基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估_

1、陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn) 評(píng)估姓名:黃濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)及理論指導(dǎo)教師:陳滿儒20090601基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估摘要近20多年來,我國(guó)的包裝工業(yè)經(jīng)歷了從起步到壯大的關(guān)鍵階段。目前, 我國(guó)的包裝工業(yè)已經(jīng)形成了一個(gè)以紙、塑料、金屬、玻璃、印刷和包裝機(jī)械 為主要產(chǎn)品的獨(dú)立、完整、門類齊全的工業(yè)體系,然而,由于我國(guó)包裝工業(yè) 底子薄、起步晚,至今仍然滿足不了社會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,電子產(chǎn)品特別是中小型電子產(chǎn) 品層出不窮,已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)生活中有著舉足輕重的地位。然而

2、,電子產(chǎn)品的包 裝設(shè)計(jì)卻沒有很好匹配產(chǎn)品的更新,導(dǎo)致出現(xiàn)產(chǎn)品損壞、物流效率低下、過 度包裝、污染環(huán)境等問題,于是科學(xué)的包裝設(shè)計(jì)成為作者需要研究的課題。 作者工作于電子產(chǎn)品制造公司,對(duì)電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能與物流狀況非常 了解,針對(duì)這種產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)變得具有現(xiàn)實(shí)意義和推廣價(jià)值。產(chǎn)品包裝開發(fā)的流程包括開發(fā)方案研討、信息收集、流程與方案設(shè)計(jì)、 方案測(cè)試和制定包裝技術(shù)說明文件等步驟,這些步驟的有效實(shí)施得以保證設(shè) 計(jì)過程的完整性和科學(xué)性?？v觀目前國(guó)內(nèi)外包裝設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與趨勢(shì),綠色設(shè)計(jì)己成為不可替代的方 向,作者探究綠色包裝概念,這是一種強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的包裝設(shè)計(jì)理念,指 出包裝設(shè)計(jì)的減量化、重復(fù)利用、可回收再生

3、、資源再生和包裝的可降解原 則。在本文設(shè)計(jì)中,作者結(jié)合綠色包裝解決方案的要求,分別設(shè)計(jì)了產(chǎn)品的 緩沖包裝與運(yùn)輸包裝,符合社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的方案必須通過實(shí)踐的檢驗(yàn),作者最后進(jìn)行了包裝單體評(píng) 估和整體評(píng)估,運(yùn)用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方式驗(yàn)證方案的可行性。實(shí)驗(yàn)證明,本次設(shè) 計(jì)的各項(xiàng)包裝形式能夠滿足預(yù)期要求,可以推廣使用。關(guān)鍵詞:綠色包裝,瓦楞紙板,緩沖包裝,運(yùn)輸包裝,運(yùn)輸包裝試驗(yàn)DISTRIBUTION PACKAGING DESIGN AND EXPERIMENTAL EVALUArION OF MEDIUM.SMALL SIZED TYPES OF ELECTRoNIC PRoDUCTSA GR

4、EEN PACKAGING SOLUTIONABSTRACTIn the latest 20years,China's packaging industry has become more and more stronger.At present,ChinaS packaging industry grows into an independent integrated,and a wide industrial system,which contains papers,plastics,metals, glasses,printing and packaging machinery.

5、However,China's packaging industry Can not meet the needs of national economic development because of the weak economic foundation.In the recent years,the electronic products emerge endlessly with the prosperity of social commodities.The packaging design of electronic products does not match the

6、 new products,which results in damage to products,over-packaging and excessivepackaging wastes.So the sound packaging designneeds to be investigated scientifically.Working at manufacturing company of electronic products,the author has a beaer understanding of the performance and the distribution of

7、the products.The packaging design of the DA-09product the author developed is of the practical significanceand comprehensive value.Taking a panoramic view of the status quo and international packaging design,the green design has become an irresistible direction.The authors introduce the concept of g

8、reen packaging,which emphasizes the concept of packaging design consistent with sustainable development.Thepackaging design of products must experience the testevaluation.The author finally conducts an overall evaluation of packages.The scientific experiments to verify the feasibility of the evaluat

9、ion are used.The experiment shows that the packaging designs can meet the intended requirements.KEY WORDS:green packaging,corrugated paperboard,cushioning packaging, distribution packaging,shipment test陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明及關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn) 行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任

10、何 其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對(duì)本文的研究做出重要貢 獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的 法律責(zé)任由本人承擔(dān)。荊 、論文作者簽名:嵩簽 日 期:200c2生弓月關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明本人完全了陜解西科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意 學(xué)校保留或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論 文被查閱和借閱;本人授權(quán)陜西科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部 分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段 保存論文和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所將本學(xué)位論 文收錄到中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù),并通過網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)公眾

11、提供信 息服務(wù)。(保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定論文作者簽名:垃.導(dǎo)師簽名:通擎日期:趔鳘.屋基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估1緒論1.1中國(guó)包裝工業(yè)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及現(xiàn)存問題中國(guó)的包裝工業(yè)是在改革開放的大潮中發(fā)展和壯大起來的。早在1981年,當(dāng)時(shí)擔(dān)任 國(guó)務(wù)院副總理的谷牧就對(duì)如何發(fā)展中國(guó)包裝工業(yè)提出了具有遠(yuǎn)見卓識(shí)的意見,并帶領(lǐng)政 府有關(guān)部門制定了相應(yīng)的政策和措施。這些意見和政策措施,對(duì)中國(guó)包裝工業(yè)的快速發(fā) 展起到了非常關(guān)鍵的作用fl】。目前,中國(guó)的包裝工業(yè)不僅已形成了一個(gè)以紙、塑料、金屬、玻璃、印刷和包裝機(jī) 械為主要產(chǎn)品的獨(dú)立、完整、門類齊全的工業(yè)體系,而且已經(jīng)形成了以

12、長(zhǎng)江三角洲、珠 江三角洲和長(zhǎng)江流域帶動(dòng)內(nèi)地快速發(fā)展的包裝產(chǎn)業(yè)分布格局。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國(guó)包裝工業(yè)的總產(chǎn)值在社會(huì)總產(chǎn)值中的比例已由上世紀(jì) 80年代初的0.4%上升到目前的2.2%,包裝行業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的42個(gè)主要行業(yè)中,經(jīng) 濟(jì)總量排序已從20世紀(jì)80年代初的倒數(shù)第2位躍居到第14位,其產(chǎn)值已位居全球第3位Ili,包裝工業(yè)為保護(hù)商品、保證安全、方便儲(chǔ)運(yùn)、促進(jìn)銷售及提升商品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 做出了重要貢獻(xiàn)。從總量上看,中國(guó)是一個(gè)包裝大國(guó),但由于包裝工業(yè)底子薄、起步晚,仍然滿足不 了當(dāng)今社會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。中國(guó)包裝工業(yè)的現(xiàn)狀與經(jīng)濟(jì)全球化的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)背景和 中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求仍不適應(yīng),與世界

