运输包装课程设计说明书文档格式.docx
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5.3瓦楞纸箱的堆码强度·
11
三、设计小结·
13
四、参考文献·
14
一、课程设计目的及意义
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，冲击等外力作用时，保护被包装产品的性能和形态。
通过本次课程设计，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。
对具体产品的运输包装的设计，更好的掌握运输包装设计的一般步骤及一般要求，提高书本知识通过实践应用于设计设计的能力，增强在设计中的创新意识，锻炼设计过程中应用的各种实用技能，培养综合运用所学知识的能力。
为以后的学习工作做一个好的铺垫。
基于本次课程设计的要求，我选取尼康D3200单反相机作为对象，全面分析它在流通环境下所涉及的包装技术、包装材料、包装结构等。
二、课程设计内容及步骤
1、产品的分析
1.1产品基本特性
1.产品名称：
尼康D3200单反相机，如图1-1。
图1-1
2.产品简介：
尼康d3200是日本尼康公司2012年推出的新款单反相机，机器搭载2416万像素CMOS传感器，EXPEED3图像处理器，ISO100-6400，Multi-CAm100011点AF系统（一个十字点），取景器视野率95%，放大倍率0.8x，视点18mm，可拍摄19201080&
30p/25p/24p全高清视频，搭配无线适配器WU-1a可实现与智能设备（Android）相连接，进行无线传送和远程拍摄。
3.产品规格：
外形尺寸：
约125x96x76.5mm（不包括外突部分）
产品重量：
约505克（包括电池、存储卡，不包括机身盖）；
约455克（仅照相机机身）
包装清单：
D3200机身×
1
EN-EL14锂离子可充电电池×
充电器MH-24×
目镜盖DK-5×
橡胶接目镜罩DK-20×
USB连接线UC-E17×
音频/视频线EG-CP14×
照相机背带AN-DC3×
机身盖BF-1B×
配件热靴盖BS-1×
ViewNX2CD-ROM光盘×
4.产品重心：
位于相机的中部
5.产品定位：
尼康D3200单反相机是一款面向摄影爱好者及家庭用户的高像素入门级单反相机，尼康D3200单反相机沿袭了尼康D3100、尼康D3000的经典外观设计，与同类相机相比，体积较小，方便出游时携带，然而与前两款相机相比，D3200的高像素特性是任何入门级单反都无法比拟的，对于高像素需求者来说，具有很强的性价比。
6.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，还要尽可能的减少包装成本。
1.2产品自身特性分析
相机的镜头，显示屏的强度较低，为易损件。
在设计缓冲衬垫和外包装容器时要以易损件的保护为标准。
1.3确定产品脆值
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，但在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。
通过查阅日本产品的脆值（1-1如下表），本设计中的相机产品的脆值取[G]=80。
表1-1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、晶体振荡器、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
2、流通过程分析
2.1流通过程
1.产品的实际流通过程：
包装车间→成品仓库→货场码头→海运终点→货站→分销商→商店
出发地：
香港；
目的地：
北京。
2.流通过程的三个基本环节
（1）装卸搬运环节
A、装卸方式及跌落姿态
一般来说，流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多。
装卸作业分人工与机械两种方式，一般以机械搬运为主，人工搬运为辅，采用卡车运输。
按常规产品的跌落高度定为60cm。
本产品的流程较长，中转环节较多，装卸搬运次数也较多。
在装卸作业中，以人工装卸为主、机械装卸为辅。
因此，在此过程中，抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装载机械的突然起动和过急的升降都会对商品包装件造成跌落冲击损害。
B、等效跌落高度的确定
产品重455克，缓冲材料重约50克，瓦楞纸板的质量约2千克，故瓦楞纸箱总重约25千克，根据经验公式估算：
