格力KS-3002D空调扇运输包装设计

武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 1 格力 KS 3002D 空调扇运输包装设计 1 产品简介及市场定位 随着全球气候的变化 现在的夏天已然让大多数人觉得酷暑难耐了 于是 电扇空调的制冷家电越来越多了 可是 虽然空调能明显调节室内空气的温度 并且能根据需要调节为不同的温度 但是其体积大 价格昂贵 且使用后由于 室内密封 空气不流通 室内空气温度不均匀 易使人产生不适感 且易患空 调病 相比于空调 空调扇则结合空调与电扇的优点 它比普通风扇温度降低 5 6 度左右 低耗电 价格中等偏下 有的产品也有暖风作用和加装负离子功 能 体积小 移动方便 其良好的制冷效果被人们所称道 也为越来越多的人 所接受 所以空调扇的市场前景是很广阔的 开发商也推出了不同款式的空调扇来供客 户选择 格力空调扇总该有八种款式 结构都比较新颖时尚 经过市场调研 我对格力 KS 3002D 空调扇的运输流通环境进行了考察 以解决在运输包装过程 中的易些问题 以下是格力 KS 3002D 空调扇的市场销售图 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 2 图 1 1 格力 KS 3002D 空调扇 1 图 1 2 格力 KS 3002D 空调扇 2 2 产品的流通环境分析 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 2 1 装卸搬运环节 在装卸搬运环节中 由于格力 KS 3002D 空调扇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 2 运输环节 在运输环节中 由于空调扇的销售范围广 既要有长途运输也要有短途运 输 所以涉及到的交通工具种类比较多 包括汽车 火车 船舶 飞机和电瓶 拖车 铲 叉 车 手推车等 运输过程对货物包装件造成的损害原因有 冲 击 振动 气候条件和其他原因等 一般此产品从包装车间要经铲车 电瓶车运送到仓库中 此时运输工具的 启动 变速 转向 刹车会使产品改变速度 导致冲击损坏 当产品有仓库运 送到铁路上及铁路运输过程中 由于交通工具会受到路面状况 路轨接缝 发 动机振动 等因素影响 会产生振动 而且此过程中还会受到气候变化的影响 等等 2 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 据调查 一般仓库堆码高度为 3 4m 汽车内堆码高限为 2 5m 火车 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 3 内限为 3m 远洋货船舱内堆高限为 8m 因此 设计时还须校核包装容器的堆码 承压强度 以确保货物在运输和储存时的安全 3 产品的特性分析 3 1 产品的物理特性 根据格力 KS 3002D 空调扇的尺寸测量以及物理特性分析可知 产品的尺寸 为 365mm 335mm 800mm 其重量大概为 9 3kg 重心位于产品的中心处 3 2 产品的跌落高度 由于跌落高度是缓冲设计中必须使用的参数 而不同重量的包装件相应的跌 落试验高度也有所不同 所以在这里参考表 1 取产品的跌落高度为 100cm 表 3 1 不同重量的包装件及不同搬运装卸方式对应的跌落试验高度 包装件重量 kg 搬运装卸方式设计跌落试验高度 cm 0 10一人手提107 10 25一人肩扛92 25 100两人抬76 100 225小型作业机械61 225 450小型作业机械46 450大型作业机械31 3 3 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 通过比较日本 英国同类 产品的脆值 如下表 本设计中的空调扇的脆值取 G 80g 表 3 2 英国得出的产品脆值 G 值产品 40雷达和其它电气设备 真空管 自动控制仪 瞄准仪 回旋仪 40 60制动回旋仪 马赫表 有防冲击支承的仪器 60 80量油计 压力计 一般电气装置 80 100牢固的真空管 阴极射线管 冰箱 100 120热交换器 油冷却器 取暖电炉 