海尔统帅电冰箱的运输包装

1.课程设计目的与任务

1.1 课程设计的目的

（1）通过缓冲包装与结构设计课程设计，使同学们对指定产品的缓冲包装设计过程和设计方法有一个全面的了解，熟练掌握缓冲包装设计六步法；

（2）对于产品的缓冲衬垫和外包装箱的结构进行设计，掌握各种箱型结构设计的方法。

为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础。

1.2 课程设计的任务

为海尔统帅（Leader）BCD-133LA 133升机械两门冰箱（白色）设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱。要适合国内运输环境的要求，存贮时间为30——100天。

2.产品介绍

（1）产品名称

产品名称：海尔统帅

特性：压缩机制冷

价格：1299元

用途：保鲜食品

产品产地：青岛

销售范围：全国各地

重量：43kg

（2）产品外形尺寸

长宽高：525*475*1208( 单位：mm )

图2-1 外形简图

（3）产品机械性能和包装特殊要求

冰箱为易坏电器，需要尽可能降低运输流通过程对产品造成的损坏，运输包装或者称缓冲包装在这里所起的作用非常关键。冰箱的实效形式有a.冰箱受振动或冲击发生断裂b.冰箱表面或边角发生摩擦损伤c.长期堆码导致中包装产生蠕变d.冰箱长期处于潮湿、强光、酸碱环境材质下发生变质，影响使用寿命。

冰箱重力较大，因此内外包装、运输包装的合理设计对陶瓷制品非常重要。为保证陶瓷制品在流通过程中不被破损，就要研究产品在流通过程中的外部环境条件以及产品在流通环境下能承受的强度极限，并要研究缓冲材料的主要性能。

瓷器的瓶颈作为凹进去的部位很容易因为不小心而出现断裂。瓷器的底边边沿也属于凸出部件，缓冲设计时也应考虑到，不能够承载，并要与外包装容器离有一定的距离，以免冲击是受损。

3.流通环境

3.1流通的基本环节

在现代社会中，产品和物资的流通是经济活动中重要的组成部分。流通过程以生产工厂为起点，以消费者为终点。广义上说，它包括了商品及包装的运输、中转、仓贮、陈列、销售等环节。

包装件在运输流通中所经历的一切外部因素统称为流通环境条件。包装技术就是要确保产品由一地向另一地运送时不受经济上和功能上的意外损失。对产品可能遭遇的条件作考察与评价，是包装设计中的重要内容。流通过程的基本环节有：装卸搬运环节（分人工和机械两种方式）、运输环节、贮存环节。

对于双开门冰箱的运输流通环境分析如下：

（1）在装卸搬运环节中，由于此产品的销售遍及全国乃至全球任何地方，其销售范围非常的广泛，所以既可能有短流程运输也可能包括较长流程的运输。以为流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多，所以对此商品的包装件造成的损害就越大。装卸作业中既可能有人工装卸也有机械装卸，所以要中和考虑到抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装卸机的突然启动和过急的升降都会造成产品的跌落损害。

（2）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。汽车运输是包装件的共振频率一般小于25HZ，实验测得，汽车运输发生二次共振时其基频为8.2～8.5HZ，二次共振频率范围为17.3～18HZ，共振加速度增大为外界激励的18倍。汽车运输的随机振动加速度垂直方向最大，汽车运输振动能量绝大部分分布在0～200HZ，其中能量最集中处于0～50HZ频带内。汽车运输随机振动功率谱密度在2HZ和10HZ左右各有一个较大峰值。通常

2HZ 出的峰值为全频带内最大值，所以公路运输包装件的固有频率应避开这两个频率值。

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，在普通路轨上为80～120次/分，加速度最高为1g ；另一种是火车在挂钩撞合时产生的水平冲击，加速度可达2～4g 。若速度为14.5km/h 时作溜放挂钩，车体撞合瞬间可能产生18g 的冲击加速度。火车驶过钢轨时受到冲击，以正常速度70km/h 驶过钢轨时，垂直方向加速度峰值为5～8g 。

（3）贮存环节、贮存方法，堆码重量、高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境（如光、风、雨、虫、霉、鼠、尘、有害气体等）直接影响产品包装件的流通安全性。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2-3m ，堆码层数1层。 3.2确定跌落高度H

