CAD包装课程设计说明书1.doc

课程设计说明书 课程名称： 包装CAD课程设计 设计题目： 大水牛电脑主机运输包装设计 专 业： 包装工程 班 级： 包工0903 学生姓名： 付 国 学 号： 0912020329 指导教师: 滑广军 湖南工业大学科技学院教务部 制2012年 6 月 14 日1.引言随着人们生活水平的不断提高，计算机尤其是电脑的市场需求势头越来越强劲。对于电脑，人们关注的重点通常放在其配置、功能、品牌、质量和服务等方面，几乎不注意电脑的外包装。但是对生产商来说，电脑的外包装却是一个不得不考虑的重要因素。因为电脑的包装不同于一般的包装，它的促销功能虽然很小，但是它的保护功能要求比较高。1.1 市场电脑包装现状在包装用材上，通过观察，市面上各种电子产品都很相似，瓦楞纸箱是最为常用的外包装形式，内部缓冲包装则均采用发泡树脂材料。在结构设计上，针对不同产品的体积和特性，缓冲衬垫的结构有一定的差别。电脑属于精密电子产品，传统包装结构难以满足缓冲性能要求，更需要合理的缓冲包装结构。对于重量大，体积小的产品，要求缓冲面积比底面积大，缓冲材料和产品之间要用硬质材料胶合板或纤维板隔开。使硬质材料一侧承受总的冲击，再由缓冲材料对硬质材料进行缓冲。1.2 产品特性参数大水牛A0707电脑主机参数（一）产品外形尺寸：长 450 mm，宽170 mm, 高400 mm（二）产品重量：7.5 kg（三）产品配件:主机一台、保修卡、说明书、驱动光盘、数据线（四）易损件：易损部位主要是电脑主机。（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，但此次课程设计中，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，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。1.3 物流与流通环境分析（一） 产品的流通区间1. 产地：深圳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8.28.5HZ，二次共振频率范围为17.318HZ，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0200HZ，其中能量最集中处于050HZ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80120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24g。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58g。（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大连，销售范围为全国各地，虽然温度随地域的变化较平缓，但产品包装件常常在短时间内经历较剧烈的温度变化。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。2.运输包装整体方案此次课程设计中，该电脑的缓冲包装的组成分为两部分：外包装箱和内部缓冲衬垫。外包装箱在电脑流通过程中起到保护产品的作用，因此外包装箱对产品的流通是非常重要的，综合考虑外包装箱的经济效益以及环保要求，适当的选择设计外包装箱将提高整体经济效益。纸箱的结构应能保证箱型样式美观，容量适合商品体积的大小，结构整齐、装配合理、用料少、成本低、具有防震能力、不使商品受震损坏、仓储运输方便。纸箱的种类繁多，其中纸箱最基本的式样及我国常用的箱型有以下三种：平口纸箱、搭口纸箱、大盖纸箱。以上三种纸箱的结构都是根据包装商品的需要设计的，一般纸箱以平口居多这种纸箱两边的摇盖折起来对齐，堆叠起来垂直而不倾斜而且商品放入纸箱后，只需要用封口纸条贴在面、底接口即可，封口较为简单。缓冲包装在电脑流通过程中，因外力的作用而遭到冲击和振动时，能吸收外力产生的能量，以防止产品遭受损坏。缓冲包装作用，一方面是将外界对包装件的冲击和振动经过缓和以后传递给内装物，避免应力集中，从而保护内装物。另一方面，又能支撑内装物，保护货物结构并保护包装材料本身。缓冲包装的材料必须具备的特性包括：冲击能量的吸收性、震动吸收性、复原性、压缩蠕变性、温度稳定性、耐水防潮性、防霉性、耐油性、防静电性、耐磨性、抗挠性和耐酸碱性等，所以在选择适合某一用途的缓冲材料时，必须考虑多种因素。3.缓冲衬垫设计3.1缓冲材料的确定常见的用作缓冲包装的材料主要有以下几种：发泡聚苯乙烯（EPS）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。聚氨酯泡沫塑料（EPU）它是具有一定开孔率的开孔泡沫塑料，有一定限度的弹性回复。通常是在采用现场发泡成型，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缓冲包装；聚氨酯海绵制品是环保材料，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。EPE俗称“珍珠棉”，是30-40倍高发泡成形的产品，重量轻，有一定坚固性、柔软性、缓冲性能，受反复冲击其特性不变，是一种高强缓冲、抗振能力的新型环保材料，EPE能抵御外界的酸缄腐蚀，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。