13、先進(jìn)國(guó)家相比,中國(guó)包裝工業(yè)仍存在很大差 距。為此,我們必須更好地向各國(guó)包裝行業(yè)的先進(jìn)水平學(xué)習(xí),加強(qiáng)國(guó)際間的交流與合作, 加快我國(guó)包裝工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,更好地調(diào)整、優(yōu)化和提升包裝產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),才能有效促進(jìn) 包裝工業(yè)持續(xù)、快速、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展。1.2綠色設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于包裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的背景隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技進(jìn)步的迅速發(fā)展,工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化建設(shè)的快速推 進(jìn),資源供需的矛盾日益突出,生態(tài)環(huán)境的壓力也隨之增大,特別是包裝垃圾的產(chǎn)生量 不斷增大所帶來的環(huán)境壓力已成為國(guó)內(nèi)亟待解決的重大問題12】。一般情況下,包裝物并不是一件獨(dú)立的商品,只有當(dāng)它們與被包裝的產(chǎn)品結(jié)合在一 起時(shí),才組成了一件完整的商品。包裝屬于

14、短生命周期產(chǎn)品,多屬一次性使用,80%的 包裝一次性使用后即成為廢棄物,如果不加以回收處理利用,進(jìn)入環(huán)境后必將造成嚴(yán)重 的環(huán)境污染,同時(shí)也是一種巨大的資源浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明,在發(fā)達(dá)國(guó)家,包裝廢棄 物在重量上約占城市固體廢棄物的三分之一,而在體積上約占二分之一。目前我國(guó)年包陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文裝廢棄物的數(shù)量在1600萬噸左右,商品包裝廢棄物已占城市固體廢棄物的三分之一左 右,并且每年還在以12%的速度增長(zhǎng)【31。包裝廢棄物回收處理情況也不容樂觀,除啤酒 瓶、紙箱、塑料周轉(zhuǎn)箱和飲料瓶較好外,其他包裝廢棄物的回收率相當(dāng)?shù)?整體回收率 不到包裝產(chǎn)品總產(chǎn)量的20%。包裝廢棄物已成為全社會(huì)共同關(guān)注的

15、問題,主要表現(xiàn)在以 下幾個(gè)方面:(1環(huán)境問題隨著中國(guó)包裝工業(yè)的迅猛發(fā)展,由包裝所帶來的環(huán)境問題逐漸增多,也引起了人們 的普遍關(guān)注。很多國(guó)外禁用或限用的包裝材料仍在我國(guó)包裝行業(yè)中大量使用,由此造成 的環(huán)境污染有目共睹,特別是一次性塑料用品的大量使用造成的“白色污染,鐵路沿線 各種包裝廢棄物,源源不斷地覆蓋在我國(guó)的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)上,嚴(yán)重污染了火車可達(dá)地區(qū)的 環(huán)境。包裝垃圾已經(jīng)在慢慢侵蝕著我們的生存環(huán)境。(2資源問題我國(guó)是資源富國(guó)又是資源窮國(guó),即資源總量多而人均量少。包裝工業(yè)是建立在消耗 資源基礎(chǔ)上而形成的產(chǎn)業(yè),所消耗的資源包括水資源、森林資源和礦產(chǎn)資源。包裝工業(yè) 消耗資源是不可避免的,但如何使所消耗的

16、資源降至最低,是包裝工業(yè)無法回避的問題。 我國(guó)已進(jìn)入世界造紙生產(chǎn)大國(guó)、消費(fèi)大國(guó)和進(jìn)口大國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)人均紙的消費(fèi)量 達(dá)34-,38Kg,相當(dāng)于4500-,5000萬噸、折合約20000萬m3的原木,接近半個(gè)大興安嶺 林區(qū)木材的儲(chǔ)量。我國(guó)缺乏森林資源,每年都要進(jìn)口大量的紙和木材。目前森林覆蓋率 在全球名居前列的歐洲,大約將25%的商業(yè)木材用于造紙,而其中25%的紙產(chǎn)品用于各 種商品的包裝,很多國(guó)家都要求制造商、進(jìn)口商與零售商負(fù)起將包裝材料回收利用與再 制造的責(zé)任。(3經(jīng)濟(jì)問題隨著經(jīng)濟(jì)的全球化,從上世紀(jì)70年代末到80年代初,全球性環(huán)境危機(jī)的出現(xiàn),激 發(fā)了人們對(duì)資源、環(huán)境和自身健康的關(guān)注,促使環(huán)

17、境意識(shí)的迅速覺醒和提高。同時(shí),由 于各個(gè)國(guó)家具有自身獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)文化、自然資源以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),再加上環(huán)境保護(hù)中還摻 雜著政治的、戰(zhàn)略的、社會(huì)的因素,這一切使得各個(gè)國(guó)家的環(huán)境利益和環(huán)境政策存在著 巨大的差異,這種差異也為各國(guó)構(gòu)筑綠色貿(mào)易壁壘提供了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。發(fā)達(dá)國(guó)家在掠奪發(fā)展中國(guó)家的資源及初級(jí)產(chǎn)品的同時(shí),把污染企業(yè)轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國(guó) 家,加劇了發(fā)展中國(guó)家的環(huán)境惡化;另一方面,又利用環(huán)境問題制造貿(mào)易壁壘,來限制 發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,極力維持其在國(guó)際貿(mào)易經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的主導(dǎo)地位。近幾年來,我國(guó)企業(yè)對(duì)綠色壁壘的認(rèn)識(shí)也在逐漸增強(qiáng),但大多數(shù)企業(yè)只將突破綠色 壁壘的重點(diǎn)放在生產(chǎn)綠色產(chǎn)品上,認(rèn)為只要產(chǎn)品達(dá)到“綠色標(biāo)準(zhǔn)就

18、可以在國(guó)際市場(chǎng)暢 通無阻,卻大都忽視了綠色包裝在國(guó)際貿(mào)易中的重要作用。由于不熟悉國(guó)外包裝的相關(guān)2基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估法律法規(guī),以及包裝意識(shí)的淡薄,使得我國(guó)企業(yè)出口商品的價(jià)格受到嚴(yán)重制約。很多商 品包裝因達(dá)不到外商的要求,造成了重大損失。有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),因包裝而造成的外貿(mào)損 失每年竟高達(dá)100多億元人民幣。(4社會(huì)問題現(xiàn)代社會(huì),隨著節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)、回歸自然等新興的價(jià)值觀被日益認(rèn)同,人們 將目光投身簡(jiǎn)潔自然的風(fēng)格?？旃?jié)奏的生活步伐,已使人感到疲憊不堪,人們渴望心靈 的片刻小憩。工業(yè)社會(huì)帶來的設(shè)計(jì)垃圾、視覺污染、過度包裝等,不僅沒有起到應(yīng)有的 美化、促銷作用,

