10分钟完成运输包装课程设计.docx

武汉理工大学运输包装课程设计说明书运输包装课程设计任务书学生姓名： * 专业班级： * 指导教师： * 工作单位： * 题 目: 液晶显示器的包装设计初始条件：根据现有的飞利浦15寸，17寸，19寸，22寸液晶显示器的产品特性，在重量，尺寸不变的情况下，考虑出口包装的运输环境。（针对每款显示器标明具体的产品尺寸，重量等基本参数）要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计要包含的内容与设计步骤（1）确定缓冲结构a 选用缓冲方法; b 设计缓冲结构形式; c 缓冲结构材料选择; d 衬垫强度校核e结构设计图；（2）设计运输包装a完成瓦楞纸箱包装设计计算; b画出瓦楞纸箱的展开图（要考虑制造过程）；c 完成纸箱强度校核；2、课程设计说明书的内容与要求（1）按照设计内容与步骤的顺序写出设计说明书（包含图）（2）说明书最后列出参考文献，参考文献不少于15篇；（3）整个课程设计内容用A4幅面的纸打印应不少于5000字。时间安排：2010年1月18日2010年1月20日：方案设计2010年1月21日2010年1月24日：具体内容的设计工作，完成样品制作；2010年1月25日2010年1月29日：完成课程设说明书；2010年1月30日2010年1月31日：考核验收指导教师签名： * 2009年12 月 29 日系主任（或责任教师）签名：* 2009年12 月 29 日目 录1产品包装市场调查及分析11.1全瓦楞纸板缓冲包装11.2充气气垫式缓冲包装11.3 EPS缓冲衬垫式包装12确定产品的流通环境22.1产品的流通区间22.2产品的主要运输方式22.3装卸与搬运22.4贮存环节22.5流通环境的气象条件23产品特性分析23.1主要参数33.2功能参数33.3输入输出33.4其他参数33.5外观参数34系统分析34.1显示屏尺寸34.2底座尺寸34.3产品重量34.4易损件34.5产品的脆值45缓冲包装设计45.1缓冲结构形式45.2缓冲包装材料的选择55.3缓冲衬垫基本尺寸计算55.4缓冲衬垫校核65.4.1挠度校核65.4.2跌落姿态改变时缓冲能力的校核65.4.3蠕变量校核75.4.4缓冲衬垫的结构设计图76运输包装设计76.1箱型76.2瓦楞纸板的层数76.3瓦楞纸板的楞型76.4瓦楞纸板的种别86.5箱板纸的选择86.6瓦楞纸芯的选择86.7瓦楞纸箱设计计算86.7.1瓦楞纸板86.7.2瓦楞纸箱的尺寸86.7.3瓦楞纸箱的结构96.7.4瓦楞纸箱的堆码强度96.8运输包装标识107集合包装设计107.1托盘的选择107.2车辆的选择107.3承载压力的计算118小结119作品图片参考文献12 13液晶显示器的包装设计1产品包装市场调查及分析1.1全瓦楞纸板缓冲包装产品的全部包装均由瓦楞纸板完成，外包装为常用的瓦楞纸板制成的0201型纸箱，内部缓冲结构亦由叠成盒状的瓦楞纸板构成。此设计源于全环保的设计思想，瓦楞纸板加工性好、使用方便、成本低廉，在日常生活中应用极广。此外，其不仅资源丰富易于回收而且容易降减，对环境不造成污染，符合当今可持续发展的要求。但瓦楞纸板的环境适应性和抗化学性较差，尤其容易受温度等各种环境因素的影响而降低其缓冲性能，从这方面来看瓦楞纸板并不适于作为长时间长途的稳定缓冲包装。1.2充气气垫式缓冲包装产品外包装为纸箱，内部缓冲为气体包装气囊，气体包装气囊是由单独式的个别气柱所组成，全面性包覆的缓冲保护，与产品及纸箱紧密贴合而成。此种包装的设计和加工周期短，几天即可完成并可根据各类产品规格量身定做。充气后其良好的防护性能使包装气囊能承受各种运输环境。而且包装材料本身的柔软性也保证了在各种运输和储存条件下对产品的保护。但气垫内部为气体，特别容易被尖锐的物体戳爆以致缓冲保护效果完全丧失。而且气垫式的包装结构设计大多是建立在经验的基础上，暂时而言其生产技术还不是很成熟，运用还不是很广泛，仅有几款有限的显示器采用此种缓冲包装形式。1.3 EPS缓冲衬垫式包装产品外包装为普通纸箱，内部缓冲为由EPS制成的泡沫缓冲衬垫，两衬垫直接将液晶显示器全部或局部包裹紧夹而起到保护作用。这是传统的也是当今使用最为广泛的缓冲包装形式。EPS具有良好的缓冲吸震性和环境适应性，适合于产品的长途运输和复杂环境的要求，能很好的达到保护产品的目的。