小米运输包装设计说明书分析解析.docx

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小米运输包装设计说明书分析解析

《运输包装》课程设计说明书

--小米手机产品的运输包装设计

姓名:

指导教师:

班级:

100218

学号:

100218102

日期:

2013/7/1-2013/7/4

目录

第一章设计说明-----------------------------------------3

第二章市场调研-----------------------------------------4

一、产品简介-----------------------------------------4

二、包装要求-----------------------------------------4

第三章流通环境及脆值的确定-----------------------------5

一、流通环境分析-------------------------------------5

二、产品特性分析-------------------------------------6

三、产品脆值确定-------------------------------------6

第四章缓冲垫结构设计及校核-----------------------------7

一、缓冲材料的选择-----------------------------------7

二、缓冲衬垫尺寸计算及校核---------------------------8

三、缓冲衬垫结构设计---------------------------------9

第五章瓦楞纸箱设计及强度校核---------------------------12

一、装箱方式的选择-----------------------------------12

二、箱型及瓦楞纸板的选择-----------------------------12

三、瓦楞纸箱的尺寸及强度校核-------------------------13

第六章课程设计总结-------------------------------------16

参考文献--------------------------------------------------------------------------17

附件

第一章设计说明

1、课程设计题目：

小米（1S）手机运输包装结构设计

2、课程设计目的：

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；也使学生对现代包装理论的全貌以及包装材料、缓冲包装设计、装潢设计以及后续运输包装设计等诸多具体问题有感性的认识和深入的理解。

提高学生的学习兴趣为其顺利进入毕业环节作必要的准备，为了今后工作中解决实际问题提供帮助。

3、课程设计内容：

1、使用泡沫类缓冲材料完成缓冲设计并校核，并绘制立体图及三视图。

2、使用白板纸类材料（白卡纸）完成折叠式缓冲包装，绘出展开图，并制作实物模型。

3、完成销售包装与运输包装结构设计。

第二章市场调研

一、产品简介

小米手机1S（S，即Super）是小米手机1的升级版本，配备全球主频最快的高通MSM8260双核1.7GHz处理器！

除升级全新处理器之外，小米手机1S还新增了新一代背照式的200万像素的前置摄像头，带给用户真实清晰的自拍体验。

小米手机1S后置800万像素摄像头采用了全新背照式感光元器件、F/2.2大光圈、28mm超大广角，实际拍照效果不输于iPhone4S。

小米手机1S堪称“国内千元安卓智能机的‘拍照之王’”！

而标配的后盖改为银灰色,手感也更为出色.另外与小米手机1保持一样的4英寸16:

9夏普液晶屏幕,分辨率为854x480;配有1GBRAM/4GBROM,以及1930mAh电池。

小米（1S）手机，规格：

122×63×11.9mm，重量：

149g，金属机身，4.0寸电容屏。

其标准配件：

充电器一个，锂电池一块，耳机一个，说明书一份。

二、包装要求

运输区间：

北京-西安，整个运输过程中，有空运，汽车运输等。

在运输过程中，运输包装能承受装卸、跌落、起吊、堆码等外力作用而无损坏，且要保证在整个流通过程中具有防水、防潮、防晒等保护功能，确保产品完好无损。

缓冲包装要减少各种冲击、震动对产品的影响。

在包装达到各种标准的基础上，要尽可能的减少包装成本。

第三章流通环境及脆值的确定

一、流通环境分析

（一）产品的流通区间

1.产地：

北京

2.目的地：

西安

（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。

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8.2～8.5HZ，二次共振频率范围为17.3～18HZ，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0～200HZ，其中能量最集中处于0～50HZ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80～120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2～4g。

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5～8g。

（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90cm。

（四）贮存环节

采用一般仓库贮存，堆码高度2.5m，堆码层数1层。

（五）流通环境的气象条件

由于产品在北京，销售范围为全国各地，从华南到全国含盖了几个气候带，虽然温度随地域的变化，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。

手机为电子产品，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。

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。

二、产品特性分析

（一）产品外形尺寸

长125mm，宽63mm,高11.9mm.