查表法：重量：43kg 尺寸120.8cm 装卸方式:两人携运 查文献2 表4-4得 跌落高度61H =cm 公式法:H

=

带入43W =kg 得H ==46cm 综上 60H =cm

3.3流通环境的频率谱。

表3-1 公路运输的频率普 表3-2 铁路运输的频率谱

4. 选择合适的缓冲材料

4.1 可选缓冲材料的特性

对于家电类产品常用的缓冲包装材料一般为泡沫塑料，包括泡沫聚 苯乙烯（PS ）、泡沫 聚乙烯（PE ）、泡沫聚氨酯塑料（PU ）、泡沫聚氯乙烯(PVC)等。 （1）发泡聚苯乙烯（EPS ）特性

发泡聚苯乙烯简称EPS ，它是以聚苯乙烯为原料发泡制成的一种半硬质的泡沫塑料，EPS 具有封闭式的泡沫颗粒状结构，其材料具有轻质、透明、强度大、防潮、耐腐蚀易于

加工模塑成型的特点，是一种很理想的缓冲材料，所以它是目前生产使用最广泛的缓冲材料。最大弱点是用后不能自行分解，从而其废弃物如果不回收处理则会适合对环境的大量污染。此外，它还有材料体积较大，堆置空间等缺点。

（2）发泡聚乙烯（EPE）特性

EPE俗称“珍珠棉”，由30-40倍高发泡成形的产品，重量轻，有一定坚固性、柔软性、缓冲性能，受反复冲击其特性不变，它是一种高强缓冲、抗振能力的新型环保材料，EPE的PH值为中性，不会对任何产品造成损伤，同时它的优良特性能抵御外界的酸缄腐蚀，珍珠棉是一种易于加工和处理的新型保护型包装材料，EPE柔韧、质轻、富有弹性能通过弯曲来水材料。不受各种气候条件影响，耐气候性优越。切割、粘合、层压、真空成形、压缩等的加工性优秀。细微气泡的泡沫材料、外表光滑、可着色，尽显优美效果。

本设计选用的缓冲包装材料是双曲正切型弹性材料，聚苯乙烯泡沫塑料ρ=0.0079g/cm3它是采用聚苯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、易于加工模塑成型等特点，是一种理想的缓冲材料。但发泡聚苯乙烯塑料也有自身缺点：由于其密度低，使其体积相对较大，这就是必要增大仓储及运输费用。

4.2缓冲材料的缓冲特性曲线

图4-1静态缓冲系数——应力对数坐标曲线（ρ=0.0079g/cm3）

图 4-2最大加速度——静应力曲线（ρ=0.0079g/cm 3）

5.确定产品的脆值

经验估算法：Gc W βα-= 203,0.306αβ== , 43W =kg

0.3062034364.217Gc -=?≈

类比法：

查文献2表5-4 美国军用手册 电冰箱的G 值为85-110 查文献2表5-5 中国机械标准化研究所推荐的产品脆值范围

电冰箱的G 值为60-90

综上: 70Gc =

[]/G Gc n = 1n ≥ 取 1.2n = []70/1.258.3G =≈

6.缓冲包装设计

6.1初步设计

已知产品重43kg ，许用脆值为59，等效跌落高度为60cm 。冰箱底面积较小。故采用全面缓冲包装法。

衬垫的面积A 等于产品底面积 52.547.52493.75A =?=2cm

mgGc m A σ=

即431059

0.10.249375

m σ??=

≈MPa

在曲线C-m σ中找出缓冲系数 C=4.7

CH T Gc =

即 4.760

4.7859

T ?=

≈cm 6.2衬垫校核。

①产品强度校核

在缓冲设计时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触部分的强度。产品与衬垫之间的作用力是相互的，在跌落冲击时，产品以惯性力和自重压缩衬垫，衬垫则以同样大小的弹力反作用于产品，在初步设计时，为了节省材料，常设法减少衬垫面积，带来的后果是产品支承面的应力集中，可能导致产品局部破损，所以要校核产品支承面的应力，控制在产品强调所允许的范围内。

