運輸包裝課程設計-東北林業(yè)大學.doc

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Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐整體方案運輸包裝設計 課程名稱：運輸包裝技術課程設計 設計作者： XXX 專業(yè)班級： 包裝二班 指導教師： 李琛 設計日期： 2015.7.20 目錄 （一）設計說明.........................................................2 一、設計題目.......................................................2 二、設計任務.......................................................2 三、設計要求.......................................................2 （二）設計內容.........................................................2 一、產品特性簡介及市場定位.........................................2 二、產品運輸流通環(huán)境分析及脆值的選擇...............................3 1.確定產品流通環(huán)境條件........................................ .3 2.流通過程圖.................................................. .3 3.選擇產品脆值................................................ .4 三、緩沖材料特性分析、確定緩沖材料..................................4 四、緩沖墊尺寸和結構設計，并簡單校核................................5 1.緩沖襯墊面積與厚度計算...................................... .5 2.緩沖襯墊校核................................................ .5 3.緩沖襯墊的結構設計.......................................... .6 五、設計瓦楞紙箱并校核其抗壓強度...................................7 六、紙箱結構圖及裝潢圖.............................................9 1.紙箱結構展開圖.............................................. .9 2.紙箱外觀裝潢設計............................................ .9 （三）包裝件測試實驗大綱..............................................10 （四）課程設計總結....................................................11 （五）主要參考文獻....................................................12 （一）設計說明 一、設計題目：Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐整體方案運輸包裝設計 二、設計任務： 1．設計緩沖包裝墊尺寸與結構 2．設計外包裝瓦楞紙箱的尺寸與結構 3．設計包裝件測試實驗大綱 三、設計要求 1．運輸包裝符合包裝模數(shù)（查國標）； 2．緩沖襯墊結構應合理； 5．