格兰仕电烤箱运输包装设计-课程设计.doc
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格兰仕电烤箱运输包装设计
1.绪论
随着现代社会的发展，，愈来愈多的家电走进寻常百姓家，促使我国电器制造行业发展愈加迅猛，电烤箱亦作为一种寻常家电在人们的日常生活中扮演着愈加重要的角色，其广大的市场对其提出了更多的要求，其运输过程中的包装设计受到企业的重视。
虽然此类商品的包装对促销作用不大，但设计合理有效地缓冲材料、包装结构，对于保护商品有着重要的意义。
1.1课程设计任务
格兰仕电烤箱的运输包装设计
1.1.1产品特性参数
（一）产品外形尺寸
长500mm，宽387mm，高297mm
（二）产品重量
7.2kg
（三）产品配件
说明书一份，保修卡一份，烤网一件，烤盘一件
（四）易损件
钢化玻璃门，箱体塑料制部分
图一格兰仕电烤箱
2商品流通环境分析
由于商品在流通过程中要经历一系列的装卸搬运、运输、储存过程，为了避免商品在这些过程中不必要的损坏，造成经济损失，需要对这一系列过程中各种潜在的，需要引起注意的可能对商品造成影响的因素进行分析，并根据具体情况采取合理的保护。
流通过程的基本环节有：
1）装卸搬运环节。
一般来说，流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多。
装卸作业分人工和机械两种方式。
装卸过程中，炮制、堆垛倒塌、起吊脱落、装卸机械的突然启动和过急的升降都会对商品包装件造成低落冲击伤害。
2）运输环节。
运输是货物流通中的必要环节。
长途运输用的工具有汽车、火车、船舶和飞机。
短途运输用的主要有电瓶拖车、铲（叉）车、手推车等。
这一环节中对货物包装件的损害原因有：
冲击、振动、气候条件、其他因素。
3）贮存环节。
贮存是商品流通链中的重要一环。
货物贮存方法，堆码重量、高度，贮存周期，贮存地点，贮存环境（如光、风、雨、虫、霉、鼠、尘、有害气体等）直接影响产品包装件的流通安全性。
2.1产品脆值的选择与确定
产品脆值的确定可通过三种途径来得到，实验法，脆值量值标准法，理论估算法。
在这里，我们可以根据下面的参考标准，通过类比，选用作为参考依据。
下面给出不用资料的来源推荐的产品脆值范围。
表1美国MTS公司
G值
产品类型
15～25
导弹导航系统、精密校准仪器
26～40
机械测量仪表、电子仪器
41～60
航空附件、电子打印设备、办公室电子设备
61～85
电视机
86～115
洗衣机、电冰箱
>115
普通机械设备
表2中国机械标准化研究所
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
光学经纬仪、荧光灯、陶瓷器皿、单放机、电动玩具
表3日本《工业包装技术资料》
G值
产品类型
<10
大型电子计算机、大型变压器
10～20
精密测量仪器、电子复印机、精密电子仪器
21～40
大型电子仪器、精密显示器、摄像机
41～60
大型录音机、彩色电视机、钟表
61～90
照相机、音响装置、收录机、台式计算机、热水瓶、玻璃瓶
91～120
打字机、电冰箱、收音机、啤酒瓶
>120
陶瓷器皿、机械产品、计算器
根据上述表格中的参考值及格兰仕电烤箱的各项特征参数，与相类似产品进行对比，确定其包装件的脆值为100G。
2.2产品等效跌落高度的确定
等效跌落高度代表包装件在流通过程中跌落冲击能量的大小，跌落高度越大，冲击能量越大，产品越容易损坏，缓冲防护要求就越高。
而跌落主要是在装卸过程中由人工作业或机械作业造成的，根据产品的重量、体积大小、人员高度、搬运难易程度、搬运方式等因素确定跌落时的冲击能量大小。
确定跌落高度有两种方法：
一是经验公式法，另一种是标准量值法。
根据此次商品的重量等特性，跌落高度不适合用经验公式确定，故可根据一定参考标注确定。
表4跌落高度参照表
运输方式
运输包装件质量/kg
跌落高度/mm
公路
铁路
航空
<10
800
10～20
600
20～30
