运输包装课程设计21

1、目 录1.课程设计目的与任务21.1课程设计的目的21.2课程设计的任务22.产品介绍23.流通环境33.1流通的基本环节33.2确定跌落高度53.3流通环境的频率谱64.选择合适的缓冲材料64.1可选缓冲材料的特性64.2缓冲材料的缓冲特性曲线75.确定产品脆值86.缓冲包装设计96.1初步设计96.2衬垫校核106.3缓冲衬垫的结构设计117.外包装箱设计127.1箱型的选择127.2尺寸计算137.3瓦楞纸箱强度计算177.4瓦楞纸箱封箱、钉箱要求197.5瓦楞纸箱外包装装潢设计198.小结19参考文献19 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

2、，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 为海尔BCD-186KB电冰箱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.产品介绍产品参数 表2-1 产品特性主要参数品牌：海尔价格：1288元 基本参数产品类别：冰箱产品类型：双开门总容积（升）：186冷藏室容积（升）：118冷冻室容积（升）：68制冷方式：直冷冷冻能力：4kg/24h额定耗电量：0.49W/天

3、额定电压/频率：220v/50Hz制冷剂：R600a温控方式：机械式 功能参数搁架类型：酒瓶架（可折叠不锈钢酒架，打造私家酒窖）能耗等级：1级 外形参数外形尺寸（宽×深×高）：525×624×1484mm净重：51kg 图2-1 产品的效果图产品机械性能和包装特殊要求： 冰箱的机械性能：常说的机械性能主要有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。冰箱为易坏电器，需要尽可能降低运输流通过程对产品造成的损坏，运输包装或者称缓冲包装在这里所起的作用非常关键。以下是设计运输包装时应注意的问题。 冰箱受振动或冲击发生断裂； 冰箱表面或边角发

4、生摩擦损伤； 冰箱长期处于潮湿、强光、酸碱环境材质下发生变质，影响使用寿命； 产品应轻拿轻放，向上放置，禁止翻滚。3.流通环境3.1流通的基本环节（1）产品的流通区间 产地：青岛 目的地：全国各地（2）产品的主要运输方式 海尔冰箱产地青岛，从产地运往全国各地，主要通过铁路和公路运输，其中包括长途运输和短途运输。运输过程中，要防止磕碰和剧烈震动，要防止雨淋水浸。摆放完毕后，18小时后让其中制冷液稳定后再通电，否则对冰箱极为不利。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

5、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8.28.5HZ，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

6、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。（3）装卸与搬运 装卸作业包括人工与机械两种方式，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。 搬运时，应抬底脚，不能抓住门手把或在台面和冷凝器上施力，更不能在地面上拖拉。 箱体最大倾斜角不能超过45度，更不能倒置或横放，否则会损坏压缩机中的冷冻油流入制冷管路影响制

7、冷而且易造成压缩机脱簧。（4）储存环节储存是产品及包装件流通过程中的一个重要环节： 储存方法：一般选用仓库储存，即室内储存。 储存环境：一般储存环境温度为-1545,相对湿度不大于80%,应储存在干燥、通风的环境中，运输中不得被雨淋，并要求库房周围环境中无酸,碱性或其他腐蚀性气体,还应具备防尘条件。 储存期限：一般为一年,超过一年期应随产品一起检验合格后,方可再次进入流通过程中。 堆码高度、层数：由于电冰箱体积较大。所以堆码高度一般为23m，层数一般为1层。 规范运输：运输时必须按照包装箱上的储运标志内容进行操作,将包装件固定牢固，目前企业包装主要有半自动流水作业方式和全自动流水线方式。（5）

8、流通环境的气象条件由于产品在青岛，销售范围为全国各地，从华北到全国含盖了几个气候带，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。计算机显示器为电子产品，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2K2/2B1/2S1/2M 。分别为亚温带（1032之间 ），温带（1632之间），亚热带（1838之间），热带（1843之间）。3.2确定跌落高度 确定跌落高度H的方法有两种：（1）用经验公式法。由表2-1可知，产品净重为51kg，所以其跌落高度 （3-1）（2）图表法