记忆装置 散热器 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 4 表 3 3 日本得出的产品脆值 G 值产品类型 120陶瓷器皿 机械产品 计算器 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 5 4 缓冲衬垫的设计计算 4 1 确定缓冲材料产品固有频率 产品的固有频率也是包装设计中的重要参数 应通过实验测得 合理的缓 冲包装应该能够包装件的固有频率远离产品得固有频率 使其免受共振 4 2 确定缓冲材料 为了保证产品在流通过程中尽量不受到伤害 因选择合适的缓冲材料 现 在最常用的缓冲包装材料是泡沫塑料 包括聚乙烯泡沫塑料 EPE 聚苯乙烯 泡沫塑料 EPS 聚氨酯泡沫塑料 PU 乙烯 醋酸乙烯共聚物橡胶制品 EVA 和聚乙烯教练泡沫塑料等 其次是纸制品 包括瓦楞纸板 蜂窝纸板 皱纹纸垫和纸浆模等 有的产品也曾采用橡胶 木屑 棉花 化纤丝和金属弹 簧等 缓冲材料的选择主要是单位体积的吸收能要大 材料给予内装产品的作 用力要小 而本次设计所选择的的缓冲材料为发泡聚乙烯 EPE 它是一种低密度的 半硬质的 闭孔结构的 耐候性好的 无毒的 耐腐蚀 阻水的和易回收的材 料 其柔软性和韧性较好 拉伸强度高 缓冲性能好 能耐多次冲击 动态变 形小 而且环保 易于回收利用 复合当下的环保要求 4 3 确定缓冲衬垫的尺寸 已知 产品重 9 3kg 脆值为 80g 等效跌落高度为 100cm 空调扇底面 面积为 36 5cm 33 5cm 则 W 9 3 9 8 91 14 N 静应力 s W A 104 91 14 36 5 33 5 104 0 0075 105Pa 查图 4 1 可知 s 0 0075 105Pa 与坐标 Gm 80g 的焦点位于曲线族的左边 说明静应力太大 没有必要采用全面缓冲保护 可改为局部缓冲 对于局部缓冲包装法 首先根据等效跌落高度找到对应的曲线 然后在曲 线上找出对应的许用脆值 并作一条水平线 它与缓冲曲线有很多交点 为了 节省材料 一般取与之相交的厚度较小的缓冲材料进行设计 那么就可以得出 缓冲材料厚度 T 脆值与该厚度的缓冲曲线就有两个交点 在两个交点之间的 曲线上的每一点所对应的加速度值都小于脆值 在设计时都可选用 但是选择 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 6 最右边一个交点 静应力较大的一个交点 进行时 用料面积最省 所用公式 为 A W s 104cm2 式 4 1 在图 4 1 中取 Gm 80g 作一条水平直线与缓冲曲线族相交 取厚度较小的缓 冲曲线进行设计 则 T 3cm 时有两个交点 取右交点进行设计最省料 该点对 应静应力为 s 0 08 105Pa 所需承载面积 A W s 104 91 14 0 08 105 104 113 92cm2 即对于该空调扇 只要其各面与 T 3cm 厚的缓冲衬垫之间接 触面积大于最小承载面积 113 92cm2即可 此面积小于容器底面积 可以装入 说明本设计合理 所以缓冲衬垫的面积 A 113 92 cm2 厚度 T 3cm 图 4 1 聚乙烯对应跌落高度 H 100cm 时最大加速度 静应力曲线 4 4 强度校核 根据图 4 1 聚乙烯 Gm s曲线 h 100cm 为不超过产品脆值 s需在 左右交点之间 即 s 在 0 011 0 08 105 Pa 间 1 对于底部缓冲衬垫 前表面面积 A1 106 8 445 33 2 40477 2mm2 404 77cm2 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 7 后表面面积 A2 106 8 445 33 2 40477 2mm2 404 77cm2 左侧面面积 A3 106 8 414 33 2 37166 4mm2 371 66cm2 右侧面面积 A4 106 8 414 33 2 37166 4mm2 371 66cm2 底部面积 A5 106 82 50 40 4 37624 96mm2 376 25cm2 2 对于顶部缓冲衬垫 前表面面积 B1 106 8 445 