運輸包裝課程設(shè)計

1、1 課程設(shè)計的目的與任務(wù)1.1 課程設(shè)計的目的（1）通過緩沖包裝與結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計，使同學們對指定產(chǎn)品的緩沖包裝設(shè)計過程和設(shè)計方法有一個全面的了解， 熟練掌握緩沖包裝設(shè)計六步法；（2）對于產(chǎn)品的緩沖襯墊和外包裝箱的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，掌握各種箱型結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法。為畢業(yè)設(shè)計和以后走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。1.2 課程設(shè)計的任務(wù) 為美的KFR-35T2W/DY-D1.5匹中央空調(diào)室外機設(shè)計出合理緩沖襯墊以及外包裝箱。要適合國內(nèi)運輸環(huán)境的要求，存貯時間為30100天。2. 產(chǎn)品介紹 美的薄型風管機KFR-35T2W/DY-D1.5匹中央空調(diào)室外機，京東價格￥3680，南北適用，適用面積15-19，由廣東

2、美的商用空調(diào)設(shè)備有限公司生產(chǎn)，廣泛銷售于四川，湖南，湖北，安徽，江西，浙江等地。外機尺寸（寬*高*深）780mm*547mm*250mm,外機重量為33.5kg。 圖2-1 產(chǎn)品外形 圖2-2 產(chǎn)品特性3. 流通環(huán)境3.1 流通的基本環(huán)節(jié) 流通的基本環(huán)節(jié)有三個：裝卸搬運環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)、儲存環(huán)節(jié)。（1）裝卸搬運環(huán)節(jié) 在裝卸搬運環(huán)節(jié)中，由于此產(chǎn)品銷售范圍廣，所以既有可能有短流程運輸也有可能包含較長流程的運輸。流程越長，中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)越多，裝卸搬運次數(shù)也就越多，所以對此商品包裝造成的損害就越大。裝卸作業(yè)中既可能有人工裝卸也可能有機械裝卸，所以要綜合考慮到拋擲、起吊脫落、裝卸機啟動過急和緊急剎車燈造成的損害

3、。（2）運輸環(huán)節(jié) 運輸是包裝件流通過程的必要環(huán)節(jié)。借助運輸工具，將產(chǎn)品從生產(chǎn)地運輸至消費地。長途運輸工具有汽車、火車、船舶和飛機。短途運輸工具有鏟車、叉車、電瓶車和手推車等。（a) 沖擊。運輸工具的啟動、急剎車、變速、轉(zhuǎn)向路面障礙回導致貨物速度突然改變，導致貨物包裝件或容器因沖擊而損害。（b) 振動。運送工具運行時受到路面狀況、鐵軌接縫、發(fā)動機振動、車輛減震性能、水域風浪、空中氣流、等因素的影響，產(chǎn)生隨機的上下顛簸過左右搖晃。（c) 氣象條件。長途貨物運輸會經(jīng)歷不同的氣候區(qū)域，受到寒冷、炎熱、干燥、潮濕、風雨等氣象因素的影響。（d) 其他因素。流通過程中的各種生物、化學、機械活性物質(zhì)也會對貨物

4、包裝件產(chǎn)生損害。(3) 儲存環(huán)節(jié) 儲存室產(chǎn)品及包裝件流通過程中的一個重要環(huán)節(jié)。儲存方法、堆碼重量、堆碼高度、堆碼方式、儲存周期、儲存環(huán)境等會直接影響產(chǎn)品及包裝件的流通安全性。另外倉庫的建筑結(jié)構(gòu)形式對儲存環(huán)境中溫度、濕度、氣壓等因素影響甚大。3.2 確定跌落高度 跌落高度的確定可以由兩種方法來估算。法一：公式法。（針對15kg以上的包裝件，可用經(jīng)驗公式計算。） (3-1) 式中：包裝件的重量，kg； 跌落高度，cm。本產(chǎn)品重量為33.5kg，所以根據(jù)公式法算出 法二：查表法下表表示了最大跌落高度與貨物重量、包裝件體積之間的關(guān)系。表3-1 貨物規(guī)格、裝卸方式與跌落高度貨物參數(shù)裝卸方式跌落參數(shù)重量/

5、kg尺寸/cm姿態(tài)高度H/cm9122一人拋擲一端面或一角1079-2391一人攜運一端面或一角9123-45122二人攜運一端面或一角61查表法，可取產(chǎn)品的跌落高度H=61cm。綜上，結(jié)合公式法與查表法，選取跌落高度。3.3 流通環(huán)境的頻率譜 圖3-1 公路運輸?shù)念l率譜 圖3-2鐵路運輸頻率譜4. 選擇合適的緩沖材料4.1 可選緩沖材料的特性 比較常用的包裝材料包括聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨泡沫塑料（PU）、乙烯醋酸乙烯共聚物橡膠制品（EVA）等。（1） 發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）俗稱“寶麗龍”。發(fā)泡聚苯乙烯具有相對密度?。?.05g/cm）、熱導率低、吸水性小、

