运输包装设计

1、 程设计目的本次课程设计主要掌握运输包装缓冲设计，冲击和振动是包装件在流通过程中受到的两种主要负荷，为实现包装减损，包装结构必须有合理的缓冲能力，缓冲包装的目的是在运输，装卸过程中当发生振动，冲击等外力时保护被包装产品的性能和形态。通过包装动力学课程设计，使学生提高理论联系实际解决实际问题的能力，组织学生参加包装动力学课程设计，并通过设计中关键环节辅导，培养学生在设计全过程中独立完成从调研、流通环境分析、脆值确定、材料选取、缓冲结构设计及其校核、内包装结构设计、运输包装材料及结构设计、运输包装标志及图案设计、运输包装件性能试验大纲的编制等整个设计流程。从而使所学知识得到巩固整合与全面提高，提高学生的学习兴趣为其顺利进入毕业环节做必要的准备，为了今后工作中解决实际问题提供帮助。二、 程设计题目微型打印机的运输包装设计三、 计内容、技术条件和要求1、市场调研，选择合适产品，包括产品本身及附属产品；2、缓冲设计，方案一：使用泡沫类缓冲材料完成缓冲设计并校核，并绘出缓冲垫的结构图；方案二：使用纸板类材料完成折叠式缓冲包装，完成展开图及组装图；3、结构设计，完成方案一的销售包装纸盒结构设计；4、运输包装瓦楞纸板的选择；5、瓦楞纸箱的结构设计及图案设计。四、 程设计的基本步骤和方法1、 市场调研本设计针对的是微型打印机的缓冲结构及销售包装的设计，我选用的是LaserJet1020plus黑白激光打印机。以下为产品的基本参数：产品重量：2.0Kg产品尺寸：350210210 mm（高:前为140，后为210）产品形状：类似长方体产品包装要求: 运输包装能承受多次装卸、跌落、各种运输方式、起吊、堆码等外力作用而无损坏。应保证在整个流通过程中具有防水、防潮、防盗、防晒等保护功能，确保产品完好无损。包装在达到各种标准的基础上，要尽可能的减少包装成本。2、 流环境分析产品的流通区间：洛阳-全国各地产品的运输方式：公路运输、铁路运输、船舶运输、飞机运输; 短途运输用电瓶推车、铲(叉)车、手推车等货物,包装件结构不当、材料薄弱、封闭不严，在运输过程中经历不同气候区域，受到寒冷、炎热、干燥、潮湿、风雨等气候的影响，会使内装物发生变质或损坏；流通环境中，各种化学和机械活性物质、日光照射、雨水、静电场等因素会对产品性能造成影响。存储环节：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。货物的贮存方法、堆码重量、高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境可直接影响产品包装件的流通安全。、 等效跌落高度的确定等效跌落高度代表包装件在流通过程中冲击能量的大小。它的确定方法有两种：一种是经验公式法；另一种是标准量值法。一般在人工装卸中，有如下关系：，式中W-包装件重量，Kg；H-跌落高度，cm。标准量值法，就是根据我国、日本、美国等一些国家的标准，以及一些产品的行业标准来确定跌落高度值。如日本JIS10202中规定的自由跌落试验条件，美国军用标准MIL-P-116H规定自由落高的试验条件，我国标准GB4857.5-84规定的跌落试验高度,都可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值: 。、 冲击加速度冲击是一种瞬时的、猛烈的机械运动，即物体在极短的时间内发生很大的速度变化或完成突然的能量转换。包装件的冲击主要发生在装卸和搬运过程中。垂直冲击主要由搬运、装卸、起吊时跌落引起，而水平冲击主要发生在运输车辆突然启动或制动、火车转轨、飞机着陆、船舶靠岸时。冲击加速度：公路运输产生的冲击主要取决于路面状况、车辆的启动与制动、车速、载重量和装货方式，主要表现为水平冲击。遇到路面障碍（突起或塌陷）时主要表现为垂直冲击，其加速度可达1.6-2.5g。在紧急刹车时的水平冲击可达0.6-0.8g。铁路运输产生的冲击有三种，一种是列车车轮滚过铁轨接缝时的垂直冲击，冲击频率为80-120次/分，加速度可达1g；一种是列车挂钩撞合时的水平冲击，加速度可达2-4g；另一种是列车紧急刹车时的水平冲击，加速度可达4g。振动加速度：振动是物体在其平衡位置附近所作的往复运动，是物资流通过程中常见的一种危害因素，也是造成包装件破损的主要因素之一。