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笔记本电脑缓冲包装设计
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2013-10-22 10:18:00
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资源简介

笔记本电脑缓冲包装设计

目录

一 流通环境分析------------------------------------------------------------2

(一) 产品的流通区间--------------------------------------------------3

(二)产品的主要运输方式-----------------------------------------------3

(三)装卸与搬运-------------------------------------------------------3

(四)贮存环节---------------------------------------------------------3

(五)流通环境的气象条件-----------------------------------------------3

二 产品特性分析------------------------------------------------------------3

内包装设计--------------------------------------------------------------4

缓冲包装设计------------------------------------------------------------4

(一)缓冲包装材料的选择----------------------------------------------4

(二)缓冲衬垫基本尺寸计算--------------------------------------------5

(三)缓冲衬垫的结构设计-----------------------------------------------7

(四)附件包装---------------------------------------------------------7

五 运输包装设计------------------------------------------------------------8

(一)内尺寸的计算----------------------------------------------------8

(二)制造尺寸计算----------------------------------------------------9

(三)外包装尺寸------------------------------------------------------9

(四)瓦楞纸箱的抗压强度-----------------------------------------------10

(五)堆码性能(系数)校核--------------------------------------------10

六 包装装配图--------------------------------------------------------------11

七 装箱单------------------------------------------------------------------12

八 成本分析----------------------------------------------------------------12

九总结--------------------------------------------------------------12

 

 

 

 

 

 

 

 

随着我国国民经济快速增长,人均可支配收入迅速增加,消费者的购买力增强,计算机尤其是笔记本电脑的市场需求呈现出了前所未有的强劲态势。过去人们关注的重点放在笔记本电脑的配置、功能、品牌、质量、服务等方面,但是随着环保意识的提升,人们对于笔记本电脑的包装越来越重视,开始追求绿色,追求“零包装”。因此对笔记本电脑设计出切实可行的包装方案,具有着重要的意义。

一、流通环境分析

(一) 产品的流通区间

1. 产地:广州

2. 目的地:全国各地

(二)产品的主要运输方式

铁路和公路运输

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。

(三)装卸与搬运

装卸作业包括人工与机械两种方式。按常规产品的跌落高度定为90cm。

(四)贮存环节

采用一般仓库贮存,堆码高度2.5m,堆码层数1层。

(五)流通环境的气象条件

由于产品在广州,销售范围为全国各地,从华南到全国含盖了几个气候带,虽然温度随地域的变化,变化较平缓,但产品包装件常常在短时间内经历较剧烈的温度变化。计算机显示器为电子产品,为了防止包装内产生结露现象,应严格控制包装材料的含水量,并用塑料薄膜对产品进行包裹并放入干燥剂。

用标准化的环境条件,该产品的运输条件可表示为2K2/2B1/2S1/2M1。

二、产品特性分析

(一)产品外形尺寸

长 300mm,宽230mm, 高25.6mm.

(二)产品重量

2.2kg

(三)产品重心

位于笔记本电脑的中部。

(四)易损件

屏幕表面正中位置垂直方向为易损部位。也就是显示器内部的显像管和玻璃屏幕。显像管位于显示器的内部,是显示器的核心部件,受到剧烈振动或冲击可能会造成显像管脱落;而屏幕也是显示器功能主体部件,有意破损的玻璃构成,所以屏幕也是显示器包装的重点保护对象;底座连接装置位于显示器的底部,安装使用时与底座连接,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。

(五)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。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,确定本次的产品脆值取[G]=70g。

(六)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。

三、内包装设计

选用聚乙烯(PE)袋,起防潮、保护外观免受划伤、防静电作用等。

尺寸:LxBxH=350mm×250mm×30mm,厚度1.5mm

聚乙烯袋示意图:

四、缓冲包装设计

笔记本电脑缓冲包装

(一 )、缓冲包装材料的选择

发泡聚苯乙烯(EPS)特性

EPS材料的优点是轻质、透明、强度大、防潮、耐腐蚀。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。

纸浆模塑制品特性

纸浆模塑制品的主要优势是原料资源丰富,具有一定的抗压、防震能力,防静电,吸附性较好,可堆叠存放,无毒,生产不复杂,用途较广,印刷性好和易回收等特性。主要缺点是吸水、吸油,阻气性较差,生产自动化程度不太高,成本比较高等。

