海尔洗碗机运输包装设计说明书.docx

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海尔洗碗机运输包装设计说明书

海尔洗碗机运输包装设计

1确定产品的流通环境负荷

1.1产品的流通范围

产地：

山东青岛

销售范围：

全国各地

1.2产品的主要运输方式

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。

运输过程中所产生的具体冲击与振动值见《运输包装》P56。

1.3装卸与搬运

装卸作业包括人工与机械两种方式。

按经验公式估算跌落高度：

h=300×W-1/2=50.7cm,因此，预计跌落高度为50cm。

1.4堆码情况

采用一般仓库贮存，堆码高度2～3m，产品高度为0.8m,预估包装件高度将近1m,选定堆码层数3层。

1.5流通环境的气象条件

1.5.1温度

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，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。

1.5.2湿度

我国长江以南地区较湿润，平均RH为70%—80%，绝对湿度AH为1.6-2.4kPa;黄河流域RH为70%，AH为1.2kPa；东北地区RH为70%，AH只有0.8kPa。

另外，我国幅员辽阔，降水丰富，据统计，我国最大降水量为400mm，一般为200-300mm，一年中日降水量超过10mm大约有30-35天。

当商品在多雨季节或多雨区流通运输时，其包装必须具有较好的防水能力。

1.5.3环境条件的标准化

综合对产品运输环境的考虑，该产品的运输条件表示为2K2/2B1/2S1/2M1，即运输过程中，气候条件严酷度为2级，生物条件严酷度为1级，机械活性物质1级，机械条件1级。

2缓冲衬垫的设计计算

2.1产品的基本参数

图1海尔洗碗机WQP6-V8详细参数

上台面长度略超出洗碗机主体部分，每侧超出5mm,台面高度为35mm,洗碗机正面下侧凹进去的部分宽100mm,凹陷的深度为30mm,洗碗机底座装有四个小滚轮，半径为5mm,宽为8mm,距离前后两面的距离均为72mm,距离左右两面的距离均为60mm。

2.2衬垫设计的基本参数

因受条件限制，不能进行脆值试验，故采用经验估算法：

Gc=αW-β。

中等冲击时α=203，β=0.306，较弱冲击时α=53.2，β=0.100，包装件毛重约为W=40kg,分别带入得Gc=65.7g,Gc=36.8g。

类比美国和日本的脆值参考标准，将脆值定为G=60g。

跌落高度为h=50cm,产品重量W=35×9.8N=343N。

2.3衬垫的材料选择

缓冲包装材料主要为EPS（发泡聚苯乙烯）和EPE（发泡聚乙烯）。

这两种材料在目前国内及国际市场上用途最为广泛。

EPS因可模塑成型，因此其生产效率高，成本低，而且可支撑多种复杂结构；但由于本身难于分解、回收，因此它将逐渐被淘汰出环保要求呼声日高的包装市场。

瓦楞纸板作为缓冲材料，虽有环保、易裁切、成本低、使用范围广等优点，但由于其表面较硬，对产品表面可能造成磨损，形成刮伤，适度影响较大，过载复原性较差，另外，有关瓦楞纸板的缓冲理论尚未建立等原因，因此短期内还不能完全代替EPS；而EPE不但具有回弹性好、密度低、耐候性好、阻水和易回收等优点，而且缓冲理论较为成熟，因此，是作为缓冲衬垫设计的良好材料。

