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文档简介
1 1 课程设计目的与任务 1 1 课程设计的目的 1 通过缓冲包装与结构设计课程设计 使同学们对指定产品的缓冲包装设计过程和设 计方法有一个全面的了解 熟练掌握缓冲包装设计六步法 2 对于产品的缓冲衬垫和外包装箱的结构进行设计 掌握各种箱型结构设计的方法 为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础 1 2 课程设计的任务 为格力空调 KFR 72LW 设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱 要适合国内运输环境的要 求 存贮时间为 30 100 天 2 产品介绍 产品名称 格力空调 型号 KFR 72LW 室内机竟重 40kg 产地 深圳珠海 价格 5999 元 销售范围 全国各地 尺寸 宽 高 深 mm 500 1720 300 图 2 1 格力空调的外形图 产品机械性能 3 流通环境 a 外观工艺 检查 机柜表面喷涂均匀 无破损 b 操作及维修安全 方便 标牌 标记 应平整清晰 c 部件排列合理 整齐 布放平整 接插件牢固 进出线符合工程需要 具备抗震措施 3 1 流通的基本环节 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 包装技术就是要 2 确保产品由一地向另一地运送时不受经济上和功能上的意外损失 对产品可能遭遇的条 件作考察与评价 是运输包装设计中的重要内容 流通过程的基本环节有 装卸搬运环 节 运输环节 贮存环节 1 装卸搬运环节 在装卸搬运环节中 由于格力 KFR 72LW 空调销售遍及全国乃至全球任何地方 其销 售范围非常的广泛 所以既可能有短流程运输也可能包括较长流程的运输 如果流程越 长 中转环节越多 装卸搬运次数就越多 所以对此商品的包装件造成的损害就越大 装卸作业中既可能有人工装卸也有机械装卸 所以要中和考虑到抛掷 堆垛倒塌 起吊 脱落 装卸机的突然启动和过急的升降都会造成产品的跌落损害 2 运输环节 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 3 贮存环节 在贮存环节中 贮存是商品流通链中重要的一环 贮存方法 堆码重量 堆码高度 贮存周期 贮存地点 贮存环境等 会直接影响产品的流通安全性 在贮存时 为节省 占地面积 常需将货物堆高 堆码后底部货物包装件将承受上部货物的重压 这种重载 压力会导致包装容器变形 影响包装外观及其动态保护性能 一般情况下 空调的堆码层 数为一层 存贮时间为 30 100 天 3 2 确定跌落高度 H 1 图表法 3 不同重量的包装件相应的跌落试验高度有所不同 在这里参考表 1 取产品的跌落高度取 61cm 表 3 1 货物规格 装卸方式和跌落高度 货物参数跌落参数 重量 kg 尺寸 kg 装卸方式 姿态跌落高度 cm 9122 一人抛掷一端面或一角 107 923 91 一人携运一端面或一角 91 2345 122 二人携运一端面或一角 61 4568 152 二人携运一端面或一角 53 6889 152 二人携运一端面或一角 46 90272 183 机械搬运底面 61 2721360 不限机械搬运底面 46 1360 不限机械搬运底面 30 2 根据经验公式求跌落高度 300300 47 40 Hcm W 式中 W 包装件的重量 kg H 跌落高度 cm 本产品的重量为 40kg 得出 H 为 47cm 所以综合上述尺寸 此包装件的跌落高度为 54cm 装卸方式为二人搬运 姿态为一端或一 角 4 3 3 流通环境的频率谱 图 3 1 公路运输 图 3 2 铁路运输 4 4 选择合适的缓冲材料 4 1 可选缓冲材料的特性 可选的缓冲包装材料主要是泡沫塑料 包括聚苯乙烯泡沫塑料 EPS 聚乙烯泡沫 塑料 EPE 其次是纸制品 包括瓦楞纸板 蜂窝纸板 聚苯乙烯泡沫塑料 EPS 这是一种可模塑的 轻质的 半硬质的 闭孔的和低成本的缓冲 材料 模塑的 EPS 是半硬的 抗压强度大 