运输包装课程设计.docx
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运输包装课程设计
包装结构设计课程设计说明书
题目：
立式空调运输包装设计
姓名：
张真瑜
班级：
包装071
学号200709030130
院（系）：
设计与艺术学院
2010年7月5日
1．研究背景和意义
-----------------------------------------------------第3页
2．确定流通环境------------------------------------------------------第3页
2.1．产品的流通区间------------------------------------------------------第4页
2.2等效跌落高度的确定-----------------------------------------------------第5页
2.3产品的主要运输方式-----------------------------------------------------第5页
2.4装卸与搬运-----------------------------------------------------第5页
2.5贮存环节-----------------------------------------------------第6页
3产品特性分析-----------------------------------------------------第7页
4缓冲包装设计-----------------------------------------------------第8页
5运输包装设计
6瓦楞纸箱强度校核
7设计小结-----------------------------------------------------第9页
一、研究背景和意义
随着全球气候的变化，现在的夏天已然让大多数人觉得酷暑难耐了，于是电扇空调的制冷家电越来越多了，而其中立式空调又是其中不可多得的易款，其也良好的制冷效果被人们所称道，也为越来越多的人所接受。
所以立式空调的市场前景是很广阔的，开发商也推出了不同款式的立式空调来供客户选择，我因此对这种商品的运输流通环境进行了考察，以解决在运输包装过程中的易些问题。
二、确定产品的流通环境（四号黑体，前空两格）
立式空调的流通环境
（一）产品的流通区间（小四号宋体，前空两格）
1.产地:
生产
2.目的地：
全国各地
（二）等效跌落高度的确定
本产品的重量为72kg，由H=300/
=35
由于本产品的搬运条件为两人搬运，故跌落高度取60
三，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。
运输过程中所产生的具体冲击与振动值见书P56。
四，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35cm
五，贮存环节
采用一般仓库贮存，堆码高度2～3m，堆码层数1层。
三、产品特性分析
海尔KFRd-50LW/01BN（F）-S2基本参数
空调类型
立式空调
冷暖类型
冷暖电辅
尺寸（mm）
620*556*1681
重量
72Kg
最大适用面积
制冷：
24.5-38.5㎡；制热：
27.5-35.5㎡
（一）产品外形尺寸
长620mm，宽556mm,高1681mm.
（海尔KFRd-50LW/01BN（F）-S2尺寸大小示例620*556*1681mm）
（二）产品重量
72kg
（三）产品重心
位于空调的中部。
（四）易损件
显示器内部的显像管和玻璃屏幕为主要易损件。
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。
（五）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。
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。
通过比较日本、英国同类产品的脆值，本设计中的产品脆值取[G]=60g。
（六）产品的固有频率
产品的固有频率也设缓冲包装设计中的重要参数，应通过实验测得。
合理的缓冲包装应该能够包装件的固有频率远离产品得固有频率，使其免受共振。
四、缓冲包装设计
海尔电冰箱缓冲包装
（一）缓冲包装材料的选择
缓冲包装材料种类繁多，但它们缓冲作用的远离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。
根据缓冲材料力与形变曲线通常可分为县弹性缓冲材料、正切性弹性缓冲材料、双曲正切型弹性缓冲材料、三次函数型弹性缓冲材料和不规则型弹性缓冲材料。
按类型分可分为泡沫塑料、气泡薄膜、碎屑状材料、橡胶、纸和纸板等。
本设计选用的缓冲包装材料是EPE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，无毒的，耐腐蚀，阻水的和易回收的聚乙烯聚合物，对于海尔这种企业来说，使用环保材料，便于他们开发国际市场。
（二）缓冲衬垫基本尺寸计算
根据发泡聚乙烯的缓冲系数与最大应力曲线，使用最小缓冲系数法，在发泡聚苯乙烯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,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72Kg，脆值为60g，等效跌落高度为60cm。
采用最小缓冲系数法，可得Cmin=3.6，σm=1.5×105Pa。
根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得：
T=CH/G=3.6×/60=3.6cm
A=WG/σm=72×9.8×60×104/1.5×105=2744cm2
（三）缓冲衬垫校核
（1）挠度校核。
当衬垫的面积与厚度之比超过一定厚度时，衬垫容易挠弯或变弯，大大降低衬垫的负重能力。
为了避免挠弯，衬垫的最小承载面积Amin与厚度之比应符合以下规定：
Amin/（1.33T）2＞1
2744/4/（1.33×3.6）2＞1可知符合挠度要求。
（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）
式中：