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吸收和分散外来的撞击力,它导热率很低,隔热性能优异,独立气泡,几乎没有吸水性的放水材料。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。

缓冲材料确定,目前普遍用于电脑缓冲包装的是发泡聚苯乙烯(EPS)与发泡聚乙烯(EPE),聚乙烯泡沫塑料发泡均匀、柔软,有较好的缓冲与机械性能,压缩不易断裂,高低温环境下不易老化,可与产品直接接触不会产生化学变化与腐蚀现象。故综合考虑决定使用聚乙烯泡沫塑料(比重为0.032g/cm3)作为设计的缓冲材料。虽然发泡聚乙烯可以在自然环境中自动降解,包装废弃物会造成“白色污染”,所以近年来它的发展在一定程度上也受到了抑制,但我们可以通过在各地建立专门的回收站对其废弃物进行回收,二次利用,来解决污染问题。

(二)、缓冲衬垫基本尺寸计算

在本次设计中,已知参数W为2.2kg,G为70,H为90cm。在曲线图中作一条水平线,那么切点的纵坐标对应最小缓冲系数值 为5.6,而横坐标就对应最大应力值 为0.17×105Pa,

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。

根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得

T=CH/G=5.6×90/70=7.2 cm

 A=WG/σm=2.2×9.8×70×104/0.17×105=887.8cm2

挠度校核:衬垫尺寸的面积与厚度之比小于一定厚度时,衬垫容易挠曲或变弯,大大降低衬垫的负重能力。为了避免挠曲,其中嘴刁的承载面积 与厚度之比应符合以下规定(克斯特那经验公式)

Amin >(1.33T)2 >9.6cm2

887.8 > (1.33×3.6) 2  可知符合挠度要求。

②跌落姿势的校核: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.因而有必要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.计算此面积可通过以下公式:

图2发泡聚乙烯的动态缓冲特性曲线

 

式中Ae—等效投影面积;L—产品的长;b—产品的宽;d—产品的高;k—系数;这里取k值为1;由公式(4)得纸箱在进角跌落时的承载;A=182.2cm2

此时静应力:r=W/Ae=0.06(kg/cm2),结合图2得,静应力为0.06kg/cm2对应的最大加速度定小于产品的脆值70g,因此基于面跌落设计的缓冲垫满足角跌落的要求,只要通过了角冲击校核,就一定能满足棱冲击的要求,所以整个设计过程中没有进行缓冲击校核。

(三)、缓冲衬垫的结构设计

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,根据显示器的承载部位和易损部位,设计缓冲衬垫的结构。

由于显示器的重心位于中前部,所以缓冲衬垫的主要承载部分在前部;易损件玻璃屏幕也位于前部,又因为显示器的外形和重量均左右对称,所以缓冲衬垫也设计成左右对衬结构,从两侧对显示器进行保护。显示器的外形不是规则几何结构,要通过缓冲衬垫的结构设计使其能够在外包装箱内稳定,并且保证易损部件屏幕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如下图所示。

 

 (四)、附件包装

笔记本电脑的配件包括说明书、保修卡、驱动光盘、512优盘、数据线、电源适配器、电话线、电池。鉴于内装物和成本问题,所以采用瓦楞纸箱作外电脑配件的包装箱。经过计算,得出尺寸为:L×B×H=230mm×170mm×50mm.

部件盒平面展开图如下所示:

效果图:

 

五、运输包装设计

包装材料的选择

瓦楞纸板因无污染、可再生、具有良好的缓冲性能等优点.在运输包装中得到广泛应用,本设计也采用此材料设计外包装。对于笔记本电脑的包装一般是用单体包装的.本设计选标准箱型020l型.为了保持侧面的印刷面不被破坏.接头设计与侧面连接.由于笔记本电脑重量轻。故实际中可使用胶黏剂粘合接头。

按照GBT6544——1999标准规定.UV形瓦楞纸板分为A、C、B和E型四种。A楞型的纸箱承受平面压力性能比B和C楞型差,但其承受垂直压力性能较高:B楞型的瓦楞低又密.故耐垂直压力性能较差.但平面耐压性能较高;c楞型性能,介于A和B楞型之间既具有良好的缓冲保护性能,又具有一定的刚性:E楞型的纸板具有重虽轻、缓冲性能好、平面抗压强度好等特点,利于直接进行印刷,综合考虑,由于本设计对象笔记本电脑再流通过程中是堆码运输,因此对其纸箱要求要有较强的平面耐压性能;此外,电脑是高精密产品,所以对缓冲垫的要求较高.一般不承担了电脑的缓冲要求。即外包装无须承担缓冲功能.所以综合考虑选择B单瓦楞纸板设计。

