运输包装课程设计——东北林业大学.doc

Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉整体方案运输包装设计

课程名称：运输包装技术课程设计
设计作者： XXX
专业班级： 包装二班
指导教师： 李琛
设计日期： 2015.7.20

目录
（一）设计说明......................................2
一、设计题目.......................................................2
二、设计任务.......................................................2
三、设计要求.......................................................2
（二）设计内容.........................................................2
一、产品特性简介及市场定位.........................................2
二、产品运输流通环境分析及脆值的选择...............................3
1.确定产品流通环境条件........................................ .3
2.流通过程图.................................................. .3
3.选择产品脆值................................................ .4
三、缓冲材料特性分析、确定缓冲材料..................................4
四、缓冲垫尺寸和结构设计，并简单校核................................5
1.缓冲衬垫面积与厚度计算...................................... .5
2.缓冲衬垫校核................................................ .5
3.缓冲衬垫的结构设计.......................................... .6
五、设计瓦楞纸箱并校核其抗压强度........7
六、纸箱结构图及装潢图.............................................9
1.纸箱结构展开图.............................................. .9
2.纸箱外观装潢设计............................................ .9
（三）包装件测试实验大纲..............................................10
（四）课程设计总结.................11

（五）主要参考文献....................................................12

（一）设计说明
一、设计题目：Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉整体方案运输包装设计
二、设计任务：
1．设计缓冲包装垫尺寸与结构
2．设计外包装瓦楞纸箱的尺寸与结构
3．设计包装件测试实验大纲
三、设计要求
1．运输包装符合包装模数（查国标）；
2．缓冲衬垫结构应合理；
5．绘图比例：（1）缓冲衬垫结构图：1:N（A4标准图纸，比例需标明）
（2）纸箱结构图：1:N（A4标准图纸，比例需标明）
（3）纸箱三维效果图：1:N（A4标准图纸，比例需标明）

（二）设计内容
一、产品特性简介及市场定位
微波炉是一种大功率电器,但因微波可以穿透玻璃、陶瓷、塑料等餐具,同时从四周向食品辐射,使食品内的水分子感应运动加热,时间短,几乎没有媒介损耗,热能转换和利用效率高。据纽约电能协会调研和国内测试结果显示,同等烹饪条件下,微波炉比普通电炉平均节能82% ,比煤气炉节能65%。随着微波炉安全、卫生、省时、节能、方便优点的广泛宣传及烹饪习惯的进步,微波炉必将普及千家万户。
所以随着微波炉的普及，要对其包装进行全面的设计，不管是外形，保护性能都要有所提高，使微波炉在运输过程中收到更好的保护，以免损坏微波炉的性能和外观轮廓，其安全被送到使用这手中。
目前很多厂家在微波炉运输包装时，都是将其用塑料薄膜包裹，然后在包装箱内放置EPS作为缓冲材料，装入微波炉后在箱外打紧包装捆带。但是EPS不环保，采用非环保的发泡材料来作为缓冲材料，其废弃物体积很大且回收困难，用其他的方法处理也会或多或少对环境造成一定的污染。因此，该材料在许多国家已经被禁止，我国也在逐步禁止使用该材料。有些商家为了环保采用瓦楞纸板、蜂窝纸板、珍珠棉作为缓冲包装材料，但是用以上材料大大提高了生产成本，而且他们的缓冲性能与其结构有关，不容易选择合适的结构。
二、产品运输流通环境分析及脆值的选择
1.确定产品流通环境条件
包装件在运输流通中所经历的一切外部因素统称为流通环境条件。包装技术就是要确保产品由一地向另一地运送时不受经济上和功能上的意外损失。对产品可能遭遇的条件作考察与评价，是包装设计中的重要内容。流通过程的基本环节有：装卸搬运环节（分人工和机械两种方式）、运输环节、贮存环节。而对于Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉来说，其流通环境分析如下：
（1）在装卸搬运环节中，由于此电磁炉的销售遍及全国乃至全球任何地方，其销售范围非常的广泛，所以既可能有短流程运输也可能包括较长流程的运输。以为流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多，所以对此商品的包装件造成的损害就越大。装卸作业中既可能有人工装卸也有机械装卸，所以要中和考虑到抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装卸机的突然启动和过急的升降都会造成电磁炉的跌落损害。

