康宝消毒柜--运输包装课程设计

武汉理工大学运输包装课程设计说明书 0 目录 1 1 产品特性简介及市场定位产品特性简介及市场定位.1 1 2 2 产品运输流通环境分析产品运输流通环境分析.2 2 3 3 缓冲衬垫的设计计算缓冲衬垫的设计计算.3 3 3.1 确定衬垫设计的基本参数 .3 3.2 确定缓冲材料 .3 3.3 流通环境的参数 .4 3.3 确定缓冲衬垫的尺寸 .5 3.4 缓冲衬垫校核 .7 3.5 缓冲衬垫结构设计 .8 4 4 瓦楞纸箱的设计瓦楞纸箱的设计.1010 4.1 箱型 .10 4.2 瓦楞纸板的选型 .10 4.3 计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸 .12 4.4 纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核 .13 4.5 瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺 .14 4.6 瓦楞纸箱的展开图 .15 4.7 瓦楞纸箱的外观装潢设计 .15 5 5 课程设计心得体会课程设计心得体会.1818 6 6 参考文献参考文献.1919 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 1 康宝康宝（Canbo）消毒柜的运输包装设计消毒柜的运输包装设计 1 产品特性简介及市场定位产品特性简介及市场定位 康宝（Canbo）嵌入式消毒柜 ZTP108E-11R 产品特点：采用了紫外线、臭氧、中温烘 干及红外线高温消毒，镍铬丝红外线发热管，快速达到 125高温对食具进行杀菌消毒， 能有效杀肝炎病毒和常见的大肠杆菌、葡萄球菌等肠道传染病毒，杀菌率达 99.9%以上。 高低温消毒，上、下层不同消毒方式，上层臭氧、紫外线杀菌和热风烘干，下层高温消 毒。 LED 大屏幕显示，电脑控制定时装置,可设定预约消毒、烘干时间，自动工作，自动关闭， 上、下层特设安全智能锁功能，工作过程中柜门无法打开，避免小孩不小心造成烫伤。 纯拉丝不锈钢面板特殊工艺，拉丝纯不锈钢面板，采用 AA 丙稀酸特殊保护处理，抗菌耐 磨，不沾油、不留手印，清洗手印，清洗一擦净，新潮时尚把手，豪华亮丽三维立体柜 面，展现后现代主义风格，新潮时尚把手，豪华亮丽。不锈钢外壳、箱体，经久耐用,内 胆内腔尺寸较大，下层采用超大容量分餐盘层架设计，搭配优化改进型层架，空间利用 率高，方便放置碗碟，清洗方便。内藏式滑轨，有效防止润滑油脂污染食具及臭氧、高 温等物理作用对滑轨造成破坏。采用发泡层加厚及整体发泡相结合的工艺，泡层泡满， 防止工作时散热快及热量将发泡层炭化等毛病，保温性能极佳，双重防虫网，避免蟑螂 等虫害进入，保证消毒柜和碗碟卫生。 产品规格产品规格 品牌康宝 型号ZTP108E-11R 产品类别 嵌入式消毒柜 产品容积 100L 开孔尺寸 560*470*615mm 机身尺寸 595*460*630mm 重量26kg 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 2 运输工具汽车、火车、船舶、电瓶拖车、叉车、手推车 图 1-1 实物图 2 产品运输流通环境分析产品运输流通环境分析 在现代社会中，产品和物资的流通是经济活动中重要的组成部分。流通过程以生产 工厂为起点，以消费者为终点。广义上说，它包括了商品及包装的运输、中转、仓贮、 陈列、销售等环节。 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 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 （分人工和机械两种方式） 、运输环节、贮存环节。 对于康宝（Canbo）嵌入式消毒柜 ZTP108E-11R 的运输流通环境分析如下： （1）在装卸搬运环节中，由于此产品的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。以为流程越长， 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）运输环节中，由于此产品的销售范围广，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） 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 3 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。 （3）贮存环节、贮存方法，堆码重量、高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境（如 光、风、雨、虫、霉、鼠、尘、有害气体等）直接影响产品包装件的流通安全性。