33 2 502 2 35477 2mm2 354 77cm2 后表面面积 B2 106 8 445 33 2 50 50 30 10 2 33477mm2 334 77cm2 左侧面面积 B3 106 8 414 33 2 502 3 14 502 4 36628 9mm2 366 29cm2 右侧面面积 B4 106 8 414 33 2 502 3 14 502 4 36628 9mm2 366 29cm2 顶部面积 B5 445 33 2 50 2 414 33 2 50 60 199 168 32970mm2 329 7cm2 3 当接触面积为 A1 B1 404 77 354 77 759 54cm2 s W 104 A 91 14 104 759 54 0 0120 105Pa 在 0 011 0 08 105 Pa 范围内 即此静应力值对应的加速度值没有超过产品 的脆值 所以对前表面 强度校核通过 4 当接触面积为 A2 B2 404 77 334 77 739 54cm2 s W 104 A 91 14 104 739 54 0 0123 105Pa 在 0 011 0 08 105 Pa 范围内 即此静应力值对应的加速度值没有超过产品 的脆值 所以对后表面 强度校核通过 4 当接触面积为 A3 B3 371 66 366 29 737 93cm2 s W 104 A 91 14 104 737 93 0 0124 105Pa 在 0 011 0 08 105 Pa 范围内 即此静应力值对应的加速度值没有超过产品 的脆值 所以对左侧表面 强度校核通过 5 当接触面积为 A4 B4 371 66 366 29 737 93cm2 s W 104 A 91 14 104 737 93 0 0124 105Pa 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 8 在 0 011 0 08 105 Pa 范围内 即此静应力值对应的加速度值没有超过产品 的脆值 所以对右侧表面 强度校核通过 6 当接触面积为 A5 376 25cm2 s W 104 A 91 14 104 376 25 0 024 105Pa 在 0 011 0 08 105 Pa 范围内 即此静应力值对应的加速度值没有超过产品 的脆值 所以对下表面 强度校核通过 7 当接触面积为 A6 131 89cm2 s W 104 A 91 14 104 329 7 0 028 105Pa 在 0 011 0 08 105 Pa 范围内 即此静应力值对应的加速度值没有超过产品 的脆值 所以对上表面 强度校核通过 所以 对于各个接触面强度校核均通过 4 5 挠度校核 当衬垫的面积与厚度之比超过一定厚度时 衬垫容易挠弯或变弯 大大降 低衬垫的负重能力 为了避免挠弯 衬垫的最小承载面积 Amin与厚度 T 之比应 符合以下规定 Amin 1 33T 2 1 因 Amin 28 48cm2 则 Amin 1 33T 2 28 48 1 33 3 2 1 79 1 符合挠度要求 4 6 跌落姿态改变时缓冲能力的校核 在实际的流通过程中 包装件的跌落姿态千变万化 有时一角着地 有时 一棱着地 较之一面着地的标准姿态 受力情况变化较大 因而有必要对基本 设计尺寸作相应的校核和调整 基于面冲击设计的缓冲衬垫只要通过了角冲击 校核 就一定能满足楞冲击的要求 所以在整个设计过程中只要进行角冲击校 核即可 4 6 1 角跌落校核 设产品侧 底 正面上衬垫的投影面积分别为 S1 S2 S3 其相应的与衬 垫的接触面积为 L12 L22 L32 令产品侧 底 正面上衬垫的投影面积分别为 S1 S2 S3 其相应的与衬垫的接触面积为 L12 L22 L32 则 L12 L2 113 925cm2 L22 L2 113 925cm2 L32 L2 4 5 113 925 20 93 925cm2 由立体几何知识可知 缓冲衬垫的面积与产品侧面积之比等于缓冲衬垫的 投影面积与产品侧面投影面积之比 即有 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 9 L12 b d S1 lbd l2 b2 d2 