成本低还可以制成带肋的复杂形状以节约用量 震动阻尼大不吸水 耐腐蚀 耐油 耐老化 隔热和绝缘性能好 敏感性低 可接触食 品重载下 缓冲性能好 但不耐多次冲击 性脆 拉伸强度低 5 聚乙烯泡沫塑料 EPE 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 拉伸强度高 缓冲性 能好 耐多次冲击 动态变形小 抗静电性能好 蜂窝纸板 与瓦楞纸板特点相似 具有易回收 易粘贴 成本低等优点 缺点是缓 冲性能不稳定 对某些产品表面有磨损 难形成三维曲面 湿度影响较大 过载复原性 较差 加工较难 不好模切 垂直方向缓冲性能差 4 2 缓冲材料的缓冲特性曲线 试验材料 EPE 实验名称 静态压缩 试样长度 200 0mm 试样宽度 200 0mm 试样厚度 47 5mm 试样密度 0 0260g cm 试验温度 19 5 试验湿度 63HR 试样数量 5 件 图 4 1 静态缓冲系数 应力对数坐标曲线 6 图 4 2 最大加速度 静应力曲线 5 确定产品脆 a 利用类比法确定产品的脆值 表 5 1 中国机械标准化研究所推荐的产品脆值范围 G 值产品类型 25 40 冰箱压缩机 40 60 彩色电视机 显示器 鸡蛋 60 90 黑白电视机 电冰箱 90 120 光学经纬仪 荧光灯 陶瓷器皿 单放机 电动玩具 根据表 5 1 可选取冰箱的脆值为 G 70g b 经验公式法 Gc W 5 1 7 较弱冲击现象 203 0 306 Gc W 203 40 0 306 65 7 综合以上 Gc 68g 许用脆值 n 1 2 5 2 G c G n 68 1 2 56 7 57g G c G n 6 缓冲包装的设计 6 1 初步设计 由于产品与缓冲材料之间的接触面积大 且静应力较小 故采用全面缓冲 产品底面 积 A 0 5 0 3 0 15m2 m 1 5 105Pa G W A 57 40 9 8 0 15 由 C 曲线查的 C 3 5 m T 3 31cm CHG3 5 54 57 所以 缓冲衬垫的面积 A 0 15m2 1500cm2 厚度为 T 3 31cm 6 2 衬垫校核 1 产品强度校核 在缓冲设计时 应校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触部分的强度 产品与衬垫 之间的作用力是相互的 在跌落冲击时 产品以惯性力和自重压缩衬垫 衬垫则以同样 大小的弹力反作用于产品 在初步设计时 为了节省材料 常设法减少衬垫面积 带来 的后 果是产品支承面的应力集中 可能导致产品局部破损 所以要校核产品支承面的应力 控制在产品强调所允许的范围内 m 产品许用应力 Pa m 冲击时的最大应力 Pa 8 2 挠度校核 克斯特那公式校核 Amin 1 33T 2 1 6 1 77 4 1 符合 2 15001 33 3 31 3 跌落姿态校核 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 4 恢复性校核 a 冲击次数不同 缓冲材料性能差异很大 因为回复性不肯 100 b 蠕变量校核 缓冲材料在长期静压作用下 其塑性变形会随时间增大 这种蠕变使得 衬垫尺寸变小 在使用一段时间后容器内出现间隙 加强内装产品的振动与摩擦损伤 同时缓冲衬垫的缓冲能力有所下降 考虑到这个因素 所以初步设计的衬垫尺寸应附加 一个蠕变补偿值 称为蠕变增量 Tc T 1 Cr 6 2 Tc 修正后的厚度 Cr 蠕变系数 T 原设计厚度 Tc T 1 Cr 33 1 1 0 1 36 41mm 取 T 37mm 5 温湿度校核 环境温度个湿度的变化对衬垫的缓冲能力有明显的影响 温度的升高和降低 还会 引起衬垫尺寸变化 因此 应根据流通过程可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸 6 3 缓冲衬垫结构设计 缓冲包装形式 考虑到此产品体积大 质量大 高度高 为了更好的保持产品的稳 定性 减少在装卸搬运 运输等环节中冲击振动引起的损伤 故采用全面缓冲包装 根 据缓冲衬垫的初步设计计算可知应选用全部缓冲 经过以上校核 最终计算所得的缓冲 