19、相反卻給消費(fèi)者以累贅的感覺,產(chǎn)生逆反心理。如何在這樣喧囂嘈雜 的視覺世界中,用最簡(jiǎn)單的包裝結(jié)構(gòu)、最節(jié)約的包裝材料、最科學(xué)的包裝造型、最單純 的圖形和色彩,以及最精煉的文字,使包裝設(shè)計(jì)體現(xiàn)人文關(guān)懷,已成為包裝設(shè)計(jì)可持續(xù) 發(fā)展的必然趨勢(shì)。美國(guó)行為科學(xué)家馬斯洛把人的需要從低到高分成七個(gè)層次,即生理需要、安全需要、 社交需要、自尊需要、審美需要、認(rèn)知需要和自我實(shí)現(xiàn)需要14】。當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于較 低水平時(shí),人們對(duì)商品的要求是簡(jiǎn)單而實(shí)用;當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平達(dá)到一定程度時(shí),消費(fèi)者 就會(huì)對(duì)商品提出更高的要求,包含除實(shí)用之外的更多心理的、精神文化方面的需求。包 裝設(shè)計(jì)的人文化,是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果,它體現(xiàn)了包裝設(shè)

20、計(jì)的非物質(zhì)化綠色設(shè)計(jì)理念。1.3本課題研究的目的和意義作者目前工作于一個(gè)電子產(chǎn)品制造公司,隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,為了滿足不同消費(fèi) 水平和不同國(guó)家的客戶需求,公司近年來生產(chǎn)的產(chǎn)品種類、樣式日益增多,銷售的區(qū)域 遍布世界各地,然而產(chǎn)品在物流過程中,在到達(dá)終端客戶之前時(shí)常會(huì)出現(xiàn)包裝方面的問 題,于是利用合理的包裝設(shè)計(jì)來確保產(chǎn)品的安全是包裝工作者的首要任務(wù)。2008年以來的金融危機(jī)導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)衰退,國(guó)內(nèi)外企業(yè)在面臨新的挑戰(zhàn)時(shí) 必須審時(shí)度勢(shì),尋找自身發(fā)展的突破口,才能在這種形勢(shì)下生存,為此眾多企業(yè)大力推 行COST-DOWN(降低成本策略。包裝是大多數(shù)企業(yè)重點(diǎn)考慮的領(lǐng)域,如何在安全設(shè) 計(jì)的基礎(chǔ)上最

21、大程度地降低包裝成本,是包裝工作者的又一重要課題。另外,隨著全球環(huán)境的惡化和人類生存空間的過度破壞,人們已經(jīng)強(qiáng)烈意識(shí)到環(huán)境 保護(hù)的重要意義,伴隨著各個(gè)國(guó)家和行業(yè)的法規(guī)和政策的出臺(tái),個(gè)人和企業(yè)的行為得以 規(guī)范。包裝設(shè)計(jì)必須基于環(huán)保的要求來進(jìn)行,于是綠色包裝成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)和 有利保障。在上述全球經(jīng)濟(jì)、包裝設(shè)計(jì)、個(gè)人研究領(lǐng)域的背景下,作者選擇了基于綠色包裝解 決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)這一課題,繼而用科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)評(píng)估的 目的?？茖W(xué)合理的包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)保節(jié)約的包裝材料選擇,可以讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)利益的最陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文大化,進(jìn)而為經(jīng)濟(jì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn),這便是本課題研究

22、的意義所在。1.4本課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線本課題的主要內(nèi)容是中小型電子產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì),作者首先分析了綠色設(shè)計(jì)應(yīng)用于 包裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的背景,在此基礎(chǔ)上,本文著重對(duì)下面幾個(gè)問題進(jìn)行了研究:(1關(guān)于產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)開發(fā)的流程,作者分為包裝開發(fā)方案探討、信息收集、流程 與方案設(shè)計(jì)、方案測(cè)試和制定包裝技術(shù)說明文件五個(gè)方面來闡述,得出切實(shí)可行的設(shè)計(jì) 思路,指導(dǎo)整個(gè)包裝設(shè)計(jì)工作的完成;(2介紹了綠色包裝的概念,指出綠色包裝強(qiáng)調(diào)人與自然的生態(tài)平衡,體現(xiàn)了環(huán)境 保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的思想策略,因而綠色包裝將成為包裝業(yè)發(fā)展的 必然趨勢(shì);(3基于綠色包裝的理念,結(jié)合作者公司生產(chǎn)的電子產(chǎn)品的概況與實(shí)際流

23、通環(huán)境, 。作者進(jìn)行產(chǎn)品的緩沖包裝設(shè)計(jì),這是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分。首先分析了目前市場(chǎng)上常用的緩 沖包裝材料以及緩沖包裝形式,然后經(jīng)過對(duì)比選擇了瓦楞紙板緩沖系統(tǒng),根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象 設(shè)計(jì)了緩沖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸:(4在緩沖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了運(yùn)輸包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì),這是設(shè)計(jì)的主要部分。作者 設(shè)計(jì)了產(chǎn)品的內(nèi)包裝(銷售包裝與外包裝(運(yùn)輸包裝、合理的貨物包裝規(guī)范、輔助包 裝形式等,為產(chǎn)品安全、便捷儲(chǔ)運(yùn)提供有力保障;(5本文最后用實(shí)驗(yàn)評(píng)估的方式評(píng)價(jià)了所有的包裝結(jié)構(gòu)和整體運(yùn)輸包裝件,用以證 明設(shè)計(jì)方案的可行性。隨著社會(huì)的進(jìn)步,電子產(chǎn)品成為人類生活和工作不可或缺的物品,鑒于電子產(chǎn)品的 諸多共同特點(diǎn),本次設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐研究成果

24、對(duì)電子產(chǎn)品的運(yùn)輸包裝開發(fā)設(shè)計(jì)、方案 實(shí)驗(yàn)評(píng)估具有重要的應(yīng)用價(jià)值。4基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估2產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)開發(fā)過程2.1確定設(shè)計(jì)對(duì)象本次設(shè)計(jì)選擇的研究對(duì)象是筆者所在公司生產(chǎn)的某電子產(chǎn)品,產(chǎn)品的功能:GPRS 電子導(dǎo)航裝置,兼有電視機(jī)、碟片機(jī)、音視頻播放機(jī)等功能,主要用于汽車導(dǎo)航和家庭 娛樂,屬于精密電子儀器。該款產(chǎn)品的型號(hào)為Dre鋤er砧ice.09,簡(jiǎn)稱DA-09,產(chǎn)品體積 小巧、功能豐富,銷售前景十分樂觀。DA-09主要用于出口歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,因而包裝 要求嚴(yán)格。DA一09的脆值為80G,主機(jī)的外形尺寸為:258*196"40(1llIll,附件及

25、其重量如下 表所示:袁1-1產(chǎn)品及附件重量Tabl-1Weight ofproductS and aec,esmd懿2.2產(chǎn)品包裝開發(fā)的流程分析在確定了包裝設(shè)計(jì)的對(duì)象后,包裝設(shè)計(jì)活動(dòng)就可以開始進(jìn)行了。包裝開發(fā)是整個(gè)包 裝設(shè)計(jì)的前期階段,也是包裝設(shè)計(jì)方案的理論準(zhǔn)備。通過包裝開發(fā)的研討,可以提供整 個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)的思路,本部分在包裝項(xiàng)目范圍及其管理的基礎(chǔ)上,介紹包裝開發(fā)過程中的 幾個(gè)主要方面。2.2.1包裝開發(fā)方案探討隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和物質(zhì)的繁榮,一個(gè)完整的商品系統(tǒng)愈加復(fù)雜和完善,它主要包括:研發(fā)、采購(gòu)、制造、包裝、倉(cāng)儲(chǔ)、物流以及銷售等活動(dòng),其中包裝活動(dòng)是整個(gè)商品系統(tǒng) 中非常復(fù)雜的一部分,因?yàn)樗c其他環(huán)

