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

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

四 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/σ_m可以求出衬垫面积A。

根据公式T=CH/G和A=WG/σ_m可得

T=CH/G=5.6×90/70=7.2 cm

 A=WG/σ_m=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）

A_min >(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A_e—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/A_e=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

取K_L=5mm；K_B=5mm；K_H=4mm；又已知L_max=300mm；B_max=230mm；H_max=25.6mm；T=72mm

所以

Li=L_max+T+ K^’=300+72×2+5=449mm

Bi=B_max+T+ K^’=230+72×2+5=379mm

Hi=H_max+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）

表4  瓦楞纸箱接头尺寸J

表5  02类单瓦楞纸箱摇盖伸长系数X₁

由表3、4、5得出K₁₁=3；K₁₂=2；K_b1=3；K_b2=2；K=6；J=38；X₁=2；

所以

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

B₁  = B_i+ K_b1  =382（mm），B₂  = B_i + K_b2  =381（mm）;

H = H_i +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 = X_i + 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）；

由表6，得出t=4。

所以由公式X₀ = X_i +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。