衬垫厚度 T 3 7cm 面积 A 1500cm 缓冲衬垫的高度为 H T 50 87mm 缓冲衬垫的外尺寸 为 57 4cm 37 4cm 考虑到冰箱底下有四个脚支座 因此在衬垫的相应位置应该有四个下 凹的坑 上衬垫除了没有脚支座外其他的与下衬垫相同 9 图 6 1 缓冲衬垫展开图 7 外包装箱设计 7 1 箱型的选择 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 对于格力空调包装 由于空调重量较大 采用 单体包装不便装卸搬运 另外 直接采用 0320 型箱型 箱体底面需要粘合等等 产品容 易掉出造成跌落损坏 故采用 0301 型纸板的箱体 配合 0320 型的箱盖使用 该空调质 量较大 且高度比较高 并且运输过程中涉及夹抱车夹 所以使用强度较大的双瓦楞纸 楞型为 AB 型 7 2 尺寸计算 1 缓冲衬垫的最大外廓尺寸 7 1 000 222LTBTHT L BH 000 2225002 373002 37 17202 375743741794 LTBTHT mmmmmm L BH 2 0301 箱体瓦楞纸箱的尺寸设计 a 0301 箱体瓦楞纸箱的内尺寸 由公式 7 2 imax xXk 式中 纸箱内尺寸 mm i X 10 内装物最大外尺寸 mm max x 内尺寸修正系数 mm k 查阅 包装结构设计 课本 修正系数见表 7 1 表 7 1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数 k 值 i H 尺寸名称 i L i B 小箱型中箱型大箱型 K 3 7 3 71 33 45 7 取为 6mm 代入公式 则 0301 箱体瓦楞纸箱的内尺寸为 k max 6579 i mm lL max 6379 i mm bB 考虑到衬垫高度和空调的装箱 下底高度取 H 87mm b 0301 箱体瓦楞纸箱的制造尺寸 根据计算公式 7 3 i XXk 式中 瓦楞纸箱制造尺寸 mm X 纸箱内尺寸 mm i X 纸箱外尺寸修正系数 mm k 由 包装结构设计 课本表 5 11 取瓦楞纸箱外尺寸修正系数 L 9mm B 9mm H 5mm 代入公 式得 制造尺寸 579 9379 987 5 58838892LBHmmmmmm c 0301 箱体瓦楞纸箱的外尺寸 根据计算公式 KXX max0 7 4 11 式中 0 X 纸箱外尺寸 mm max x 纸箱最大制造尺寸 mm K 纸箱外尺寸修正系数 mm 查阅课本取瓦楞纸箱外尺寸修正系数 K 为 10mm 及制造尺寸代入公式得 000 588 10388 1092 10 598398102mmmmmm LBH 3 0320 纸箱箱盖尺寸 a 0302 箱盖瓦楞纸箱的内尺寸 即为 0301 箱体的外尺寸加上公差 查阅课本 0320 箱型内尺寸修正系数 长宽均为 5mm 所以 5985603Lmm 3985403Bmm 考虑到上箱盖离地要留一定距离 其内尺寸为 1730601670Hmm b 0302 箱盖的制造尺寸 根据式 7 3 计算 查阅课本 0320 箱型制造尺寸修正系数 长宽均为 26mm 高度方向为 13mm 得出其制造尺 寸为 111 603 26403 261670 13 6294291657mmmmmm L B H c 0320 箱体瓦楞纸箱的外尺寸 根据式 7 4 计算 且瓦楞纸箱的修正系数由下表 7 2 查 表 7 2 瓦楞纸箱外尺寸修正系数 楞型 AABBCCABACBC K 1014 610 812 812 913 711 查表取瓦楞纸箱外尺寸修正系数 K 为 10mm 即外尺寸代入公式得 0 629 10429 101657 10 6394391667 O H mmmmmm LB 12 b 对接摇盖制造尺寸根据公式 7 5 修正系数查 包装结构设计 课本表 5 9 知 6 f x 将修正系数代入公式得 F 218mm 4296 217 5 2 mm d 接头尺寸 查阅 包装结构设计 课本表 5 10 取接头尺寸 J 45mm 图 7 1 箱体展开图 图 7 2 箱盖展开图 2 1f xB F 13 7 3 