包装方式的经济型不仅仅体现在包装材料上还应体现在包装方式如何节约资源、包装结构如何节省空间，从这一点来看EPS的经济型优于成本低廉的瓦楞纸板及充气气垫。EPS比重轻，是当前最轻的包装材料，成品衬垫的重量亦轻，其便携性也由此体现出来。其缺点主要是可回收率较低，可能造成二次污染。 图1全瓦楞纸板缓冲包装 图2充气气垫式缓冲包装 图3 EPS缓冲衬垫式包装2确定产品的流通环境2.1产品的流通区间产地：苏州目的地：国外2.2产品的主要运输方式产品由出产地出口，属于长途运输。长途运输用的工具有汽车、火车、船舶和飞机等。在整个运输过程当中，最主要的运输方式多为汽车运输。2.3装卸与搬运一般来说，流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多。装卸作业分人工与机械两种方式，一般以机械搬运为主，人工搬运为辅，采用卡车运输。按常规产品的跌落高度定为60cm。2.4贮存环节货物储存方法、堆码重量、高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境等直接影响产品包装间的流通安全性。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。采用一般仓库贮存，堆码高度23m，取最大高度3m，则堆码层数为7层。2.5流通环境的气象条件流通环境的气象条件，如水、温度、湿度、气压等都会对包装容器及产品质量产生影响。产品为出口，在运输工程中必然要经受复杂的气象条件，对产品内部的缓冲包装也提出了更高的要求。用标准化的环境条件，该产品的运输条件可表示为2K4/2B2/2S2/2M3.3产品特性分析3.1主要参数面板类型 TN 背光类型 CCFL背光屏幕尺寸 17英寸 液晶显示器色彩 16.7M 屏幕比例 5:4 分辨率 1280×1024点距 0.264mm 亮度 300nits黑白响应时间 5ms 对比度 800:1(8000:1动态) 可视角度(水平/垂直) 176/170°3.2功能参数HDCP 不支持 音箱 无 变压器 内置 耗电功率 33W(典型)/ 26(节能)W 安规认证 TCO 03/ Lead Free CCC 3.3输入输出接口类型 D-Sub,DVI 3.4其他参数其它 电源内置式3.5外观参数外观色 黑色 宽度 389mm 高度 367mm 厚度 179mm 重量 3.45Kg4系统分析4.1显示屏尺寸宽：389mm 高：280mm 厚：60mm 总重：3.45kg4.2底座尺寸长：248mm 宽：98mm 厚：25mm4.3产品重量3.45kg4.4易损件显示器内部的显像管和玻璃屏幕为主要易损件。显像管位于显示器的内部，是显示器的核心部件，受到剧烈振动或冲击可能会造成显像管脱落；而屏幕也是显示器功能主体部件，由易破损的玻璃构成，所以屏幕也是显示器包装的重点保护对象。4.5产品的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。是设计产品缓冲包装中的最重要的参数。在实际生产中，一般要通过实验来测定产品的脆值，但在课程设计中我们只能通过查资料、比较同类产品的脆值来确定。通过比较日本、英国同类产品的脆值（如下表），本设计中的产品即移动硬盘的脆值取G=45g。 表3-1日本得出的产品脆值G值产 品10以下大型电子计算机1025导弹跟踪装置、高级电子仪器、晶体振荡器、精密测量仪、航空测量仪2540大型电子管、变频装置、精密指示仪、电子仪器、大型精密机器4060小型电子计算机、现金出纳机、大型磁带录音机、彩色电视机、一般测量仪器6090黑白电视机、磁带录音机、照相机、真空泡光学仪、可移式无线电装置90120洗衣机、电冰箱120以上机械类产品、小型真空管、一般器材表3-2英国得出的产品脆值G值产 品40雷达和其它电气设备、真空管、自动控制仪、瞄准仪、回旋仪4060制动回旋仪、马赫表、有防冲击支承的仪器6080量油计、压力计、一般电气装置80100牢固的真空管、阴极射线管、冰箱100120热交换器、油冷却器、取暖电炉、记忆装置、散热器5缓冲包装设计5.1缓冲结构形式缓冲结构形式既要保证能完好的保护产品又要节约资源不浪费材料而增加缓冲成本，采用局部缓冲结构。