1 2 L22 l b S2 lbd l2 b2 d2 1 2 L32 l d S3 lbd l2 b2 d2 1 2 则 S1 L12l l2 b2 d2 1 2 S2 L22d l2 b2 d2 1 2 S3 L32b l2 b2 d2 1 2 代入得 S1 113 925 36 5 36 52 33 52 802 1 2 44 19cm2 S2 113 925 80 0 36 52 33 52 802 1 2 96 86cm2 S3 93 925 33 5 36 52 33 52 802 1 2 33 44cm2 故角跌落时的有效受力面积 Ae S1 S2 S3 44 19 96 86 33 44 174 19cm2 此时静应力 s W Ae 104 91 14 174 19 104 0 052 105Pa 查图 4 1 可知 此静应力对应的加速度值为 45 小于产品脆值 80g 则角跌 落校核通过 4 7 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 偿值即为蠕变增量 Cr 其大小按下式计算 Tc T 1 Cr 式 4 2 式中 Tc 修正后的厚度 cm T 原设计厚度 cm Cr 蠕变系数 这里取 10 Tc T 1 Cr 3 1 10 3 3cm 经过以上校核 最后计算所得缓冲衬垫尺寸厚度 T 3 3cm 面积 A 113 92cm2 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 10 4 8 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 根据空调扇的承载部位和易损部 位 设计缓冲衬垫的结构 由于该空调扇的重心位于产品的中心处 所以缓冲衬垫的主要承载部分在 底部 易损件滚轮也位于产品底部 又因为空调扇整体外形基本是一个规则的 几何结构 所以只需从上下两底部对空调扇进行保护 并且保证易损部件滚轮 和底座以及最上部的把手装置得到保护 缓冲衬垫的具体结构见图 4 3 具体 尺寸如 A3 图纸所示 图 4 3 底部缓冲结构 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 11 图 4 4 顶部缓冲结构 5 瓦楞纸箱的设计 5 1 产品的结构特点和装箱要求 由于该空调扇的重心位于产品的中心处 所以缓冲衬垫的主要承载部分在 底部 易损件滚轮也位于产品底部 又因为空调扇整体外形是一个规则的几何 结构 所以只需从上下两底部对空调扇进行保护 并且保证易损部件滚轮和底 座连接装置得到保护 5 2 瓦楞纸箱的设计 5 2 1 箱型的选择 本设计采用箱型为 0201 类纸箱 由于空调扇有一定的质量 为了连接牢固 接头采用 U 形钉连接 同时采用一页箱成型 5 2 2 楞型的选择 A 型的瓦楞高度和间距最大 柔软且富有弹性 有非常好的缓冲性能 B 型 的平压强度较高 表面平整度较高 印刷效果较好 所以选用 AB 型瓦楞 5 2 3 瓦楞纸板 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 12 瓦楞型式ACBE 展开系数1 5 1 61 4 1 51 35 1 41 2 1 3 因为用于内销 所以选用第二类瓦楞纸板 内装物质量为 9 3kg 最大尺 寸为 365mm 335mm 800mm 假设底部滚轮的直径为 5cm 厚度为 4cm 则根 据缓冲材料的尺寸 T 3 3cm 33mm L2 113 925cm2 可得内装物的外廓尺寸为 431mm 401mm 866mm 则最大综合尺寸为 1698mm 根据瓦楞纸板表 GB6543 86 应选用第二类第三种双瓦楞纸板 其代号为 D 2 3 根据瓦楞 纸板技术指标 GB6544 86 D 2 3 的技术指标为耐破度 1373 kPa 边压强 度 7500 N m 戳穿强度 9 8 J 根据箱板纸技术指标 GB13024 91 由于产品用于内销 则内外面纸和中 间垫纸都选用 C 等箱板纸 假设三层箱板纸取相同的耐破强度 则根据经验公式每层箱板纸的耐破强 度应为 b P 0 95 3 1373 0 95 3 481 