H=300×
W-1/2=300×
25-1/2=60cm。
其中H为最大跌落高度（cm），W产品的质量（kg）；
故取最大跌落高度为60cm。
（2）运输环节
由于产品属于长途运输。
长途运输用的工具有汽车、火车、船舶和飞机等。
在整个运输过程当中，最主要的运输方式多为汽车运输。
在此过程中，运输工具的启动、变速、转向、刹车使货物改变速度，当货物堆垛松散时，它与车厢，与相邻货物发生碰撞，导致货物或包装容器的冲击损坏；
运输工具受路面状况、发动机振动、车辆避震性能等因素的影响，产生周期性上下颠簸和左右摇晃，导致产品的损坏；
当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。
相机为电子产品，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，并用塑料薄膜对产品进行包裹并放入干燥剂。
（3）储存环节
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。
我们知道托盘化包装整体性能好，堆码稳定性高，可避免散垛摔箱问题，适合于机械化装卸，提高工作效率3倍～8倍，也能大大减少流通过程中包装件发生碰撞、跌落、倾倒及野蛮装卸，提高产品运输的安全性。
故采用建筑结构较好的仓库贮存。
2.2分析运输过程中会对产品产生影响的各个因素
产品由香港运到北京可以为海运。
海运过程中由于天气原因会发生振动，冲击等外力作用外，由于海面上的湿度较大，故还要考虑产品的防潮性能，以保证产品的质量。
运输途径还包括汽车和铁路。
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。
铁路运输时产生的冲击有两种。
一种是车轮滚过钢轨接缝时的垂直冲击；
另一种是火车在挂钩撞合时产生的水平冲击。
流通环境的气象条件，如水、温度、湿度、气压等都会对包装容器及产品质量产生影响。
虽然产品在中国，但也跨越了不同的气候带，温度随地域的变化，产品包装件常常在短时间内经历较剧烈的温度变化。
用标准化的环境条件，该产品的运输条件可表示为2K4/2B2/2S2/2M3。
3、缓冲衬垫的设计
3.1缓冲衬垫的材料选择
尼康D3200的包装材料分为两部分，保护内部零部件的包装袋材料和保护产品整体的缓冲包装材料。
1.内包装袋材料——LDPE（低密度聚乙烯）
低密度聚乙烯的优点如下：
1）.防静电；
这是由于聚乙烯有介电性能。
纯的聚乙烯不含极性基因，因此具有良好的介电性能。
聚乙烯的分子量对其介电性能不发生影响，但聚乙烯中若含有杂质，如催化剂、金属灰分及分子中存在极性基团（羟基、羰基）等，则对其介电性能如介电常数、介电耗损（介电损耗角正切）等会发生不良影响。
2）预防摩擦损伤：
这是由于聚乙烯具有抗环境应力开裂和抗蠕变性能。
聚乙烯抗环境应力开裂性能因支链的增加、密度的降低而得到大大的改善。
即增加乙烯的短支链，降低乙烯的密度得益最大的就是提高了抗环境应力开裂性能和抗蠕变性。
3）光学性能优良。
4）质地轻、美观。
2.缓冲衬垫材料——发泡聚乙烯
聚乙烯具有抗压强度大，成本低，加工性能好（可制成带肋的复杂形状，节约成本）；
光滑的略带弹性的模塑表面不会磨损内装物；
振动阻尼大，即抗振性能好；
不吸水；
耐腐蚀、耐油、耐老化；
隔热和绝缘性好；
抗蠕变性能极好；
重载下的缓冲性能好等特点。
为了保证产品在复杂的外部环境条件下仍能保持其完好性，采用对环境适应性强、缓冲性能良好的聚乙烯材料。
3.2缓冲衬垫结构设计
采用发泡聚乙烯按照相机的外形塑造，使得相机能完全嵌入缓冲衬垫中。
如图2-2。
图2-2
3.3缓冲衬垫的尺寸计算
1.基本尺寸：
A与T值
A=WG/δm
（1）
T=CminH/G
（2）
式中：
A——缓冲衬垫面积；
W——产品重量；
G——产品脆值或冲击加速度；
D——缓冲材料最大应力；
T——缓冲衬垫厚度；
C——缓冲系数；
H——等效跌落高度；
如图3-3所示，为发泡聚乙烯的缓冲系数——最大应力曲线。
图3-3
在本次设计中，已知参数W为0.455kg，G为70g，H为60cm。
在曲线图中作一条水平线.那么切点的纵坐标对应最小缓冲系数值C为3.5，而横坐标就对应最大应力值σm为2.0×
1O5Pa。
由公式
（1）、
（2）得缓冲垫的厚度和面积分别为：
T=CminH/G=5.6×
60/80=4.2（cm）
A=WG/δm=0.455×
9.8×
80×
104/0.17×
105=209.8（cm2）
缓冲垫的重量为209.8×
4.2×
0.032=28.2g
2.其它尺寸