26、節(jié)緊密相連,系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)包裝活動(dòng)有一 定影響或要求。產(chǎn)品的研發(fā)部門要求包裝具有包容性和保護(hù)性,最大程度維持產(chǎn)品的使用功能;采 購(gòu)部門要求包裝材料的價(jià)格適中,供貨商可靠;制造部門要求包裝的裝配活動(dòng)節(jié)約工時(shí) 且操作簡(jiǎn)易方便;倉(cāng)儲(chǔ)部門要求貨物在倉(cāng)庫(kù)中能夠科學(xué)合理的堆碼,并且具有一定的堆 碼強(qiáng)度和堆碼高度;物流部門要求包裝能承受物流環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的任何外部激勵(lì);市5陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文場(chǎng)部門要求包裝設(shè)計(jì)能夠跟隨社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)和人們思想的潮流,進(jìn)而給終端消費(fèi)者留 下深刻的影響。另外,包裝活動(dòng)還要考慮環(huán)境保護(hù)的要求以及零售商和終端消費(fèi)者的需 求。在現(xiàn)代企業(yè)中,包裝開發(fā)與過程管理的實(shí)施主要與企業(yè)的

27、經(jīng)營(yíng)理念和包裝活動(dòng)在企 業(yè)中的作用有關(guān)。在中小企業(yè)中,包裝活動(dòng)的職責(zé)可能由采購(gòu)或制造部門擔(dān)任,這時(shí)候 的包裝設(shè)計(jì)很大程度上依靠包裝供應(yīng)商。在大型企業(yè)中,包裝的職責(zé)則由各部門來?yè)?dān)任, 分別是包裝開發(fā)、包裝采購(gòu)、包裝測(cè)試、平面設(shè)計(jì)等,每個(gè)部門的分工及其相互關(guān)系不 同,在這種模式下,產(chǎn)品與包裝的研發(fā)可以同時(shí)進(jìn)行,各部門密切協(xié)作,進(jìn)而提高包裝 設(shè)計(jì)的效率和水平。包裝研究開發(fā)的周期取決于包裝系統(tǒng)的復(fù)雜程度,對(duì)于包裝方案的改進(jìn)只需依據(jù)變 更內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和更新,而新產(chǎn)品的包裝方案設(shè)計(jì)則頗為復(fù)雜,同時(shí)涉及的內(nèi)容 較多,新方案設(shè)計(jì)要經(jīng)過信息收集、流程設(shè)計(jì)、方案測(cè)試、技術(shù)規(guī)范制定等過程(如圖 21。信息收集

28、研發(fā)采購(gòu)一制造倉(cāng)儲(chǔ)物流銷售一終端客戶等方面的信息流程與方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目預(yù)算一時(shí)間計(jì)劃一方案設(shè)計(jì)一方案研討O方案測(cè)試環(huán)保性能測(cè)試一可靠度性能測(cè)試一市場(chǎng)測(cè)試一方案評(píng)判選定方案U制定包裝技術(shù)說明文件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一內(nèi)部技術(shù)規(guī)范l 包裝設(shè)計(jì)完成圖2-1包裝開發(fā)的主要步驟Fi921the general package design process6基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估2.2.2信息收集信息收集是產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)需要首先完成的任務(wù),具體包括產(chǎn)品的物理形態(tài)、性能、 消費(fèi)對(duì)象、生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝卸、儲(chǔ)存、銷售方式與地區(qū)、環(huán)境、法律等方面的信息。 2.2.3流程與方案設(shè)計(jì)

29、在這個(gè)過程中,包裝設(shè)計(jì)工作者在量化包裝設(shè)計(jì)項(xiàng)目及目標(biāo)的基礎(chǔ)上,做好充分的 項(xiàng)目預(yù)算,在項(xiàng)目整體思路清晰的情況下,要擬訂一個(gè)時(shí)間表,該表包括具體的子項(xiàng)目、 不同方案分析、階段性成果和方案總結(jié).然后根據(jù)前期的理論與信息準(zhǔn)備,進(jìn)行產(chǎn)品包 裝方案的設(shè)計(jì),可根據(jù)不同的包裝結(jié)構(gòu)和包裝材料設(shè)計(jì)出不同的包裝方案,針對(duì)不同的 方案進(jìn)行研討分析其可行性。2.2.4方案測(cè)試方案的判定要經(jīng)過嚴(yán)格的評(píng)估和可靠度測(cè)試,才能了解各種方案不易發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和 問題,有時(shí)還可能包含小規(guī)模的產(chǎn)品試驗(yàn)、消費(fèi)者測(cè)試活動(dòng)及其市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)。經(jīng)過這一系 列的評(píng)測(cè),最終判定最優(yōu)方案。2.2.5制定包裝技術(shù)說明文件制定包裝技術(shù)說明文件的目的在于在滿足

30、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ) 上,結(jié)合公司自身的條件和水平,形成本產(chǎn)品包裝方案的普遍性適合性條例,從而更加 有效地實(shí)施包裝的功能。2.3本章小節(jié)作者工作于中小型電子產(chǎn)品制造公司,對(duì)電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能與包裝設(shè)計(jì)要求有 深入了解,以此作為研究對(duì)象進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)、包裝評(píng)估方面的研究,以便得到普遍適合 此類產(chǎn)品的綠色包裝解決方案。包裝開發(fā)是系統(tǒng)性的工作,通過總結(jié)開發(fā)的主要流程,可以看出包裝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全 面性的任務(wù),是產(chǎn)品走向市場(chǎng)的重要工業(yè)技術(shù),包裝的研究開發(fā)涉及面寬,立項(xiàng)、過程 計(jì)劃、管理等方面是十分復(fù)雜的工作。7陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3綠色包裝3.1包裝概述包裝的產(chǎn)生與發(fā)展歷史悠久,在人類

31、社會(huì)的原始時(shí)期和古代,包裝是應(yīng)盛裝和轉(zhuǎn)移 生活資料、保護(hù)物品而產(chǎn)生。近代,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,包裝的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售用途進(jìn) 一步明確?，F(xiàn)代,隨著工業(yè)體系的完善,經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易發(fā)展和生活水平的提高,包裝的保 護(hù)、促銷、方便等功能得到了充分的發(fā)揮,包裝已成為商品不可分割的組成部分?，F(xiàn)代 包裝完整的定義應(yīng)是指具有一定科學(xué)技術(shù)、藝術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)含量的包裝材料、包裝容 器和包裝操作活動(dòng)的總稱。關(guān)于包裝的概念和涵義,人們有著不同的理解,以下是三種比較典型的定義:(1美國(guó)密歇根州立大學(xué)包裝學(xué)院(Michigan State University,the School ofPackaging 1952年成立,是世界上