9、。表3-1 货物规格、装卸方式与跌落高度 货物参数装卸方式 跌落参数重量/kg尺寸/cm姿态高度H/cm9122一人抛掷一端面或一角10792391一人携运一端面或一角912345122二人携运一端面或一角614568152二人搬运一端面或一角536890152二人搬运一端面或一角4690272183机械搬运底面612721360不限机械搬运底面46>1360不限机械搬运底面30 此冰箱的净重为51kg，二人搬运，由表3-1可知，用图表法确定的跌落高度为53cm。 综合考虑各种因素，确定该冰箱的跌落高度为50cm。3.3流通环境的频率谱图3-1 公路运输频率谱 图3-2 铁路运输频率谱4

10、.选择合适的缓冲材料4.1可选缓冲材料的特性(1)EPSEPS是发泡聚苯乙烯，俗称保丽龙，美国于1954年开始采用它作为包装的缓冲材料。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；隔热和绝缘性能好；可接触食品；热敏感性低，2s内便可自熄；抗蠕变性能好；重载下的缓冲性能好。它的缺点是不耐多次冲击；性脆，拉伸强度低。(2) EPEEPE是发泡聚乙烯，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、

11、无毒的、耐腐蚀、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物，20世纪60年代才发展起来。它的柔软性和韧性介于EPS和开孔结构的PU之间，拉伸强度高，不存在EPS易掉渣的缺点；缓冲性能好，能耐多次冲击，动态变形小；抗静电性能好；布氏硬度49.2MPa，刚度不如EPS好。综合考虑两种材料，EPE虽然没有EPS易掉渣的缺点，而且拉伸强度高，但是它的刚度没有EPS的好，然而，电冰箱的重量较大，容易使缓冲材料产生较大变形，所以从缓冲效果方面考虑应该选EPS而不是EPE做缓冲材料；另外，EPE的价格较为昂贵，不适用于大批量的生产，从经济角度考虑也应该选EPS。4.2缓冲材料的缓冲特性曲线（1）EPS的静态压缩特性曲线

12、（C-m） 试验材料: EPS 实验名称：静态压缩5 试样长度：200.0mm 试样宽度：200.0mm 试样厚度：28.3mm 试样密度：0.0079g/cm³ 试验温度：19.5 试验湿度：63HR 试样数量：5件 图4-1 EPS的静态压缩特性曲线 （C-m）0.0079g/cm³（2）EPS的动态压缩特性曲线（-）试验材料: EPS 实验名称：动态压缩3试样长度：149.0mm 试样宽度：149.0mm试样厚度：44.9mm 试样密度：0.0175g/cm³试验温度：20.0 试验湿度：63HR试样数量：14件 跌落高度：60cm图4-2 EPS的动态压缩

13、特性曲线 （）0.0175g/cm³5.确定产品脆值 （1）分别利用类比法和经验估算法确定产品的脆值Gc，对比两者，确定产品脆值。用经验估算法确定。 通过对包装件在流通环境中实测胡大量现场数据胡数理统计分析，估算产品脆值有如下经验关系式： =式中 包装件经受的最大加速度，g； W包装件的重量，kg； 经验参数。在此过程中为中等冲击现象。.因此经计算所得脆值为 =203×=58.29g用类比法确定。 可参考表5-1. 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

14、纬仪、荧光灯、陶瓷器皿、单放机、电动玩具 用类比法确定的产品脆值为6090g。综合考虑两种方法所得脆值，取较小的脆值为60g。(2)根据产品的价值和安全需要确定安全系数n，计算许用脆值G。 确定其安全系数n=1.2. 所以产品的许用脆值 G= = =50g6.缓冲包装设计 6.1初步设计电冰箱的重量较大，底面积比较小，若采用局部缓冲包装，无论是采用角，面，还是楞式包装都不能很好地起到保护作用，并且冰箱的价格比较高，自身成本比较大，所以对缓冲材料的成本使用没什么特别大的要求，综上，冰箱的包装应采用全面缓冲包装。根据产品的许用脆值G，跌落高度H和缓冲材料的缓冲特性曲线，初步设计缓冲衬垫的面积A和厚