描述振动的最基本参数是频率、加速度和振幅。公路运输随机振动加速度功率谱密度以垂直方向最大，横向为次，纵向最小。公路运输振动能量绝大部分分布在0-200Hz频带内，其中能量最集中处位于0-50Hz频带内。公路运输随机振动功率谱密度在2Hz左右和10Hz左右各有一个较大峰值，采用公路运输时包装件应尽量避开这个频率值。经过测量汽车运输发生两次共振时其基频为8.2-8.5Hz，其加速度为5.5g；二次频率为17.3-18Hz,其加速度为1.6g。在铁路运输过程中火车过铁轨接缝时产生的振动最为强烈，垂直方向加速度峰值为5-8g左右。3、 存环节，堆码高度及其储存周期的确定、 堆码高度确定流通过程中对包装件形成的压力，有静态压力和动态压力两种。在静态压力下，垛底包装件承受的压力最大，最容易损坏，因此要求包装箱或外包装容器必须满足堆码强度条件，即式中P-最底层包装件所承受的最大压力，N；H-最大堆码高度，m；h-单件包装件高度，m；W-单件包装件重量，N；K-安全系数，通常取1-2。、 存储周期的确定根据市场销售的情况及其经验情况可把储存周期确定为30天。4、 缓冲结构设计、 产品脆值的确定产品的脆值：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。通过对包装件在流通环境中实测的大量现场数据的数理统计分析，估算产品脆值有如下经验关系式：当受到中等冲击时 =203，=0.306，此时可知Gc=2032-0.306= 164.24 g当受到微弱冲击时 =53.2，=0.100，此时可知Gc=53.22-0.100= 49.72 g取两者的平均值Gc=107 g、 冲材料的选取（方案一设计）模塑的EPS是半硬的，抗压强度大；成本低，还可制成带肋的复杂形状以节约用量；振动阻尼大，即抗振性能好；光滑的略有弹性的模塑表面不会磨损内装物；不吸水、耐腐蚀、耐油、耐老化；隔热和绝缘性好；抗蠕变性能好；重载下缓冲性能好。EPE与EPS相比，成本比较高，刚度较差，不能模塑。目前主要用于中小批量、较贵重的和易碎的产品的缓冲包装，由此选用EPS缓冲材料作为设计选择。、 缓冲衬垫面积、厚度的设计及蠕变量校核a、 缓冲垫厚的计算由以上条件可得静应力m=mgGcA=10729.83521=2.85 Mpa 由此值查缓冲系数与最大静应力表得C=5.8，等效跌落高度确定为h=70cm，根据t=ChGc=3.7cm 所以缓冲材料的厚度为3.7cm。b、 缓冲垫面积的计算由产品的尺寸可知缓冲垫面积A=3521=735cm2c、 缓冲垫蠕变量校核缓冲材料长期在静压力的作用下，其塑性变形量会随时间而增大，这种蠕变使得衬垫尺寸变小。考虑到这一因素，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，其大小按式式中：-修正后的厚度 cm；-蠕变系数8%；-原设计厚度cm。所以=3.71+0.08=4.0 cm 所以最终确定缓冲垫厚度为4.0cm。、 材料的选取（方案二设计）在当前市场包装制品中，瓦楞纸板包装的容纳、保护于展销性能均很优异，应用最为广泛，其主要特点如下：加工性能好， 操作简便，低克重高性能，促进销售，成本低廉，便于回收。作为微型打印机销售包装来说，要具有良好的印刷适应性能，且纸面要求平滑洁白、挺度大耐折度大及良好的粘合性能。而白卡纸是一种用较厚实、坚挺的优质木浆制成的白色卡纸，定量在210-400g/.主要用于印制名片、请柬、证书、包装装潢等，因此选用白卡纸作为包装材料，定量为250g/m2，厚度取3.3mm。a、 内包装结构设计及其装潢设计b、 盒型的选取及尺寸设计盒型选用自锁底式摇盖盒，其内尺寸是350210210 mm，由公式X=Xi+nt+2tc, 所以纸盒的制造尺寸为Xi =350+3.3+40=393.3mm210+3.3+240=293.3mm210+3.3+240=293.3mm外尺寸为：=393.3+3.3=396.6，取397mm。 293.6+3.3=293.6，取294mm。293.6+3.3=293.6，取294mm。