（2）运输环节中，由于此微波炉的销售范围广，既要有长途运输也要有短途运输，所以涉及到的交通工具种类比较多，包括汽车、火车、船舶、飞机和电瓶拖车、铲（叉）车、手推车等。运输过程对货物包装件造成的损害原因有：冲击、振动、气候条件和其他原因等。
一般此产品从包装车间要经铲车、电瓶车运送到仓库中，此时运输工具的启动、变速、转向、刹车会使产品改变速度，导致冲击损坏；当产品有仓库运送到铁路上及铁路运输过程中，由于交通工具会受到路面状况、路轨接缝、发动机振动、等因素影响，会产生振动。而且此过程中还会受到气候变化的影响等等。
（3） 贮存环节 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。仓库的建筑结构型式对贮存环境中温度、湿度、气压等因素影响甚大。
2. 流通过程图：此图可以是Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉实际流通过程中的一种有效途径，在此流通链中包括卡车、火车等交通工具的运输，多次人工或机械搬运，若干次仓贮堆码作业。

商店

铁路终点站
0.5~8km
商店
货栈
铁路货场
成品仓库
包装车间
铲车 货车 卡车混放
电瓶车 卡车堆4层 堆码6层 卡车混放
柏油路
水泥路 石子路 60~400 15km
商店
0.5km 6km km 人力车混放
堆8层
贮存4周

3.选择产品脆值
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。此值表示产品对外力的承受能力。确定脆值的方法有脆值实验法和经验估算法等，由于条件不允许，在此只能通过查阅相关产品的数据来估计产品的脆值。

由书P88表4-2和表4-3查得微波炉的G值取80g。

图1 Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉
由此，我们可以知道，在运输过程中，该微波炉的主要受力部位是上下的四个角部分。因此，我选用的是局部缓冲包装。
三、缓冲材料特性分析、确定缓冲材料
缓冲包装材料的性能在很大程度上取决于所选用的缓冲材料的力学特性。因此，要设计出一个优良的缓冲包装系统的逻辑结构，需要在缓冲包装的系统结构分析中，充分了解缓冲材料的力学性能，根据待包装产品特性和流通环境的输入影响，合理选用缓冲包装材料。
对于小型家电类产品常用的缓冲包装材料一般为泡沫塑料，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。本设计中Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉的质量为20kg，外形尺寸为595×372×385mm，选择的脆值为80g。
四、缓冲垫尺寸和结构设计，并简单校核（挠度，蠕变）
1.缓冲衬垫面积与厚度计算
产品质重20kg，脆值为G=80，设计跌落高度为h=90cm , 底面积595×372mm。
（1）假设采用全面缓冲，即衬垫面积为A=2213.40㎝2。衬垫最大应力为：
σm=GW/A=80×20×9.8/2213.40=7.08(N/cm2)=70.8（kPa）

在书P88图5-10的横轴上取σm=70.8kPa的点，并向上作垂线，C-σm曲线最低点在这条垂线上的材料为泡沫聚苯乙烯塑料，其密度为0.033g/cm2，C=5，最低点的σm=70kPa，故衬垫厚度为：T=CH/G=5×90/80=5.625（cm）
（2）若采用局部缓冲，因为Cmin=，σm=70kPa=7N/cm2。所以，缓冲衬垫的面积为：
A=WG/σm=5×9.8×80/7=560（cm2）
衬垫的厚度：T=CH/G=5×90/80=5.625（cm）
2.缓冲衬垫校核
（1）挠度校核。衬垫尺寸的面积与厚度之比超过一定比值时，衬垫容易挠曲线或变弯，大大降低衬垫的负重能力。衬垫的最小承载面积与厚度应满足：
/（1.33T）2>1 或>（1.33T）2
因为=A/4= 140（cm2）＞（1.33T）2=55.97（cm2），可知计算所得衬垫面积是稳定的，合理的。
（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)= 5.625×（1+10%）=6.19（cm）
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%）
经过以上校核，最后计算所得缓冲衬垫尺寸为厚度T=6.19(cm)，面积A=560（cm2）。同时，由于我设计的缓冲衬垫为立方体结构，所以，各个面上的承载面积相同，只需要满足最小承载面积即可。故每块角垫的承载面积及长度为：
A1=A/4=140cm2，L=12cm
3.缓冲衬垫的结构设计（用Pro/E软件设计结构图）