32、第一個(gè)設(shè)立包裝專業(yè)的高等院校定義:包裝就是對(duì) 產(chǎn)品或已裝入袋、箱、杯、盤、罐、管、瓶或其它形式容器中的一次包裝件的封閉。包 裝完成包容性、保護(hù)性、宣傳性和適用性中的一個(gè)或多個(gè)基本功能。(2世界著名包裝教育專家Walter Soroka教授(見著作Fundamentals ofPackaging Technology(3rd Edition.USA:Institute ofPackaging Professionals(IoPP,2002定義:包 裝最好被描述為對(duì)貨物的運(yùn)輸、流通、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售及其使用等方面作好準(zhǔn)備的一種協(xié)作 系統(tǒng)。它具有復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、科學(xué)、藝術(shù)以及爭(zhēng)議的商業(yè)功能,其最基本的作用是對(duì)

33、產(chǎn)品 的包容、保護(hù)/保藏、運(yùn)輸和宣傳/銷售。(3GB/T 4122.1.1996<包裝術(shù)語:定義:包裝為在流通過程中保護(hù)產(chǎn)品,方便 儲(chǔ)運(yùn),促進(jìn)銷售,按一定技術(shù)方法而采用的容器、材料及輔助物等的總體名稱?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)包裝產(chǎn)品的需求量增大,包裝品種也日益繁多。包裝產(chǎn)業(yè)涉及學(xué)科面越 來越廣,科技含量明顯提高,不再是過去簡(jiǎn)單勞動(dòng)的個(gè)體作坊所能完成的。包裝制品的 生產(chǎn)本身已形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)體系,成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要支柱產(chǎn)業(yè)。在現(xiàn)代包裝的防護(hù)、方便和促銷三大功能中,防護(hù)是有效而經(jīng)濟(jì)地防止商品在儲(chǔ)運(yùn) 和銷售環(huán)節(jié)中的早期失效,這方面的研究和應(yīng)用十分廣泛,但在不同的商品中依然存在 著“過包裝"

34、或“欠包裝”現(xiàn)象。方便性包括便于存儲(chǔ)和被不同交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)和裝卸, 很重要的還有為商品用戶提供各種適用的便利。促銷性則要求帶有更多的理工與人文藝 術(shù)結(jié)合特點(diǎn),作為商品的“服裝",心理感觀性功能將有傳達(dá)商品信息、凸現(xiàn)其品位、引 導(dǎo)消費(fèi)意念等作用,成為所包裝商品品牌、水平以及使用方法指導(dǎo)的直接載體【s】。在經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展進(jìn)程中,任何國(guó)家的產(chǎn)品都有可能溶入世界物流系統(tǒng)之中,如 果在物流中運(yùn)輸距離長(zhǎng),運(yùn)量大,物流中商品損傷的可能性就很大,造成破損率過高,8基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估不利于保護(hù)產(chǎn)品和降低運(yùn)輸成本。其中,沖擊和振動(dòng)是包裝件在流通過程中所經(jīng)受的最 危

35、險(xiǎn)的主要?jiǎng)討B(tài)載荷,也是造成被包裝產(chǎn)品發(fā)生失效和破損的主要外部力學(xué)因素。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年因包裝不善所造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)140多億元,因此,包 裝產(chǎn)品在物流中的安全性是目前包裝設(shè)計(jì)的核心任務(wù)。3.2綠色包裝概念為應(yīng)對(duì)20世紀(jì)60年代全世界范圍內(nèi)出現(xiàn)的環(huán)境、資源、入口三大危機(jī),以1972年聯(lián)合國(guó)人類環(huán)境會(huì)議和1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)為代表,在全球掀起了一場(chǎng)聲勢(shì) 浩大的“保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源一的綠色浪潮t6】。綠色包裝理念強(qiáng)調(diào)包裝與環(huán)境保護(hù)、資源再生之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。自國(guó)際環(huán)境保護(hù) 綱要制訂以來,許多發(fā)達(dá)國(guó)家相繼制定了一系列有關(guān)環(huán)境保護(hù)、綠色包裝的法令法規(guī), 明確提出禁用或限制使用聚苯乙烯泡

36、沫塑料等易造成白色污染、不利于環(huán)境保護(hù)的包裝 材料,同時(shí)要求包裝廢棄物能夠回收利用。這對(duì)傳統(tǒng)包裝提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),也使得綠 色包裝成為世界包裝工業(yè)的必然趨勢(shì)【71。綠色包裝又稱為生態(tài)包裝,是指對(duì)生態(tài)環(huán)境不造成污染,對(duì)人體健康不造成危害, 能循環(huán)和再生利用,可促進(jìn)持續(xù)發(fā)展的包裝。綠色包裝是一個(gè)系統(tǒng)工程,它包括容器、 包裝材料、包裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝以及廢棄物處理技術(shù)等多方面的知識(shí),是包裝學(xué)科的發(fā) 展方向,也是中國(guó)包裝業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路。從協(xié)調(diào)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)出發(fā),世 界各國(guó)都把減量、復(fù)用回收及可降解作為生態(tài)環(huán)保包裝的目標(biāo)和手段。綠色包裝一般應(yīng) 具有幾個(gè)方面的內(nèi)涵:(1包裝的減量化(Reduce

37、,即包裝在滿足其保護(hù)、儲(chǔ)運(yùn)、銷售等功能的條件下, 盡量減少包裝材料;(2包裝的重復(fù)利用(Reuse,即包裝在達(dá)到使用功能后,經(jīng)過適當(dāng)處理,能夠重 復(fù)使用;(3包裝的再循環(huán)(Recycle,即廢棄的包裝制品進(jìn)行回收處理,循環(huán)使用后達(dá)到 再利用;(4包裝的資源再生(Recover,即利用焚燒來獲取能源和燃料等;(5包裝的可降解(Degradable,即降解后不形成永久垃圾,并達(dá)到改良土壤的 目的。以上即國(guó)際上常用的綠色包裝“4RID原則,強(qiáng)調(diào)以不污染環(huán)境、保護(hù)人類健康為 前提,以充分利用再生資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境為發(fā)展方向嘲。9陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3.3本章小節(jié)本章介紹了包裝的涵義及發(fā)展歷史,在人

38、類環(huán)境、資源、人口危機(jī)的基礎(chǔ)上提出了 綠色包裝的概念,綠色包裝是指對(duì)生態(tài)環(huán)境不造成污染,對(duì)人體健康不造成危害,能循 環(huán)和再生利用,可促進(jìn)持續(xù)發(fā)展的包裝。重點(diǎn)介紹了綠色包裝的“4R1D"原則,指出包 裝設(shè)計(jì)應(yīng)滿足減量化、重復(fù)利用、可回收再生、資源再生和包裝的可降解的要求。本章 中一系列概念性的解釋與介紹為后續(xù)的緩沖包裝設(shè)計(jì)和運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。后文將結(jié)合國(guó)內(nèi)外包裝工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),將綠色設(shè)計(jì)理念滲透到包裝設(shè)計(jì)當(dāng)中, 以電子產(chǎn)品為契機(jī),探索適合新階段我國(guó)國(guó)情的綠色包裝解決方案。10基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估4緩沖包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)為保護(hù)商品在流通的過程中,不