繪圖比例：（1）緩沖襯墊結構圖：1:N（A4標準圖紙，比例需標明） （2）紙箱結構圖：1:N（A4標準圖紙，比例需標明） （3）紙箱三維效果圖：1:N（A4標準圖紙，比例需標明） （二）設計內容 一、產品特性簡介及市場定位 微波爐是一種大功率電器,但因微波可以穿透玻璃、陶瓷、塑料等餐具,同時從四周向食品輻射,使食品內的水分子感應運動加熱,時間短,幾乎沒有媒介損耗,熱能轉換和利用效率高。據(jù)紐約電能協(xié)會調研和國內測試結果顯示,同等烹飪條件下,微波爐比普通電爐平均節(jié)能82% ,比煤氣爐節(jié)能65%。隨著微波爐安全、衛(wèi)生、省時、節(jié)能、方便優(yōu)點的廣泛宣傳及烹飪習慣的進步,微波爐必將普及千家萬戶。 所以隨著微波爐的普及，要對其包裝進行全面的設計，不管是外形，保護性能都要有所提高，使微波爐在運輸過程中收到更好的保護，以免損壞微波爐的性能和外觀輪廓，其安全被送到使用這手中。 目前很多廠家在微波爐運輸包裝時，都是將其用塑料薄膜包裹，然后在包裝箱內放置EPS作為緩沖材料，裝入微波爐后在箱外打緊包裝捆帶。但是EPS不環(huán)保，采用非環(huán)保的發(fā)泡材料來作為緩沖材料，其廢棄物體積很大且回收困難，用其他的方法處理也會或多或少對環(huán)境造成一定的污染。因此，該材料在許多國家已經被禁止，我國也在逐步禁止使用該材料。有些商家為了環(huán)保采用瓦楞紙板、蜂窩紙板、珍珠棉作為緩沖包裝材料，但是用以上材料大大提高了生產成本，而且他們的緩沖性能與其結構有關，不容易選擇合適的結構。 二、產品運輸流通環(huán)境分析及脆值的選擇 1.確定產品流通環(huán)境條件 包裝件在運輸流通中所經歷的一切外部因素統(tǒng)稱為流通環(huán)境條件。包裝技術就是要確保產品由一地向另一地運送時不受經濟上和功能上的意外損失。對產品可能遭遇的條件作考察與評價，是包裝設計中的重要內容。流通過程的基本環(huán)節(jié)有：裝卸搬運環(huán)節(jié)（分人工和機械兩種方式）、運輸環(huán)節(jié)、貯存環(huán)節(jié)。而對于Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐來說，其流通環(huán)境分析如下： （1）在裝卸搬運環(huán)節(jié)中，由于此電磁爐的銷售遍及全國乃至全球任何地方，其銷售范圍非常的廣泛，所以既可能有短流程運輸也可能包括較長流程的運輸。以為流程越長，中轉環(huán)節(jié)越多，裝卸搬運次數(shù)就越多，所以對此商品的包裝件造成的損害就越大。裝卸作業(yè)中既可能有人工裝卸也有機械裝卸，所以要中和考慮到拋擲、堆垛倒塌、起吊脫落、裝卸機的突然啟動和過急的升降都會造成電磁爐的跌落損害。 （2）運輸環(huán)節(jié)中，由于此微波爐的銷售范圍廣，既要有長途運輸也要有短途運輸，所以涉及到的交通工具種類比較多，包括汽車、火車、船舶、飛機和電瓶拖車、鏟（叉）車、手推車等。運輸過程對貨物包裝件造成的損害原因有：沖擊、振動、氣候條件和其他原因等。 一般此產品從包裝車間要經鏟車、電瓶車運送到倉庫中，此時運輸工具的啟動、變速、轉向、剎車會使產品改變速度，導致沖擊損壞；當產品有倉庫運送到鐵路上及鐵路運輸過程中，由于交通工具會受到路面狀況、路軌接縫、發(fā)動機振動、等因素影響，會產生振動。而且此過程中還會受到氣候變化的影響等等。 （3） 貯存環(huán)節(jié) 貯存方法、堆碼重量、高度、貯存周期、貯存地點、貯存環(huán)境（如光、風、雨、蟲、霉、鼠、塵、有害氣體等）直接影響產品包裝件的流通安全性。倉庫的建筑結構型式對貯存環(huán)境中溫度、濕度、氣壓等因素影響甚大。 2. 流通過程圖：此圖可以是Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐實際流通過程中的一種有效途徑，在此流通鏈中包括卡車、火車等交通工具的運輸，多次人工或機械搬運，若干次倉貯堆碼作業(yè)。 