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运输包装
《运输包装》大作业
2013-2014学年第2学期
题目:
飞利浦AC4074的整体包装方案设计
姓名:
XXX
班级:
包装工程XXXX级XX班
学号:
XXXXXXXXXXX
指导教师:
XXX
机电工程学院包装工程教研室
摘要
通过对市场进行调研,确定了本次的运输综合的整体包装方案设计目标是飞利浦AC4074空气净化器,对飞利浦AC4074进行产品运输流通环境分析,选择合适的缓冲材料并进行缓冲包装的设计,设计缓冲包装的各种参数并进行必要的校核。
再对产品进行运输包装设计,确定产品所应该使用的纸箱并进行校核。
最后进行产品的集合包装设计。
关键词:
飞利浦AC4074;市场;包装;缓冲;设计;校核;纸箱;集合包装。
ABSTRACT
Throughtheinvestigationofthemarket,determinesthetransportintegratedwholepackagingdesigngoalisPhilipsAC4074airpurifier,analyzeproducttransportationenvironmentonPhilipsAC4074,selecttheappropriatebuffermaterialandthedesignofcushioningpackagingdesignparameters,bufferingpackagingandthenecessarycheck.Thenthetransportontheproductpackagingdesign,determinetheproductshouldusecartonsandcheck.Finally,setproductpackagingdesign.
Keywords:
PHILPSAC4074;Market;Buffer;design;check;carton;;setpacking.
目录
一、产品特性简述及市场调研。
1
二.产品运输流通环境分析。
2
(一)产品流通区间2
(二)产品的主要运输方式2
(三)装卸与搬运:
3
(四)贮存环节:
3
(五)流通气象条件:
3
(六)产品特性:
3
三、缓冲材料分析,确定缓冲材料。
6
1、产品固有频率获得6
2、缓冲包装材料的选择6
四、缓冲垫尺寸和结构设计7
1、确定缓冲垫的尺寸。
7
2.缓冲衬垫校核7
3.缓冲衬垫结构设计。
7
五、设计瓦楞纸箱并校核其抗压强度10
1、瓦楞纸箱的设计。
10
2、瓦楞纸箱的堆码强度。
13
六、集合包装设计14
1、托盘的选择14
2、瓦楞纸箱在托盘上的堆码方式14
3、托盘包装的固定方式15
4、托盘的表面利用率15
5、单个托盘的外尺寸15
七、集装箱15
1、集装箱的选择15
2、托盘在集装箱里的排列16
八、总结16
参考文献
飞利浦AC4074的整体包装方案设计
一、产品特性简述及市场调研。
飞利浦空气净化器AC4074具有优质过滤系统,性能优越的过滤系统采用4重过滤清除空气中的有害媒介,通过甲醛过滤网、HEPA过滤网等过滤大到头发和灰尘等较大颗粒,小到细菌霉菌以及甲醛等有害气体都能很好地过滤。
智能双重感应器可就空气质量提供清晰的反馈,智能双重感应器可为您充分反馈室内空气质量,在最高速强风模式下,高速运转的风扇可迅速提供健康空气内置感应器(气体和悬浮微粒)可准确测量室内的空气质量,在自动模式下自动选择相应的风速来保证室内空气质量。
四级指示灯可为您指示实际空气质量:
当空气质量不够理想时,指示灯会呈红色、深紫色和紫色;当空气变得清新洁净时,指示灯将呈蓝色。
在自动模式下,室内光线变暗时,产品会自动切换至夜间模式。
在夜间模式下,自动控制功能将处于活动状态。
如果空气洁净,产品将停止运转。
如果空气质量恶化,产品将以较低的级别活动,且指示灯仍保持熄灭状态,对于用户夜间休息的干扰降低到最小。
表1中国大陆市场部分空气净化器包装材料表
价格
使用的缓冲材料
销往
产地
飞利浦AC4074
2998
EPE
中国大陆
深圳
美的KJ40FR—NG1
