运输包装课程设计 2.docx
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运输包装课程设计 2.docx
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运输包装课程设计2
空气净化器运输包装设计
课程名称:
运输包装技术课程设计
设计作者:
专业班级:
指导教师:
设计日期:
2011年7月4日至11日
一.摘要…………………………………………………………………………3
二、课程设计说明书……………………………………………………………4
三、设计书正文…………………………………………………………………4
1.设计内容的整体概述………………………………………………………4
2.设计方案的确定方法………………………………………………………4
(1)确定流通环境……………………………………………………………5
(2)确定产品特性……………………………………………………………7
(3)缓冲包装材料的选择……………………………………………………9
3.缓冲设计、计算与校核………………………………………11
(1)缓冲衬垫基本尺寸算……………………………………11
(2)缓冲衬垫校核…………………………………………………………11
(3)缓冲衬垫的结构设计……………………………………………………12
4.运输包装瓦楞纸箱设计计算………………………………………………13
5.瓦楞纸箱的外观装潢设计…………………………………………………16
6.包装件测试实验大纲的编制………………………………………………17
四、课程总结…………………………………………………………………18
五、主要参考文献……………………………………………………………18
摘要
通过分析雅风空气净化器的流通环境和产品本身特性,选择了合适的缓冲
包装材料EPE,进行了缓冲衬垫的尺寸计算和结构设计,并进行了校核,完成了缓冲包装设计。
运输包装设计选用了0201型瓦楞纸箱箱型,并计算了尺寸和校核了强度。
完成纸箱结构图的绘制,进行了简单的装潢设计。
最后对包装件设计了其测试实验大纲。
课程设计说明书
一、设计题目:
AFF-400A雅风空气净化器运输包装系统设计
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。
设计书正文
一、产品特性简述及市场定位
空气净化器(又称“空气清洁器”、空气清新机),是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等),有效提高空气清洁度的产品,目前以清除室内空气污染的家用和商用空气净化器为主。
随着时代的发展,科学技术迅速进步,人们的生活水平也随着增高,进入20世纪80年代,空气净化的重点已经转向空气净化方式,如家庭空气净化器。
过去的过滤器在去除空气中的恶臭、有毒化学品和有毒气体方面非常好,但不能去除霉菌孢子、病毒或细菌,而新的家庭和写字间用空气净化器,不仅能清洁空气中的有毒气体,还能净化空气,去除空气中的细菌、病毒、灰尘、花粉、霉菌孢子等。
机器通过微风扇不断的吸进排出使室内空气循环流动,而吸进的污染空气是通过机内的多层空气净化过滤系统,将各种污染气体、颗粒物、细菌、粉尘等挥发性有机物,经过一系列的过滤形成大量的负离子群、洁净空气排到空气中,使空气变得清新自然的效果。
主要作用有:
净化空气、杀菌灭菌、集尘消烟、除臭去毒、补充负离子等作用。
二.产品运输流通环境分析,选择产品脆值
(一)产品流通区间
1.产品所在地:
北京
2.目的地:
全国各地
(二)产品的主要运输方式
铁路和公路
由于产品销往全国各地,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。
汽车运输包装件的共振频率一般小于25HZ,交通部公路所对汽车运输冲击的研究结论:
(1)汽车运输的随机振动加速度功率谱密度以上下为最大,左右次之,前后最小。
(2)振动能量绝大部分分布在0~200Hz频带内
(3)汽车运输的随机振动加速度功率谱密度在2Hz左右和10Hz左右各有一个较大的峰值,应避免。
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。
下表为两种运输方式的特点:
(三)装卸与搬运:
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。
(四)贮存环节:
主要有堆码和贮存环境因素。
堆码高度、重量形成静压力——贮存环节的主要外部载荷;静压力作用下容器蠕变;静压力过载,产品变形或损坏。
——了解各种运输状况的堆码高度(仓库3-4m,汽车2.5m,火车3m,货轮8m)——校核容器的承压力。
②贮存环境:
室内存放:
仓库建筑结构型式对贮存环境中的温湿度、气压等因素影响较大;
(五)流通气象条件:
由于货物是在北京的,要运输到全国各地去,因此在空气净化器的运输过程中会经受各种不同的物理,自然环境。