商店 鐵路終點站 0.5~8km 商店 貨棧 鐵路貨場 成品倉庫 包裝車間 鏟車 貨車 卡車混放 電瓶車 卡車堆4層 堆碼6層 卡車混放 柏油路 水泥路 石子路 60~400 15km 商店 0.5km 6km km 人力車混放 堆8層 貯存4周 3.選擇產品脆值 脆值是產品經受振動和沖擊時表示其強度的定量指標，又稱產品的易損度。此值表示產品對外力的承受能力。確定脆值的方法有脆值實驗法和經驗估算法等，由于條件不允許，在此只能通過查閱相關產品的數(shù)據(jù)來估計產品的脆值。 由書P88表4-2和表4-3查得微波爐的G值取80g。 圖1 Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐 由此，我們可以知道，在運輸過程中，該微波爐的主要受力部位是上下的四個角部分。因此，我選用的是局部緩沖包裝。 三、緩沖材料特性分析、確定緩沖材料 緩沖包裝材料的性能在很大程度上取決于所選用的緩沖材料的力學特性。因此，要設計出一個優(yōu)良的緩沖包裝系統(tǒng)的邏輯結構，需要在緩沖包裝的系統(tǒng)結構分析中，充分了解緩沖材料的力學性能，根據(jù)待包裝產品特性和流通環(huán)境的輸入影響，合理選用緩沖包裝材料。 對于小型家電類產品常用的緩沖包裝材料一般為泡沫塑料，包括泡沫聚苯乙烯（PS）、泡沫聚乙烯（PE）、泡沫聚氨酯塑料（PU）、泡沫聚氯乙烯(PVC)等。本設計中Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐的質量為20kg，外形尺寸為595372385mm，選擇的脆值為80g。 四、緩沖墊尺寸和結構設計，并簡單校核（撓度，蠕變） 1.緩沖襯墊面積與厚度計算 產品質重20kg，脆值為G=80，設計跌落高度為h=90cm , 底面積595372mm。 （1）假設采用全面緩沖，即襯墊面積為A=2213.40㎝2。襯墊最大應力為： σm=GW/A=80209.8/2213.40=7.08(N/cm2)=70.8（kPa） 在書P88圖5-10的橫軸上取σm=70.8kPa的點，并向上作垂線，C-σm曲線最低點在這條垂線上的材料為泡沫聚苯乙烯塑料，其密度為0.033g/cm2，C=5，最低點的σm=70kPa，故襯墊厚度為：T=CH/G=590/80=5.625（cm） （2）若采用局部緩沖，因為Cmin=，σm=70kPa=7N/cm2。所以，緩沖襯墊的面積為： A=WG/σm=59.880/7=560（cm2） 襯墊的厚度：T=CH/G=590/80=5.625（cm） 2.緩沖襯墊校核 （1）撓度校核。襯墊尺寸的面積與厚度之比超過一定比值時，襯墊容易撓曲線或變彎，大大降低襯墊的負重能力。襯墊的最小承載面積與厚度應滿足： /（1.33T）2>1 或>（1.33T）2 因為=A/4= 140（cm2）＞（1.33T）2=55.97（cm2），可知計算所得襯墊面積是穩(wěn)定的，合理的。 （2）蠕變量校核。 緩沖材料在長時間的靜壓力作用下，其塑性變形量會隨時間的增加而增加，這種蠕變使襯墊厚度變小，緩沖能力下降，所以設計襯墊尺寸應加一個蠕變補償值，稱為蠕變增量Cr。 Tc=T(1+Cr)= 5.625（1+10%）=6.19（cm） 式中：Tc——修正后的厚度cm; T——原設計厚度cm; Cr——蠕變系數(shù)%（這里取10%） 經過以上校核，最后計算所得緩沖襯墊尺寸為厚度T=6.19(cm)，面積A=560（cm2）。同時，由于我設計的緩沖襯墊為立方體結構，所以，各個面上的承載面積相同，只需要滿足最小承載面積即可。故每塊角墊的承載面積及長度為： A1=A/4=140cm2，L=12cm 3.緩沖襯墊的結構設計（用Pro/E軟件設計結構圖） 因產品的質量、形狀和尺寸不同，緩沖包裝的緩沖墊的結構形式可分為全面緩沖包裝、局部緩沖包裝和懸掛式緩沖包裝三種方法。