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运输包装课程设计
MacProMC560CH/A型苹果电脑主机运输包装课程设计
课程名称:
运输包装技术课程设计
目录
零、设计说明书………………………………………………………………3
一、产品特性分析及定位……………………………………………………4
二、产品运输流通环境分析…………………………………………………5
三、缓冲材料的确定…………………………………………………………6
四、缓冲垫的结构设计及校核………………………………………………8
五、瓦楞纸箱设计及强度校核………………………………………………9
六、设计包装件测试实验大纲………………………………………………12
七、课程设计总结……………………………………………………………13
八、附图………………………………………………………………………14
九、参考文献…………………………………………………………………15
设计说明书
一、设计题目:
MacProMC560CH/A型苹果电脑主机的运输包装系统设计
二、设计任务:
1.完成产品缓冲包装设计的整体论述,包括流通环境的确定、产品特性、材料选择等。
2.完成缓冲设计的计算与结构设计及相应校核。
3.完成缓冲衬垫结构设计图纸与缓冲包装装配图(A3图2–3张)及技术文件。
4.设计并绘制纸箱展开图,外装潢设计及三维立体效果图。
(需要标注尺寸和运输包装标志)
5.完成设计说明书。
一、产品特性分析及定位
1.产品配置
2.相关参数
品牌
苹果
产品型号
MacProMC560CH/A(四核)
重量
18.1kg
尺寸
475×206×511mm
接口
SATA2
显卡型号
独立显卡
声卡类型
2.1
显卡容量
1G以上
内存类型
DDR3
硬盘容量
1T
3.产品市场定位:
Apple品牌定位大概分成四条,基本上也就是其四种广告诉求:
(1)个性化、与众不同、追求创新;
(2)优秀的工业设计、优雅时尚、领导世界潮流;
(3)简单易用、富于人性化
(4)性能优秀、专业
由于该品牌结构及外观设计都很优秀,致使主要消费对象为专业的绘图公司以及白领人士.
4.产品包装要求:
运输包装能承受多次装卸、跌落、各种运输方式、起吊、堆码等外力作用而无损坏。
应保证在整个流通过程中具有防水、防潮、防盗、防晒等保护功能,确保产品完好无损。
包装在达到各种标准的基础上,要尽可能的减少包装成本
二、产品运输流通环境分析
1.确定流通环境
对于产品在物流环境中可能遭遇的条件做考察与评价是运输包装设计中的重要内容,主要判定存在何种运输危险和危险程度,它包括搬运过程的偶然跌落,运输工具的振动、冲击,温湿度极限和堆码极限,我们这里主要涉及冲击和振动,但其他的因素在包装设计里也是非常重要的。
苹果大主机运往全国各地的主要运输方式有铁路和公路运输两种,既有长途运输又有短途运输。
一般产品从出厂到发货火车站使用汽车运输,从发货站到全国各地的代理商使用火车运输,而从各地代理商到零售商和从零售商到消费者手中多使用汽车运输。
汽车运输的冲击,主要取决于路面状况,车辆的启动和制动,货物重量及装载稳定性。
汽车运输振动加速度的大小也与路面状况、行驶速度、车型和载重量有关,但主要因素为公路的起伏和不平。
铁路运输时产生的冲击有两种。
一种是车轮滚过钢轨接逢时的垂直冲击,另一种是火车在挂钩撞合时产生的水平冲击。
产品的装卸作业分人工和机械两种方式。
一般来说,流程越长,中间环节越多,装卸搬运的次数就越多。
装卸作业中,抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装载机械的突然启动和过急的升降都会给包装件造成跌落冲击损害。
产品的储存环节是流通链中重要一环。
储存方法、堆码极限、堆码高度、储存期限、储存地点、储存环境(如光、风、雨、虫、霉、鼠、尘、有害气体)等,会直接影响产品包装件的流通安全性。