5、 外包装容器的设计、 装装箱方式的设计单件产品的外包装表面积：S=2(LBLHHB)mm2，每单个产品质量W=2.0+0.0.25=2.16 Kg，每个产品的销售尺寸为397294294 mm，根据托盘尺寸1200*1000mm装箱方式可为 因此，共计8件产品，每箱总重为2.168=17.28Kg。、 箱型及瓦楞纸板的设计a、 箱箱型的选择02箱型是最长见的开槽型纸箱，由一块纸板连体成型，无独立分离的上下摇盖，连体上的上下可以封闭纸箱，为市场上最常见的开槽型纸箱。因此选用0201型，采用单页箱。b、 瓦楞纸板的选择 A型瓦楞纸板内销产品选用第二类瓦楞纸板，内装物质量为17.28Kg，最大综合尺寸为1000mm,可选用第二类第二种单瓦楞纸板。根据瓦楞纸板标准（GB6543-2003）,其代号为S2.2，纸箱代号为BS2.2。根据瓦楞纸板技术指标（GB6544-86）,S2.2的技术指标为耐破强度600Kpa，边压强度为2.5KN/m。质量为17.28Kg,其代号为S2.2，故可采用单瓦楞纸板。S2.2要求的耐破强度为600KPa(GB6544-2008)。选用A等和B等箱板纸，A等做为外面纸，B等做为内面纸。两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：由箱板纸的分级表可取外面纸板的耐破指数为，要求的定量为:。根据箱板纸技术指标的规定，外面纸选用定量为的A等级箱板纸。环压指数为。内面纸的耐破指数取，要求定量为：。根据箱板纸技术指标规定，内面纸选用定量为的B等箱板纸，环压指数为。根据瓦楞芯纸技术指标规定，瓦楞芯纸选用定量为的A等芯纸。环压指数为。c、瓦楞纸板定量Q=外面纸、内面纸和中间垫纸定量之和+（瓦楞芯纸定量*瓦楞展开系数）+粘合剂定量=，按照选用的箱板纸，瓦楞纸板的耐破强度为：。、 瓦楞纸箱的尺寸a、 内装物的外廓尺寸用n表示三个方向上包装的个数，用表示包装之间的间隙，取=1mm。于是，内装物的外廓尺寸为：Lo=nl+（n-1）=795 mm；Bo=nb+（n-1）=589 mm；Ho=nh+（n-1）=589 mm 。b、 纸箱内尺寸确定内尺寸的原则：保证产品顺利装箱，又不使产品在箱内有明显的移动空间。固有 X-纸箱内尺寸-内装物外廓尺寸-公差，在长度与宽度方向上取3-7mm；高度方向上对于小型箱为1-3mm；中型箱为3-4mm；大型箱为5-7mm L=Lo+L=795+6=801mm B=Bo+Bo=589+6=595mm H=Ho+Ho=589+6=595mmc、 纸箱的制造尺寸；-制造尺寸；-内尺寸；-内尺寸的伸放量。参照02箱型内尺寸伸放量，可得参照02箱型内尺寸伸放量，得L1=L+L1=801+6=807mmL2=L+L2=801+4=805mmB1=B+B1=595+6=601mmB2=B+B2=595+3=598mmH=595+9=604mm02型瓦楞纸箱的接头尺寸 mm名称 瓦楞纸箱结构 单瓦楞 双瓦楞 三瓦楞J 中国 35-40 45-5050 日本3540取J=38mm。、瓦楞纸箱的外尺寸外尺寸加大值=5-7mmL=L1+=807+5=812mmB=B1+=601+5=606mmH=H+=604+6=610mm、瓦楞纸箱的强度校核瓦楞纸箱的周长为：2816mm瓦楞纸箱的综合环压压强度为：=2008.4+1908.4+957.11.5=4287.75N/mm 0 =42.87N/cm 楞型 A B C 8.36 5.00 6.10 J 0.59 1.27 1.27 1.532 1.361 1.477由表可确定A楞的楞常数取8.36，箱常数取0.59，因此瓦楞纸箱的抗压强度为： =3049.33N包装件的重量M=17.28+1.58=18.86Kg堆码高度取300cm,安全系数取2，纸箱的堆码载荷为P=KW(h/H)-1=218.869.830053.8-1=1691.62Pc由结果可知，抗压强度比堆码载荷大得多，即这个瓦楞纸箱具有足够的堆码强度，因此设计的瓦楞纸箱合适。五、设计总结在课程设计过程中，首先要独立完成市场调查，充分了解打印机的包装要求，包括包装结构、包装形式、包装尺寸等相关参数。为具体包装设计做准备。接着进行流通环境分析、脆值确定、材料选取、缓冲结构设计及其校核、内包装结构设计、运输包装材料及结构设计、运输包装标志及图案设计、运输包装件性能试验大纲的编