（二）产品重量

149g

（三）产品重心

位于手机的中部。

（四）易损件

屏幕表面正中位置垂直方向为易损部位。

也就是显示器内部的显像管和玻璃屏幕。

显像管位于显示器的内部，是显示器的核心部件，受到剧烈振动或冲击可能会造成显像管脱落；而屏幕也是显示器功能主体部件，有意破损的玻璃构成，所以屏幕也是显示器包装的重点保护对象；底座连接装置位于显示器的底部，安装使用时与底座连接，属于凸出部件，缓冲设计时也应考虑到，不能够承载，并要与外包装容器离有一定的距离，以免冲击是受损。

三、产品脆值的确定

在进行缓冲包装设计时，必须先确定产品的冲击脆值。

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。

脆值的计算的方法有振动模型估算法、非线形缓冲包装系统估算法、经验估算法、类比法和冲击响应谱法，确定方法有扫荡振动实验法、疲劳曲线反求法和随机振动实验法。

脆值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，在课程设计中我们只能通过比较同类产品的脆值来确定。

通过查阅相关资料，取手机脆值[Gm]=90g。

第四章缓冲垫结构设计及校核

一、缓冲材料的选择

目前，保护产品在流通过程中免受冲击、振动等机械载荷损坏的最有效的常用方法，就是在包装中添加缓冲材料。

缓冲包装材料种类繁多，但它们缓冲作用都是通过自身形变来吸收包装件在流通过程中由于振动和冲击产生的能量，并起到隔振作用，避免内装物因冲击振动引起损伤。

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）、发泡聚乙烯等。

其次是纸制品，包括瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模等。

另外，部分产品也采用橡胶、木屑、棉花、化纤丝和金属弹簧等。

发泡聚苯乙烯（EPS）特性

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。

纸浆模塑制品特性

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。

聚氨酯泡沫塑料（PU）特性

聚氨酯泡沫塑料，英文缩写PU，俗称海绵。

可制成软质、半硬质和硬质发泡材料。

聚氨酯材料的特点：

密度小；具有一定的机械强度，可承受压缩变形小；受冲击振动后回弹性好；能防霉、防潮；使用方便、成型简单。

它是一种理想的缓冲包装材料。

由于待包装的产品主要是手机，规格125×63×11.9mm，重量149g，脆值为90g；还有充电器，规格70×42×30mm,质量100g；锂电池，规格60×48×4.5mm，质量30g；耳机，质量15g。

经过多方面的综合考虑，选用聚氨酯泡沫塑料作为缓冲材料。

二、缓冲衬垫尺寸计算及校核

根据聚氨酯泡沫塑料的缓冲系数与最大应力曲线，使用最小缓冲系数法，在聚氨酯泡沫塑料的缓冲系数与最大应力曲线中作一条水平切线，切点的纵坐标对应最小缓冲系数Cmin，横坐标对应一个最大应力σm，取等效跌落高度H=90cm。

由公式T=CH/G，可以求出衬垫厚度T，由公式A=WG/σm可以求出衬垫面积A。

已知产品重149g，脆值为85g，等效跌落高度为90cm。

选取C=3.3，对应的σm=0.6×105Pa。

则有，

A=WG/σm=0.149×9.8×90×104/（0.6×105）=21.91cm2

T=CH/G=3.3×90/90=3.30cm.

①挠度校核：

衬垫尺寸的面积与厚度之比小于一定厚度时，衬垫容易挠曲或变弯，大大降低衬垫的负重能力。

为了避免挠曲，其中承载面积Amin与厚度之比应符合以下规定（克斯特那经验公式）

Amin/（1.33T）2＞1

21.91>（1.33×3.3）2=1.14>1可知符合挠度要求。

②跌落姿势的校核：

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．因而有必要对基本设计尺寸作相应的调整。

由于面着地时．其对产品的冲击能力最大，因此需对面着地进行校核。

当面着地时，承载面积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积．计算此面积可通过以下公式：

式中Ae—等效投影面积；L—产品的长；b—产品的宽；d—产品的高；k—系数；这里取k值为1；由公式（4）得纸箱在进角跌落时的承载；A=182.2cm2

此时静应力：

r=W/Ae=0.06（kg/cm2）,结合图2得，静应力为0.06kg/cm2对应的最大加速度定小于产品的脆值70g，因此基于面跌落设计的缓冲垫满足角跌落的要求，只要通过了角冲击校核，就一定能满足棱冲击的要求，所以整个设计过程中没有进行缓冲击校核。

③蠕变校核：

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，所以设计衬垫尺寸时应加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量。

设计尺寸为：

Tc=T（1+Cr）

式中：

Tc—修正后的厚度cm；

Cr—蠕变系数%，取10%；

T—原设计厚度cm；

Tc=T（1+Cr）=3.30×（1+10%）=3.63cm

经过各项较核后，衬垫尺寸为T=3.63cm，A=21.91cm2.