[σ] ≥σm [σ]－产品许用应力Pa ， σm －冲击时的最大应力Pa ②挠度校核：克斯特那公式校核：()2min/1.33A T ＞1 计算得()2min/1.33A T =61.7＞1 ③跌落姿态校核

在衬垫基础设计中所 引用的一系列试验特性曲线和数据，都是以假定的理想姿态试验平直，底面着地为前提的，但衬垫的实际工况远非标准姿态。实际的流通过程中，包装件跌落姿态千变万化，有角着地的，面着地还有棱着地的，受力情况变化较大，因而有对基本设计尺寸作相应的调整。由于角着地时，其对产品的冲击能力最大，因此需对角着地进行校核当角着地时，承载面积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积。

④恢复性校核

①冲击次数不同，缓冲材料性能差异很大，因为回复性不肯100％。 ②蠕变量校核

缓冲材料在长期静压作用下，其塑性变形会随时间增大，这种蠕变使得衬垫尺寸变小，在使用一段时间后容器内出现间隙，加强内装产品的振动与摩擦损伤，同时缓冲衬垫的缓冲能力有所下降，考虑到这个因素，所以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。

()1Tc T Cr =+

Tc-修正后的厚度㎝；Cr －蠕变系数％ （这里取Cr=10％）；T －原设计厚度㎝ 代入得：Tc =4.78 ×﹙1﹢10％﹚= 5.3cm ⑤温湿度校核

环境温度个湿度的变化对衬垫的缓冲能力有明显的影响，温度的升高和降低，还会引起衬垫尺寸变化，因此，应根据流通过程可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。

经过各项校核后，且定最后衬垫尺寸为2494A =2cm , 5.5T =cm 6.3缓冲衬垫的结构设计

由于电冰箱的底部面积不大且高度较高，综合考虑采用全面缓冲包装，又因为在装卸过程中采用夹抱装卸，所以在电冰箱侧面用蜂窝纸板加以保护。初步设计为楞衬垫形式， 计算所得缓冲衬垫尺寸为2494A =2cm , 5.5T =cm 则衬垫与包装物单个接触面的面积为

2494A =2cm ，长为52.5cm ，宽为47.5cm ，高为120.8cm 。蜂窝纸板的尺寸，长为58.5cm ，

宽为5.5cm ，高为107.8cm 。

7.外包装箱设计

7.1箱型的选择

盖：0320 底： 0301 双层瓦楞纸板箱 楞型AB 7.2尺寸计算

最大外廓尺寸L0 * B0* H0=(L+2T) *(B+2T)*(H+2T)

=（536 ）*（486 ）*（1219 ） 7.2.1瓦楞纸箱的内尺寸

/max )1(k T n d n X X x x i ++-+=

式中：i X ——纸箱内尺寸，mm

max X ——内装物最大尺寸，mm x n ——内装物排列数目，件 T ——衬隔或缓冲的厚度，mm d ——内装物公差系数，mm /k ——内尺寸修正系数，mm

内装物的外廓尺寸为max L =536mm ，max B =486mm ，max H =1219mm ，查表9-14得，/k 在长度与宽度方向取3～7mm ，取5mm.高度方向取3～4 mm ，取3mm. x n =1, 5.5T =cm 由此确定的纸箱箱内尺寸：

0301型纸箱：i L =536+55+5=596mm i B =486+55+5=546mm

考虑到衬垫高度和冰箱的装箱，下底高度取i H =120mm

0320型纸箱：i L =536+55+5+8.1×2=612.2mm i B =486+55+5+8.1×2=562.2mm

i H =1219+55+3+8.1=1285.1mm

7.2.2瓦楞纸箱的制造尺寸 03类纸箱由箱体箱盖两部分组成，

0301型纸箱箱体的制造尺寸：k X X i += 式中： X ——03类箱盖制造尺寸，mm

i X ——03类箱体内尺寸，mm

k ——03类箱盖制造尺寸修正系数，mm 则有：L=596+9=605mm B=546+9=555mm H=1277+5=1282mm

0320型纸箱箱盖的制造尺寸：α+=+i X X 式中： +X ——03类箱盖制造尺寸，mm

i X ——03类箱体内尺寸，mm

α——03类箱盖制造尺寸修正系数，mm

则有：+

1L =612.2+26=638.2mm +2L =612.2+26=638.2mm +1B =562.2+26=588.2mm +2B =562.2+26=588.2mm