纸浆模塑制品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。常用的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)虽然价格低廉、质量轻、防潮、隔热、易于加工模塑成型，但它产生的碎屑因静电易吸附在仪器上。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”。 发泡聚乙烯（EPE）虽然可以在自然环境中自动降解，但包装废弃物仍然会造成“白色污染”，故综合考虑，决定使用发泡聚乙烯（EPE）（=0.03g/cm3)作为设计的缓冲材料。图3.1-1某些电子产品中使用的发泡聚乙烯缓冲包装3.2缓冲形式的选择缓冲衬垫的结构形式，因内装产品的质量、形状和尺寸而不同。本次课程设计的电脑属于小型电子产品，故采用局部缓冲包装法，既能节省缓冲包装材料，也能达到缓冲防护要求。因此，缓冲衬垫可以安装在电脑的左右两侧，两衬垫采用相同的厚度和形式。3.4缓冲衬垫结构设计电脑为较为规则且薄的长方体形状，设计衬垫时可近似长方体进行设计。缓冲衬垫位于电脑两侧.3.5 缓冲衬垫结构图见附图3.5.1 缓冲衬垫效果图 4.外包装箱设计4.1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。对于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。由于电脑重量轻，故实际中可使用胶黏剂粘合接头。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，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。4.2 包装箱的选材与设计选用3层的B型瓦楞纸板做为纸箱的材料，箱型选用0201型。箱内产品与缓冲材料的尺寸：520 mm230 mm610 mm 。1.瓦楞纸箱的内部尺寸的计算：根据公式 式中，Xi是瓦楞纸箱某一方向内部尺寸（mm）; xmax是单个被包装商品某一方向最大外形尺寸（mm）；n是沿瓦楞纸箱某一方向的排列数目;是被包装商品尺寸变动系数（mm）; kXi是瓦楞纸箱内部尺寸修正系数（mm）;T是衬格或缓冲件厚度（mm）。 长=520+3=523 mm 宽=230+3=233 mm 高=610+3=613 mm2.瓦楞纸箱的制造尺寸的计算： 根据公式 式中，X是瓦楞纸箱长、宽或高的制造尺寸（mm）; Xi是瓦楞纸箱某方向的内部尺寸（mm）；t是瓦楞纸板厚度（mm）。长=523+6=529 mm 宽=233+6=239 mm 高=613+6=619 mm3.瓦楞纸箱的外部尺寸的计算：根据公式： 式中 X0-瓦楞纸箱某一方向的外部尺寸，mm； X-瓦楞纸箱某一方向的制造尺寸， mm； K-瓦楞纸箱外部尺寸修正系数， mm。 其数值见表5.2.1表5.2.1瓦楞纸箱外部尺寸修正系数（mm） 楞型 A B E ABK573513812则瓦楞纸箱的外部尺寸为：长=529+4=533 mm宽=239+4=243 mm高=619+4=623 mm4.对接摇盖制造尺寸F的计算:根据公式：式中 F-纸盒对接摇盖尺寸，mm； B1-纸箱非按合箱面宽制造尺寸，mm； Xf-摇盖伸长系数F=2432+1.5=123 mm取接头尺寸为40mm其结构图如图5.2.2所示:图4.2.2 瓦楞纸箱结构图 4.3 纸箱的制造工艺瓦楞纸箱的制造工艺:1.分切压痕工艺：根据所生产纸箱的规格尺寸对瓦楞纸板进行切断与压痕。2.开槽工艺：瓦楞纸板的开槽是在纸板切割下料，并经压痕确定出纸箱的摇盖和纸箱的高度后进行，以开出摇盖，切出接缝接头，以便装箱时折叠或搭盖封合。3.切角、冲孔工艺：切角工艺是在开槽后的工序，其作用是切出接口，便于折合钉箱。而冲孔是冲出捏箱挽孔或通气孔。4.印刷工艺:在瓦楞纸箱上印上产品信息。5.1设计总结选题：此次包装容器结构设计的选题希望将自己所学的包装容器的知识竟可能多的在包装课程设计中有所体现。电脑主机包装内包装一般采用塑料包装，中包装有塑料也有纸盒型的，外包装采用瓦楞纸箱。整个的一个电脑主机包装与我们所学的包装容器所学的塑料和纸质容器挂钩。市场调研阶段：市场调研阶段是从现有的电脑主机包装中总结现有包装优缺点，观察电脑主机包装趋势，决定改进创新设计方案的重要阶段。归纳出我的设计要求，确定了我为某一品牌改进其原有包装，融入组合包装设计的创新思想，为我的课程设计奠定了基础。草图绘制阶段：草图绘制我熟练的运用CAD绘图，运用mathCAD进行相关函数分析。将原有的一些包装设计优点保留，不足加以改进，不断的修改，只求越来越趋向与合理。同时，还运用到3D max建模，灯光，渲染。在此过程中还是感觉到有些地方力不从心，三维软件方面技术不够成熟，运用不够熟练，这些软件都比较基础。没有运用到ANSYS软件进行有限元分析，这也是个人软件技术方面还有待提高的部分。专业知识储备方面：软件始终只是一个工具，良好有效的运用软件为个人的包装设计效率的提高，设计的合理性的确有不可替代的作用，而专业知识储备就是觉得包装设计的关键。在设计过程中我综合运用包装容器结构设计原理，包装工艺学，包装材料学，人机工程学、销售