因产品的质量、形状和尺寸不同，缓冲包装的缓冲垫的结构形式可分为全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装三种方法。由于微波炉属于尺寸、结构规则的中小型包装件，考虑到节约材料降低成本等因素，所以其缓冲包装选用局部缓冲形式。

图2 缓冲角衬立体图 图3 缓冲衬垫三视图

图4 衬垫与产品装配图
五、设计瓦楞纸箱并校核其抗压强度
Fotile/方太 W25800P-C2S微波炉的质量为20kg，最大尺寸595×372×385mm，在国内外均有销售，储存期在半年以上，除电磁炉外，箱内还有泡沫缓冲衬垫，内装物外廓外廓尺寸为658×432×445mm。
(1)选用箱型为0201型瓦楞纸箱。因为周长太大，所以采用二页箱。
(2)瓦楞纸板。选用C等瓦楞纸板，楞型为AB型，内装物质量为20kg，最大综合尺寸为1535mm，根据瓦楞纸板表7-7（GB6543-86），即应选用第二类第三种双瓦楞纸板，其代号为

。根据表7-6，的技术指标为耐破强度1373kPa，边压强度为8330N/m,戳穿强度为9.8J。
根据表7-1，选用C等箱板纸，其耐破指数为1.5kPa·m²/g，环压指数为6N·m/g。内、外面纸的定量取320g/m²，中间垫纸的定量取280g/m²。根据表7-2，选用C等瓦楞芯纸，两层瓦楞的定量均取160g/m²，其环压指数为5N·m²/g。
按照选用的箱板纸，瓦楞纸板的耐破强度为
P=0.95Σ
=0.95×（1.5×320+1.5×280+1.5×320）=1311kPa 根据（表7-2）选用的箱板纸和瓦楞芯纸，瓦楞纸板的定量取1400g/㎡,粘合剂的定量为100g/m²。
（3） 瓦楞纸箱的尺寸。内装物的外廓尺寸为
L0＝658 (mm)，B0＝432 (mm)，H0＝445（mm）
公差△X0取5～6mm由此确定的纸箱箱内尺寸：
L’＝ L0＋△X0＝658＋6＝664（mm）
B’＝ B0＋△X0＝432＋6＝438（mm）
H’＝ H0＋△X0＝445＋5＝450（mm）
二页箱长度与宽度方向的伸长量△X’按表7-10取值，摇盖伸放量取5mm，接头尺寸J取50mm，于是纸箱的制造尺寸：
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）
外摇盖制造尺寸： F=B/2+△X’=444/2+5=227（mm）
接头(舌边)尺寸J取50mm。
长度和宽度方向的加大值取10mm，高度方向取上限12mm，由此确定的纸箱外尺寸为:
= 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)瓦楞纸箱的结构。
瓦楞纸板的面积：
A=(L1+L2+B1+B2)×(H+F×2)+J×H=[(673+670+447+443)×(468+227×2) +50×480]×10-6=2.08（m2）
瓦楞纸板的重量：W=QA=1500g/m²×2.08/1000=3.12（kg）
选用粘合剂粘合，使用的粘合剂主要是具有速干性的醋酸乙烯粘合剂
⑸瓦楞纸箱的堆码强度。
瓦楞纸箱的周长为 Z=L1+L2+B1+B2= 2233（cm）
瓦楞纸箱的综合环压强度为

=（6×320×2+6×280)+（5×1.6×160+5×1.4×160）
=79.2(N/cm)
楞常数取13.36，箱常数取0.66，瓦楞纸箱的的抗压强度为

=1.86×79.2×(13.36×4/223.3)2/3×223.3×0.66
=8368(N)
货物重量W是内装物重量和纸箱重量之和，其值为：
W=（20+3.12）×9.8
=226.6（N）
堆码高度取450cm，安全系数取2，纸箱的堆码载荷为
P=KW[(h/H)-1]
=2×226.6×（450/46.8-1）
=3904(N)
因为抗压强度比堆码载荷大得多，所以这个瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。