39、因受到?jīng)_擊和振動(dòng)而破損,所施行的包裝稱為緩沖 防振包裝,亦稱緩沖包裝。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,產(chǎn)品跨省、跨國(guó)運(yùn)輸?shù)脑龆?產(chǎn)品的緩沖 包裝越來越受到人們的關(guān)注。合理設(shè)計(jì)包裝結(jié)構(gòu)和選擇包裝材料,可以使商品在裝卸、 運(yùn)輸及貯藏過程中的損失減小到最低,這便是緩沖包裝的重要意義。4.1緩沖包裝的發(fā)展歷程緩沖包裝在我國(guó)很早就有了工程實(shí)踐,公元前十一世紀(jì),商朝出現(xiàn)的重要運(yùn)輸工具 扁擔(dān),具有良好的防震緩沖作用;公元七世紀(jì)唐代已將易碎陶瓷器具完整無損遠(yuǎn)運(yùn) 日本、印度等國(guó),說明當(dāng)時(shí)已具有較高的防震緩沖技術(shù)水平。緩沖包裝的經(jīng)典理論起源于近代,在第二次世界大戰(zhàn)期間,以各種軍需物資,尤其 是高精密的各種電子設(shè)備的運(yùn)輸為誘因,美

40、國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Mindlin和他所領(lǐng)導(dǎo)的研究 小組把機(jī)械領(lǐng)域的振動(dòng)分析理論應(yīng)用到來靠“試探法"或憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的包裝 領(lǐng)域中來,形成了獨(dú)特的“緩沖包裝理論一。1968年,Newton提出了包裝產(chǎn)品破損的邊 界條件理論,建立了脆性評(píng)定定理及其測(cè)試方法,并被載入美國(guó)材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM。 Mindlin和Newton開創(chuàng)性的工作奠定了現(xiàn)代緩沖包裝分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代,基于脆值的邊界條件理論,美國(guó)MTS系統(tǒng)有限公司與密執(zhí)安州立 大學(xué)包裝學(xué)院共同研制出緩沖包裝的5步設(shè)計(jì)法,稍后又發(fā)展了更為完善的緩沖包裝設(shè) 計(jì)的六步法:(1確定流通環(huán)境條件;(2產(chǎn)品脆值估計(jì);(3產(chǎn)品重新

41、設(shè)計(jì); (4襯墊 材料的計(jì)算; (5設(shè)計(jì)包裝系統(tǒng);(6試驗(yàn)包裝系統(tǒng)原形,并給出了每一步驟應(yīng)貫徹的 ASTM標(biāo)準(zhǔn),從而使緩沖包裝設(shè)計(jì)理論取得了迅速的進(jìn)展9-111。近十幾年來,各國(guó)包裝科技工作者的廣泛重視和積極投入,大大促進(jìn)了緩沖包裝設(shè) 計(jì)理論的交流與發(fā)展,在諸如緩沖包裝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、各類線性和非線性緩沖 包裝系統(tǒng)的沖擊和振動(dòng)響應(yīng)分析、緩沖包裝系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)模型、緩沖包裝概率設(shè)計(jì)方法 等領(lǐng)域,取得了一系列重要成果11211131。4.2緩沖包裝設(shè)計(jì)的動(dòng)力學(xué)依據(jù)IHI緩沖包裝動(dòng)力學(xué)是現(xiàn)代包裝中一個(gè)重要的分支領(lǐng)域,研究包裝產(chǎn)品在物流中的破損 機(jī)理及影響因素,防止或減少包裝破損所采用的沖擊與振動(dòng)

42、防護(hù)包裝理論與方法。包裝 動(dòng)力學(xué)是-I'-J探索研究物品包裝在動(dòng)態(tài)載荷激勵(lì)下運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。包裝動(dòng)力 學(xué)的研究,為揭示物品包裝在流通環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,尋求物品包裝原理,進(jìn)行合理包 裝設(shè)計(jì),保護(hù)物品、保護(hù)人和環(huán)境提供理論依據(jù)。陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4.2.1包裝件流通的外部環(huán)境對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象可能遭遇的環(huán)境條件作考察與評(píng)價(jià),是緩沖包裝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。按照 商品生命周期觀點(diǎn),包裝件在流通過程中可能經(jīng)受的一切外部危險(xiǎn)因素包括運(yùn)輸過程中 的機(jī)械條件、氣候條件、生物條件、化學(xué)活性物質(zhì)等。圖4.1為一重25kg的包裝件的實(shí)際流通過程,此產(chǎn)品的流通鏈中包括卡車、火車等 交通工具的運(yùn)輸,多次人工或

43、機(jī)械裝卸,若干次倉(cāng)貯堆碼作業(yè)。圖4-1包裝件的實(shí)際流通過程Fi94-1distribution ofa package4.2.2產(chǎn)品脆值理論1151脆值的含義是產(chǎn)品經(jīng)受振動(dòng)和沖擊時(shí)用以表示其強(qiáng)度的定量指標(biāo),又稱為產(chǎn)品的易 損度。此值表示產(chǎn)品對(duì)外力的承受能力,一般用重力加速度的倍數(shù)G來表示。目前國(guó)內(nèi) 外都已一致以產(chǎn)品破損前的臨界加速度與g的比值G。作為脆值的定義。在進(jìn)行某項(xiàng)產(chǎn)品 的緩沖包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,脆值的測(cè)定是不可缺少的一部分,脆值的研究對(duì)包裝設(shè)計(jì) 有著重要的意義。圖4.2是研究脆值時(shí)建立的緩沖包裝模型,圖中包裝產(chǎn)品被簡(jiǎn)化成勻質(zhì)的對(duì)稱物體, 質(zhì)量為m;物體從h高處自由跌落;緩沖結(jié)構(gòu)為一具有

44、完全彈性的線性彈簧,剛度為k; X。為彈簧受壓的最大變形量。為便于討論略去外包裝和彈簧本身質(zhì)量,不考慮系統(tǒng)阻尼。12基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估圖4-2緩沖包裝模型Fi94-2Cushioned packaging model;按能量轉(zhuǎn)換規(guī)律,從h高度開始跌落,到彈簧受壓發(fā)生最大變形z。為止,產(chǎn)品具有 的勢(shì)能將全部轉(zhuǎn)化為彈簧的變形能,其大小等于產(chǎn)品克服彈簧反力所作的功,即: mg(h+Xm=r pG協(xié) (4-1 由于彈簧是線性的,故以=h,則:嘲=導(dǎo)缸2pG=2mgh (4.2 根據(jù)牛頓第二定律,產(chǎn)品在彈簧力作用下的加速度口=烈叱,代入式4-2,可以得出:口:絲g

45、 (4.3 口2 Lq。j JX令2h:G,則有:“口=Gg (44 由于2辦>>x,故G>>1;式4-4表示產(chǎn)品在跌落沖擊時(shí)產(chǎn)生的加速度,通常表現(xiàn) 為重力加速度的倍數(shù);在沖擊問題上,常常用G這種倍數(shù)來表示加速度的大小,G又稱 為G因子。由式4.2,得出:P=GW (4.5 上式表明,產(chǎn)品跌落時(shí)所受沖擊力的大小,等于其重量和G因子的乘積。當(dāng)這種沖 擊超過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所允許的極限時(shí),產(chǎn)品即發(fā)生破損。在包裝專業(yè)中,規(guī)定把這種不發(fā)生 破損的允許的最大G因子,定義為產(chǎn)品的脆值;由于G表示的是2h/x,故脆值G是一 無因次量。陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文傳統(tǒng)的脆值理論用產(chǎn)品的最大加速度響