仓库的建筑结构对储存环境中温度、湿度、气压等因素影响甚大。
2.确定产品特性
(1)产品的脆值
在进行缓冲包装设计时,必须先确定产品的冲击脆值。
产品脆值的计算的方法有振动模型估算法、非线形缓冲包装系统估算法、经验估算法、类比法和冲击响应谱法,确定方法有扫荡振动实验法、疲劳曲线反求法和随机振动实验法。
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,产品脆值取[G]=60g。
(2)产品的固有频率
产品的固有频率也设缓冲包装设计中的重要参数,应通过实验测得。
合理的缓冲包装应该能够包装件的固有频率远离产品得固有频率,使其免受共振。
流通环境图:
三、缓冲材料的确定
目前,保护产品在流通过程中免受冲击、振动等机械载荷损坏的最有效的常用方法,就是在包装中添加缓冲材料。
缓冲包装材料种类繁多,但它们缓冲作用都是通过自身形变来吸收包装件在流通过程中由于振动和冲击产生的能量,并起到隔振作用,避免内装物因冲击振动引起损伤。
现在最常用的缓冲包装材料是泡沫塑料,包括聚乙烯泡沫塑料(EPE)、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、聚氨酯泡沫塑料(PU)、乙烯—醋酸乙烯共聚物橡胶制品(EVA)和聚乙烯教练泡沫塑料等。
其次是纸制品,包括瓦楞纸板、蜂窝纸板、皱纹纸垫和纸浆模等。
有的产品也曾采用橡胶、木屑、棉花、化纤丝和金属弹簧等。
本设计所包装的产品是苹果大主机,尺寸475×206×511mm,质量18.1kg,选择的脆值为60g。
经过多方面的综合考虑,本设计选用的缓冲包装材料是材料-聚乙烯泡沫塑料。
它是采用聚乙烯为原料发泡制成的一种半硬质的泡沫塑料,具有封闭式的泡沫颗粒状结构,它具有价格低廉、质量轻、防潮、隔热、易于加工膜塑成型等特点,是一种理想的缓冲包装材料。
所以它也是目前使用最广的一种缓冲包装材料。
发泡聚乙烯塑料的缓冲系数与最大应力曲线见《物流运输包装设计》,同时可从如下图可查得:
①发泡聚苯乙烯(比重0.014)②发泡聚苯乙烯(比重0.020)③发泡聚乙烯(比重0.033)④发泡聚苯乙烯(比重0.035)
⑤人造纤维100(比重0.050)⑥人造纤维150(比重0.060)⑦人造纤维200(比重0.080)⑧聚氨酯泡沫(比重0.03)
⑨聚氨酯泡沫醚(比重0.03)⑩发泡氯乙烯(比重0.31)⑾发泡氯乙烯(比重0.42)⑿泡沫橡胶⒀木屑(比重0.07)
⒁发泡聚氯乙烯碎屑(比重0.08)⒂塑料碎屑(比重0.087)
四、缓冲垫结构设计及校核
1.缓冲衬垫基本尺寸计算
根据发泡聚苯乙烯的缓冲系数与最大应力曲线,使用最小缓冲系数法,在发泡聚苯乙烯的缓冲系数与最大应力曲线中作一条水平切线,切点的纵坐标对应最小缓冲系数Cmin,横坐标对应一个最大应力σm,由公式T=CH/G,可以求出衬垫厚度T,由公式A=WG/σm可以求出衬垫面积A。
根据经验公式=300/18.1=71cm
W—包装件的重量(kg),适用于16kg以上的重量
h—跌落高度(cm)
已知产品重20Kg,脆值为60g,等效跌落高度为71cm。
采用最小缓冲系数法,可得Cmin=5.6,σm=0.16kg/cm2根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得:
T=CH/G=5.6×71/60=6.63cm
A=WG/σm=18.1×9.8×60×10000/(0.16×1000000)=665.175cm2
Amin=A/4=166.29cm2
2.缓冲衬垫校核
(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与厚度之比应符合以下规定:
Amin/(1.33T)2>1
166.29/(1.33×6.63)2>1可知符合挠度要求。