3980
EPE或EPS(少量)
中国大陆
广东
亚都KJF2801N
2999
EPE
中国大陆
上海
三星AC—505c
5280
EPE
中国大陆
韩国
大部分空气净化器都用的是EPE作为缓冲材料,空气净化器在2000~3000价格区间销量最好,对于EPE作为缓冲材料包装成本可以接受。
二.产品运输流通环境分析。
(一)产品流通区间
1.产品所在地:
珠海市
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。
下面为两种运输方式的特点:
铁路货车运行中30-60km/h
轨道上轨道接头处0.1~0.40.2~0.60.1~0.20.1~0.2
一般起动和停车0.1~0.5
急刹车0.6~0.90.1~0.81.5~1.6
紧急刹车213~4
减速0.6~1.70.2~1.00.2~0.5
货车编组挂联0.5~0.80.1~0.21.0~2.6
汽车运行中30~40km/h
铺修路非铺修路0.2~0.91~30.1~0.20.4~1.00.1~0.20.5~1.5
越过2cm高障碍1.6~2.51.0~2.41.1~2.3以35~40km/h
车速刹车0.2~0.70.6~0.7以50~60km/h
车速刹车0.20.30.7~0.85。
(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。
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:
由于货物是在珠海的,要运输到全国各地去,因此在飞利浦空气净化器AC4074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)产品特性:
表2飞利浦AC4074详细参数表
飞利浦AC4074详细参数
基本参数
适用面积
55平方米
额定风量
320立方米/小时
功率
47W
额定电压
220伏
噪声
20(安静)-50(特级强风)dB
净化效率
过滤灰尘/烟气/花粉:
>99.9%(0.3微米)
过滤毒:
(大于20微米)70%的禽流感,人流感和嗜肺军团菌病毒
过滤有害气体:
指甲醛,苯和氨等气体
过滤甲醛:
96%,JEM1467,更强的吸附力(在1立方厘米的空间内高速运转超过60分钟)
过滤苯物质:
100%JEM1467
过滤氨气:
100%JE1467
过滤灰:
99.5%JEM1467
除菌能力
过滤细菌:
999%
外观设计
前盖:
银杏色,控制面板:
金属银色,调整环:
铝制
外形尺寸及重量
355×200×640mm,11.18kg
数据来源:
太平洋电脑网
2、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。
表3产品脆值表
G
品名
10以下
大型电子计算机
11~20
高级电子仪器、晶体振荡器、精密测量仪器
21~40
大型电子管、变频装置、一般电子仪器、一般精密仪器、洗衣机
41~60
飞机装备品、小型电子计算机、自动记录仪、大型电讯装置、电视机、电冰箱、一般计算器、室内空调、清洁取暖器、大型录音机、挂钟、手表
61~80
煤油热风扇、缝纫机、直管灯、电动圆盘记忆装置、LP、灯泡、真空管、磁带录音机、荧光灯、暖水瓶、照相机、鸡蛋
81~100
吸尘器、舞台灯光控制器、音频放大器、音频播放器、光学仪器、移动式无线电装置、飞机装备仪器、收音机、立体声、电风扇、IC装备品
101~120
扬声器、汽车用空气滤清器、调谐器、电烤箱、一般仪器、携带式无线电装置
121以上
机械类、小型真空管、一般器材
因为飞利浦AC4074属于普通小家电,选用脆值G=100g。
3、确定易损零件
图1飞利浦AC4074结构图
其中清洁微粒感应器为易损零件。
4、包装设计要求及内包装设计要求
(1)整机清洁工作
(2)外包装的强度要与内装产品相适应
(3)合理压缩包装体积
(4)防尘
(5)防潮
(6)防震缓冲
除了上述包装要求以外,飞利浦空气清新器AC4074含有电子元器件,所以包装还应具备防静电,防磨,防锈,防霉变等功能.