15、度T。缓冲面积 A=545×629=342805跌落高度 h=40cm产品许用脆值=50g产品重量 W=59kg由 = =0.084Mpa（）由此查图4-1 得其对应的缓冲系数C=6.0.所以缓冲衬垫的厚度 T = = =4.8cm（）取T=5cm。综上，缓冲材料的面积为A=545×629 ，厚度为T=5cm6.2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

16、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（2）挠度校核 应满足克斯特那公式校核：A/1（） 则该对于该缓冲垫， = = 77.51 ，所以计算所得缓冲衬垫面积是稳定的，合理的。（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

17、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 冲击次数不同，缓冲材料性能差异很大，因为回复性不肯100。§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) （）Tc-修正后的厚度；Cr蠕变系数10；T原设计厚度则对于该缓冲垫 综合考虑各种因素，取最终厚度为6cm。（5）温湿度校核 环境温度个湿

18、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缓冲衬垫的结构设计 底部和上部缓冲结构的设计（1）底部结构，由6.1知，缓冲材料的面积为545×629，厚度T=6cm。所以缓冲材料的长度方向上为629+60×2=749mm，宽度方向上为545+60×2=665mm，为了能更好地保护冰箱，底部的缓冲结构应高出冰箱底部一定高度，取10cm。因此，高度方向为10+6=16cm. 冰箱底部有支架以便固定，在设计缓冲结构的时候必须要把这些因素考虑进去，以达到更好的缓冲效果。为解决这

19、个问题应该事先在缓冲衬垫上掏出可以装下支架的孔，这样才能使缓冲材料和冰箱底部接触面积增大。查阅相关资料后对孔做以下设计。共设计四个孔，均为圆形，直径均为3cm，圆心距缓冲衬垫内壁均为4cm，长度方向圆心相距549mm，宽度方向圆心相距465mm。 上部结构与底部结构相似，只是没有为轮子设计的四个孔。 图6-1 缓冲衬垫效果图因为冰箱比较高，在搬运的时候采用夹抱，为了防止冰箱在夹抱过程中损坏，在冰箱的两端面常采用平压强度较高的蜂窝纸板来平压，以下是蜂窝纸板的相关尺寸设计。为了能使整体保持一致、平整，蜂窝纸板的长应为545+60×2=665mm，高度方向应为1562-100-100=13

20、62mm，厚度t=T=6cm。 图6-2 缓冲衬垫的三视图7.外包装箱设计 7.1箱型的选择 此款类型的澳柯玛冰箱选择03型的套合型纸箱，箱底选择0301型纸箱；箱盖选择0320型纸箱；瓦楞纸板类级代号选用D-1.5. 选择AB楞双瓦楞纸板。其箱纸板和瓦楞原纸定量计算如下： 从物流运输包装设计表9-4查得该代号瓦楞纸板的耐破强度P=2550kPa。第一类瓦楞纸板用于出口包装，故选用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。根据公式 P=0.95可得 895kPa 由表9-6查得衬纸的耐破指数r=2.75kPa·，其定量则为： Q = 325g/ 根据9-6规定，面衬纸

21、选定量为340g/的A级箱纸板。 由表9-6查得底衬版和中夹衬纸的耐破指数r=2.65kPa·，其定量则为： Q = 338g/ 根据表9-6规定，底衬纸和中夹衬纸选定量为340g/的B级箱纸板。 瓦楞原纸定量取140g/。考虑到产品的自身特点，本设计的外包装容器采用双层340/340/340-140/2AB瓦楞纸板箱。7.2尺寸计算 产品的尺寸：545×629×1562mm。 缓冲衬垫的最大外廓尺寸： L0 × B0 × H0=(L+2T) × (B+2T) × (H+2T)=749×665×1682m

22、m。（1）底部箱体即0301型纸箱尺寸的确定。 内尺寸的确定 +d （7-1） 式中 纸箱内尺寸，mm 内装物最大外尺寸，mm 内装物排列数目，件 d内装物公差系数，mm，中包装盒±12mm/件;针棉织品±3mm/12件； 硬质刚性品 12mm/件 T衬格或缓冲件总厚度，mm K内尺寸修正系数，mm，具体值可查下表7-1. 表7-1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数k值 单位：mm 尺寸名称 小型箱 中型箱 大型箱 K 37 37 13 34 57该冰箱内装物排列数目为1，所以=1；属于硬质刚性品，d取2mm；属于大型箱，k 取6mm。由（7-1）式得= 629+120+6=755m