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）=2.1（1+10%）=4cm
经过各项较核后，且定最后衬垫尺寸为T=4cm，A=2750m2
（四）缓冲衬垫的结构设计
为了使用最少的缓冲材料取的最好的缓冲效果，降低包装成本，所以本设计选用局部缓冲包装方法对该产品进行包装，根据显示器的承载部位和易损部位，设计缓冲衬垫的结构。
由于显示器的重心位于中前部，所以缓冲衬垫的主要承载部分在前部；易损件玻璃屏幕也位于前部，又因为显示器的外形和重量均左右对称，所以缓冲衬垫也设计成左右对衬结构，从两侧对显示器进行保护。
显示器的外形不是规则几何结构，要通过缓冲衬垫的结构设计使其能够在外包装箱内稳定，并且保证易损部件屏幕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。
缓冲衬垫的具体结构见图纸。
五，底盘设计
由于装卸时要使用推盘，所以在缓冲衬垫的底部需有一个硬质的塑性底座来支撑，具体结构见图纸。
五、运输包装设计
考虑到产品的自身特点，本设计的外包装容器采用双层瓦楞纸板箱，外层采用抗冲击能力较强的E楞纸板，内层选用缓冲能力较强的C楞纸板；箱型选用02类纸箱；接头采用强度较高的粘合剂粘接。
（一）内尺寸的计算
式中：
Xi——纸箱内尺寸（mm）
Xmax——内装物最大外尺寸（mm）
nx——内装物排列数目
d——内装物公差系数（mm）
T——衬格或缓重建总厚（mm）
K’——内尺寸修正系数（查表）
Li=Lmax+T+K’=620+40×2+5=705mm
Bi=Bmax+T+K’=556+40×2+5=641mm
Hi=Hmax+T+K’=1681+40×2+3=1764mm
（二）制造尺寸计算
X=Xi+k
式中：
X——瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸mm
Xi——纸箱内尺寸mm
K——制造尺寸修正系数mm（查表）
L1=705+7=712mm
L2=712+5=717mm
B1=641+7=648mm
B2=641+5=645mm
H=1764+10=1774mm
摇盖宽度F=B1/2+XfXf——02类纸箱摇盖伸长系数mm
F=320.5+3.5=324mm
粘合襟片查表取50mm，开槽宽度取2倍纸板厚12mm
（三）外包装尺寸
3.运输包装外箱外尺寸的确定。
由外寸公式：
X0=Xmax+K
式中：
X0─纸箱外尺寸，mm
Xmax─纸箱最大制造尺寸，mm
K─纸箱外尺寸修正系数，mm
其中修正系数根据查表14取K=8mm。
所以外箱外尺寸为：
L0＝Lmax＋K＝705＋8＝713mm
B0＝Bmax＋K＝641＋8＝649mm
H0＝Hmax＋K=1764＋8＝1772mm
表14瓦楞纸箱外尺寸修正系数K
楞型
AA
BB
CC
AB
AC
BC
K
10～14
6～10
8～12
8～12
9～13
7～11
（四）堆码性能系数
式中：
SPF——堆码性能系数
Z——纸箱周边长mm
Nmax——纸箱最大堆码层数
代入数据得=4.3＞2
说明对于安全堆码有足够的强度。
六、瓦楞纸箱的校核
（1）瓦楞纸的选择
该产品主要是在国内流通，再根据内装物重量和最大综合尺寸最终选择的瓦楞纸板型号为D-2.2，耐破度为980kPa,边压强度为7350N/m。
故选用B、C级箱纸板，其中面衬纸为B级，底衬纸和中夹层为C级。
按耐破度选择箱纸板为：
PZ=P/0.95×3=980/0.95×3=343.86KPa
查表知得面衬纸的耐破指数为r=2.7kpa.m2/g,其定量为：
Q=PZ/r=343.86/2.7=127.35g/m2
根据表9-4的规定，面衬纸的定量取180g/m2
根据表9-4查得底衬纸和中夹层纸耐破指数为r=1.53kpa.m2/g,则其定量为：
Q=PZ/r=343.86/1.53=224.75g/m2
根据表9-4的规定，底衬纸和中夹层纸选定量为230g/m2
查表9-5得选芯纸的类型为C级，定量为160g/m2
（2）瓦楞纸板的综合环压强度
面纸板的环压强度为9.2×180=1656N
里纸板的环压强度为6.5×230=1495N
此瓦楞纸板的楞型为BC楞，查表9-1知他们的收缩率分别为：
B楞为1.36C楞为1.46
芯纸的环压强度为5.5×160=880N
则由综合环压强度公式PX=（
ni+
mjRmj）/15.2
得：
PX=[（1656+1495×2）+880×（1.36+1.46）]/15.2
=468.92N/cm
（3）抗压强度
纸箱的的周长Z=2×（L+B）=2×（743+310）=210.6cm
查表9-32得BC楞的楞常数aXz=11.1箱常数J=1.08
由凯里卡特公式Pc=PX[aXz/（Z/4）]2/3ZJ
得抗压强度为：
Pc=468.92×[11.1/（210.6/4）]2/3×210.6×1.08
=37.78KN
因为瓦楞纸板的边压强度已经确定，为7350N/m，即73.5N/cm.
由马基公式Pc=5.87PmZ0.492t0.508
得Pc=5.87×73.5×210.60.492×0.710.508=5040.8N
（4）堆码强度
由以上计算得到的抗压强度计算知：
最大堆码层数为
Nmax=Pc/9.81G+1=5040.8/9.81×27+1=20
最终确定堆码最高为10层，即最大高度为6m，则此时的安全系数为：
K=Pc/PS=5040.8/9.81×27×（10-1）=2.1
符合安全要求。
七，设计小结
通过本次课程设计，让我将课本的理论知识与具体的实践有了很好的结合，让我对课本里知识的具体含义有了更为深切的体会，本次我做的立式空调是很常见的运输件，在运输里出现的问题也是经常发生的，我们通过对他的研究，了解了如何对一个具体的产品在运输中出现的问题做具体的研究，以及如何解决这些问题，通过这次课设我学到了很多，自身的知识也有了提高。
5.参考文献：
《物流运输包装设计》彭国勋编著，印刷工业出版社。
《包装结构设计》孙诚王德忠金国斌刘新年黄利强编著，中国轻工业出版社。
《纸包装结构设计》（第二版）孙诚编著，中国轻工业出版社。
《现代产品包装设计与制作》腾龙视觉设计工作室编著，机械工业出版社。
《纸盒包装设计指南》萧多皆编著，辽宁美术出版社。
《绿色包装设计》爱德华·丹尼森广裕仁编著，上海人民美术出版社。
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