5.2缓冲包装材料的选择聚苯乙烯具有抗压强度大，成本低，加工性能好（可制成带肋的复杂形状，节约成本）；光滑的略带弹性的模塑表面不会磨损内装物；振动阻尼大，即抗振性能好；不吸水；耐腐蚀、耐油、耐老化；隔热和绝缘性好；抗蠕变性能极好；重载下的缓冲性能好等特点。为了保证产品在复杂的外部环境条件下仍能保持其完好性，采用对环境适应性强、缓冲性能良好的聚苯乙烯材料。5.3缓冲衬垫基本尺寸计算已知：产品重3.45kg，脆值为60g，等效跌落高度为60cm，显示屏底面面积为38.9cm×28cm，两侧厚3cm。则W=3.45×9.8=33.81(N)静应力s =W/A×104=33.81/（38.9×28）×104=0.0031×105（Pa） 图4聚苯乙烯对应跌落高度H=60cm时的最大加速度静应力曲线查图4可知s =0.0031×105Pa与坐标Gm =45g的焦点位于曲线族的左边A点，说明静应力太大，没有必要采用全面缓冲保护，可改为局部缓冲；在图中取Gm =45g作一条水平直线与缓冲曲线族相交，取厚度较小的缓冲曲线进行设计，则T=6cm，他们有两个交点，取右交点进行设计最省料，该点对应静应力为sm =0.08×105Pa，所需承载面积：A=W/sm×104=33.81/(0.08×105)×104=42.26cm2，即对于该显示屏，只要其各面与T=6cm厚的缓冲衬垫之间接触面积大于最小承载面积42.26cm2即可。正向看，取左右两侧缓冲衬垫均向显示屏内部延伸11cm，且在缓冲垫的正面挖一底座坑，如附图，其形状由两个半径为49mm的半圆及一个长为150mm宽为98mm的长方形组成而成。左侧衬垫坑装底座，右侧衬垫坑装显示器线源。则有：正面承载面积A1=11×28-（15×9.8+3.14×4.92）=85.61cm2背面承载面积A2=28×3=84cm2侧面承载面积A3=28×3=84cm2底面承载面积A4=11×3×2=66cm2显然A1、A2、A3、A4均大于A，故各个面均能承受显示屏压力，保护显示屏。5.4缓冲衬垫校核5.4.1挠度校核当衬垫的面积与厚度之比超过一定厚度时，衬垫容易挠弯或变弯，大大降低衬垫的负重能力。为了避免挠弯，衬垫的最小承载面积Amin与厚度T之比应符合以下规定： Amin/（1.33T）21 因Amin=A3=66cm2，则Amin/（1.33T）2=66/(1.33×6)2=1.041符合挠度要求。5.4.2跌落姿态改变时缓冲能力的校核基于面冲击设计的缓冲衬垫只要通过了角冲击校核，就一定能满足楞冲击的要求，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=3×28=84cm2，L22=11×3=33cm2，L32=11×28=308cm2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=84×38.9/(38.92+32+282)1/2=68.04cm2 S2=308×3/(38.92+32+282)1/2=19.24cm2 S3=33×28/(38.92+32+282)1/2=19.24cm2 故角跌落时的有效受力面积：Ae=S1+S2+S3=68.04+19.24+19.24=106.52cm2 此时静应力s=W/Ae×104=33.81/106.52×104=0.032×105Pa 查图4可知，此静应力对应的加速度值为42g，小于产品脆值45g，校核通过。5.4.3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即为蠕变增量Cr。 Tc=T(1+Cr) 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%）则Tc=T(1+Cr)=6×（1+10%）=6.6cm经过各项校核后，定T=6.6cm 故内装物外廓尺寸：L0=389+132=521mm；B0=30+132=162mm；H0=280+132=412mm5.4.4缓冲衬垫的结构设计图 缓冲衬垫厚为66mm。正向看，取左右两侧缓冲衬垫均向显示屏内部延伸11cm，恰好将显示屏夹在两缓冲衬垫之间。且在缓冲垫的正面挖一底座坑，其形状由两个半径为49mm的半圆及一个长为150mm宽为98mm的长方形组成而成。