6、耐沖擊振動、隔熱、隔音、防潮、減振、介電性能優(yōu)良等優(yōu)點， 廣泛地用于機械設(shè)備、儀器儀表、家用電氣、工藝品和其他易損壞貴重產(chǎn)品的防震包裝材料以及快餐食品的包裝。（2） 發(fā)泡聚乙烯（EPE）。EPE俗稱“珍珠棉”，由30-40倍高發(fā)泡成形的產(chǎn)品，重量輕，有一定堅固性、柔軟性、緩沖性能，受反復沖擊其特性不變，它是一種高強緩沖、抗振能力的新型環(huán)保材料，EPE 的PH值為中性，不會對任何產(chǎn)品造成損傷，同時它的優(yōu)良特性能抵御外界的酸緘腐蝕，珍珠棉是一種易于加工和處理的新型保護型包裝材料，EPE柔韌、質(zhì)輕、富有彈性能通過彎曲來吸收和分散外來的撞擊力，它導熱率很低，隔熱性能優(yōu)異，獨立氣泡，幾乎沒有吸水性的放水

7、材料。不受各種氣候條件影響，耐氣候性優(yōu)越。切割、粘合、層壓、真空成形、壓縮等的加工性優(yōu)秀。細微氣泡的泡沫材料、外表光滑、可著色，盡顯優(yōu)美效果。（3） 聚氨酯（EPU）聚氨酯材料，俗稱“人造海綿”，用途非常廣，可以代替橡膠，塑料，尼龍等，用于機場，酒店，建材，汽車廠，煤礦廠，水泥廠，高級公寓，別墅，園林美化，彩石藝術(shù)，公園等。 綜上，中央空調(diào)外掛機的緩沖包裝材料采用EPS材料。4.2 緩沖材料的緩沖特性曲線（1）靜態(tài)壓縮特性曲線試驗材料: EPS 實驗名稱：靜態(tài)壓縮3試樣長度：200.0mm 試樣寬度：200.0mm試樣厚度：88.0mm 試樣密度：0.0070g/cm³試驗溫度：20

8、.0 試驗濕度：63HR試樣數(shù)量：5件 圖4-1 發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）的靜態(tài)壓縮特性曲線(C-m)（2）動態(tài)壓縮曲線試驗材料: EPS 實驗名稱：動態(tài)壓縮3試樣長度：149.0mm 試樣寬度：149.0mm試樣厚度：44.9mm 試樣密度：0.0175g/cm³試驗溫度：20.0 試驗濕度：63HR試樣數(shù)量：14件 跌落高度：60cm 圖4-2 發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）動態(tài)壓縮特性曲線（Gm-st）5. 確定產(chǎn)品的脆值（1）經(jīng)驗公式法：通過對包裝件在流通環(huán)境中實測的大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計分析，估算產(chǎn)品脆值有如下經(jīng)驗公式： （5-1） 式中 包裝件經(jīng)受到的最大加速度，g；包裝件的重量，

9、kg；經(jīng)驗參數(shù)。其中有三種數(shù)據(jù)：強烈沖擊現(xiàn)象。中等沖擊現(xiàn)象。較弱沖擊現(xiàn)象。由于室外機在流通過程中一般受中等沖擊，由經(jīng)驗公式得產(chǎn)品脆值為：（2）查表法 表5-1 日本三菱電氣集團公司推薦的產(chǎn)品脆值序號產(chǎn)品名稱（型號）G值重量/kg體積/29空調(diào)器（MS-2001-0）6035.094.932空調(diào)器（MS-1620R）3531.084.0類比得，產(chǎn)品脆值大約為55g。（3） 最終，綜合考慮公式法與查表法，確定產(chǎn)品脆值為60g。根據(jù)產(chǎn)品的價值和安全需要確定安全系數(shù)n，計算許用脆值G。確定其安全系數(shù)n=1.2，所以產(chǎn)品的許用脆值 （52）得到G=50g6. 緩沖包裝設(shè)計6.1 初步設(shè)計中央空調(diào)室外機的

