运输包装课程设计

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 包装1002班

指导教师： 工作单位： 武汉理工大学

初始条件：根据现有的家电的产品特性，在重量，尺寸不变的情况下，考

虑出口包装的运输环境。（针对每款家电标明具体的产品尺寸，重量等基本参数） 题 目: LG双开门冰箱的运输包装设计

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1． 完成缓冲衬垫的设计计算并进行校核，画出缓冲衬垫的平面结构图和

立体图；

2． 选择瓦楞纸箱的型号，对箱板纸进行选型，并对瓦楞纸箱的结构尺寸

进行设计计算；

3．

4．

5． 对瓦楞纸箱进行强度校核； 绘制瓦楞纸箱展开图和装潢图。 说明书按武汉理工大学课程设计工作规范中的要求撰写。

时间安排：

2012年6月23日 确定设计方案和基本参数

2012年6月24—25日 完成缓冲衬垫设计并绘制衬垫平面结构图和立体图

2012年6月26-27日 设计瓦楞纸箱结构并绘制平面展开图和装潢图

2012年6月28日 撰写设计说明书

2012年6月29日 交说明书和图纸，答辩

指导教师签名： 2012年 6 月 21 日

系主任（或责任教师）签名： 2012年 6 月 21 日

目录

1 产品特性简介及市场定位 ..........................................3

2 产品运输流通环境分析 ............................................4

3 缓冲衬垫的设计计算 ..............................................5

3.1确定衬垫设计的基本参数 ........................................5

3.2确定缓冲材料 ..................................................6

3.3 流通环境的参数 ...............................................6

3.4缓冲衬垫校核 .................................................10

3.5缓冲衬垫结构设计 .............................................12

4瓦楞纸箱的设计 ..................................................13

4.1箱型 .........................................................13

4.2瓦楞纸板的选型 ...............................................13

4.3计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸 .........................15

4.4 纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核 ..................18

4.5瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺 .....................................19

4.6瓦楞纸箱的展开图 .............................................20

4.7 瓦楞纸箱的外观装潢设计 ......................................22

LG双开门冰箱的运输包装设计

1 产品特性简介及市场定位

衣食住行是每个老百姓每天必须的四样东西，然而，“民以食为天”，而从小就伴随我们成长的吃喝的东西可能会随着温度或者时间的变化而出现发霉变质的情况，随着现代人对营养的越来越重视，冰箱企业推出多种的冰箱的模式和制冷方式，使得人们生活中的食物，得以长久的保存，冰箱的品种也是越来越多，销售人群也越来越广，但与此同时，冰箱制造商和销售商得工作量也越来越大了，冰箱的市场也是越来越广阔的，为了满足客户的需求，冰箱制造商更是加紧研究发明，越

来越多种类的冰箱问世，越来越多不同制冷效果组合的冰箱现身。

LG双开门冰箱GR-Q20DDH产品特点：典雅的白色外观，在上点缀了绣球花束

纹路，LED冷光源照明，几乎不发出热量，可有效抑制箱体内部温度的波动与回升，恒温状态更佳，更多新鲜保障。

图 1-1 实物图

2 产品运输流通环境分析

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LG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）运输环节中，由于此产品的销售范围广，既要有长途运输也要有短途运输，所以涉及到的交通工具种类比较多，包括汽车、火车、船舶、飞机和电瓶拖车、铲（叉）车、手推车等。运输过程对货物包装件造成的损害原因有：冲击、振动、气候条件和其他原因等。

一般此产品从包装车间要经铲车、电瓶车运送到仓库中，此时运输工具的启

动、变速、转向、刹车会使产品改变速度，导致冲击损坏；当产品有仓库运送到铁路上及铁路运输过程中，由于交通工具会受到路面状况、路轨接缝、发动机振动、等因素影响，会产生振动。而且此过程中还会受到气候变化的影响等等。

（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。

缓冲包装以缓冲减振为主要功能，所以要着重考虑冲击与振动环境。 3 缓冲衬垫的设计计算

3.1确定衬垫设计的基本参数

表3-1 冰箱的具体参数

缓冲包装以缓冲减振为主要功能，所以要着重考虑冲击与振动环境。

3 缓冲衬垫的设计计算

3.1确定衬垫设计的基本参数

表3-1 冰箱的具体参数

3.2确定缓冲材料

缓冲包装材料种类繁多，但它们缓冲作用的远离都是通过自身形变来吸收包装件在流通过程中由于振动和冲击产生的能量。根据缓冲材料力与形变曲线通常可分为县弹性缓冲材料、正切性弹性缓冲材料、双曲正切型弹性缓冲材料、三次函数型弹性缓冲材料和不规则型弹性缓冲材料。按类型分可分为泡沫塑料、气泡薄膜、碎屑状材料、橡胶、纸和纸板等。