仓库 的建筑结构型式对贮存环境中温度、湿度、气压等因素影响甚大。 缓冲包装以缓冲减振为主要功能，所以要着重考虑冲击与振动环境。 3 缓冲衬垫的设计计算缓冲衬垫的设计计算 3.1 确定衬垫设计的基本参数确定衬垫设计的基本参数 产品尺寸 595(宽 )630(高 )460(深 ) (mm) 产品容积 100 L 产品重量 26kg 3.2 确定缓冲材料确定缓冲材料 缓冲包装材料的性能在很大程度上取决于所选用的缓冲材料的力学特性。因此，要 设计出一个优良的缓冲包装系统的逻辑结构，需要在缓冲包装的系统结构分析中，充分 了解缓冲材料的力学性能，根据待包装产品特性和流通环境的输入影响，合理选用缓冲 包装材料。 泡沫材料是以高分子树脂为原料，制成的一种具有无数蜂窝状结构的缓冲材料。它 与实体材料相比具有许多新的特点：质量轻、易于加工成形、绝热性能好、缓冲性能好。 常见的缓冲材料有 EPE 和 EPS。EPE（Expandable Polyethylene） ， 是可发性聚乙烯，又 称 珍珠棉。是非交联闭孔结构 , 它是以低密度聚乙烯（LDPE）为主要原料挤压生成的 高泡沫聚乙烯制品。EPE 广泛应用于电子电器、仪器仪表、电脑、音响、医疗器械、工控 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 4 机箱、灯饰、工艺品、玻璃、陶瓷、家电、喷涂、家俱、酒类及礼品包装、五金制品、 玩具、瓜果、皮鞋的内包装、日用品等多种产品的包装。加入防静电剂和阻燃剂后，更 显其卓越的性能EPE 珍珠棉还被大量用于手袋箱包的弹性衬里，工业生产的隔音、隔 热材料、农用保温材料、水产养殖的漂浮设备、体育用品的防护垫，水上作业救生器材， 家庭、宾馆的地板装修、衬垫等等。其管材大量用于空调、童车、儿童玩具 EPE 珍珠棉、 家私等行业。可发性聚苯乙烯（EPS）具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性 能好、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点，被广泛应用于建筑、船舶、冷藏、冷 冻化工设备的高温隔热材料和家用电器、仪器仪表、玻璃制品的包装材料以及作为生产 一次性餐具的材料等。EPS 不耐冲击；性脆，拉伸强度低。无法自然分解，体积大，不易 回收；焚烧时易烧坏焚烧炉部件，而且产生黑烟和一氧化碳等。在这里选用 EPE 材料。 3.3 流通环境的参数流通环境的参数 3.3.1 等效跌落高度的确定等效跌落高度的确定 根据人工装卸中的跌落高度可以用以下经验公式计算，它适用于 16Kg 以上的包装件： （3-1） W 300 h h=300/=300/=58.83cm 其中：h-跌落高度（cm）; W-重量（kg） 。26 表表 3-1 装卸环境与跌落高度装卸环境与跌落高度 货物跌落参数 重量，kg尺寸，cm 搬运装卸方式 姿态高度，cm 9122一人抛掷一端面或一角107 92391一人携运一端面或一角91 2345122两人搬运一端面或一角61 4568152两人搬运一端面或一角53 6890152两人搬运一端面或一角46 90272183机械搬运 底 面61 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 5 2721360不限机械搬运底 面46 1360不限机械搬运底 面30 查表（3-1）知重量在 2345kg 且由两人搬运跌落高度为 61cm。 所以综合上述两种方法，试验的等效跌落高度取 60cm。 3.3.2 产品脆值的选择产品脆值的选择 产品脆值的确定方法有碰撞机实验法和自由跌落实验法两种。测定时可视具体条件 任选一种进行。采用试验方法测定产品脆值，须对产品试样做破坏性的试验，这对于批 量小价格昂贵的产品来说的话是不符合实际的，有时是不允许的。加上实验本身需要一 系列的设备和控制仪表，也会给实际工作带来困难。因此工程上常用一组经验数据对比 的方法来判定产品的脆值，称为脆值的经验估算法。 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。此值表 示产品对外力的承受能力。由于条件不允许，在此只能通过查阅相关产品的数据来估计 产品的脆值。由表 2-1 和表 2-2 查得康宝（Canbo）嵌入式消毒柜 ZTP108E-11R 的许用脆 值为 90g。 