+H =1285.1-13=1272.1mm 7.2.3瓦楞纸箱的外尺寸 外尺寸公式：K X X +=max 0 式中：0X ─纸箱外尺寸，mm max X ─纸箱最大制造尺寸，mm K ─纸箱外尺寸修正系数，mm

对BC 型的双瓦楞纸板，长度和宽度方向的K 值取10mm ，，由此确定的纸箱外尺寸。 对0301型纸箱箱体：0L =605+10=615mm 0B =555+10=565mm 0H =1282+10=1292mm 对0320型纸箱箱盖：0L =638.2+10=648.2mm 0B =588.2+10=598.2mm 0H =1272.1+10=1282.1mm 7.2.4 对接摇盖制造尺寸

在0301型纸箱摇盖对接封合的箱型中，摇盖宽度的制造尺寸理论值为箱宽制造尺寸的2/1。但是，由于摇盖的回弹作用，必然在摇盖处产生空隙，因此需要加上修正值，这一修正值为摇盖的伸长系数，用f x 表示

F =

查表5-9可得：f x =6

则：对0301型纸箱有：2f

x B F +=

+=(555+6)/2 =280.5

对0320型纸箱有：2

1f

x B F +=+= (588.2+6)/2=297.1

接头尺寸

表7-1 瓦楞纸箱接头制造尺寸

综合考虑，取J=45 7.3瓦楞纸箱的校核 （1）瓦楞纸的选择

取面衬纸、底衬纸的定量取300g/2m

中夹层纸的定量取280 g/2

m

查表9-5得选芯纸的类型为B 级，定量为160 g/2m

（2）瓦楞纸板的综合环压强度

面纸板和里纸板的环压强度为 8.5×300=2550N 中夹层纸的环压强度为 8.5×280=2380N

此瓦楞纸板的楞型为AB 楞，查表9-1知他们的收缩率分别为：

A 楞为1.532

B 楞为1.361

芯纸的环压强度为 6.3×160=1008N

则由综合环压强度公式 2

.15mn

n n X R C R P ∑+∑=

对双瓦楞纸板来说 X P =2

.152

211321C R C R R R R m m ++++

确定参数， 1R =3R =γ×0.152W =7.7×0.152×300=351.12m N 152.0/ 2R =γ×0.152W =7.7×0.152×280=327.712m N 152.0/ 1m R =2m R =γ×0.152W =6.3×0.152×160=153.216m N 152.0/ X P =

2

.15)

361.1532.1(216.153712.32712.3512+?++?=96.92N/cm

（3）抗压强度

纸箱的的周长0301型箱体Z=2×(L+B ）=2×(615 + 565 )= 1180mm

0320型箱盖Z=2×(L+B ）=2×(648.2 + 598.2 )= 2492.8mm 凯里卡特简易公式 X P F P =?

查 文献3 表5-26 得抗压强度：

对0301型箱体：P=96.92×67.1=6503N/cm

对0320型箱盖： P=96.92×85.6=8296N/cm

(4)堆码强度

由以上计算得到的抗压强度计算知： 最大堆码层数为

max N =

G

P

81.9+1=13 最终确定堆码最高为13层，但由于电冰箱的高度较高，适合一层堆码，所以最终确定

堆码层数为1层。

7.3确定瓦楞纸箱封箱、钉箱要求

对于电冰箱的包装一般是用单体包装。由于电冰箱重量较重。故实际中使用钉子粘合接头。封箱选用宽度为80mm 的胶带，钉箱选用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=13.2 则钉数定为10个，钉距为56mm ，到顶、底两面的距离为30mm. 7.4瓦楞纸箱外包装装潢设计

8.小结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关运输包装方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于迎刃而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

参考文献资料

[1]陈永常.瓦楞纸箱的印刷与成型.北京：化学工业出版社，2005.

[2]彭国勋.物流运输包装设计[M].北京: 印刷工业出版社,2012.

[3]孙诚.包装结构设计[M].北京: 中国轻工业出版社,2012.

[4]王建清.包装材料学. 北京：中国轻工业出版社,2009.

[5] 郭彦峰.包装测试技术. 北京：化学工业出版社，2006.