六、纸箱结构图及装潢图
1.纸箱结构展开图（用CAD软件绘制并标明主要尺寸，单位mm）

图5 纸箱结构展开图

2.瓦楞纸箱的外观装潢设计（用PhotoShop软件设计三维效果图）

图6 纸箱外观装潢设计图

（三）包装件测试实验大纲
1.分析电磁炉在运输过程中的主要影响因素有：
（1）在从包装间运出时，需用集合托盘叉车搬运，手工装卸等，发生跌落的机会较多；
（2）在运输中可能经过较长距离的汽车运输，包装件会承受垂直方向的冲击与振动；
（3）运送途中也有一定距离的火车运输，包装件将经受水平方向的冲击；
（4）仓库存放期间，仓库中的动物、虫害等生物因素对包装件的影响等；
2. 所需进行的试验项目主要有：
（1）环境试验：抵抗各种气候环境的能力及包装对产品保护性能的试验。
如：温湿度试验（在-18°C的条件下，放下置24h。）、喷淋试验（

喷淋0.5h）等。
（2） 振动试验：抵抗振动的能力及包装抗振性能的试验。
如：定频振动，堆码4m，连续加振1h。
（3） 冲击试验：抵抗各种冲击的能力及包装缓冲性能的试验。
如: 冲击速度1.8m/s，两相对侧面各受冲击一次。
（4）压力试验：包装件抵抗压力的能力及包装对产品保护性能的试验。
如：堆码试验，堆码高度4m，持续1周。
（5）机械搬运试验：是否适应机械搬运的要求及包装对产品保护性能的试验。
如：叉车搬运试验，相同速度，相同距离，搬运1h。

（四）课程设计总结
此次所设计的缓冲包装其最终目的是保护产品，使产品在运输和销售的过程中不受损坏，本设计在选定缓冲材料之后，通过计算得到了缓冲件的有效接触面积和厚度，再根据实际情况进行了缓冲结构的设计，然后根据产品尺寸和缓冲件尺寸计算出了外包瓦楞纸箱的尺寸，使产品在包装、运输等相关流通过程中收到最大程度的保护。
在设计过程中遇到很多问题，比如有很多自己不了解的知识要通过查找文献或上网搜寻，要自己读过有关知识在进行总结变成自己的知识，消耗了大把的时间。经过一系列的查找知识和与同学讨论解决设计过程中遇到的问题，终于完成了设计。
当然，在设计中还存在一些问题。比如，有些数值需要通过实验测得，但由于条件有限，只能通过经验数值估算出来。再比如，由于选择材料不是十分恰当，造成用料过多，体积较大，加大了物料成本，浪费了仓储空间，降低了空间利用率。
在这为期一个星期的课程设计中，我感悟很深，我发现我们包装专业的各个课程其实是紧密相连的，在运输包装课程设计中，不仅用到了运输包装课程最核心的知识，几乎贯穿了我们这学期所学的全部内容，而且还用到了我们以前学习的很多知识，像包装电脑装潢、包装材料学、包装CAD、多媒体技术等等相关课程，所以经过此次的课程设计使我有了一种温故而知新的感觉，可能以前会的东西老不用就有点忘了，通过这次的课设，在自己查阅书籍及和同学们的互相讨论中又能把知识运用的灵活起来了，这种感觉特别好内心对自己充满了信息，一定能把此次课程设计做好的！

在做课程设计时，虽然需要一定的时间和耐心，但通过这样，我们既巩固了知识，最重要的是也锻炼了动手能力和实践能力，使我们不仅仅局限于书本上所学习的知识，而是把掌握的知识通过自己的思维、设计、操作来实现自己的作品。这种学习方式，使我受益匪浅，对知识的记忆更加牢固，运用更加娴熟。

（五）主要参考文献
[1]彭国勋.运输包装.北京:印刷工业出版社.1999
[2]宋宝丰.产品脆值理论与应用.长沙:国防科技大学出版社,2002
[3]吴育俭,索占鸿.运输包装工程.中国铁道出版社,2000
[4]廖荆.高品质微波炉技术性能及其发展应用.武汉.产品质量监督检验
所.2012.06
[5]颜志平.泡沫聚苯乙烯（EPS）力学性能的室内试验研究.公路工程.2005.04
[6]彭国勋主编.物流运输包装设计.北京：印刷工业出版社.2012.06.14
注：瓦楞纸板尺寸计算参照运输包装课本第七章.

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）