500
30～40
400
40～50
300
50～100
200
>100
100
水运
<15
1000
15～30
800
30～40
600
40～45
500
45～50
400
>50
300
根据上表，可以确定等效高度为90cm。
3商品缓冲材料的选择
缓冲材料对冲击能量应具有良好地吸收性能，从而有效地减少传递到内包装产品上的冲击，这一点是选择缓冲材料首先要考虑的因素。
目前常见的缓冲材料的类型主要有泡沫塑料、气泡薄膜、碎屑状材料、橡胶、纸和纸板。
目前，对于电器类产品等，泡沫塑料的作为缓冲材料被广泛采用。
而使用较为广泛的主要有：
1）EPS即发泡聚苯乙烯，俗称丽龙。
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。
抗压强度大、抗震性能好、不吸水、耐腐蚀、耐油、耐老化、隔热绝缘性好、抗蠕变性极好等优点；缺点是，不耐多次冲击、性脆、拉伸强度低。
2）EPE即发泡聚乙烯，俗称珍珠棉。
是一种低密度的、半硬质的、闭孔结构的、耐热性好的、无毒的、耐腐蚀、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。
它的柔性和韧性介于EPS和开孔结构的PU之间；缺点是比EPS贵一点，不能塑模。
3）PU即发泡聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯，俗称人造海绵。
主要用作现场发泡的柔性泡沫塑料，具有极好的缓冲性能，耐多次冲击，振动阻尼性好，复原性好，耐水耐油，成型简单。
4缓冲衬垫的基本尺寸设计与计算
4.1衬垫厚度及承载面积计算
此次设计中，已知参数为W=70.56N,G=100G,H=90cm，由聚乙烯材料缓冲系数曲线可得，当C=5.6时，有，
图二常见材料的缓冲系数最大应力曲线
由公式（4-1）
可以求出缓冲衬垫的厚度，由公式（4-2）
可以求出缓冲衬垫的面积A。
（cm）
4150（）
明显，此面积过大，说明材料设计不当，选用密度大一倍的聚氨酯泡沫，则它的最小缓冲系数为C=3.3，对应的最大应力值为=，此时的面积为
衬垫厚度为
即所设计的缓冲衬垫厚度为T=2.97cm，面积为A=1008。
4.2缓冲衬垫的校核
1）挠度校核
根据经验公式（4-3）
T-厚度，；
A-面积，。
可得，
可知符合挠度要求。
2）跌落姿态的的校核
在跌落姿态校核中在同一高度跌落时当接触面最小时包装件最易损坏，所以在整个设计过程中只要进行角冲击校核即可。
设产品侧、底、正面上衬垫的投影面积分别为S1、S2、S3，其相应的与衬垫的接触面积为L12、L22、L32，则L12=17×14.5=246.5cm2，L22=14×14.5=203cm2，L32=14×17=238cm2
由立体几何知识可知，缓冲衬垫的面积与产品侧面积之比等于缓冲衬垫的投影面积与产品侧面投影面积之比，即有：
L12:
b·d=S1:
lbd/（l2+b2+d2）1/2
L22:
l·b=S2:
lbd/（l2+b2+d2）1/2
L32:
l·d=S3:
lbd/（l2+b2+d2）1/2
则：
S1=L12l/（l2+b2+d2）1/2；
S2=L22d/（l2+b2+d2）1/2；
S3=L32b/（l2+b2+d2）1/2
代入得：
S1=246.5×50/（502+38.72+29.72）1/2=176.4cm2
S2=238×38.7/（502+38.72+29.72）1/2=131.8cm2
S3=203×29.7/（502+38.72+29.72）1/2=86.3cm2
故角跌落时的有效受力面积：
Ae=S1+S2+S3=176.4+131.8+86.3=394.5cm2
此时静应力σs=W/Ae×104=7.2*9.8/394.5×104=0.02×105Pa
3）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。
蠕变增量按下式计算：
（4-5）