表表 3-2 日本得出的产品脆值日本得出的产品脆值 G 值产品 10 以下大型电子计算机 10-25导弹跟踪装置，高级电子仪器，晶体震荡器，精密测量仪，航空 测量仪 25-40大型电子管，变频装置，精密指示仪，电子仪器，大型精密机器 40-60小型电子计算机，现金出纳机，大型磁带录音机，彩色电视机， 一般测量仪器 60-90黑白电视机，磁带录音机，照相机，真空泡光学仪，可移式无线 电装置 90-120洗衣机，电冰箱 120 以上机械类产品，小型真空管，一般器材 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 6 表表 3-3 英国得出的产品脆值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，瞄准器，回旋仪 40-60制动回旋仪，马赫表，有防冲击支撑的仪器 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 3.3 确定缓冲衬垫的尺寸确定缓冲衬垫的尺寸 产品质重 26kg； 脆值为 G=90g； 底面积 595mm 460mm=mm2=2737cm2； 设计的跌落高度为 60cm。 假设采用全面缓冲，即衬垫面积为 A=2737。衬垫静应力为： s=W/A104=269.8/2737104=9300.01105（Pa） 图 3-1 发泡聚乙烯的动态缓冲特性曲线 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 7 由于 h=60cm，故选图 2-1，坐标 s=0.01105Pa 与坐标 Gm=90g 交点在曲线族左边， 说明静应力太大； 在图中取 Gm=90g 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=4.5cm，右边的点对应静应力为 sd=0.12105Pa，所需承载面 积： A=W/sd104=269.8/（0.12105）104=212.3（cm2） 由此可见，该设计去 T=4.5cm 的发泡聚乙烯泡沫垫，节约材料取 A=212.3cm2 由于全面缓冲，通常采用角衬垫形式，那么每块承载面积为 L2=A=212.3(cm2)。 3.4 缓冲衬垫校核缓冲衬垫校核 3.4.1 产品强度校核产品强度校核(产品支承面的应力校核产品支承面的应力校核) 在缓冲设计时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料的接触部分的强度。如果该部 位不能承受冲击中的最大应力，则应重新计算尺寸。 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。在基础设计中，为了节省材料，常常设法减小 衬垫的负载面积，由此带来的后果是产品支撑的应力集中，可能导致产品的局部破损。 因此，必须校核产品支撑面的应力，控制在产品的强度允许范围内。 m -产品许用应力 Pa；m-冲击时最大应力 Pa 根据公式（3-2）求出产品最大应力。 （3- A WG m 2） m=269.890/212.310-4=1.08105Pasd ，校核通过。 3.4.2 挠度校核挠度校核 衬垫尺寸的面积与厚度之比超过一定比值时，衬垫容易挠曲线或变弯，大大降低衬垫 的负重能力。衬垫的最小承载面积 Amin 与厚度应满足： 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 8 Amin/（1.33T）21 或 Amin（1.33T）2 因为 Amin=A=212.3（cm2）（1.33T）2=35.82（cm2） ，可知计算所得衬垫面积是稳 定的，合理的。 3.4.3 跌落姿态校核跌落姿态校核 局部缓冲包装角跌落冲击等效面积的确定 根据：Ae=KL2(l+b+d)/(l2+b2+d2)1/2 其中：Ae-等效面积 cm2;L2-角衬垫面积 cm2 L,b,d-产品的长，宽，高尺寸 cm； k-系数，取 14。 则 Ae=24602(460+595+630)/(4602+5952+6302)1/210-2=7269.03（cm2） 。 A=46059510-2=2737（cm2.） 因为 AeA 因此符合要求 经校核缓冲衬垫所确定的面积和厚度合理。 3.4.4 蠕变量校核蠕变量校核 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。 Tc=T(1+Cr)=4.5（1+10%）=4.95（cm）=5cm 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%） 经过以上校核，最后计算所得缓冲衬垫尺寸为厚度 T=5cm，L=11cm,面积 L2=212.3cm2。 3.5 缓冲衬垫结构设计缓冲衬垫结构设计 以上只是说明的缓冲衬垫的设计思路，实际衬垫还要考虑许多结构以及各种环境条 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 9 件的因素，自然比以上的构思要复杂许多，所以为了加强安全性，缓冲衬垫采用天地垫 结构。 