23、m，= 545+120+6=671mm，= 160mm为方便装卸，箱底高度的内尺寸应等于缓冲衬垫的总高度160mm。 制造尺寸的确定0301型瓦楞纸箱箱体的制造尺寸计算公式如下： X= （7-2） 式中 X瓦楞纸箱制造尺寸，mm 纸箱内尺寸，mm K制造尺寸修正系数，mm，具体值可查下表7-2. 表7-2 0301箱型制造尺寸修正系数 单位：mm 尺寸名称 系数 楞型L（）B（）H（）KA6 6 3 B 3 5 1.5 C 4 4 2 AB 9 9 5 BC 8 8 4 查表7-2，由（7-2）式可得： L= B= H= 外尺寸的确定瓦楞纸箱外尺寸的计算公式如下： （7-3）式中 纸箱外尺寸，

24、mm 纸箱最大制造尺寸，mm K纸箱外尺寸修正系数，mm，具体值可查下表7-3. 表7-3 瓦楞纸箱外尺寸修正系数K值 单位：mm 楞型 A B C AB BC K 57 35 46 812 711查表7-3，取K=10。由（7-3）式可得： (2)箱盖瓦楞纸箱的尺寸计算 内尺寸的确定0320型瓦楞纸箱的内尺寸计算公式如下： （7-4）式中 箱盖内尺寸，mm 内装物最大外尺寸，mm（注：此处为箱体最大外尺寸） K内尺寸修正系数，mm查表7-1，由（7-4）式得： 制造尺寸的确定A 箱盖长、宽、高制造尺寸0320箱型制造尺寸计算公式如下： (7-5) 式中 03类箱盖制造尺寸，mm 03类箱体内

25、尺寸，mm 03类箱盖制造尺寸修正系数，mm，具体值可从下表7-4中查出。 表7-4 0320箱型制造尺寸修正系数 单位：mm 尺寸名称系数 楞型（）H（） A18181818-9 B9999-5 C12121212-6 AB26262626-13 BC23232323-12查表7-4，由（7-5）式得： B 接头尺寸瓦楞纸箱通过钉合或黏合剂接头来成型时，接头J的尺寸一般根据瓦楞层数及工厂的工艺水平而定，可查下表7-5。 表7-5 瓦楞纸箱接头制造尺寸 单位：mm纸板种类 单瓦楞 双瓦楞 J 3540 4550根据表7-5确定接头尺寸为J=50mm。C. 对接摇盖宽度尺寸已知摇盖宽度计算公式：

26、 F= （7-6） 式中 F纸箱对接摇盖宽度，mm 纸箱非接合端面宽度制造尺寸，mm 摇盖伸长系数，mm，具体值 根据摇盖伸长修正值表取=6mm 由（7-6）式得： F=364mm 外尺寸的确定0320型瓦楞纸箱的外尺寸计算公式如下： (7-7) 式中 纸箱外尺寸，mm 纸箱最大制造尺寸，mm K纸箱外尺寸修正系数，mm查表7-3，取K=10. 由（7-7）式得： (3) 瓦楞纸箱上的手孔位置和尺寸因为冰箱重量较大，为了便于两人搬运，要在两端面分别设计两个手孔，手孔整体成跑道型，长度方向上取100mm，宽度方向上取50mm，在瓦楞纸箱宽度方向上均匀分布，据底部1000mm。 图7-1 箱型03

27、01箱体展开图 图7-2 箱型0320箱盖展开图7.3瓦楞纸箱强度计算根据凯里卡特公式 ： P= (7-8)式中 P瓦楞纸箱抗压强度，N 瓦楞纸板原纸的综合环压强度，N/cm 瓦楞常数 Z瓦楞纸箱周边长，cm J纸箱常数其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下： （7-9） 式中 面纸环压强度测试值，N/0.152m 瓦楞芯纸环压强度测试值，N/0.152m 瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸原长度与面纸长度之比 对于双瓦楞纸板来说，瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式为： (7-10)公式（7-8）中的Z值计算公式如下： Z=2（） （7-11）式中 Z纸箱周边长，cm 纸箱长度外尺寸，cm 纸箱宽度外