由于衬垫需要满足流通环境条件和环保等要求，我们选择EPE作为缓冲材料。

由于产品重量较大，故选高密度的EPE材料，以达到缓冲保护效果。

综上，选择密度为0.035g/cm3的EPE材料。

2.4确定缓冲衬垫的尺寸

局部缓冲包装可根据包装产品的特点，在受力部位或易损部位进行缓冲，厚度可变，可用最少的缓冲材料取得最好的缓冲效果，降低成本。

适用于大批量包装,应用最广。

作为EPE缓冲衬垫设计的依据，EPE的最大加速度—静应力曲线、缓冲系数—最大应力曲线、应力—应变曲线是三条重要曲线。

其中，以最大加速度—静应力曲线最为重要。

又由于动态试验得到的数据比静态试验更符合实际的实用状态，故采用最大加速度-静应力（C-σs）曲线进行尺寸的初步设计。

选用下图所示EPE材料，跌落高度为50cm的C-σs曲线。

图2聚乙烯C-σs曲线（h=50cm）

在图中取Gm=60g做一条水平直线与缓冲曲线族相交，取厚度最小的曲线2进行设计，则衬垫厚度T=4.5cm，两个交点C和D，取交点D进行设计最省料，对应静应力σD=0.09×105Pa。

曲线2的最低点E对应的加速度值最小，缓冲性能最好，产品安全率最高，对应静应力σE=0.045×105Pa。

综合考虑，选用E点进行设计，σs=σE=0.045×105Pa,则:

A=W/σs×104=343/0.045×105×104=762.2cm2.

每块角垫的承载面积为:

A角=1/4A面=190.55cm2.

角衬垫承载面边长：

L≈14cm,A角=L2=196cm2.

2.5缓冲衬垫的校核

2.5.1强度校核

根据图2，聚乙烯Gm-σs曲线（h=50cm），为不超过产品脆值，σs需在C点与D点之间，即σs在0.015—0.09×105Pa间，衬垫b（见图5）的接触尺寸最小，故校核衬垫b的与产品接触部分的强度。

对左右侧面：

接触面积A1=（230×150-30×100）×4=126000mm2=1260cm2,

σs=W×104/A=343×104/1260=0.027×105Pa，

在0.015-0.09×105Pa范围内，即此静应力值对应的加速度值没有超过产品的脆值，所以对左右侧面，强度校核通过。

对上下底面：

下底面比上底面接触面积略小，其接触面积A2=（145×150-142）×4=86216mm2=862cm2

σs=W×104/A=W×104/A2=343×104/862=0.040×105Pa，

σs在0.015-0.09×105Pa范围内，即此静应力值对应的加速度值没有超过产品的脆值，所以对底面，强度校核通过。

对前后两个大平面：

接触面积A3=145×230×4=133400mm2=1334cm2

σs=W×104/A3=343×104/1334=0.026×105Pa，

σs在0.015-0.09×105Pa范围内，即此静应力值对应的加速度值没有超过产品的脆值，所以对前后两个大平面，强度校核通过。

2.5.2挠度校核

由克斯特那经验公式Amin/（1.33×T2）=196/（1.33×4.5）2=5.5>1，所以衬垫不会发生挠曲变形。

2.5.3跌落姿态改变时缓冲能力的校核

角跌落校核：

角跌落时的有效受力面积（取K=1）为Ae=KL2（l+b+d）/（l2+b2+d2）1/2=196×（52+45+80）/（522+452+802）1/2=329cm2.

此时的静应力为：

σs=W/Ae×104=343/329×104=0.104×105Pa.

在图2中，此静应力对应的加速度值略大于产品脆值60g,校核不能通过。

校正的办法是取D点对应的静应力来确定角衬垫角跌落有效面积，有：

Ae=W/σs×104=343/（0.09×105）×104=381cm2,

L2=Ae（l2+b2+d2）1/2/（l+b+d）=381×（522+452+802）1/2/（52+45+80）=227cm2

L≈15cm,则L2=225cm2

则面跌落时的受力面积和静应力为：

A=4L2=4×225=900cm2

σs=W/A×104=343/900×104=0.0381×105Pa.