三、缓冲材料分析,确定缓冲材料。
1、产品固有频率获得
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。
本次设计的飞利浦AC4074器外包装尺寸是325*200*640,质量是11.18kg,重心位于空气清新器的中心,初选的产品脆值是100G。
最合适的包装缓冲材料是EPS,但是EPS的环保性能非常差,无法满足现在日渐增长的环保要求,所以本次不适用EPS。
EPE的效果也很好,但是由于产品成本的问题,并不是很适合,所以本次也不适用。
图2各种常用缓冲材料的C-σm
根据图1选择泡沫聚乙烯(比重0.020)
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11.18kg,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,由图知道Cmin=4.8。
σm=0.12kg/cm2
据公式
公式①
公式②
可得:
h=4.8x60/100=2.88cm
A=11.18×9.8×100×10000/(0.12×1000000)=913cm2
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A>(1.33h)2可得:
913>14.67,所以挠度符合要求。
(2)蠕变量校核。
蠕变增量按下式计算(蠕变系数为10%):
公式③
式中:
hc—修正后的厚度cm;
Cr—蠕变系数%;h—原设计厚度cm;
得hc=h(1+Cr)=2.88x(1+0.1)=3.169
综上,得:
缓冲衬垫的厚度为2.88cm,面积为913cm2
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,局部:
A/4=913/4=228.25cm2
在面四个角地方设置缓冲包装,设置成正方形,边长约为15.11cm,以免误差,对于边长设置为15.20cm,将厚度设置为2.90cm,由于底面积为700cm2,所以设置为底面的两个缓冲包装,具体结构图见附图2和图3。
图3缓冲包装结构图
图4缓冲包装结构立体图
装配图如下:
图5缓冲包装装配立体图
图6缓冲包装装配工程图
五、设计瓦楞纸箱并校核其抗压强度
飞利浦AC4074空气清新器的重量为11.18kg,外型尺寸为:
355x200x640(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384*229*669(mm)。
1、瓦楞纸箱的设计。
(1)箱型使用0201型瓦楞纸箱,采用单页箱,AB型双楞。
图70201箱型图
(2)瓦楞纸板。
表四瓦楞纸箱参数表
种
类
内装物最大重量kg
最大综合尺寸mm
代号
纸板结构
1类
2类
3类
单
瓦
楞
纸
箱
5
700
单
瓦
楞
BS-1.1
BS-2.1
BS-3.1
10
1000
BS-1.2
BS-2.2
BS-3.2
20
1400
BS-1.3
BS-2.3
BS-3.3
30
1750
BS-1.4
BS-2.4
BS-3.4
40
2000
BS-1.5
BS-2.5
BS-3.5
双
瓦
楞
纸
箱
15
1000
双
瓦
楞
SD-1.1
SD-2.1
SD-3.1
10
1400
SD-1.2
SD-2.2
SD-3.2
30
1750
SD-1.3
SD-2.3
SD-3.3
40
2000
SD-1.4
SD-2.4
SD-3.4
55
2500
SD-1.5
SD-2.5
SD-3.5
内销产品选用第二类瓦楞纸板。
内状物质量为11.18kg,最大综合尺寸为1282mm,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/m11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:
公式④
P=0.95∑Rb=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。
表五瓦楞纸箱尺寸修正表
尺寸名称
Li
Bi
Hi
小箱型
中箱型
大箱型
K’
3~7
3~7
1~3
3~4
5~7
内状物的外廓尺寸为L0=384mm,B0=229mmH0=669mm
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=391mmBˊ=234mmHˊ=672mm。
表六制造尺寸修正系数表
L1
L2
B1
B2
H
F
A
6
6
6
3
9
4
B
3
3
3
1
6
1
C
4
4
4
2
8
3
AB
9
9
9
6
16
6
BC
8
8
8
5
14
9