具体设计尺寸如下图： 图 3-2 缓冲衬垫三视图 立体图如下图所示： 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 10 图 3-3 缓冲衬垫立体图 4 瓦楞纸箱的设计瓦楞纸箱的设计 4.1 箱型箱型 0201 型瓦楞纸箱。因为周长太大，所以采用二页箱。 4.24.2 瓦楞纸板的选型瓦楞纸板的选型 表表 4-1 瓦楞纸板表（瓦楞纸板表（GB654386） 瓦楞纸板代号 纸箱种类 内装物最大重量 kg最大综合尺寸 mm 1类2类3类 单 瓦 楞 纸 箱 5 10 20 30 40 700 1000 1400 1750 2000 S-1.1 S-1.2 S-1.3 S-1.4 S-1.5 S-2.1 S-2.2 S-2.3 S-2.4 S-2.5 S-3.1 S-3.2 S-3.3 S-3.4 S-3.5 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 11 双 瓦 楞 纸 箱 15 10 30 40 55 1000 1400 1750 2000 2500 D-1.1 D-1.2 D-1.3 D-1.4 D-1.5 D-2.1 D-2.2 D-2.3 D-2.4 D-2.5 D-3.1 D-3.2 D-3.3 D-3.4 D-3.5 康宝（Canbo）嵌入式消毒柜 ZTP108E-11R 的最大综合尺寸为 595+630+460=1685mm。 因为用于出口，所以选用第一类瓦楞纸板，内装物质量为 26kg，最大综合尺寸为 1685mm，根据瓦楞纸板表（GB6543-86） ，其代号为 D-1.3，即应选用第一类第三种双瓦楞 纸板，D-1.3 的技术指标为耐破强度 1569kPa，边压强度为 8820N/m,戳穿强度为 10.3J。 表表 4-2 箱板纸技术指标（箱板纸技术指标（GB130242003） 规定 指标名称单位 ABCDE 定量 g/m2 20010.0 32016.0 23011.5 34017.0 25012.5 36018.0 28014.0 42021.0 30015.0 31015.5 36018.0 42021.0 47523.0 53026.5 紧度不小于 g/cm20.720.700.650.60 耐破指数 200-230g/m2不小于 250g/m2kPa.m2/g 2.95 2.75 2.65 1.50 1.10 0.90 (横向)环压指数 200-230g/m2不小于 250g/m2N.m2/g 8.40 9.70 8.40 6.00 5.20 4.90 (横向)耐折度 340g/m2不小于 360g/m2 420g/m2 475g/m2 530g/m2 次 80 80 80 80 80 50 50 50 50 50 18 14 10 6 5 4 3 3 2 2 1 1 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 12 吸水性(正/反) 不大于 g/m235.0/50. 0 40.0/-60.0/- - 交货水分 %8.02.09.02.011.02. 0 11.03.0 根据表 4-2，选用 C 等箱纸板，其耐破指数为 1.5 Pa/g，环压指数为 6Nm/g。内、 第一类瓦楞纸板用于出口包装，因此选用 A 等和 B 等箱板纸，A 等作外面纸，B 等作 内面纸和中间垫纸。三层箱板纸取相同的耐破强度，根据经验公式每层箱板纸的耐破强 度应为： 550.5kPa 30.95 1569 30.95 p b 外面纸的耐破指数取 2.75Pa/g（表 4-2），要求定量为： 200.1g/m2 2.75 550.5 r Q b 内面纸和中间垫纸的耐破指数取 2.65 Pa/g，定量为： 207.74g/m2 2.65 550.5 r Q b 外面纸的定量取 200g/.内面纸和中间垫纸的定量取 200 g/。根据表 4-3，选用 C 等瓦楞芯纸，两层瓦楞的定量均取 160g/，其环压指数为 5 Nm/g。 表表 4-3 瓦楞芯纸技术指标（瓦楞芯纸技术指标（GB130231991） 规 定 指标名称 单位 A BCD 定量 g/m2 1126.0 1608.0 1276.0 1809.0 1407.0 20010.0 紧度不小于 g/cm30.500.45 横向环压指数 112g/m2不小于 127140 g/m2 160200 g/m2 N.m/g 6.5 7.1 8.4 5.0 5.8 7.1 3.5 4.0 5.0 3.0 3.2 3.2 纵向裂断长 不小于 km4.00 3.502.50 2.00 交货水分 % 8.02.0 8.0 +3.0 9.0 +3.0 -2.0 9.0 +3.0 -2.0 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 13 -2.0 按照选用的箱纸板，瓦楞纸板的耐破强度为 =0.95（1.5200+1.5200+1.5200）=855kPa 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 Q=200+200+200+（1601.5+1601.5）+100=1080g/m2 按照选用的箱纸板和瓦楞芯纸，瓦楞纸板的定量为 1080g/,其中粘合剂定量为 100 g/。 