75kPa 外面纸的耐破指 数取 1 9Pa g 要求的定量为 Q b r 481 75 1 9 253 55g 所以外 面纸选用定量为 280g m2的 C 等箱板纸 内面纸和中间垫纸的耐破指数取 2kPa g 要求的定量为 Q b r 481 75 2 240 88g 所以内面纸和中 间垫纸选用定量为 250g m2的 C 等箱板纸 其环压指数均为 6N m g 根据瓦楞芯纸技术指标 GB13023 91 选用 C 等瓦楞纸芯 两层瓦楞芯的 定量均取 140g m2 环压指数为 4 4 N m g 按照选用的箱板纸 瓦楞纸板的耐破强度为 P 0 95 b 0 95 1 9 280 2 250 2 250 1455 4kPa 按照选用的箱板纸和瓦楞芯纸 瓦楞纸板的定量 内外面纸及各中间垫纸定 量之和 瓦楞芯纸定量 瓦楞展开系数 粘合剂定量 该运输包装采用双瓦 楞纸板为 AB 楞 根据瓦楞纸板的瓦楞展开系数表 5 1 可查得其展开系数分别 为 1 5 和 1 3 所以瓦楞纸板的定量 280 250 250 140 1 5 140 1 35 100 1279g m2 其中粘合剂的定量为 100g m2 表 5 1 瓦楞纸板的瓦楞展开系数表 5 2 4 瓦楞纸箱的尺寸 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 13 5 2 4 1 内装物外廓尺寸 L0 431mm B0 401mm H0 866mm 5 2 4 2 瓦楞纸箱的内尺寸 公差 X0在长度与宽度方向的取值为 3 7mm 高度方向为 3 4mm 则纸箱 内尺寸为 L L0 X0 431 5 436mm B B0 X0 401 4 405mm H H0 X0 866 4 870mm 5 2 4 3 瓦楞纸箱的制造尺寸 运输包装用的的双瓦楞纸板为 AB 型瓦楞 内尺寸伸放量 X 按相应规定取 值 摇盖伸放量取 5mm 结头尺寸取 50mm 于是 制造尺寸为 L1 L X 436 9 445mm L2 L X 436 6 442mm B1 B X 405 9 414mm B2 B X 405 5 410mm H H X 870 18 888mm 外摇盖的制造尺寸为 F B1 2 X 414 2 5 212mm 接边舌头尺寸 J 50mm 5 2 4 4 瓦楞纸箱的外尺寸 外尺寸在长度和宽度方向上的加大值 X 取 10mm 高度方向的加大值 X 12mm 故 外尺寸为 L L1 X 445 10 455mm B B1 X 414 10 424mm H H X 888 12 900mm 5 3 瓦楞纸箱的结构 箱坯即为一页箱 如图 5 1 所示 箱坯的面积 S L1 L2 B1 B2 H F 2 J H 445 414 442 410 888 212 2 50 888 mm2 2 29m2 其质量为 Q S 1279 1 99 2 93kg 选用 16 号 U 形钉钉合 每个 U 形钉的破坏载荷 p 取 20N 斜向排列 强度系数 K 1 所需钉数位 n W Kp 9 3 9 8 1 15 6 08 个 钉数定为 12 个 钉 武汉理工大学 运输包装 课程设计说明书 14 距为 70mm 到底 顶两面的距离为 34mm 封箱选用宽度为 80mm 的胶带 图 5 1 瓦楞纸箱制造尺寸 5 4 瓦楞纸箱的堆码强度 瓦楞纸箱的周长为 Z L1 L2 B1 B2 445 414 442 410 1711mm 171 1cm 瓦楞纸板的综合环压强度为 Px rQ rmCQm 6 280 6 250 6 250 4 4 1 5 140 4 4 1 35 140 6435 6 N m 64 36 N cm AB 楞的楞常数取 13 36 箱常数取 0 66 瓦楞纸箱的抗压强度为 Pc Px aXz Z 4 2 3 Z J 1 86 64 36 13 36 171 1 4 2 3 171 1 0 66 3428 66 N 货物 包装件 质量 W 是内装物重量和纸箱重量之和 其值 W 9 3 2 93 9 8 119 854N 取堆码高度为 450cm 安全系数取 2 堆码载荷为 P KW h H 1 2 119 854 450 88 8 1 975 N 显然抗压