(一)内尺寸的计算

式中:Xi——纸箱内尺寸(mm)

  Xmax——内装物最大外尺寸(mm)

 T——衬格或缓重建总厚(mm)

  K——内尺寸修正系数(查表)

 

表2  瓦楞纸箱内尺寸修正系数

L1

B1

H1

小型箱

中型箱

大型箱

3-7

3-7

1-3

3-4

5-7

 

取KL=5mm;KB=5mm;KH=4mm;又已知Lmax=300mm;Bmax=230mm;Hmax=25.6mm;T=72mm

所以

Li=Lmax+T+ K=300+72×2+5=449mm

Bi=Bmax+T+ K=230+72×2+5=379mm

Hi=Hmax+T+ K=25.6+72×2+4=173.6mm

即纸箱的内尺寸为:449mm×379mm×173.6mm

(二)制造尺寸计算

           X=Xi+k

F = B1/2 + X1  

式中:X——瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸mm

      Xi——纸箱内尺寸mm

      K——制造尺寸修正系数mm(查表)

F—纸箱对接摇盖宽度;B1—纸箱非结合端面制造尺寸;X1—摇盖拉长系数。

表3  02类单瓦楞纸箱制造尺寸修正系数(mm)

名称

 

楞型

L1

L2

B1

B2

H

A

6

4

6

3

9

B

3

2

3

2

6

C

5

3

5

3

8

E

2

1

2

1

3

 

表4  瓦楞纸箱接头尺寸J

纸板结构

单瓦楞

双瓦楞

J

35-40

45-50

 

表5  02类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数X1

名称

 

楞型

0201

0203

0204

0205

0206

A

2-3

0-2

2-3

0-2

0-2

B

1.5-2

0-1

1.5-2

0-1

0-1

C

1.5-2.5

0-1.5

1.5-2.5

0-1.5

0-1.5

E

0

0

0-1

0

0

 

由表3、4、5得出K11=3;K12=2;Kb1=3;Kb2=2;K=6;J=38;X1=2;

所以

       L1  = Li + K11 =452(mm),L2  = Li  + K12  =451(mm);

B1  = Bi+ Kb1  =382(mm),B2  = Bi + Kb2  =381(mm);

H = Hi +K =179.6(mm),F = B1/2+X1=193(mm);

 

(三)外包装尺寸

由以下公式可以得出其外尺寸:

X0 = Xi + 2t    

式中:X0 —瓦楞纸箱外尺寸;Xi —纸箱内尺寸;t-纸板计算厚度

表6  瓦楞纸板就算厚度(mm);

楞型

A

B

C

E

AB

BC

瓦楞纸板就算厚度

5.3

3.3

4.3

2.3

8.1

7.1

 

由表6,得出t=4。

所以由公式X0 = Xi +2t得;瓦楞纸箱的外尺寸为:437mm×387mm×181.6mm;

(四)瓦楞纸箱的抗压强度

Z=2(Lo+Bo)=2×(437+387)=1648mm

P=61.94×(4×6.10/1648)2/3×1.27×1648=1919N

(五)堆码性能(系数)校核

公式中:SPF—堆码性能系数

            Z—纸箱周边长mm

            Nmin----最大堆码层数

代入数据得  =4.3>2   说明对于安全堆码有足够的强度。

 

瓦楞纸箱平面展开图:

瓦楞纸箱效果图:

 

 

六、包装装配图

 

 

七、装箱单

一份说明书、保修卡、一张驱动光盘、一个电脑包、一个512优盘、一条数据线、一个电源适配器、一条电话线、电池

八、成本分析

九、总结

通过此次的笔记本电脑的运输包装的设计,使得自己在运输包装的课程有更加深入的系统的了解,对于自己在运输包装的认识更加深刻,对于自己在物流方向的运输包装有更加宏观的把握,为自己以后的发展奠定了良好的基础,同时也给自己一个更加广阔的空间,一个物流领域的全新认识和了解。

在设计过程中,意识到自己在某些方面的不足,为之后的学习和研究的领域和方向有个大体的方向和目标。这次设计是自己学习和实践的最好的结合。

 

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