运输包装设计

本次课程设计主要掌握运输包装缓冲设计，冲击和振动是包装件在流通过程中受到的两种主要负荷，为实现包装减损，包装结构必须有合理的缓冲能力，缓冲包装的目的是在运输，装卸过程中当发生振动，冲击等外力时保护被包装产品的性能和形态。

通过包装动力学课程设计，使学生提高理论联系实际解决实际问题的能力，组织学生参加包装动力学课程设计，并通过设计中关键环节辅导，培养学生在设计全过程中独立完成从调研、流通环境分析、脆值确定、材料选取、缓冲结构设计及其校核、内包装结构设计、运输包装材料及结构设计、运输包装标志及图案设计、运输包装件性能试验大纲的编制等整个设计流程。从而使所学知识得到巩固整合与全面提高，提高学生的学习兴趣为其顺利进入毕业环节做必要的准备，为了今后工作中解决实际问题提供帮助。

微型打印机的运输包装设计

三、计内容、技术条件和要求

1、市场调研，选择合适产品，包括产品本身及附属产品；

2、缓冲设计，方案一：使用泡沫类缓冲材料完成缓冲设计并校核，并绘出缓冲垫的结构图；方案二：使用纸板类材料完成折叠式缓冲包装，完成展开图及组装图；

3、结构设计，完成方案一的销售包装纸盒结构设计；

4、运输包装瓦楞纸板的选择；

5、瓦楞纸箱的结构设计及图案设计。

四、程设计的基本步骤和方法

1、市场调研

本设计针对的是微型打印机的缓冲结构及销售包装的设计，我选用的是LaserJet1020plus黑白激光打印机。以下为产品的基本参数：产品重量：2.0Kg

产品尺寸：350×210×210 mm（高:前为140，后为210）

产品形状：类似长方体

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。

2、 流环境分析

产品的流通区间：洛阳-全国各地

产品的运输方式：公路运输、铁路运输、船舶运输、飞机运输; 短途运输用电瓶推车、铲(叉)车、手推车等货物,包装件结构不当、材料薄弱、封闭不严，在运输过程中经历不同气候区域，受到寒冷、炎热、干燥、潮湿、风雨等气候的影响，会使内装物发生变质或损坏；流通环境中，各种化学和机械活性物质、日光照射、雨水、静电场等因素会对产品性能造成影响。

存储环节：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。货物的贮存方法、堆码重量、高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境可直接影响产品包装件的流通安全。

⑴、 等效跌落高度的确定

等效跌落高度代表包装件在流通过程中冲击能量的大小。它的确定方法有两种：一种是经验公式法；另一种是标准量值法。一般在人工装卸中，有如下关系：

W H 300=，

式中W--包装件重量，Kg ；H--跌落高度，cm 。

标准量值法，就是根据我国、日本、美国等一些国家的标准，以及一些产品的行业标准来确定跌落高度值。如日本JIS10202中规定的自由跌落试验条件，美国军用标准MIL-P-116H 规定自由落高的试验条件，我国标准GB4857.5-84规定的跌落试验高度,都可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值:

cm H 70=。

⑵、 冲击加速度

冲击是一种瞬时的、猛烈的机械运动，即物体在极短的时间内发生很大的速度变化或完成突然的能量转换。包装件的冲击主要发生在装卸和搬运过程中。垂直冲击主要由搬运、装卸、起吊时跌落引起，而水平冲击主要发生在运输车辆突然启动或制动、火车转轨、飞机着陆、船舶靠岸时。

冲击加速度：公路运输产生的冲击主要取决于路面状况、车辆的启动与制动、车速、载重量和装货方式，主要表现为水平冲击。遇到路面障碍（突起或塌陷）时主要表现为垂直冲击，其加速度可达 1.6-2.5g 。在紧急刹车

时的水平冲击可达0.6-0.8g 。铁路运输产生的冲击有三种，一种是列车车轮滚过铁轨接缝时的垂直冲击，冲击频率为80-120次/分，加速度可达1g ；一种是列车挂钩撞合时的水平冲击，加速度可达2-4g ；另一种是列车紧急刹车时的水平冲击，加速度可达4g 。

振动加速度：振动是物体在其平衡位置附近所作的往复运动，是物资流通过程中常见的一种危害因素，也是造成包装件破损的主要因素之一。描述振动的最基本参数是频率、加速度和振幅。

公路运输随机振动加速度功率谱密度以垂直方向最大，横向为次，纵向最小。公路运输振动能量绝大部分分布在0-200Hz 频带内，其中能量最集中处位于0-50Hz 频带内。公路运输随机振动功率谱密度在2Hz 左右和10Hz 左右各有一个较大峰值，采用公路运输时包装件应尽量避开这个频率值。经过测量汽车运输发生两次共振时其基频为8.2-8.5Hz ，其加速度为

5.5g ；二次频率为17.3-18Hz,其加速度为 1.6g 。在铁路运输过程中火车过铁轨接缝时产生的振动最为强烈，垂直方向加速度峰值为5-8g 左右。

3、 存环节，堆码高度及其储存周期的确定

⑴、 堆码高度确定

流通过程中对包装件形成的压力，有静态压力和动态压力两种。在静态压力下，垛底包装件承受的压力最大，最容易损坏，因此要求包装箱或外包装容器必须满足堆码强度条件，即

W h

h H k P -= 式中P--最底层包装件所承受的最大压力，N ；

H--最大堆码高度，m ；

h--单件包装件高度，m ；

W--单件包装件重量，N ；

K--安全系数，通常取1-2。

⑵、 存储周期的确定

根据市场销售的情况及其经验情况可把储存周期确定为30天。

4、 缓冲结构设计

⑴、 产品脆值的确定

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。

通过对包装件在流通环境中实测的大量现场数据的数理统计分析，估算产品脆值有如下经验关系式：

当受到中等冲击时α=203，β=0.306，此时可知Gc=203×2−0.306= 164.24 g

当受到微弱冲击时α=53.2，β=0.100，此时可知Gc=53.2×2−0.100=49.72 g

取两者的平均值Gc=107 g

⑵、冲材料的选取（方案一设计）

模塑的EPS是半硬的，抗压强度大；成本低，还可制成带肋的复杂形状以节约用量；振动阻尼大，即抗振性能好；光滑的略有弹性的模塑表面不会磨损内装物；不吸水、耐腐蚀、耐油、耐老化；隔热和绝缘性好；抗蠕变性能好；重载下缓冲性能好。EPE与EPS相比，成本比较高，刚度较差，不能模塑。目前主要用于中小批量、较贵重的和易碎的产品的缓冲包装，由此选用EPS缓冲材料作为设计选择。

⑶、缓冲衬垫面积、厚度的设计及蠕变量校核

a、缓冲垫厚的计算

由以上条件可得静应力

σ

m=mgG c

A =107×2×9.8

35×21

=2.85 Mpa

由此值查缓冲系数与最大静应力表得C=5.8，等效跌落高度确定为h=

70cm，根据t=Ch

G c

=3.7cm所以缓冲材料的厚度为3.7cm。

b、缓冲垫面积的计算

由产品的尺寸可知缓冲垫面积

A=35×21=735cm2

c、缓冲垫蠕变量校核

缓冲材料长期在静压力的作用下，其塑性变形量会随时间而增大，这种蠕变使得衬垫尺寸变小。考虑到这一因素，初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量，其大小按式