左侧衬垫坑装底座，右侧衬垫坑装显示器线源。如附图所示。6运输包装设计液晶显示屏的质量为3.45kg，最大尺寸为389×280×60mm，出口销售，储存器在半年以上。除显示器外，箱内还有泡沫缓冲垫，内装物外廓尺寸为512×162×412mm。6.1箱型0201型瓦楞纸箱6.2瓦楞纸板的层数液晶显示屏为易损件，选用双瓦楞纸板。6.3瓦楞纸板的楞型A型的瓦楞高度和间距最大，柔软且富有弹性，有非常好的缓冲性能。B型的平压强度较高，表面平整度较高，印刷效果较好，选用AB型瓦楞：将A型瓦楞放在箱的内侧用来缓冲，B型瓦楞置于箱的外侧，使箱面印刷起来美观，符合出口液晶显示器对包装的要求。6.4瓦楞纸板的种别出口产品选用第一类瓦楞纸板。内装物质量为3.45kg，最大综合尺寸为1086mm，选用第一类第一种双瓦楞纸板，代号为D-1.1，其技术指标为耐破强度784（kPa），边压强度6860（N/m），戳穿强度7.4（J）。6.5箱板纸的选择产品用于出口，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： b=p/（0.95×3）=784/(0.95×3)=275.09kPa外面纸的耐破指数取2.95kPa·m2/g，要求的定量为Q=b/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2.65 kPa·m2/g，要求的定量Q=b/r=275.09/2.65=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。6.6瓦楞纸芯的选择根据相关规定，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5.8 N·m/g。6.7瓦楞纸箱设计计算6.7.1瓦楞纸板按照所选的箱板纸，瓦楞纸板的耐破强度为 P=0.95b=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=11006.7.2瓦楞纸箱的尺寸6.7.2.1 内装物外廓尺寸L0=521mm；B0=162mm；H0=412mm6.7.2.2瓦楞纸箱的内尺寸公差X0在长度与宽度方向的取值为37mm，高度方向为34mm，则纸箱内尺寸为L´=L0+X0=521+5=526mm；B´=B0+X0=162+4=166mm；H´=H0+X0=412+4=416mm6.7.2.3瓦楞纸箱的制造尺寸运输包装用的的双瓦楞纸板为AB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´=526+9=535mm；L2=L´+X´=526+6=532mm；B1=B´+X´=166+9=175mm；B2=B´+X´=166+5=171mm；H=H´+X´=416+18=434mm；F=B1/2+X´=175/2+5=92.5mm；J=50mm6.7.2.4瓦楞纸箱的外尺寸外尺寸加大值X=812mm，故外尺寸为 L´´=L1+X=535+10=545mm；B´´=B1+X=175+10=185mm；H´´=H+X=434+12=446mm6.7.3瓦楞纸箱的结构箱坯即为一页箱，如附图所示。箱坯的面积S=(L1+L2+B1+B2)×(H+F×2)+J×H=(535+532+175+171)×(434+92.5×2)+50×434=896347mm2=0.90m2其质量为Q×S=1100×0.90=0.99kg手孔设在端面，其尺寸为95×40mm选用16号U形钉钉合，每个U形钉的破坏载荷p取15N，斜向排列，强度系数K=1，所需钉数位n=W/（Kp）=3.45×9.8/(1×15)=2.25个，钉数定为8个，钉距为56mm，到底、顶两面的距离为21mm。封箱选用宽度为80mm的胶带。6.7.4瓦楞纸箱的堆码强度瓦楞纸箱的周长为Z=L1+L2+B1+B2=535+532+175+171=1413mm=141.3cm 瓦楞纸板的综合环压强度为Px=rQ+rmCQm=(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Pc=1.86Px（aXz/(Z/4)）2/3·Z·J=1.86×73.54×（13.36/141.3/4）2/3×141.3×0.66=6671.22(N) 货物（包装件）质量W是内装物重量和纸箱重量之和，其值W=(0.99+3.45)×9.8=43.512N。