由于微波爐屬于尺寸、結構規(guī)則的中小型包裝件，考慮到節(jié)約材料降低成本等因素，所以其緩沖包裝選用局部緩沖形式。 圖2 緩沖角襯立體圖 圖3 緩沖襯墊三視圖 圖4 襯墊與產品裝配圖 五、設計瓦楞紙箱并校核其抗壓強度 Fotile/方太 W25800P-C2S微波爐的質量為20kg，最大尺寸595372385mm，在國內外均有銷售，儲存期在半年以上，除電磁爐外，箱內還有泡沫緩沖襯墊，內裝物外廓外廓尺寸為658432445mm。 (1)選用箱型為0201型瓦楞紙箱。因為周長太大，所以采用二頁箱。 (2)瓦楞紙板。選用C等瓦楞紙板，楞型為AB型，內裝物質量為20kg，最大綜合尺寸為1535mm，根據(jù)瓦楞紙板表7-7（GB6543-86），即應選用第二類第三種雙瓦楞紙板，其代號為。根據(jù)表7-6，的技術指標為耐破強度1373kPa，邊壓強度為8330N/m,戳穿強度為9.8J。 根據(jù)表7-1，選用C等箱板紙，其耐破指數(shù)為1.5kPam/g，環(huán)壓指數(shù)為6Nm/g。內、外面紙的定量取320g/m，中間墊紙的定量取280g/m。根據(jù)表7-2，選用C等瓦楞芯紙，兩層瓦楞的定量均取160g/m，其環(huán)壓指數(shù)為5Nm/g。 按照選用的箱板紙，瓦楞紙板的耐破強度為 P=0.95Σ =0.95（1.5320+1.5280+1.5320）=1311kPa 根據(jù)（表7-2）選用的箱板紙和瓦楞芯紙，瓦楞紙板的定量取1400g/㎡,粘合劑的定量為100g/m。 （3） 瓦楞紙箱的尺寸。內裝物的外廓尺寸為 L0＝658 (mm)，B0＝432 (mm)，H0＝445（mm） 公差△X0取5～6mm由此確定的紙箱箱內尺寸： L’＝ L0＋△X0＝658＋6＝664（mm） B’＝ B0＋△X0＝432＋6＝438（mm） H’＝ H0＋△X0＝445＋5＝450（mm） 二頁箱長度與寬度方向的伸長量△X’按表7-10取值，搖蓋伸放量取5mm，接頭尺寸J取50mm，于是紙箱的制造尺寸： L1=L’+△X’=664+9=673（mm） L2=L’+△X’=664+6=670(mm) B1=B’+△X’=438+9=447（mm） B2=B’+△X’=438+5=443(mm) H=H’+△X’=450+18=468（mm） 外搖蓋制造尺寸： F=B/2+△X’=444/2+5=227（mm） 接頭(舌邊)尺寸J取50mm。 長度和寬度方向的加大值取10mm，高度方向取上限12mm，由此確定的紙箱外尺寸為: = L1+ΔX=673+10=683（mm） = L2+ΔX=670+10=680（mm） = B1+ΔX=447+10=457（mm） = B2+ΔX=443+10=453（mm） = H+ΔX=468+12=480（mm） (4)瓦楞紙箱的結構。 瓦楞紙板的面積： A=(L1+L2+B1+B2)(H+F2)+JH=[(673+670+447+443)(468+2272) +50480]10-6=2.08（m2） 瓦楞紙板的重量：W=QA=1500g/m2.08/1000=3.12（kg） 選用粘合劑粘合，使用的粘合劑主要是具有速干性的醋酸乙烯粘合劑 ⑸瓦楞紙箱的堆碼強度。 瓦楞紙箱的周長為 Z=L1+L2+B1+B2= 2233（cm） 瓦楞紙箱的綜合環(huán)壓強度為 =（63202+6280)+（51.6160+51.4160） =79.2(N/cm) 楞常數(shù)取13.36，箱常數(shù)取0.66，瓦楞紙箱的的抗壓強度為 =1.8679.2(13.364/223.3)2/3223.30.66 =8368(N) 貨物重量W是內裝物重量和紙箱重量之和，其值為： W=（20+3.12）9.8 =226.6（N） 堆碼高度取450cm，安全系數(shù)取2，紙箱的堆碼載荷為 P=KW[(h/H)-1] =2226.6（450/46.8-1） =3904(N) 因為抗壓強度比堆碼載荷大得多，所以這個瓦楞紙箱具有足夠的堆碼強度。 