量为 160g m2一等牛皮挂面箱 板纸 瓦楞芯纸定量 150g m2 尺寸为 200 160 100mm 销售包装材料的选择 此次设计选用定量为 300g m2 的白板纸 运输包装的尺寸设计 产品采用立放每个大包装内装 4 个小包装 长方体内装物在瓦楞纸箱内的排列数目表示为 n nL nB nH 4b 1l 1h 与标准参照比例 1 5 1 1 相差不多 二 内尺寸计算 二 内尺寸计算 式中 Xi 纸箱内尺寸 mm Xmax 内装物最大外尺寸 mm 7 T 衬格或缓重建总厚 mm K 内尺寸修正系数 查表 表 2 瓦楞纸箱内尺寸修正系数 H1 L1B1 小型箱中型箱大型箱 3 73 71 33 45 7 取 KL 4mm KB 5mm KH 5mm 又已知 Lmax 200mm Bmax 160mm Hmax 100mm T 3 9mm 所以 Li 100 4 4 1 4 407mm Bi 200 1 5 205mm Hi 160 1 5 165mm 即纸箱的内尺寸为 407mm 205mm 165mm 三 制造尺寸计算 三 制造尺寸计算 X Xi k F B1 2 X1 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 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 3 02 类单瓦楞纸箱制造尺寸修正系数 mm 名称 楞型 L1L2B1B2H A64639 8 B32326 C53538 E21213 表 4 瓦楞纸箱接头尺寸 J 纸板结构单瓦楞双瓦楞 J35 4045 50 表 5 02 类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数 X1 名称 楞型 02010203020402050206 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 K11 3 K12 2 Kb1 3 Kb2 2 K 6 J 38 X1 2 所以 L1 Li K11 410 mm L2 Li K12 407 mm B1 Bi Kb1 208 mm B2 Bi Kb2 207 mm H Hi K 171 mm F B1 2 X1 106 mm 四 外尺寸计算 四 外尺寸计算 由以下公式可以得出其外尺寸 X0 Xi K 式中 X0 瓦楞纸箱外尺寸 Xi 纸箱内尺寸 K 纸板计算厚度 9 表 6 瓦楞纸板外尺寸修正系数 mm 由表 6 得出 K 4 所以由公式 X0 Xi K 得 瓦楞纸箱的外尺寸为 411mm 209mm 169mm 五五 综合环压强度综合环压强度 xP 式中 瓦楞纸板的综合环压强度 N cm xP 面 里纸的环压强度的测试力值 N niR 楞纸横向环压强度的测试力值 N mjR 瓦楞纸板收缩率 1 361 i 为里纸 面纸板的层数 jmjCbC 为芯纸层数 取 1 面纸 里纸的环压指数为 7 5 Nm g 定量为 160g m 楞纸的环压指 数为 5 5Nm g 瓦楞芯纸的定量为 150 g m Z 180cm 则 R R 160 7 5 1200N 12 R 150 5 5 1 361 1122N 3 P R R R 15 2 231 7N cm x123 六六 瓦楞纸箱的抗压强度瓦楞纸箱的抗压强度 10 P 瓦楞纸箱抗压强度 N Px 瓦楞纸板原纸的综合环压强度 N cm aXz 瓦楞常数 Z 瓦楞纸箱周边长 cm J 纸箱常数 aXz 5 0 J 1 27 P 231 7 5 4 180 2 3 180 1 27 12241N 七七 堆码层数堆码层数 81 9 1 nKWcP 式中 空箱抗压强度 N cP 单个纸箱毛重 kg W n 最大堆码层数 K 瓦楞纸箱堆码安全系数 取 4 经计算单个纸箱的毛重为 18kg 则 12241 4 18 n 1 9 81 解得 n 17 层 所以最大堆码层数为 17 层 八 运输包装设计图 八 运输包装设计图 11 五 销售包装设计五 销售包装设计 一 销售包装材料的选择 一 销售包装材料的选择 此次设计选用定量为 300g m2的白板纸 尺寸为 200 160 100mm 二 二 CADCAD 设计图设计图 12 三 装潢设计图 三 装潢设计图 13 四 衬垫设计图 四 衬垫设计图 14 六 运输包装性能实验六 运输包装性能实验 要试验的运输包装件 外包装采用的是单瓦楞 0201 型纸箱 内装 60 件销售 产品包装 运输包装采用瓦楞纸箱 销售包装内部缓冲材料选用的是比重为 0 032g cm 的模塑聚乙烯泡沫塑料 包装件总重 19kg 运输包装外形尺寸为 551mm 412mm 412mm 此产品为计算器 芯片及液晶显示屏需要特殊保护 长途 运输和短途运输都会有 根据对产品特性 流通条件及客户要求的分析 确定试 验项目及试验强度 选择适当的试验顺序 需要注意的是 1 产品分价格较贵 并且质量对企业的声誉非常重要 所以试验项目要 全 试验强度也要相当的严格 2 此包装件从重量和外形尺寸看属于小型运输包装件 装卸搬运均用人 工 要考虑到相应的跌落高度以及搬运工人的素质 3 长时间的公路铁路运输 运输时会采用堆码方式 考虑到公路 铁路 15 的震动冲击频率及特点 包装件要求防震防冲击性能良好 需要考虑重点考察 4 有露天存放的可能 需要考察防水 防潮 防晒性能 据此 设计的试验项目和试验顺序如下 据此 设计的试验项目和试验顺序如下 1 温 湿度预处理 在 35 的条件下 放置 24h 2 压力试验 最大堆码层数为 15 层 劣变系数为 8 3 变频振动 寻找产品的共振点 扫频加速度 0 75g 倍频程 0 5oct min 扫频范围 3Hz 100Hz 3Hz 加速度 1g 振动时间 15min 4 随机振动 堆码层数 15 层 垂直方向随即振动 振动时间 6h PSD 曲线见表如下 频率 Hz功率谱密度水平 g Hz 10 0001 40 02 160 02 400 002 800 002 2000 0002 加速度均方根 g rms 0 73 5 可控水平冲击试验 半正弦波冲击 冲击持续时间 18min 冲击加速度 5g 冲击次数 3 次 6 喷淋试验 试验温度 35 16 雨量 80 10l m h 试验时间 60min 7 防晒试验 灯光照射温度 40 试验时间 6h 8 翻滚试验 2 面 2 次 七 成本估计七 成本估计 缓冲包装材料为 EPE 单