10、重量較大，若采用局部緩沖包裝，無論是采用角，面，還是楞式包裝都不能很好地起到保護作用，并且空調(diào)的價格比較高，自身成本比較大，所以對緩沖材料的成本使用沒什么特別大的要求，綜上，空調(diào)室外機的包裝應(yīng)采用全面緩沖包裝。初步設(shè)計緩沖襯墊的面積A=780*250=195000mm²=0.195，跌落高度H=60cm，許用脆值，W=33.5kg。根據(jù)公式 （61）式中： 最大加速度，pa； 產(chǎn)品的重量，N； 產(chǎn)品的許用脆值； 緩沖襯墊的面積，。在圖4-1的靜態(tài)緩沖曲線C-m曲線中找出相應(yīng)的緩沖系數(shù)C，C=5.4根據(jù)公式： （62）式中： 緩沖材料的厚度，cm； 緩沖系數(shù)； 產(chǎn)品的許用脆值； 跌落高

11、度，cm?？傻茫?綜上，初步設(shè)計緩沖襯墊的面積。6.2 襯墊校核（1）產(chǎn)品強度校核在緩沖設(shè)計時，應(yīng)校核產(chǎn)品在載荷方向上與緩沖材料接觸部分的強度。產(chǎn)品與襯墊之間的作用力是相互的，在跌落沖擊時，產(chǎn)品以慣性力和自重壓縮襯墊，襯墊則以同樣大小的彈力反作用于產(chǎn)品，在初步設(shè)計時，為了節(jié)省材料，常設(shè)法減少襯墊面積，帶來的后果是產(chǎn)品支承面的應(yīng)力集中，可能導致產(chǎn)品局部破損，所以要校核產(chǎn)品支承面的應(yīng)力，控制在產(chǎn)品強調(diào)所允許的范圍內(nèi)。（2) 撓度校核厚度t與緩沖襯墊面積同時滿足克斯特拉經(jīng)驗公式： 1 （6-3）=1950cm²，T=6.48cm,代入公式（6-3），得 1滿足(3) 跌落姿態(tài)校核在襯墊基礎(chǔ)

12、設(shè)計中所引用的一系列試驗特性曲線和數(shù)據(jù)，都是以假定的理想姿態(tài)試驗平直，底面著地為前提的，但襯墊的實際工況遠非標準姿態(tài)。實際的流通過程中，包裝件跌落姿態(tài)千變?nèi)f化，有角著地的，面著地還有棱著地的，受力情況變化較大，因而有對基本設(shè)計尺寸作相應(yīng)的調(diào)整。由于角著地時，其對產(chǎn)品的沖擊能力最大，因此需對角著地進行校核當角著地時，承載面積為此襯墊的三個緩沖面在水平面上的投影面積。（4）恢復性校核（a）沖擊次數(shù)不同，緩沖材料性能差異很大，因為回復性不可能是100。（b）蠕變量校核：緩沖材料在長期靜壓作用下，其塑性變形會隨時間增大，這種蠕變使得襯墊尺寸變小，在使用一段時間后容器內(nèi)出現(xiàn)間隙，加強內(nèi)裝產(chǎn)品的振動與摩擦

13、損傷，同時緩沖襯墊的緩沖能力有所下降，考慮到這個因素，所以初步設(shè)計的襯墊尺寸應(yīng)附加一個蠕變補償值，稱為蠕變增量。， （6-4） Tc-修正后的厚度；Cr蠕變系數(shù)10；T原設(shè)計厚度則對于該緩沖墊綜合考慮各種因素，取最終厚度為7.2。（5） 溫濕度校核環(huán)境溫度個濕度的變化對襯墊的緩沖能力有明顯的影響，溫度的升高和降低，還會引起襯墊尺寸變化，因此，應(yīng)根據(jù)流通過程可能出現(xiàn)的環(huán)境條件修正緩沖襯墊的尺寸。校核后的緩沖襯墊尺寸為780mm*250mm，厚度為72mm。6.3 緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計 緩沖材料的長度方向上為780+72×2=924mm，寬度方向上為250+72×2=394mm，

14、為了能更好地保護空調(diào)室外機，底部的緩沖結(jié)構(gòu)應(yīng)高出底部一定高度，取50mm。因此，高度方向為50+72=122mm。底部有支架以便固定，在設(shè)計緩沖結(jié)構(gòu)的時候必須要把這些因素考慮進去，以達到更好的緩沖效果。為解決這個問題應(yīng)該事先在緩沖襯墊上掏出可以裝下支架的槽，這樣才能使緩沖材料和底部接觸面積增大。查閱相關(guān)資料得知，支座長270mm，寬50mm，高20mm。上部結(jié)構(gòu)與底部結(jié)構(gòu)相似，只是沒有槽。圖6-1 緩沖襯墊底部結(jié)構(gòu)圖6-2 緩沖襯墊底部結(jié)構(gòu)三視圖7. 外包裝箱設(shè)計7.1 箱型的選擇箱型選擇最常見的0201型即可 ，可承受運輸途中受到的各種壓力。箱型：0201型；瓦楞層數(shù)：雙瓦楞；楞形選擇AB型