六、紙箱結構圖及裝潢圖 1.紙箱結構展開圖（用CAD軟件繪制并標明主要尺寸，單位mm） 圖5 紙箱結構展開圖 2.瓦楞紙箱的外觀裝潢設計（用PhotoShop軟件設計三維效果圖） 圖6 紙箱外觀裝潢設計圖 （三）包裝件測試實驗大綱 1.分析電磁爐在運輸過程中的主要影響因素有： （1）在從包裝間運出時，需用集合托盤叉車搬運，手工裝卸等，發(fā)生跌落的機會較多； （2）在運輸中可能經過較長距離的汽車運輸，包裝件會承受垂直方向的沖擊與振動； （3）運送途中也有一定距離的火車運輸，包裝件將經受水平方向的沖擊； （4）倉庫存放期間，倉庫中的動物、蟲害等生物因素對包裝件的影響等； 2. 所需進行的試驗項目主要有： （1）環(huán)境試驗：抵抗各種氣候環(huán)境的能力及包裝對產品保護性能的試驗。 如：溫濕度試驗（在-18C的條件下，放下置24h。）、噴淋試驗（噴淋0.5h）等。 （2） 振動試驗：抵抗振動的能力及包裝抗振性能的試驗。 如：定頻振動，堆碼4m，連續(xù)加振1h。 （3） 沖擊試驗：抵抗各種沖擊的能力及包裝緩沖性能的試驗。 如: 沖擊速度1.8m/s，兩相對側面各受沖擊一次。 （4）壓力試驗：包裝件抵抗壓力的能力及包裝對產品保護性能的試驗。 如：堆碼試驗，堆碼高度4m，持續(xù)1周。 （5）機械搬運試驗：是否適應機械搬運的要求及包裝對產品保護性能的試驗。 如：叉車搬運試驗，相同速度，相同距離，搬運1h。 （四）課程設計總結 此次所設計的緩沖包裝其最終目的是保護產品，使產品在運輸和銷售的過程中不受損壞，本設計在選定緩沖材料之后，通過計算得到了緩沖件的有效接觸面積和厚度，再根據(jù)實際情況進行了緩沖結構的設計，然后根據(jù)產品尺寸和緩沖件尺寸計算出了外包瓦楞紙箱的尺寸，使產品在包裝、運輸?shù)认嚓P流通過程中收到最大程度的保護。 在設計過程中遇到很多問題，比如有很多自己不了解的知識要通過查找文獻或上網(wǎng)搜尋，要自己讀過有關知識在進行總結變成自己的知識，消耗了大把的時間。經過一系列的查找知識和與同學討論解決設計過程中遇到的問題，終于完成了設計。 當然，在設計中還存在一些問題。比如，有些數(shù)值需要通過實驗測得，但由于條件有限，只能通過經驗數(shù)值估算出來。再比如，由于選擇材料不是十分恰當，造成用料過多，體積較大，加大了物料成本，浪費了倉儲空間，降低了空間利用率。 在這為期一個星期的課程設計中，我感悟很深，我發(fā)現(xiàn)我們包裝專業(yè)的各個課程其實是緊密相連的，在運輸包裝課程設計中，不僅用到了運輸包裝課程最核心的知識，幾乎貫穿了我們這學期所學的全部內容，而且還用到了我們以前學習的很多知識，像包裝電腦裝潢、包裝材料學、包裝CAD、多媒體技術等等相關課程，所以經過此次的課程設計使我有了一種溫故而知新的感覺，可能以前會的東西老不用就有點忘了，通過這次的課設，在自己查閱書籍及和同學們的互相討論中又能把知識運用的靈活起來了，這種感覺特別好，內心對自己充滿了信息，一定能把此次課程設計做好的！ 在做課程設計時，雖然需要一定的時間和耐心，但通過這樣，我們既鞏固了知識，最重要的是也鍛煉了動手能力和實踐能力，使我們不僅僅局限于書本上所學習的知識，而是把掌握的知識通過自己的思維、設計、操作來實現(xiàn)自己的作品。這種學習方式，使我受益匪淺，對知識的記憶更加牢固，運用更加嫻熟。 （五）主要參考文獻 [1]彭國勛.運輸包裝.北京:印刷工業(yè)出版社.1999 [2]宋寶豐.產品脆值理論與應用.長沙:國防科技大學出版社,2002 [3]吳育儉,索占鴻.運輸包裝工程.中國鐵道出版社,2000 [4]廖荊.高品質微波爐技術性能及其發(fā)展應用.武漢.產品質量監(jiān)督檢驗 所.2012.06 [5]顏志平.泡沫聚苯乙烯（EPS）力學性能的室內試驗研究.公路工程.2005.04 [6]彭國勛主編.物流運輸包裝設計.北京：印刷工業(yè)出版社.2012.06.14 注：瓦楞紙板尺寸計算參照運輸包裝課本第七章.