单页箱长度、宽度、高度的ΔXˊ分别取9mm,6mm,9mm,5mm,18mm则确定纸箱的制造尺寸为:
L1=L’+9=400mmL2=L’+6=397mmB1=B’+9=243mmB2=B’+5=239mmH=H’+18=690mm
外摇盖的尺寸:
F=B1/2+ΔXˊ=243/2+5=122mm,接头(舌边)尺寸定为50mm。
楞行
A
B
C
AB
BC
K
5~7
3~5
4~6
8~12
7~11
表七外尺寸修正系数表
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=410mmH''=H+ΔX=681mmB''=B+ΔX=239mm。
(4)瓦楞纸箱开槽宽度的计算
瓦楞纸箱选用的是AB型楞,AB型楞的瓦楞纸板的计算厚度为t=8.1㎜,则开槽宽度为d=2t=2×8.1=16.2㎜
(5)瓦楞纸箱的结构。
每个纸箱所需瓦楞纸板的面积为:
(410x681+410x239+681x239)x2=(279210+97990+162759)x2=1079918mm2=1.079918m2,其质量为1.41469258kg。
图8纸箱展开图
2、瓦楞纸箱的堆码强度。
表八常用楞常数及箱常数
楞型
A
B
C
AB
aXz
8.36
5.00
6.10
13.36
J
0.59
1.27
1.27
1.01
收缩率Ci
1.532
1.361
1.477
******************************公式⑤
式中:
Px——瓦楞纸板的综合环压强度,N/㎝;
Rn——纸板面纸、里纸的环压强度测试值;
Rmn——瓦楞芯纸的环压值;
Cn——瓦楞原纸的楞缩率;
其中环压强度:
R=0.152W
式中:
W——原纸定量——环压指数
面纸的环压强度为R1=0.152×155×6.3=148.428N
里纸的环压强度为R2=0.152×155×6.3=148.428N
芯纸的环压指数为=8
芯纸的环压强度为R3=0.152×155×8=188.48N
此瓦楞纸箱的楞型为AB型,查表知它们的收缩率分别为:
C1=1.53,C2=1.36则综合环压强度为:
Px=[(148.428×2+188.48)+188.48×(1.53+1.36)]/15.2=67.77N/㎝
瓦楞纸箱的抗压强度
P=Px(4aXz/Z)2/3J*****************************************公式⑥
纸箱周长为1279mm,查得楞常数aXz=13.36,箱常数J=1.01
P=67.77x(4x13.36/1279)2/3x1279x1.01=10541.28N
Ps=9.81G(Nmax-1)
Ps——纸箱的堆码强度,N
G——单个纸包装箱的毛重,kg
Nmax——最大堆码层数
单个纸箱毛重约为11.18+1.42=12.6kg,假设仓库为2.0m高,则最大堆码层数为2000/126.0=16,约16层,故Ps=1854.09N
安全系数K=10541.28/1854.09=5.6
故其保守安全系数K=
=1.71<5.6
所以可以满足堆码强度。
六、集合包装设计
1、托盘的选择
选择托盘的依据是托盘的表面利用率要高。
瓦楞纸箱的外尺寸为:
410mm×239mm×681mm。
根据我国联运平托盘外部尺寸系列(GB2934-1982)选择代号为TP3的双面使用型联运托盘,公称尺寸L×B=1200mm×1000mm,叉孔高度为100mm。
2、瓦楞纸箱在托盘上的排列方式
排列方式选择Q型即为l//B;b//L;托盘L方向上排列瓦楞纸箱的数目为2;B方向上排列瓦楞纸箱的数目为3。
托盘高度方向的排列数目为3。
2、瓦楞纸箱在托盘上的堆码方式
瓦楞纸箱在托盘上的堆码方式采用平齐重叠堆码方式。
该方式使瓦楞纸箱的四个角上下对应,故承载能力大,强度高,但稳定性稍差。
3、托盘包装的固定方式
该托盘包装的固定用压敏胶带并加抗滑夹层的方式加以固定。
4、托盘的表面利用率
表面利用率
×100%=
×100%=81.66%
5、单个托盘的外尺寸
L0=1000mm;B0=1200mm;H0=681×3+100=2143mm;
七、集装箱
1、集装箱的选择
已知托盘包装件的最大外尺寸为L0×B0×H0=410mm×239mm×681mm。
由于该托盘包装外尺寸的高度为2043mm,在所有集装箱的都无法使该托盘包装进行堆码放置,只能是一层。
表九通用集装箱内部尺寸表
型号
最小内部尺寸(mm)
最小内部容积(m3)
高
宽
长
1AA
2350
2330
11998
65.7
1CC
2350
2330
5867
32.1
10D
2197
2330
3823
19.6
5D
2197
2330
1780
6.1
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