此静应力对应的加速度值小于产品许用脆值。

面跌落校核：

缓冲衬垫通过了角跌落校核，则一定满足棱跌落和面跌落条件，故其跌落姿态校核通过。

2.5.4蠕变量校核

考虑蠕变对衬垫尺寸的影响，初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值其大小：

Tc=T（1+Cr）=4.5×（1+10%）=4.95cm≈5cm。

2.5.5温湿度校核

环境温度和湿度对衬垫的缓冲能力有明显的影响。

因此，应根据流通过程中可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。

2.6缓冲衬垫的结构设计

2.6.1衬垫结构形式

选择的缓冲包装的形式为局部包装，局部包装采用角衬垫的方式，这样既节约缓冲材料，又能有效的对产品进行缓冲和固定。

具体衬垫结构设计剖面图如图3，立体结构图如图4-6，上底面四个衬垫结构相同，如图4;下底面的前面两个衬垫结构相同，如图5;下底面的后面两个衬垫结构相同，如图6：

图3衬垫剖面图

图4衬垫a立体图（右上角）图5衬垫b立体图（前面右下角）

图6衬垫c立体图（后面左下角）

2.6.2各部分具体尺寸的确定

1.衬垫a:

尺寸f的确定:

为给台面左右凸出部分留出预留形变量，尺寸f需比台面凸出距离略大，预留距离为5mm,则f取为10mm。

尺寸c的确定：

尺寸c需为衬垫接触面边长L与台面预留距离之和，则尺寸c=150mm+5mm=155mm。

尺寸r与l的确定：

r与l为衬垫厚度T，r=l=50mm。

尺寸k与m的确定：

k为衬垫接触面边长L，k150mm，m为衬垫接触面边长L减去台面凸出部分的预留形变量，m=150-5=145mm。

尺寸n的确定：

因洗碗机的高度方向尺寸较大，需使两端的缓冲块往中央方向延伸，因此取n=230mm。

尺寸g与e的确定：

因尺寸n较大，需在外侧设置凸筋结构，i、j、h的斜度定为15o，取g=41mm,则可确定e=136mm。

尺寸a的确定：

外侧凸筋结构凹陷距离取为15mm,保证尺寸d处衬垫厚度为50mm,则尺寸a=c-f+50+15=210mm。

尺寸b与d的确定：

b为台面高度，b=35mm,则可确定d=n-b=195mm。

2.衬垫b:

衬垫b与衬垫a结构大致相同，但因洗碗机前面底部有凹陷，因此前面的衬垫厚度成阶梯状；因洗碗机底部有小滚轮，因此与洗碗机底部接触的衬垫内侧设计了一个方形孔；因底部无台面，无凸出部分，因此尺寸b处无开槽。

尺寸c与f的确定：

底部凹陷处高度为100mm,因此c=100mm,f为衬垫在该方向上的边长减去c,f=230-c=130mm。

尺寸a的确定：

底部凹陷深度为30mm,因此a=30mm。

尺寸b的确定:

与b垂直的接触面前移了a,为保证底面的接触面积足够，需使b=150mm。

尺寸j、k的确定：

小滚轮半径为10mm,两端各留出2mm的预留形变量，j=10+2×2=14mm；小滚轮的宽度为8mm,两端各留3mm的预留形变量，k=8+6×2=14mm。

放置滚轮的方形孔的定位：

滚轮距离前后两面的距离为72mm,加上底部凹陷处的深度30mm,则滚轮与h的距离为72-30=42mm,方形孔与h的距离为42-2=40mm;滚轮距离左右两面的距离为60mm，即滚轮与b的距离为60mm,方形孔与b的距离为70-3=67mm。

3.衬垫c:

衬垫c的主要结构与衬垫a相同，仅在与洗碗机底部接触的衬垫内侧设计了一个方形孔，该方形孔的设计尺寸与衬垫b上的方形孔相同，且因底部无台面，无凸出部分，与产品左右的接触面无开槽。