(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)
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%)
Tc=T(1+Cr)=6.63×(1+10%)=7.293cm
经过各项较核后,且定最后衬垫尺寸为T=7.239cm,A=665.175cm2
3.缓冲衬垫结构设计
缓冲包装的缓冲垫的结构形式,因产品的质量、形状和尺寸不同,可采取用全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装等三种方法。
全面缓冲包装法是在产品与纸箱之间填满缓冲材料,如纸屑、木屑、棉花、塑料丝、纸浆发泡块、纸纤维成型材料等。
全面缓冲包装由于产品与缓冲材料之间接触面积大,静应力小、缓冲厚度小,因而可以缩小包装件尺寸,降低物流成本。
但是,这种结构缓冲材料的部位也用了同样厚度的缓冲材料,浪费了贵重的缓冲材料,包装成本较大。
局部缓冲包装法是采用预成型的缓冲材料对产品的角、楞、侧面或易损坏部位等处提供缓冲,不同部位提供与之脆值相对应的缓冲厚度,可以大大节约缓冲材料降低包装成本和物流成本。
悬挂式缓冲包装法主要贵重精密仪器的运输包装和空头包装。
为了使用最少的缓冲材料取的最好的缓冲效果,降低包装成本,所以本设计选用局部缓冲包装方法对该产品进行包装,设计缓冲衬垫的结构。
本设计采用局部缓冲。
此外对于易损件,要通过缓冲衬垫的结构设计使其能够在外包装箱内稳定,并且保证易损部件和底座连接装置不能承载。
缓冲衬垫的厚度合成在面积,按照校核后的数值,但是要实现使其在外形不规则地情况下在外包装箱内固定,必须使用多于理论计算的缓冲材料,承载面积也必定大于理论值。
缓冲衬垫的具体结构见附图。
五、瓦楞纸箱设计及强度校核
本设计,苹果大主机,质量181kg,内装物尺寸为475×206×511mm,在国外销售,储存期在6个月以上,箱内还有泡沫缓冲衬垫。
(1)箱型。
0201型,采用单页箱,AB型双楞。
(2)瓦楞纸板。
外销产品选用第一类瓦楞纸板,内装物质量为18.1kg,最大综合尺寸为1192mm,应选用第二类第三种双瓦楞纸板,选AB型瓦楞。
根据瓦楞纸板表(GB6543-86),其代号为D1.2,据瓦楞纸板技术指标(GB6544-86),D1.2的技术指标为耐破强度1177(kPa),边压强度为7840(N/m),戳穿强度为8.8(J)。
由于产品属于出口商品,质量为18.1kg,故瓦楞纸板采用第一类第二种双瓦楞纸板,其代号为D-1.2。
D-1.2要求的耐破强度为1177kPa。
选用A等和B等箱板纸,A等作为外面纸,B等作为内面纸和中间垫纸。
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:
σb=P/(0.95×3)=1177/(0.95×3)=413kPa
1.外面纸的耐破指数取2.75kPa∙m2/g,要求的定量为:
Q=σb/r=413/2.75=150g/m2
根据箱板纸技术指标的规定,外面纸选用定量为200g/m2的A等箱板纸,其环压指数为9.7N∙m/g。
2.内面纸和中间垫纸的耐破指数取2.65kPa∙m2/g,要求的定量为:
Q=σb/r=413/2.65=156g/m2
根据箱板纸技术指标的规定,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8.4N∙m/g。
3.根据瓦楞芯纸技术指标的规定,瓦楞芯纸选用定量为140g/m2的B等芯纸,其环压指数为5.8N∙m/g。
4.瓦楞纸板的定量:
Q=外面纸、内面纸和中间垫纸定量之和+∑(瓦楞芯纸定*瓦楞
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- 运输 包装 课程设计