一般仓库23m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。6.8运输包装标识 运输包装可以分为三大类，即收发货标志、储运图示标志和危险货物包装标志。 对于液晶显示器的运输包装，需印上收发货标志：液晶显示器标志、供货号、货号、拼命规格、重量、生产日期、生产厂家、体积、有效期限、运输号码等及储运图示标志：小心轻放、向上、怕热、禁止翻滚、堆码极限、温度极限等。具体见附图瓦楞纸箱立体图。7集合包装设计7.1托盘的选择已知包装件的最大外尺寸为L×B×H=545×185×446mm。选用HP 45-2LEDGE型托盘进行搬运，该托盘尺寸为990.0×996.4×45.0mm，最佳的排列方式为Q型：在L方向上的数目为2，在B方向上的数目为2，堆叠7层，共装载28件物品。此时托盘的面积利用率达98%，体积利用率达92%。托盘装载效果图见附图。7.2车辆的选择选择SeaVan 40_H.C.型卡车进行装载，该卡车可利用尺寸为12041×2339×2794mm，最佳的排列方式为I型：在L方向上的数目为12，在B方向上的数目为2，堆叠2层，共装载48件托盘。此时车辆的面积利用率为84%，体积利用率为80%。车辆装载效果图见附图。7.3承载压力的计算储存器为半年以上，设置为一年。利用凯里凯特公式对底部瓦楞纸箱进行抗压强度的计算，结果如下：由计算结果知，其底部纸箱必须能承受2613N的承载压力，与瓦楞纸箱的抗压强度Pc=6671.22N比较，显然纸箱的抗压强度大于必要承载压力，满足包装要求。8小结本次课程设计，基于其作品来说，设计的优点在于经过市场调查很好的了解了液晶显示器现有的包装形式，并得到了一个较好的设计方案。特别针对缓冲衬垫的校核花了足够的精力，也进行了多次校核，最终将其成功的设计出来。当然，设计过程中仍存在着不少缺点，如由于现学的知识有限，对缓冲的校核还不是很全面；对运输包装设计经验不足，不能将实际情况中对包装的要求完全考虑进来。总的来说，经过此次课程设计，我懂得了设计一个运输包装的过程及困难，也知道了自己在实际操作方面的欠缺。由于此前没有过类似经验，这次设计过程中出现了很多问题，但最终在老师的帮助和自己的努力下得以解决，也使我更深刻的认识到了运输包装的重要性。相信有了此次经验，我在以后的运输包装设计中将能设计出更好的作品。 参考文献1.彭国勋等编缓冲包装动力学，湖南大学出版社，1989年。2.毛寿松编著包装器具设计与使用，中国商业出版社，1992年。3.范文高等编著运输包装设计手册，机械工业出版社，1990年。4.包装国家标准汇编，中国标准出版社，1986年。5.谭国民等，纸包装材料与制品M，北京化学工业出版社，2000年。6.唐志祥等，包装材料与实用包装技术M，北京化学工业出版社，1996年。7.杨嫣红,王志伟.缓冲包装材料及其性能研究进展J.包装工程，2002，23（4）：9699.8.宋海燕.输包装理论与技术发展动态J.包装工程，2005，26（3）：108110.9.梅建平，张涛.平板显示产品缓冲包装方法及其设计要领J.中国包装工业，2005，（6）：3438.10.靳桂芳.缓冲包装设计中如何考虑外包装箱的缓冲作用J.包装工程，2001，22（6），57.11.杨朝丽.大平面液晶显示屏的缓冲包装结构设计与研究.包装工程，2009，8（30），5254.12.彭国勋，张波涛.液晶电视全瓦楞纸板缓冲包装设计J.包装工程，2007，28（7）：1921.13.GB/T167171996，包装容器重型瓦楞纸箱S.14.GB65431998，瓦楞纸箱S.15.GB/T50331985，出口产品包装用瓦楞纸箱S.16.SN/T02621993，出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程S.附件：本科生课程设计成绩评定表姓 名*性 别*专业、班级*课程设计题目：液晶显示器包装设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日