式中：
-修正后厚度cm；
Cr-蠕变设计%（取10%）；
T-原设计厚度cm。
得
5缓冲衬垫结构设计
根据产品的外形特征，及重心位置，决定采用左右对称的缓冲结构
6外包装箱的设计
目前市场上广泛使用瓦楞纸箱作为家电的外包装箱，故格兰仕电烤箱仍选择瓦楞纸箱作为包装箱，包装箱的设计包括以下几个步骤：
箱型的选择、瓦楞纸板的选、纸箱的尺寸设计、纸箱的校核。
6.1瓦楞纸箱箱型的选择
运输包装用的瓦楞纸箱主要用来代替小型木箱，其箱型绝大多数是02型开槽箱。
其特征是上下摇盖与箱面连体，向内弯折后形成箱底和箱盖。
大多数02型箱是由一整块纸板裁切、开槽、压线而成。
02型箱有21种不同的箱型，作为运输包装，常用的只有0201型箱。
0201箱具有较高的抗压强度，且箱坯面积是最小的，用料最省，节省成本。
因此，本次设计的外包装瓦楞纸箱依旧采用0201型箱。
图0201型瓦楞纸箱
6.2选择箱板纸
因为本次设计的主要为出口包装，其质量为7.2kg，其基本尺寸为，综合尺寸为1184mm。
根据瓦楞纸板表（GB6543-86）规定的选择瓦楞纸板的方法，可以确定，选用的瓦楞纸板的代号为D-1.1，其技术指标为耐破度784KPa，边压强度为6860，戳穿强度为7.4J
表5瓦楞纸板技术指标（GB6544-86）
纸板代号
耐破强度kPa
边压强度
戳穿强度J
含水率%
D-1.1
784
6860
7.4
D-1.2
1177
7840
8.8
D-1.3
1569
8820
10.3
D-1.4
1961
9800
12.5
D-1.5
2550
10780
13.7
D-2.1
686
6370
6.9
D-2.2
980
7350
8.3
D-2.3
1373
8330
9.8
D-2.4
1765
9310
10.8
D-2.5
2158
10290
12.7
表6瓦楞纸板表（GB6543-86）
纸箱种类
内装物最大重量kg
最大综合尺寸㎜
瓦楞纸板代号
1类
2类
3类
单瓦楞纸箱
5
10
20
30
40
700
1000
1400
1750
2000
S-1.1
S-1.2
S-1.3
S-1.4
S-1.5
S-2.1
S-2.2
S-2.3
S-2.4
S-2.5
S-3.1
S-3.2
S-3.3
S-3.4
S-3.5
双瓦楞纸箱
15
20
30
40
55
1000
1400
1750
2000
2500
D-1.1
D-1.2
D-1.3
D-1.4
D-1.5
D-2.1
D-2.2
D-2.3
D-2.4
D-2.5
D-3.1
D-3.2
D-3.3
S-3.4
D-3.5
按照我国规定的技术指标，箱板纸有A、B、C、D、E五个等级。
AB两个等级的适宜制造出口包装用瓦楞纸板，其中A等用于精细、贵重和冷藏物品的包装，C等适宜制造大型产品，D等是以制造一般产品包装用的瓦楞纸板，E等用于制造轻载瓦楞纸板。
常用的瓦楞楞型有A型、B型、C型和E型。
运输包装常用的楞型为A型和B型。
A型的瓦楞高度和间距最大，柔软且富有弹性，缓冲性能较好。
B型的平压强度较高，适合包装较硬的产品。
由于瓦楞间距较小，面纸比较平坦，印刷效果最好，且容易裁切加工。
C型介于A型和B型之间，实际应用较少。
E型是美国开发的新楞型，目的是代替厚纸板。
产品用于出口，因此选用A等和B等箱板纸，A等做外面纸，B等做内面纸和中间垫纸。
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）=784/（0.95×3）=275.1kPa
外面纸的耐破指数取2.95kPa·m2/g，要求的定量为
Q=σb/r=275.09/2.95=93.25g/m2
查相应规定，外面纸选用定量为200g/m2的A等箱板纸，其环压指数为8.40N·m/g。
内面纸和中间垫纸的耐破指数取2.65kPa·m2/g，要求的定量
Q=σb/r=275.1/2.65=103.81g/m2
查相应规定，内面纸和中间垫纸选用定量为200g/m2的B等箱板纸，其环压指数为8.40N·m/g。