三、缓冲衬垫结构设计

缓冲包装的缓冲垫的结构形式，因产品的质量、形状和尺寸不同，可采取用全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装等三种方法。

全面缓冲包装法是在产品与纸箱之间填满缓冲材料，如纸屑、木屑、棉花、塑料丝、纸浆发泡块、纸纤维成型材料等。

全面缓冲包装由于产品与缓冲材料之间接触面积大，静应力小、缓冲厚度小，因而可以缩小包装件尺寸，降低物流成本。

但是，这种结构缓冲材料的部位也用了同样厚度的缓冲材料，浪费了贵重的缓冲材料，包装成本较大。

局部缓冲包装法是采用预成型的缓冲材料对产品的角、楞、侧面或易损坏部位等处提供缓冲，不同部位提供与之脆值相对应的缓冲厚度，可以大大节约缓冲材料降低包装成本和物流成本。

图4-1缓冲垫立体图（a）

图4-1缓冲垫立体图（b）

图4-2缓冲垫三视图

本设计采用全面缓冲。

此外对于易损件，要通过缓冲衬垫的结构设计使其能够在外包装箱内稳定，并且保证易损部件和底座连接装置不能承载。

缓冲衬垫的厚度合成在面积，按照校核后的数值，但是要实现使其在外形不规则地情况下在外包装箱内固定，必须使用多于理论计算的缓冲材料，承载面积也必定大于理论值。

第五章瓦楞纸箱设计及强度校核

一、装箱方式的选择

包装产品中，手机149g,充电器100g，锂电池30g，耳机15g，销售包装设计面积0.252m2，取白卡纸定量300g/m2。

每个单件产品包装质量W=149+100+40+15+0.252×300=379.6g.

每件产品的销售包装尺寸为盒盖=262×212×78mm,盒身=256×206×75mm，根据托盘尺寸1200×1000mm,装箱方式可选为：

L∥l,B∥b,H∥h。

nl=3,nb=3,nh=4,共计36件产品，计算每箱总重为379.6g×36=13.67kg.

二、箱型及瓦楞纸板的选择

1、箱型：

选用0201型，采用单页箱。

2、瓦楞纸板：

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13.67kg，最大综合尺寸为1722mm，可选用第二类第四种单瓦楞纸板。

根据瓦楞纸板标准（GB6543-2003），其代号为S2.4，纸箱代号为BS2.4。

据瓦楞纸板技术指标（GB6544-86），S2.4的技术指标为耐破强度850（kPa），边压强度为3.5（KN/m）。

由于内装产品质量13.67kg，其代号为S2.4，故可采用单瓦楞纸板。

S2.4要求的耐破强度为850kPa（GB6544-2008）。

选用A等和B等箱板纸，A等作为外面纸，B等作为内面纸。

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：

σb=P/（0.95×3）=850/（0.95×3）=298.25kPa

（1）、外面纸的耐破指数取2.65kPa∙m2/g，要求的定量为：

Q=σb/r=298.25/2.65=112.55g/m2

根据箱板纸技术指标的规定，外面纸选用定量为190g/m2的A等箱板纸。

环压指数为8.4Nm/g。

（2）、内面纸和中间垫纸的耐破指数取2.65KPa∙m2/g，要求的定量为：

Q=σb/r=298.25/2.65=112.55g/m2

根据箱板纸技术指标的规定，内面纸选用定量为200g/m2的B等箱板纸。

环压指数为8.4Nm/g。

（3）、根据瓦楞芯纸技术指标的规定，瓦楞芯纸选用定量为95g/m2的A等芯纸。

环压指数为7.1Nm/g。

（4）、瓦楞纸板的定量：

Q=外面纸、内面纸和中间垫纸定量之和+∑（瓦楞芯纸定*瓦楞展开系数）+粘合剂定量=190+200+95×1.6+74=616g/m2

按照选用的箱板纸，瓦楞纸板的耐破强度为

P=0.95

b=200kPa

三、瓦楞纸箱的尺寸及强度校核

1、内装物的外廓尺寸

用n表示三个方向上包装的个数，用Δ表示包装之间的间隙，取Δ=1mm。

于是，内装物的外轮廓尺寸为：

L0=nl+（n-1）△

=262×3+（3-1）×1=788mm

B0=nb+（n-1）△

=212×3+（3-1）×1=638mm

L0=nh+（n-1）△

=75×4+（4-1）×1=303mm

L0=788（mm），B0=638（mm），H0=303（mm）

2、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。

X=X0+△X0

Xˊ—纸箱内尺寸；

X0—内装物外廓尺寸；

ΔX0—公差，ΔX0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。

Lˊ=L0+△L0=788+5=793mm

Bˊ=B0+△B0=638+5=643mm

Hˊ=H0+△H0=303+4=307mm

3、纸箱的制造尺寸：

X=X’+△X’