温差等环境条件引起的包装件的破损也得考虑在内。
(六)PurAir400产品特性
类型
具体参数
外型尺寸
530*400*210(mm)
电源
220V,50HZ,三角插头,55W
风量
4:
360m3/h,3:
280m3/h,2:
200m3/h,1:
120m3/h,节能:
80m3/h
净化效率
99.99%(0.3μm微粒),杀菌率:
99.0%
净化系统配置
初效过滤器
300*320*5(mm)
活性碳过滤器
300*320*10(mm)
含INTERSEPT杀菌剂的HEPA过滤器
300*320*24(mm)
紫光灯(2支)
波长:
254nm,长度=285mm
光触媒网
300*320*4(mm)
空气清香剂
绿茶、玫瑰、海洋、百合(见实物为准)
负离子
50-300万个/cm2
马达
DC,功率:
43W
功率
风档4:
55W;风档3:
51W;风档2:
38W;风档1:
25W;Sleep:
20W
噪音
低于50dBA(风档4:
48.2dBA;风档3:
45.3dBA;风档2:
41dBA;风档1:
32dBA;Sleep:
28.8dBA)
LCD显示器
4种颜色显示(白色、红色、蓝色、绿色)
遥控器
有(灵巧型)
适用面积
40-60m2
产品质量
11.2kg
3.确定产品脆值。
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。
下表是日本得到的产品脆值,因此确定脆值为[G]=100g。
三、缓冲材料特性分析,确定缓冲材料
1、确定缓冲材料产品固有频率:
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。
2、缓冲包装材料的选择
为了保证产品在流通过程中尽量不受到伤害,因选择合适的缓冲材料。
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。
缓冲材料的选择主要是单位体积的吸收能要大;材料给予内装产品的作用力要小。
本次设计的空气净化器外包装尺寸是400*210*530(mm),质量是11.2kg,重心位于雅风空气清新器的中心,初选的产品脆值是100G。
在这里我们选EPS制成的泡沫缓冲衬垫,这是传统的也是当今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的环境要求,能很好的达到保护产品的目的。
发泡聚苯乙烯的最大应力曲线如下图,
①发泡聚苯乙烯(比重0.014)②发泡聚苯乙烯(比重0.020)③发泡聚苯乙烯(比重0.033)④发泡聚乙烯(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、缓冲垫尺寸和结构设计
1、确定缓冲垫的尺寸。
已知产品的质量是11.2kg,脆值为100G,等效跌落高度60cm(GB/T4857查得)。
选用采用最小缓冲系数法,从上图可得发泡聚苯乙烯的Cmin=5.6,σm=0.16kg/cm2则有公式根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得:
T=CH/G=5.6x60/100=3.36cm
A=WG/σm=11.2×9.8×100×10000/(0.16×1000000)=686cm2
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,则由公式Amin/(1.33T)2>1
或Amin>(1.33T)2可得(1.33x3.36)2=19.97cm2<686cm2
故挠度符合要求。
(2)蠕变量校核。
蠕变增量按下式计算(蠕变系数为10%):
Tc=T(1+Cr)
式中:
Tc—修正后的厚度cm;
Cr—蠕变系数%;
T—原设计厚度cm;
得Tc=T(1+Cr)=3.36x(1+0.1)=3.696
综上,得:
缓冲衬垫的厚度为3.36cm,面积为686cm2
3.缓冲衬垫结构设计。
缓冲结构设计主要是包括全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬浮式缓冲包装。
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。
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。
空气清新器是一个规则的物体,有所学知识可得到,缓冲材料采用均匀的厚度即可。
在该产品中,每个面上的等效缓冲面积为:
A/4=686/4=171.5cm2
作出结构图,如图所示。
五、设计瓦楞纸箱并校核其抗压强度
雅风牌空气清新器的重量为11.2kg,外型尺寸为:
400*210*530(mm),仅在国内销售,储存期在6个月以上,箱内除空气清新器外还有缓冲衬垫,内装物的外廓尺寸为470*280*600(mm)。
1、瓦楞纸箱的设计。
(1)箱型。
0201型瓦楞纸箱。
采用单页箱,AB型双楞。