缓冲衬垫的最大外尺寸L×
B×
H=209mm×
180mm×
160.5mm
4、缓冲衬垫的尺寸校核
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，其中最小承载面积A与厚度之比应符合以下规定:
Amin/（1.33T）2>
T——厚度，cm；
Amin——面积，cm2；
Amin/（1.33T）2=209.8/（1.33×
4.2）2＞1符合挠度要求。
2.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）
Tc——修正后的厚度,cm;
T——原设计厚度,cm;
Cr——蠕变系数%（这里取10%）
Tc=T（1+Cr）=4.2（1+10%）=4.6cm
经过各项校核后，且定最后衬垫尺寸为T=4.6cm，A=210cm2。
5、外包装容器的设计
5.1产品包装容器及运输纸箱的选择
尼康D3200的包装纸盒结构为盘式。
这种盘式纸盒结构的特点是不装物时可以折叠成片状存放，使用时拉开折合成盒装物，具有便于大批量机械加工生产，方便堆放储运，节省仓位，适于装潢印刷，方便回收等特点，是纸箱中应用最广泛，所占比重最大的一类。
同时这种盘式结构便于运输陈列销售，节约了包装材料及运输成本，也便于消费者开启使用。
尼康D3200的这种盘式纸盒结构的成型方法为别插组装，进行包装操作时简易且纸盒有一定的稳定性。
尼康D3200包装纸盒的盒盖结构形式为擦舌锁扣式，开启方便，同插入式相比在一定程度上增大了包装的强度使其成型后，在运输销售过程中可承受更大的外力，不易变形，保护了内装商品，既可多次取用内装物，又加强了盒盖的固定，使盒盖不易自开。
运输包装纸箱选择0201型瓦楞纸箱。
5.2瓦楞纸箱的尺寸计算
1、产品包装盒的尺寸计算：
由于是单体包装.就无须考虑排列方式了.所有其内尺寸计算公式为
Xi=Xmin+2T+K
Xi一纸箱的内尺寸；
T一缓冲件的厚度；
K一内尺寸修正系数
取KL=5mm，KB=5mm，KH=4mm，又已知L=125mm，B=96mm，H=76.5mm，T=42mm，故由公式得：
XL=Xmin+2T+KL=125+2×
42+5=214mm
XB=Xmin+2T+KB=96+2×
42+5=185mm
XH=Xmin+2T+KH=76.5+2×
42+4=164.5mm
故纸盒的内尺寸：
214mm×
185mm×
164.5mm
纸盒的外尺寸计算公式：
X0=X+K（X为纸盒的制造尺寸，K为纸盒的外尺寸修正系数）
L0=L+KL=214+4=218mm
B0=B+KB=185+4=189mm
H0=H+KH=164.5+4=168.5mm
故纸盒的外尺寸为：
L0×
B0×
H0=218mm×
189mm×
168.5mm。
2、产品运输瓦楞纸箱尺寸计算
（1）瓦楞纸板的厚度设汁：
瓦楞纸板的厚度是瓦楞设计中一个非常重要的因素，不仅决定着瓦楞纸箱的尺寸．而且影响到瓦楞纸箱的强度。
一般是原纸厚度与瓦楞高度之和。
厚度为3.3mm。
（2）瓦楞纸箱的排列形式：
本产品使用楞型为AB型单页瓦楞纸箱作为运输包装。
由于内装物数量为24件，为达到长、宽、高的尺寸比例为2：
1：
2的要求，采用3l×
2b×
4h的排列方式，产品平放。
其内装物的最大外尺寸分别为：
L0=3×
218=654mm
B0=2×
189=378mm
H0=4×
168.5=674mm
（3）瓦楞纸箱的尺寸计算：
瓦楞纸箱的内尺寸为：
Xi=X0+∆X0（X0为纸盒的外尺寸，∆X0为瓦楞纸箱的内尺寸修正系数）
Li=L0+∆L0=654+5=659mm
Bi=B0+∆B0=378+4=382mm
Hi=H0+∆H0=674+4=678mm
瓦楞纸箱的制造尺寸为：
X=Xi+∆X（Xi为瓦楞纸箱的内尺寸，∆X为瓦楞纸箱的制造尺寸修正系数）
L1=Li+∆L1=659+9=668mm
L2=Li+∆L2=659+6=665mm
B1=Bi+∆B1=382+9=391mm
B2=Bi+∆B2=382+5=387mm
H=Hi+∆H=678+18=696mm
瓦楞纸箱外摇盖的制造尺寸为：
F=B1/2+∆X’=391/2+4.5=200mm
瓦楞纸箱接头的制造尺寸为：
J=50mm
瓦楞纸箱的外尺寸为：
X”=X+∆X”（X为瓦楞纸箱的制造尺寸，∆X”为瓦楞纸箱的外尺寸修正系数）
L”=L1+∆L”=668+10=678mm
B”=B1+∆B”=391+10=401mm
H”=H+∆H”=696+12=708mm
故瓦楞纸箱的外尺寸为：
L”×
B”×
H”=678mm×
401mm×
708mm