15、。7.2 尺寸計算（1）0201型瓦楞紙箱箱底的尺寸計算 內(nèi)尺寸計算 （7-1）式中： 紙箱內(nèi)尺寸（mm） 內(nèi)裝物最大外尺寸（mm） 內(nèi)裝物排列數(shù)目 內(nèi)裝物公差系數(shù)（mm） 襯隔或緩沖的厚度（mm) 內(nèi)尺寸修正系數(shù)表7-1瓦楞紙箱內(nèi)尺寸修正值（mm)長度方向?qū)挾确较蚋叨确较蛐⌒拖渲行拖浯笮拖?-73-71-33-45-7 查表可得由此可得： 制造尺寸計算： （7-2）式中：X瓦楞紙箱長、寬、高的制造尺寸mm 紙箱內(nèi)尺寸mm 制造尺寸修正系數(shù) t瓦楞紙板厚度查參考資料得t=8mm表7-2 02型瓦楞紙箱的制造尺寸修正值 （mm）楞型A66649B33326C44438AB999616 外尺寸計算

16、： (7-3)查閱參考資料可得，AB楞型外尺寸修正值為8-12，取K=8。 所以，可得：搖蓋尺寸計算： （74）查參考資料得，可取5。所以，對接搖蓋制造尺寸為：接頭尺寸表7-3瓦楞紙箱接頭制造尺寸紙板種類單瓦楞雙瓦楞J35404550根據(jù)表7-3確定接頭尺寸J=50mm。手孔尺寸查參考資料，手孔長為100mm，寬為40mm，四角均倒圓角。綜上，可繪出外包裝箱展開圖。圖7-1外包裝箱展開圖7.3 瓦楞紙箱強度計算 （1）瓦楞紙箱的強度 查參考文獻1得知，根據(jù)內(nèi)裝物最大質(zhì)量等于40kg,最大綜合尺寸等于2000mm,選用D-1. 4號紙板。該代號瓦楞紙板耐破強度p=1700kpa,面襯紙選優(yōu)等品，

17、里紙和芯紙選一等品。， （7-5）求得。面紙的耐破指數(shù)為，其定量則為 ， （7-6）面紙定量選擇，其橫向環(huán)壓指數(shù)。里紙和芯紙的耐破指數(shù)為，其定量為 ， （7-7）里紙和芯紙選擇，其橫向環(huán)壓指數(shù)。根據(jù)參考資料選擇瓦楞原紙定量，選擇2A級，其環(huán)壓指數(shù)。 （7-9） （7-10）式中： 面紙（里紙芯紙）橫向環(huán)壓指數(shù) 面紙（里紙芯紙）定量 g/ 瓦楞芯紙橫向環(huán)壓指數(shù) 瓦楞芯紙定量 g/則 查參考資料，瓦楞收縮率，。瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度的計算公式為： （711）式中 面、里紙的環(huán)壓強度測試值，N，環(huán)壓強度則等于/15.2(N/cm) 面、里紙板的層數(shù)； 芯紙的環(huán)壓強度測試值，N； 芯紙的收縮率； 芯紙

18、的層數(shù)； 15.2紙板與芯紙的環(huán)壓強度測定試樣長度。若是雙瓦楞紙箱，則： （712）上式中的15.2（cm）為測定原紙環(huán)壓強度時的試樣長度。 采用凱里卡特公式計算0201型紙箱的抗壓強度,公式如下： (713)式中 瓦楞紙板的綜合抗壓強度，N/cm; 紙箱的周長，cm; 楞常數(shù)； 箱常數(shù)。其中， 所以 ，的數(shù)據(jù)如表74所示表74 楞常數(shù)與箱常數(shù)楞型ABCABBCAC8.365.006.1013.3611.114.460.591.271.271.011.081.021.5321.3161.477所以 （2）紙箱堆碼層數(shù)根據(jù)紙箱的抗壓強度可以估算紙箱的堆碼強度，計算公式為： (714) 式中 單個包裝件的毛重，kg 最大堆碼層數(shù)紙箱空箱的計算抗壓強度之比即為安全系數(shù)，根據(jù)參考資料 （7-15) (716)所以，所以，所以，最大堆碼層數(shù)。考慮倉庫高度，H=3m. （7-17）綜合考慮堆碼層數(shù)選擇3層。7.4 瓦楞紙箱封箱、釘箱要求釘合與膠帶粘合工效低，難以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，用粘合劑粘合可以解決這個難題，使用的粘合劑主要是具有速干性的醋酸乙烯類粘合劑，實驗表明，只要粘合劑的用量達到要求，粘合紙箱的抗壓強度、粘合強度