46、應(yīng)來評(píng)價(jià)其破損情況,流通環(huán)境的沖擊強(qiáng)度 必須小于產(chǎn)品脆值。但是,造成產(chǎn)品破損的原因除了沖擊加速度大小外,還與沖擊脈沖 的形狀、脈沖持續(xù)時(shí)間,產(chǎn)品的固有頻率等因素有關(guān)系。這些因素?zé)o法以傳統(tǒng)的脆值理 論來描述,緩沖包裝理論的發(fā)展,引出了破損邊界理論。4.2.3破損邊界理論實(shí)驗(yàn)表明,產(chǎn)品的破損不僅取決于產(chǎn)品的最大加速度,還依賴于沖擊持續(xù)時(shí)間和沖 擊過程中的速度增量。這樣,產(chǎn)品的破損實(shí)際上受兩個(gè)邊界條件的約束:一是許用的最 大加速度4H,一是沖擊脈沖過程的速度變化量y,其大小等于脈沖加速度對(duì)時(shí)間的積 分:V=r盯(,(4-6 對(duì)于矩形脈沖,有:Av=ii。瓦=Gmgr(4-7 對(duì)于半正弦波,有:Av=

47、O.63G卅gr (4.8 對(duì)于三角形脈沖,有:Av=O.5zG。gr(4-9不。 對(duì)于梯形脈沖,有:Av=ft論Mg (4.10 用上述兩個(gè)邊界條件來反映產(chǎn)品破損規(guī)律的曲線,稱為破損極限曲線,如圖4.3所圖4-3破損邊界曲線Fi94-3Damage boundary curve14基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估破損極限用兩條邊界圍成:平行于v軸的,稱為l臨界加速度線;平行于A軸的,稱 為臨界速度線:兩條邊界線及其過渡曲線所圍成的區(qū)域(陰影區(qū)域稱為破損區(qū);邊界 線以外的部分,稱為非破損區(qū)。坐標(biāo)系內(nèi)每一點(diǎn)代表產(chǎn)品一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài);當(dāng)這個(gè)點(diǎn)落在 破損區(qū),產(chǎn)品將破損,而在破損

48、區(qū)以外產(chǎn)品不發(fā)生破損。4.3包裝產(chǎn)品的破損形式?jīng)_擊和振動(dòng)是非常復(fù)雜的物理現(xiàn)象,為了便于分析和計(jì)算包裝產(chǎn)品在受到?jīng)_擊和振 動(dòng)時(shí)的響應(yīng),將包裝產(chǎn)品簡(jiǎn)化為力學(xué)模型,如圖4_4所示為單自由度線性緩沖包裝系統(tǒng) 跌落力學(xué)模型。假定外包裝容器為均質(zhì)剛體M,被包裝的產(chǎn)品為均質(zhì)剛體m,k和c分 別代表緩沖襯墊的彈性系數(shù)和粘性阻尼系數(shù),不計(jì)緩沖材料的質(zhì)量,緩沖材料為線彈性 材料.圖“單自由度緝I生緩沖包裝系統(tǒng)跌落力學(xué)模型Fi酎-4The dynamic model of single freedom ofdegree運(yùn)輸工具的啟動(dòng)、緊急剎車、包裝件的自由跌落等機(jī)械沖擊現(xiàn)象,都是在很短的沖 擊持續(xù)時(shí)間內(nèi)的能量釋放、

49、能量轉(zhuǎn)換或能量傳遞,對(duì)產(chǎn)品或易損件的安全流通造成極大 的危害。圖4.5是包裝件在跌落沖擊過程的動(dòng)力響應(yīng)方框示意圖,可考慮三個(gè)方面:包 緩 產(chǎn)裝 沖 品機(jī)械沖擊(跌落沖 J、 容 L、 襯 響-o一一 一擊,水平?jīng)_擊等器 墊 應(yīng)圖4.5包裝件的動(dòng)力響應(yīng)過程Fi945 Thedynamic response history of packaging 15陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文(1包裝容器對(duì)沖擊的動(dòng)力響應(yīng);(2緩沖襯墊對(duì)產(chǎn)品的沖擊傳遞過程;(3若包裝產(chǎn)品含有易損件,則易損件對(duì)產(chǎn)品也有沖擊響應(yīng)。圖4-6表示的是包裝件的沖擊傳遞過程,圖中橫坐標(biāo)為脈沖作用時(shí)間,縱坐標(biāo)為加 速度,曲線表示了加速度脈沖的時(shí)

50、間過程。在包裝件的跌落沖擊過程中,當(dāng)包裝件與基 面(如運(yùn)輸工具廂板碰撞時(shí),首先是外包裝箱突然減速而產(chǎn)生加速度Gpl,再通過緩 沖襯墊將沖擊加速度Gpl傳遞給產(chǎn)品。由于緩沖襯墊具有彈性特性和阻尼特性,它對(duì)沖 擊加速度Gpl具有緩沖作用,故產(chǎn)品的響應(yīng)加速度值Gp2小于Gpl。圖4-6包裝件的沖擊傳遞過程Fi94-6The shock response ofa package根據(jù)沖擊隔離理論,合理調(diào)節(jié)外包裝箱質(zhì)量及剛度系數(shù)、緩沖討墊的彈性系數(shù)k和 阻尼系數(shù)c,可延長(zhǎng)沖擊持續(xù)作用時(shí)間tAB,以熱能形式耗散沖擊能量,就可以達(dá)到有效 控制產(chǎn)品或易損件對(duì)機(jī)械沖擊的動(dòng)力響應(yīng)幅值(力,速度,加速度等,減少包裝件

51、的沖 擊破損。當(dāng)包裝件著地,外包裝箱受到脈沖時(shí),OA與脈沖曲線圍成的面積表示外包裝 箱受脈沖的速度變化量,外包裝物的最大加速度為Gpl。內(nèi)裝物的最大的加速度值為Gp2, 發(fā)生在B時(shí)刻,此時(shí)系統(tǒng)中緩沖材料變形達(dá)到極限位置,越過這一時(shí)刻,內(nèi)裝物將在彈 性恢復(fù)力的作用下反彈,其加速度由峰值趨向零,達(dá)到C點(diǎn)。C點(diǎn)以后的運(yùn)動(dòng)為包裝產(chǎn) 品的自由振動(dòng),與沖擊特性沒有關(guān)系。在商品的流通運(yùn)輸過程中,它們必然要經(jīng)受一切外部因素的影響,包括力學(xué)性環(huán)境 條件、氣象性環(huán)境條件、生化性環(huán)境條件、電磁性環(huán)境條件等。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4796-84、 GB4797-84、GB4798-84分別對(duì)機(jī)電產(chǎn)品、電子電工產(chǎn)品的各種流通