在此不再赘述。

3瓦楞纸箱的设计

3.1产品的结构特点与装箱要求

产品的结构为比较规则的长方体结构，体积较大，高度方向尺寸最大，重量35kg较重，因此运输包装只能单件包装。

洗碗机正面的面板为玻璃材料制作，因此不宜躺着放，应立式放置。

3.2初定箱型、楞型

3.2.1箱型的选择

运输包装常用0201型，由于该洗碗机周长较大，故选用二页箱。

3.2.2楞型的选择

内装物质量大，综合尺寸大，对强度要求高，故选择双瓦楞纸板，双瓦楞纸板通常由B型和A型瓦楞组合而成，一般将A型瓦楞放在箱的内侧用来缓冲，B型瓦楞置于箱的外侧，使箱面印刷起来更美观。

3.3确定纸板代号、箱型代号与箱板纸型号

3.3.1纸板代号与箱型代号

国家标准规定的代号为：

Sij,Dij

双瓦楞纸板:

代号D

i的确定：

内销产品，第二类i=2,

j的确定：

查表1瓦楞纸板表（GB6543—86）

内装物的最大重量：

>35kg

最大综合尺寸：

洗碗机的尺寸为520×450×800mm

内装物的外廓尺寸：

L0=520+60×2=640mm

B0=450+50×2=550mm

H0=800+50×2=900mm

故最大综合尺寸为：

Lo+Bo+Ho=640+550+900=2090mm

查表1综合分析得j=4

即瓦楞纸板代号为：

BD—2.4，其中B为瓦楞纸箱代号，D—2.4为瓦楞纸板代号。

表1瓦楞纸箱表（GB6543—86）

3.3.2箱板纸型号

被包装物为尺寸较大的内销产品，三层箱板纸均采用C等。

查表2—瓦楞纸板技术指标（GB6544-1999），D-2.4瓦楞纸板要求的耐破强度p=1765kPa,根据箱板纸选配办法p=0.95∑σｂ，三层箱板纸取相同的耐破强度，则σｂ=p/（0.95×3）=619kPa。

由箱板纸耐破强度计算公式σｂ=rQ,查表3—箱板纸技术指标（GB13024—2003）得C等箱板纸的耐破指数r=1.9，定量Q=σｂ/r=326g/m2,选择定量为330g/m2的C等箱板纸，横向环压指数为7g/m2。

表2瓦楞纸板技术指标（GB6544-1999）

表3箱板纸技术指标（GB13024—2003）

3.4计算内尺寸、外尺寸、制造尺寸

3.4.1内尺寸

用Xo表示内装物外廓尺寸，用△Xo表示公差，可将纸箱内尺寸X，，表达为：

X，=Xo+△Xo

公差△Xo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。

取长度和宽度方向的公差△Xo=6mm，高度方向公差△Xo=4mm。

则瓦楞纸箱的内尺寸为：

L，=Lo+△Xo=640+6=646mm；

B，=Bo+△Xo=550+6=556mm；

H，=Ho+△Xo=900+4=904mm。

3.4.2制造尺寸

纸箱长、宽、高的制造尺寸：

用△X‘表示内尺寸的伸放量，可将纸箱长、宽、高的制造尺寸表达为

X=X，+△X，

由于箱坯加工难免有误差，而且压线后纸板有些收缩，因此实际伸放量稍大于纸板厚度。

运输包装用的是0201型二页箱，长度和宽度方向伸放量△X’取6mm,宽度方向伸放值△X’取18mm。

L=L’+△X’=646+6=652mm

B=B’+△X’=556+6=562mm

H=H’+△X’=904+18=922mm

纸箱接头的制造尺寸：

接头J的尺寸根据瓦楞层数和生产工艺水平确定。

单瓦楞纸板为35-40mm双瓦楞纸板为45-50mm,三瓦楞纸板为50mm。

取J=50mm。

纸箱摇盖的制造尺寸:

由于内外摇盖不在同一平面，外摇盖对接时会出现一定间隙，因此，摇盖长度也要有适当的伸放量。

0201型纸箱，A型楞瓦楞纸板的伸放量2~3mm，AB型楞双瓦楞纸板的伸放量为4~5mm。

故取△X’=5mm

F=B/2+△X’=562/2+5=286mm

3.4.3外尺寸

用X”瓦楞纸箱的外尺寸，△X表示外尺寸的加大值，纸箱外尺寸与制造尺寸的关系为：

X”=X+△X

对于AB型楞的双瓦楞纸板，加大值△X取8~12mm，高度的加大值取上限。

故取长宽方向的△X=8mm，高度方向的△X=12mm。

L”=L1+△X=652+10=662mm

B”=B1+△X=562+10=572mm

H”=H1+△X=922+12=934mm

最终瓦楞纸箱箱坯展开图如下：

图7瓦楞纸箱箱坯展开图

3.5确定环境所需的纸箱抗压强度

环境所需的纸箱抗压强度即为纸箱在堆码过程中承受的载荷。

货物向上堆码时，最底层纸箱承受的堆码载荷为

P=W（h/H—1）

式中W为每件货物（包装件）的重量，H为纸箱高度，h为堆码高度。

一般仓库储存时堆码高度为h=200-300cm，取h=300cm。

W的确定：

W是内装物重量、缓冲衬垫重量、纸箱重量三者之和。

内装物重量=343N

纸箱重量=纸箱面积×瓦楞纸板的定量

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）+粘合剂的定量

淀粉粘合剂的定量为80~100g/m2，泡花碱粘合剂的定量为100~120g/m2，我们取粘合剂为淀粉粘合剂，定量为100g/m2。

式中展开瓦楞展开系数如表4所示，

瓦楞型式

A

C

B

E

展开系数

1.5~1.6

1.4~1.5

1.35~1.4

1.2~1.3

表4瓦楞纸板的瓦楞展开系数

A楞型的展开系数取1.6，B楞型的展开系数取1.4.。

瓦楞芯纸的定量：

查表5瓦楞芯纸技术指标，取两层瓦楞芯纸的定量均为140g/m2.。

芯纸的环压指数为7.7N·m/g。

表5瓦楞芯纸技术指标（GB13023—1991）（1997年修改）

故瓦楞纸板的定量=330×3+140×1.6+140×1.4+100=1510g/m2.

纸箱的总面积

S=（JH+2LF+2BF+2LH+2BH）×2=5.96m2

W，=内装物重量+纸箱重量

=343+1510×5.96×10-3×9.8=431.2N

W=W’+缓冲衬垫的重量≈435N。

即纸箱承受的堆码载荷为

P=W（h/H—1）=435×（300/92.2—1）=980.4N

3.6计算纸箱结构固有的抗压强度

瓦楞纸箱抗压强度公式:

Pc=Px（

）2/3·Z·J

式中Pc为纸箱的抗压强度（N），Px为瓦楞纸板的综合环压强度（N/cm）。

Z为纸箱的周长。

aXz为楞常数，J为箱常数。

aXz与J的值如表6:

楞型

A

B

C

AB

aXz

8.36

5.00

6.10

13.36

J

0.59

0.68

0.68

0.66

表6楞常数与箱常数

取楞常数为aXz=13.36,J=0.66

瓦楞纸板的综合环压强度为：

Px=∑rQ+∑CrmQm

式中r是箱纸板的环压指数，Q为箱纸板的定量，rm是瓦楞原纸的环压指数，Qm是瓦楞原纸的定量。

瓦楞纸板的综合环压强度为

Px=∑rQ+∑CrmQm

=（7×330×3）+（1.6×7.7×140+1.4×7.7×140）

=101.6N/cm

瓦楞纸箱的周长Z，即承压边长，为：

Z=2×（65.2+56.2）=242.8cm

瓦楞纸箱的抗压强度为：

Pc=Px（

）2/3·Z·J

=101.6×（4×13.36/242.8）2/3×242.8×0.66

=5935.1N

3.7强度效核

强度条件：

Pc≥KP

式中K为安全系数，P为堆码载荷，上述已求。

安全系数K的确定：

K由货物的储存期和储存条件决定的，

储存期少于30天K=1.6

储存期30~100天K=1.65

储存期100天以上K=2

取K=2,KP=2×980.4=1960.8N

满足强度校核条件，故该瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。

3.8钉接和手孔

3.8.1钉接

钉合多用U形镀锌钢钉。

钉宽约35mm，脚长有12、16、19mm三种规格。

钢钉截面为矩形，其规格及选用方法如下表7。

表7钉合瓦楞纸板的镀锌扁钢丝规格

五层瓦楞纸箱选用16号U形钉钉合，选择斜向单排钉合方式，强度系数K=1。

内销产品每个U形钉的破坏载荷p取25N，所需钉数为

n=W/（Kp）=343/（1×25）=13.7个

钉数定为14个，钉距为68mm，到顶、底的距离为25mm。

封箱选用宽度为80mm的胶带。

3.8.2手孔

包装件的重量不大，主要靠人工搬运。

为了便于搬运，常在纸箱的两个侧面上开手孔。

手孔的宽度应根据人的手幅确定，成年男性的手幅为76~97mm，因此手孔宽度b应取100mm，高度h可取30~40mm，故取40mm。

见展开图4。

3.9瓦楞纸箱展开图

最终的瓦楞纸箱箱坯展开图如图8（带手孔）

图8瓦楞纸箱箱坯展开图（带手孔）

3.10瓦楞纸箱标识设计

运输包装标志包括：

1.收发货标志：

商品分类图示标志、供货号、货号、品名规定、数量、重量、生产日期、生产工厂、体积、有效期限、收货地点和单位、发货单位、运输号码、发运件数；

2.储运图示标志：

小心轻放、禁用手钩、向上、怕热、由此吊起、怕湿、重心点、禁止翻滚、堆码极限、湿度极限；

洗碗机属于家电类产品，运输的要求包括防潮，防止翻滚，防止堆码层数过高，堆码重量过重，粗暴搬运造成产品损伤等。

堆码层数为3层，最大堆码重量：

（3-1）×W/9.8=2×435/9.8=88.8kg

识别标志标明贸易标志、商品品名和商标、目的地、货号与数量、体积与重量，生产厂等信息；指示标志根据GB191-2000标明小心轻放、防湿、防热、最大堆码层数（3层）、最大堆码重量（88.8kg）等。

运输包装指示标识如下：

图9瓦楞纸箱指示标识

3.危险货物包装标志：

爆炸品、易燃气体、不燃压缩气体、有毒气体、易燃液体、易燃固体、自燃物品、遇湿危险、氧化剂、有机过氧化物、有毒品、剧毒品、有害品、感染性物品、放射性物品、腐蚀性物品。

洗碗机运输包装无危险品标志。

运输包装装潢图如下图，另一箱坯的装潢与该图相同：

图10运输包装装潢图

4小结

通过这次对海尔洗碗机的运输包装设计，我对家电产品的缓冲与运输包装方法有了很大的了解，且对运输包装这本书有了更深一层的认识，软件的运用也更加进步了，并且我通过多方面的了解与研究认识了数码相机的流通环境和数码相机本身的特性，了解了此次课程设计的缓冲衬垫材料EPE的各种性能和优缺点，研究了包装材料，产品的脆值，进行了缓冲衬垫的尺寸的计算和结构的设计，并进行了缓冲衬垫的校核，销售包装的尺寸计算与结构设计以及销售包装的装潢，运输包装的尺寸计算、结构的设计和内装物的排列数目的确定，最后进行了产品包装的堆码载荷检验和各方面的性能检测。

在这一系列的学习，研究和不断的计算过程中我锻炼了我的计算的能力和总结能力。

同时也学会了通过网络查找资料文献来解决一些疑难问题，提高了收集资料，整理资料，利用信息和解决问题的能力。

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