根据相关规定，选用B等瓦楞纸芯，两层瓦楞芯的定量均取140g/m2，环压指数为5.8N·m/g。
按照所选的箱板纸，瓦楞纸板的耐破强度为
P=0.95∑σb=0.95×（2.95×200+2.65×200+2.65×200）=1567.5kPa
瓦楞纸板的定量=内、外面纸及中间垫纸定量之和+∑（瓦楞芯纸定量×瓦楞展开系数）+粘合剂定量，其中粘合剂定量为100g/m2，则定量
Q=200+200+200+（140×1.5+140×1.35）+100=1100
6.3瓦楞纸箱的尺寸设计
瓦楞纸箱的尺寸设计包括内尺寸，制造尺寸，外尺寸
一）瓦楞纸箱的内尺寸
确定内尺寸的原则是，既要保证产品能顺利地装入箱内，又不使产品在箱内有明显的移动空间。
因此纸箱内尺寸应稍大于内装物外廓尺寸。
根据公式
-纸箱内尺寸
-内装物外廓尺寸
-公差
即瓦楞纸箱的内尺寸为
二）制造尺寸的计算
+X1
式中：
——瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸mm
——纸箱内尺寸mm
K——制造尺寸修正系数mm（查表）
F—纸箱对接摇盖宽度；B1—纸箱非结合端面制造尺寸；X1—摇盖拉长系数。
表702类单瓦楞纸箱制造尺寸修正系数（mm）
名称
楞型
L1
L2
B1
B2
H
A
6
4
6
3
9
B
3
2
3
2
6
C
5
3
5
3
8
E
2
1
2
1
3
纸板结构
单瓦楞
双瓦楞
J
35-40
45-50
表8瓦楞纸箱接头尺寸J
表902类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数X1
名称
楞型
0201
0203
0204
0205
0206
A
2-3
0-2
2-3
0-2
0-2
B
1.5-2
0-1
1.5-2
0-1
0-1
C
1.5-2.5
0-1.5
1.5-2.5
0-1.5
0-1.5
E
0
0
0-1
0
0
运输包装用的的双瓦楞纸板为B型瓦楞，内尺寸伸放量△X´按相应规定取值，摇盖伸放量取5mm，结头尺寸取50mm。
于是，制造尺寸为
L1=L´+△X´=568+3=571mm；
L2=L´+△X´=568+2=570mm；
B1=B´+△X´=455+3=458mm；
B2=B´+△X´=455+2=457mm；
H=H´+△X´=365+6=371mm；
F=B1/2+△X´=458/2+5=234mm；J=45mm
三）外尺寸的计算
外尺寸加大值△X=8—12mm，故外尺寸为
L´´=L1+△X=571+10=581mm；
B´´=B1+△X=458+10=468mm；
H´´=H+△X=371+12=383mm
即瓦楞纸箱的外尺寸为
6.4瓦楞纸箱的堆码强度
箱坯的面积
S=（L1+L2+B1+B2）×（H+F×2）+J×H=（571+570+458+457）×（371+234×2）+45×371=1741679mm2=1.75m2
其质量为Q×S=1100×1.75=1.925kg
瓦楞纸箱的周长为
=571+570+458+457=2056mm=205.6cm
瓦楞纸板的综合环压强度为
=（8.4×200+8.4×200+8.4×200）+（5.8×1.5×140+5.8×1.35×140）=7354.2（N/m）=73.54（N/cm）
楞常数取13.36，箱常数取0.66，瓦楞纸箱的抗压强度为
=
货物（包装件）质量W是内装物重量和纸箱重量之和，
其值
W=（1.925+7.2）×9.8=89.425N。
一般仓库2 —3m取300cm，安全系数取2，堆码载荷为
P=KW（h/H-1）=2×43.512×（300/43.4-1）=514.52（N）
显然抗压强度比堆码载荷大得多，所以此瓦楞纸箱具有足够的堆码载荷,满足包装要求。
7纸箱平面展开图
8纸箱装潢图
9封箱方法
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