4.3 计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸 4.3.1 瓦楞纸箱的内尺寸瓦楞纸箱的内尺寸 （4- 1） 式中：Xmax 内装物最大尺寸； nx 内装物排列数目； T衬隔或缓冲的厚度； d内装物公差：中包装盒1-2mm/件;针织品3mm/12 件； 硬质刚性品 1-2mm/件 k1 内尺寸修正值，在长度与宽度方向的取值为 3-7mm； 高度方向：小型箱为 1-3mm；中型箱为 3-4mm； 大型箱为 5-7mm。 内装物的外廓尺寸为 L0595 (mm) ，B0460 (mm) ，H0630（mm）公差X0 在长度与宽度方向取 37mm，高度方向取 34 mm，由此确定的纸箱箱内尺寸： L595502+5700（mm） B460502+5565（mm） H630502+4734(mm) 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 14 4.3.2 瓦楞纸箱的制造尺寸瓦楞纸箱的制造尺寸 内尺寸伸长量 X按表 4-4 取值，接头尺寸 J 取 50mm，于是纸箱的制造尺寸 ： L=L+5=705(mm) B=B+6=571(mm) H=H+18=752(mm) 外摇盖制造尺寸： F=B1/2+X=571/2+5=285.5（mm）=286mm 表表 4-4 02 型箱的制造尺寸申放量型箱的制造尺寸申放量 楞型 名称 ABCAB L1 L2 B1 B2 H 6 4 6 3 9 3 2 3 2 6 2 1 2 1 3 9 6 9 5 18 4.3.3 瓦楞纸箱的外尺寸瓦楞纸箱的外尺寸 对 AB 型的双瓦楞纸板，加大值X 取 812mm，长度和宽度方向的加大值取 10mm，高度方向取上限 12mm，由此确定的纸箱外尺寸为: = L+X=705+10=715（mm） L = B+X=571+10=581（mm） B = H+X=752+12=764（mm） H 4.3.4 瓦楞纸箱的结构瓦楞纸箱的结构 瓦楞纸板的面积：A=2(L+B)(H+F2)+JH=2（581+715）(764+2862) +50764 10-6=3.5（m2） 瓦楞纸板的重量：W=QA=10803.5/1000=3.7（kg） 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 15 4.4 纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核 瓦楞纸箱的周长为 Z=2（L+B）=2(581+715)=2592(mm)=259.2(cm) 瓦楞纸箱的综合环压强度为 mmx QCrrQp =(6200+6200+6200)+（51.6160+16051.4） =60.0(N/cm) 楞常数取 13.36，箱常数取 0.66，瓦楞纸箱的的抗压强度为 Pc = Px(4aXz/Z)2/3ZJ =60.0(413.36/259.2)2/3259.20.66 =3582.2(N) 货物重量 W 是内装物重量和纸箱重量之和，其值为： W=（26+3.7）9.8=291.06(N) 堆码高度取 450cm，安全系数取 2，纸箱的堆码载荷为 Pc 1- H h WP 1- H h KW P =291.06（4500/764-1）=1423NPc 因为抗压强度比堆码载荷大得多，所以这个瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。 4.5 瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺 4.5.1 瓦楞纸箱的手孔瓦楞纸箱的手孔 为了便于搬运，常在纸箱的两个端面上开手孔，手孔的宽度应根据人的手幅确定， 成年男性的手幅为 7697，因此手孔宽度 b 应取 100mm，手孔高度取 40mm。 4.5.2 瓦楞纸箱的封箱工艺瓦楞纸箱的封箱工艺 选用 16 号 U 形钉钉合，每个 U 形钉的破坏载荷 p 为 25N，斜向排列，强度系数 K=1，所需钉数为： =269.8/25=10.192（个） Kp W n 武汉理工大学运输包装课程设计说明书 16 钉数位 12 个，钉距为 50mm，到顶、底两面的距离为 21mm，封箱选用 80mm 的胶 带。 4.6 瓦楞纸箱的展开图瓦楞纸箱的展开图 图 4-1 瓦楞纸箱展开图 4.74.7 瓦楞纸箱的外观装潢设计瓦