X—制造尺寸。

Xˊ—纸箱内尺寸；

ΔXˊ表示内尺寸的伸放量；

参照02型箱内尺寸伸放量，可得

L1=Lˊ+∆L1ˊ=793+6=799mm，

L2=Lˊ+∆L2ˊ=793+4=797mm，

B1=Bˊ+∆B1ˊ=643+6=649mm，

B2=Bˊ+∆B2ˊ=643+3=646mm，

H=307+9=316（mm），

摇盖制造尺寸：

F=B1/2+△X’=649/2+3=327.5mm

单瓦楞接头尺寸J定为40mm。

4、瓦楞纸箱的外尺寸

外尺寸加大值ΔX=5-7mm

L”=L1+ΔX=799+5=804mm

B”=B1+ΔX=649+5=654mm

H”=H+ΔX=316+6=322mm

（4）瓦楞纸箱的结构：

瓦楞纸板的面积：

A=（L2+B1+L1+B2）×（H+F）+JH=1.873m2

瓦楞纸板的重量：

W=QA=616×1.873/1000=1.154kg

由于箱体内，所装物品不多，质量不大，故不需要手孔。

选用18号U形镀锌扁钢丝钉钉合，每个U形钉的破坏载荷p为15N，斜向排列，强度系数K=1，所需钉数为：

n=W/Kp=13.67×9.8/25=5.4个

钉数定为6个，钉距为55mm，到顶、底两面的距离为10mm，上下封箱选用宽度为80mm的胶带。

图5-1瓦楞纸箱展开图

5、瓦楞纸箱的强度校核

瓦楞纸箱的周长为：

Z=2（L+B）=2×（79.9+64.9）=289.6（cm）

瓦楞纸箱的综合环压强度为：

=200×8.4+190×8.4+7.1×95×1.5

=4287.75（N/mm）=42.87（N/cm）

AB楞的楞常数取8.36，箱常数取0.59，因此瓦楞纸箱的的抗压强度为

=1.86×42.87×（8.36×4/289.6）2/3×289.6×0.59

=3230.69（N）

包装件重量

M=内状物重+纸箱重量=13.67kg+1.154=14.824Kg

W=M×9.8=145.28N

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]

=2×145.28×[（300/32）-1]

=2324.5（N）

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。

第六章课程设计总结

通过此次课程设计，提高了自身的动手能力，增强了理论知识的学习，结合实际，懂得理论知识如何应用以及理论知识学习的重要性和必要性，做到能够灵活运用书本知识，在这次设计中，回顾了平时课堂所学内容，真正做到了学以致用。

对于产品的流通过程，其中包含了许多的影响因素，在设计到汽车运输和飞机运输时应注意引发振动和冲击的因素，可以说由他们对易损件引起的破坏是可以尽量避免的，而一些自然因素，环境因素是我们无法控制的，我们能够做的就是设计更合理的运输包装，基于以上原因可以看出：

掌握基础知识，扩大在这一领域的知识是非常有益的，除此之外缓冲包装是非常重要的，在设计过程中由于实际情况比较复杂，所以在校核过程中不够精确，但是我想在以后的工作中不会出现类似这样的状况。

纸箱的设计过程也比较繁琐，但是通过设计我学会了如何设计瓦楞纸箱，如何绘制制造尺寸图，了解了0201型瓦楞纸箱的结构。

此次运输包装课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，通过老师和同学的帮助，这些困难被一一克服。

同时，在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，但是通过这次课程设计之后，我一定把以前所学过的知识重新温故。

此外，这门课程的设计和学习使我对包装工程专业有进一步的了解和认识，在自己以后的学习和工作中做了一个很好的铺垫。

参考文献

[1]彭国勋.运输包装.北京:

印刷工业出版杜,1999.

[2]宋宝丰.产品脆值理论与应用.长沙:

国防科技大学出版社,2002.

[3]吴育俭.索占鸿.运输包装工程.中国铁道出版社,2000.

[4]高德.计宏伟.包装动力学.中国轻工业出版社，2010.