52、環(huán)境條件做出了明確 規(guī)定,如表4一l所示。16基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估表4.1產(chǎn)品的流通環(huán)境TaM1The distribution environmentofproduct環(huán)境類別 環(huán)境參數(shù)非穩(wěn)定振動(dòng)(包括沖擊,穩(wěn)定振動(dòng),自由跌落,碰撞,翻滾和 力學(xué)性環(huán)境條件跌落,靜壓力溫度,溫度變化,濕度,氣壓,氣壓變化,空氣與水等介質(zhì)移動(dòng) 氣象性環(huán)境條件速率,降水量,輻射,除雨水外的濺水,同產(chǎn)品相關(guān)的濕潤(rùn)度 生化性環(huán)境條件 生物活性物質(zhì),化學(xué)活性物質(zhì),機(jī)械活性顆粒電磁性環(huán)境條件 電場(chǎng),磁場(chǎng),發(fā)射線路干擾產(chǎn)品在流通過程中所受到的環(huán)境危害主要來自于力學(xué)性環(huán)境條件和氣象性環(huán)境

53、條 件的作用。沖擊和振動(dòng)是產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中所經(jīng)受的兩個(gè)非常主要的力學(xué)動(dòng)態(tài)載荷,也 .是造成包裝件破損或失效的主要外部因素之一。對(duì)于易損、易碎、高精度的機(jī)電產(chǎn)品、 電子產(chǎn)品、電工產(chǎn)品等,如果包裝不善,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在流通過程中造成很高的破損率。 在流通過程中,造成產(chǎn)品的破損現(xiàn)象是多種多樣的,一般可分為以下三類:(1結(jié)構(gòu)完整性破壞,包括產(chǎn)品零部件的強(qiáng)度降低、斷裂破壞、疲勞和摩擦損傷 等;(2結(jié)構(gòu)功能性破壞,包括結(jié)構(gòu)及其元件、部件的性能失效、失靈等;(3產(chǎn)品工藝性破壞,包括聯(lián)接件松動(dòng)、脫離,部件相互撞擊、短路或磁化等, 還有壽命退化,即某些機(jī)電產(chǎn)品、電子電工產(chǎn)品在定振動(dòng)環(huán)境下引起工作壽命的縮短 等。4.

54、4緩沖包裝結(jié)構(gòu)緩沖包裝的結(jié)構(gòu)有多種形式,其中最常見的是用有彈性的材料或彈性元件作緩沖襯 墊,緩沖襯墊作為內(nèi)裝物和包裝箱之間的介質(zhì),它的作用一方面延長(zhǎng)外激勵(lì)力作用時(shí)間 以降低物品的響應(yīng),另一方面消耗外界激勵(lì)傳遞給物品的能量。緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)形式因內(nèi)裝物的質(zhì)量、形狀和尺寸而不同。緩沖包裝方法一般分為 三種:全面緩沖包裝、局部緩沖包裝、懸浮式緩沖包裝。全面緩沖包裝法是指包裝容器內(nèi)所剩余的空間,全部用緩沖材料填充固定,對(duì)產(chǎn)品 周圍進(jìn)行全面保護(hù)的方法。全面緩沖包裝所使用的緩沖材料,一般為絲狀、薄片狀或粒 狀的材料,以便于對(duì)形狀復(fù)雜的產(chǎn)品能良好地填塞,緩沖時(shí)能有效地吸收能量,分散外17陜兩科技大學(xué)碩士學(xué)位論

55、文力的作用來保護(hù)被包裝產(chǎn)品。局部緩沖包裝法是對(duì)被包裝產(chǎn)品或內(nèi)包裝件的拐角、棱及側(cè)面進(jìn)行襯墊緩沖的方法。 這種方法主要使用泡沫塑料成型緩沖墊、充氣塑料薄膜緩沖墊、橡膠彈簧等作為緩沖體。 懸浮式緩沖包裝是用彈簧把被包裝物品懸吊在外包裝容器內(nèi),使包裝件在遭受外力 作用時(shí),產(chǎn)品在各個(gè)方向都能得到緩沖保護(hù)。這種包裝方法特別適合于精密、脆弱產(chǎn)品, 如大型電子管、大型電子計(jì)算機(jī)、制導(dǎo)裝置等。4.5緩沖包裝材料緩沖包裝材料在緩沖包裝系統(tǒng)中有著重要的作用,一方面延長(zhǎng)外部激勵(lì)作用時(shí)間, 降低包裝產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)響應(yīng),另一方面消耗外界激勵(lì)傳遞給包裝產(chǎn)品的沖擊與振動(dòng)能量。 4.5.1緩沖材料的力學(xué)特刎161117I在包裝力

56、學(xué)模型中,一般都把緩沖材料視為理想的彈性體,也就是在長(zhǎng)時(shí)間的堆碼 和反復(fù)振動(dòng)、多次沖擊下,它仍具有和初次試驗(yàn)時(shí)相同的性能,卸載后無殘余變形。實(shí) 際緩沖材料的彈性是相當(dāng)復(fù)雜的,根據(jù)力形變曲線可把緩沖材料大致分為以下幾類:圖4.7線彈性材料 圖4-8正切型彈性材料 圖4-9雙曲正切型彈性材料Fi947Linear material Fi94-8Tangent material Fi94-9Hyperbolic tangent material (1線彈性材料:這類緩沖材料的力形變曲線呈直線型,如圖4.7所示。線彈 性材料的力F與變形X的關(guān)系可表示為:F=h (4.11 其中k是緩沖材料的彈性模量。

57、這種材料的緩沖系統(tǒng)稱為線性緩沖包裝系統(tǒng)。在工 程實(shí)際中所采用的緩沖包裝材料絕大多數(shù)屬于非線性彈性材料,只有在緩沖材料變形很 小,或要求計(jì)算精度不高時(shí),才能將緩沖材料近似看成線彈性材料。(2正切型彈性材料:這類緩沖材料的力變形曲線呈正切函數(shù)型,如圖4.8所 示。正切型彈性材料的力F與形變X的關(guān)系可表示為:F:蘭絲綏旦 (4.12 萬 。2吃具有正切函數(shù)型性質(zhì)的緩沖材料很多,如泡沫塑料、棉花、乳膠海綿、碎紙等。基于綠色包裝解決方案的中小型電子產(chǎn)品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)評(píng)估(3雙曲正切型彈性材料:這類緩沖材料的力變形曲線呈雙曲正切型,如圖 4.9所示。雙曲正切型彈性材料的力F與形變X的關(guān)系可表示為:,=rot/,了koX (4.13 rO在實(shí)際上沒有什么材料精確地具有這種力學(xué)性質(zhì),但瓦楞紙板、蜂窩紙板、聚苯乙 烯泡沫塑料等塑性較大的材料在其受到外力作用的初期所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)屬于這類材 料。圖4-lO三次函數(shù)型彈性材料 圖4一n不規(guī)則型彈性材料Fi釅-lO Tri-function material Fi94q 1Irregular material(4三次函數(shù)型彈性材料:這類緩沖材料的力形變曲線呈三次函數(shù)型,如圖 4.10所示。三次函數(shù)型彈性材料的力F與形變X的關(guān)系可表示為:F=koX+rX3(4-14 三次函數(shù)型