(2)瓦楞纸板。
内销产品选用第二类瓦楞纸板。
内状物质量为11.2kg,最大综合尺寸为1350mm,应选用第二类第二种瓦楞纸板,其代号为D2.2.查表得D2.2的技术指标为耐破强度为980(kPa),边压强度为7350(N/m),戳穿强度为8.3(J)。
根据国标GB/13024--91,得选用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250g/m2,中间垫纸的定量取230g/m据瓦楞芯纸技术指标(GB1023-91)表,选用C等瓦楞芯纸,两层瓦楞的定量取160g/m2,其环压指数为5N·m/g2。
按照选用的箱板纸,瓦楞纸板的耐破强度为:
P=0.95Σrb
=0.95×(1.5×250+1.5×230+1.5×250)=1040.25kPa
按照选用的箱板纸和瓦楞芯纸,瓦楞纸板的定量为1310g/m2,其中粘合剂定量为100g/m2。
(3)瓦楞纸箱的尺寸。
内状物的外廓尺寸为
L0=470mm,B0=280mm
H0=600mm
公差△X0在长度方向取7mm,宽度方向取5mm,高度方向取3mm,则纸箱的内尺寸为:
Lˊ=477mm
Bˊ=285mm
Hˊ=603mm
查表得,单页箱长度、宽度、高度的ΔXˊ分别为9mm,6mm,9mm,5mm,18mm
则确定纸箱的制造尺寸为:
L1=L’+9=486mm
L2=L’+6=583mm
B1=B’+9=294mm
B2=B’+5=290mm
H=H’+18=621mm
外摇盖的尺寸:
F=B1/2+ΔXˊ=294/2+5=152mm
接头(舌边)尺寸定为50mm。
长度和宽度方向的加大值取为10mm,高度方向的加大值取为12mm,由此确定的纸箱的外尺寸为:
L''=L+ΔX=496mm
H''=H+ΔX=633mm
B''=B+ΔX=304mm
(4)瓦楞纸箱的结构。
单页箱箱坯如图。
每个纸箱所需瓦楞纸板的面积1.53m2,其质量为2.00kg。
手孔设在端面,其尺寸为95×35mm。
选用18号U型钉钉合,每个U型钉的破坏载荷p取25N,斜向排列,强度系数K=1,所需钉数为:
n=W/Kp=4.39
则钉数定为10个,钉距为56mm,到顶、底两面的距离为30mm,封箱选用宽度为80mm的胶带。
⑸瓦楞纸箱的堆码强度。
瓦楞纸箱的周长为
Z=L1+L2+B1+B2=165.3(cm)
则瓦楞纸箱的综合环压强度为:
Px=ΣrQ+ΣrmQm
=(6×250+6×230+6×250)+(5×1.6×160+5×1.4×160)
=67.8(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
=1.86×67.8×(13.36×4/165.3)2/3×165.3×0.66
=6480.68(N)
包装件重量W=132N,堆码高度取500cm,安全系数取2,纸箱的堆码载荷为
P=KW[(h/H)-1]
=1821.3(N)
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。
纸箱结构图:
6.设计瓦楞纸箱的外观装潢,绘制三维装潢效果图;
七、设计包装件测试的实验大纲;
1.影响因素分析
(1)小型包装件,需用集合托盘叉车搬运,手工装卸,跌落的机会较多;
(2)有较长距离的卡车运输,会承受垂直方向的冲击与振动;
(3)有一定距离的火车运输,将经受水平方向的冲击;
(4)仓库存放,仓库的动物、虫害等生物因素影响;
2.试验项目和试验顺序如下:
(1)温湿度预处理:
在-18°C的条件下,放下置24h。
(2)堆码试验:
堆码高度4m,持续1周。
(3)调节处理:
温度38°C,相对湿度85%放置24h。
(4)垂直冲击试验:
面跌落,跌落高度200mm。
(5)喷淋试验:
喷淋0.5h。
(6)调节处理:
温度38°C,相对湿度85%,放置24h。
(7)振动试验:
定频振动,堆码4m,连续加振1h。
(8)水平冲击试验:
冲击速度1.8m/s,两相对侧面各受冲击一次。
8、课程设计总结。
本设计针对雅风空气清新器的运输贮存环境及产品本身性能的分析,选择了尺寸为33.6x6860mm3的发泡聚乙烯作缓冲衬垫,采用角衬垫方式,并进行了校核,完成了缓冲包装设计;外包装采用代号D2.2,AB双层瓦楞纸板材料,箱坯尺寸1653x925mm2质量为2.00kg,经校核,符合使用要求,最后设计出合理的包装件测试实验大纲。
另外,通过本次课程设计,我们将该门课程所写的知识很好的串联起来,综合运用,提高了我们综合运用书本知识到实践的能力,在本次设计中还使用了其他的工具,例如PHOTOSHOP,PRO/E,CAD等软件,更加熟悉了这些软件的使用方法,为以后工作打下基础。
主要参考文献
[1]彭国勋.运输包装.北京:
印刷工业出版杜,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
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