（4）瓦楞纸箱展开图如图4-4。
图4-4
5.3瓦楞纸箱的堆码强度
由于产品属于出口商品，质量为0.455kg，故瓦楞纸板采用第一类第三种双瓦楞纸板，其代号为D-1.3、D-1.3要求的耐破强度为1569kPa。
选用A等和B等箱板纸，A等作为外面纸，B等作为内面纸和中间垫纸。
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：
σb=P/（0.95×
3）=1569/（0.95×
3）=551kPa
（1）外面纸的耐破指数取2.95kPa∙m2/g，要求的定量为：
Q=σb/r=551/2.95=187g/m2
根据箱板纸技术指标的规定，外面纸选用定量为200g/m2的A等箱板纸，其环压指数为8.4N∙m/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=551/2.65=208g/m2
根据箱板纸技术指标的规定，内面纸和中间垫纸选用定量为230g/m2的B等箱板纸，其环压指数为8.4N∙m/g。
（3）根据瓦楞芯纸技术指标的规定，瓦楞芯纸选用定量为140g/m2的B等芯纸，其环压指数为5.8N∙m/g。
瓦楞纸板的面积：
A=（长+宽）×
（高+F×
2）×
2
=（678+401）×
（708+200×
2×
10-6=2.4m2
（4）瓦楞纸板的重量（瓦楞纸板每1m2为1180g）：
W=QA=1180×
2.4/1000=2.8kg
（5）瓦楞纸箱的周长为：
Z=2（L+B）=2×
（678+401）/10=215.8cm
（6）瓦楞纸板的综合环压强度为：
Px=∑rQ+∑rmCQm
=（200×
8.4+230×
8.4）+（5.8×
1.6×
140+5.8×
1.4×
140）
=7980N/m=79.8N/cm
（7）楞常数取13.36，箱常数取0.66，瓦楞纸箱的抗压强度为：
Pc=1.68Px（4aXz/Z）2/3∙Z∙J
=1.68×
79.8×
（13.36×
4/215.8）2/3×
215.8×
0.66
=7530N
（8）货物重量W是内装物重量和纸箱重量之和。
即W={内装物重量×
内装数量/1000+瓦楞纸板的重量}×
9.8其值为：
W=[（455+28.2）×
24/1000+2.8]×
9.8=141N
（9）堆码高度取400cm，安全系数取3，纸箱的堆码载荷为：
P=KW（H/h-1）
=3×
141×
（300/70-1）
=1389.9N<
Pc
因为抗压强度比堆码载荷大，所以这个瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。
三、小结
本次课程设计，基于其作品来说，设计的优点在于从产品的本身的市场调研分析，到产品的流通环境运输过程及储存环节，经过市场调查很好的了解了相机现有的包装形式，并得到了一个较好的设计方案。
特别针对缓冲衬垫的校核花了足够的精力，也进行了多次校核，最终将其成功的设计出来。
当然，设计过程中仍存在着不少缺点，如由于现学的知识有限，对缓冲的校核还不是很全面。
对运输包装设计经验不足，不能将实际情况中对包装的要求完全考虑进来。
总的来说，经过此次课程设计，我懂得了设计一个运输包装的过程及困难，也知道了自己在实际操作方面的欠缺。
由于此前没有过类似经验，这次设计过程中出现了很多问题，但最终在老师的帮助和自己的努力下得以解决，也使我更深刻的认识到了运输包装的重要性。
相信有了此次经验，我在以后的运输包装设计中将能设计出更好的作品。
这次设计是自己学习和实践的最好的结合。
做了一周的课程设计，使我们收获很多，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在课程设计中，我们学会了很多学习的方法。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。
对于自己在运输包装的认识更加深刻，对于自己在物流方向的运输包装有更加宏观的把握，为自己以后的发展奠定了良好的基础，同时也给自己一个更加广阔的空间，一个物流领域的全新认识和了解。
我会更加努力，加强自己的专业知识，加强自己的实践能力，从中得到更多的知识和经验。
四、参考文献
[1]彭国轩.《物流运输包装设计》第二版，印刷工业出版社
[2]潘松年.《包装工艺学》第四版，印刷工业出版社
[3]宋宝丰.《包装结构设计与制造》，印刷工业出版社
[4]刘喜生.《包装材料学》，吉林大学出版社
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