瓦楞纸箱强度计算 此部分计算均参考 包装结构设计 课本 根据凯里卡特公式 2 3 4 X Z PZJ aX P Z 7 6 式中 P 瓦楞纸箱抗压强度 PX 瓦楞纸板原纸的综合环压强度 N cm aXZ 瓦楞常数 Z 瓦楞纸箱周长 J 纸箱常数 对于瓦楞纸板来说 12311212 15 2 mm X CCRRRRR P 7 7 式中 2R 3R 面纸环压强度测试值 0 152Nm 1R 瓦楞芯纸环压强度测试值 m 1mR2mR 0 152N 瓦楞收缩率 即瓦楞芯纸原纸长度与面积强度之比 1C2C 上式中的 15 2 cm 为测定原纸环压强度时的试样长度 凯利卡特公式中各个数据的计算 R1 R2 R3 1 0 152Q1 2 0 152Q2 3 0 152Q3 式中 箱纸板环压指数 Q 纸板定量 g m2 查 物流运输包装设计 表 9 10 差得纸箱代号为 BD 1 5 纸板代号为 D 1 5 从 物流运输包装设计 表 9 4 查得 D 1 5 瓦楞纸板的耐破强度 P 1900kpa 选用 A B 级箱纸板 其中面衬纸选 A 级 底衬纸和中间夹层选 B 级 14 根据公式 7 8 0 95 Z PP 可得箱纸板的耐破强度为 666 67kpa Z P 1900 0 95 30 95 3 P 查 物流运输包装设计 表 9 6 得面衬纸的耐破指数 r 2 75kpa g 其定量为 2 m 242 42g 666 67 2 75 Z P Q r 2 m 查 物流运输包装设计 表 9 6 取 Q1 250g Q2 250g Q3 250g 2 m 2 m 2 m 查 物流运输包装设计 表 9 6 取 1 9 2 2 9 2 3 9 2 将数据代入得 R1 R2 R3 9 2 0 152 250 9 2 0 152 250 9 2 0 152 250 1048 8 Rm1C1 Rm2C2 4 0 152Q4 C1 5 0 152Q5 C2 式中 Cn 瓦楞楞缩率 4 5 瓦楞原纸环压指数 查 包装结构设计 表 5 22 得 C1 1 53 C2 1 36 取 Q4 140g Q5 140 2 m 2 m 查 物流运输包装设计 表 9 7 得 4 6 3 5 6 3 将数据代得 Rm1C1 Rm2C2 6 3 0 152 140 1 53 6 3 0 152 140 1 36 387 445 故 1048 8384 445 94 29 15 2 xP 查包装结构设计表 9 12 得 z aX 13 36 J 1 01 Z 可按照如下公式计算 Z 2 L 0 B0 纸箱长度外尺寸 L0 63 4cm 纸箱宽度外尺寸 B0 43 4cm 故 63 4 43 4 213 6 2Z 15 22 33 94 29213 6 1 018076 66 44 13 36 213 6 X z ZJN aX PP Z 7 4 确定瓦楞纸箱封箱 钉箱要求 采用宽度为 80mm 的胶带进行封箱 制造商接头处选用 16 号 U 形钉双钉钉合 斜向 排列 双钉钉距为 70mm 头 尾钉距离压痕中线的距离为 13mm 7mm 钉数定为 52 个 箱钉必须完全钉在搭接舌部位 应沿搭接部分的中线钉 偏斜不超过 3mm 扁丝宽度为 2 0mm 厚度在 0 65mm 0 75mm 之间 7 5 瓦楞纸箱外包装装潢设计 a 正面上印有海尔公司标志 保护公司合法权益 b 外包装上还包含有产品的名称 型号 生产厂家 产品的重量 包装箱外形尺寸 运 输包装标识 图 7 1 外包装箱的装潢图 8 设计小结 本次课程设计 让我将课本的理论知识与具体的实践有了很好的结合 让我对课本 16 里知识的具体含义有了更为深切的体会 本次我做的立式空调是很常见的运输件 在运 输里出现的问题也是经常发生的 我们通过对他的研究 了解了如何对一个具体的产品 在运输中出现的问题做具体的研究 以及如何解决这些问题 通过这次课设我学到了很 多 自身的知识也有了提高 使自己在运输包装和缓冲包装更加深入的系统的了解 也 对于自己在运输包装的运用更加深入 对于物流运输过程中的一些因素及问题也有
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