本设计选用的缓冲包装材料是双曲正切型弹性材料EPS，即发泡聚苯乙烯。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，它抗压强度大，成本低，还可制成带肋的复杂形状，以节约用量；震动阻尼大，及抗震性好；光滑的略带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；可接触食品；热敏感性低，两秒内便可自熄；抗蠕变性能极好；重载下的缓冲性能好。这里选取EPS作为缓冲衬垫的材料。

3.3 流通环境的参数

3.3.1 等效跌落高度的确定

人工装卸中的跌落高度可以用以下经验公式计算，它适用于16Kg以上的包装件：

300

H （3-1）

300

37.5cm 算得H

64人工装卸中的跌落高度H可以由下表查得，冰箱重量W=64kg，可以取试验的跌落高度H=53cm。

表3-2装卸环境与跌落高度

3.3.2产品脆值的选择

产品脆值的确定方法有碰撞机实验法和自由跌落实验法两种。测定时可视具体条件任选一种进行。采用试验方法测定产品脆值，须对产品试样做破坏性的试验，这对于批量小价格昂贵的产品来说的话是不符合实际的，有时是不允许的。加上实验本身需要一系列的设备和控制仪表，也会给实际工作带来困难。因此工程上常用一组经验数据对比的方法来判定产品的脆值，称为脆值的经验估算法。

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。此值表示产品对外力的承受能力。由于条件不允许，在此只能通过查阅相关产品的数据来估计产品的脆值。

日本英国得出的产品脆值如下表：

表3-3 日本得出的产品脆值

表3-4 英国得出的产品脆值

由上表查得LG双开门冰箱的脆值为90g。

3.3.3确定缓冲衬垫的尺寸

在图中取Gm=90g作一条水平直线与缓冲曲线族相交，取厚度较小的缓冲曲线进行设计；因为冰箱质量和尺寸较大，所以取T=4.0cm，它的两个交点中取靠右边的，取右边的进行设计用材料最省，右边的点对应静应力为σsd=0.09×105Pa，所需承载面积：

WA （3-2）

sd

A

649.8

104697cm2 5

0.0910

由图中可知最低点对应的加速度最小，缓冲性能最好，产品的安全率最高，若用最低点设计有：σse=0.035×105Pa

649.842

A101792cm 5

0.03510

由此可见，承载面积可做两钟选择，节约材料取A=697cm，提高产品安全率取A=1792cm2，该设计取厚度T=4.0cm，A=1792cm2的发泡聚乙烯泡沫垫。

由于局部缓冲，初步设计为角衬垫形式，那么每块承载面积为：

1792L2448cm2

4L=21.2cm

2

图3-1 聚苯乙烯动态缓冲特性曲线

3.4缓冲衬垫校核

3.4.1产品强度校核(产品支承面的应力校核)

角跌落时的有效受力面积为（若取K=1）

Ae3L2

Ae3448776cm2

此时静应力为：

W

sA

e

3-3） （3-4） （

s649.81040.081105Pa 776

由图3-1知许用应力0.09105Pa

因为s，所以强度校核通过。

3.4.2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。衬垫的最小承载面积Amin与厚度应满足

Amin1 （3-5） 1.33T2

1792

15.81，所以计算所得衬垫面积是稳定的，合理的。 因为21.334

3.4.3跌落姿态校核

局部缓冲包装角跌落冲击等效面积的确定 根据：AeKL2(lbd)

(lbd)222 （3-6）

其中：Ae-等效面积cm2;L2-角衬垫面积cm2

l,b,d-产品的长，宽，高尺寸cm；

k-系数，取1～4。 34486055159Ae20945cm2 6025521592A60553300cm2

因为Ae

若要Ae>A,则3L2605515960255159223300

得L2>715cm2,L=26.7cm

3.4.4蠕变量校核

蠕变量校核。缓冲材料在长时间的静压力作用下，其塑性变形量会随时间的增加而增加，这种蠕变使衬垫厚度变小，缓冲能力下降，所以设计衬垫尺寸应加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量Cr。

Tc=T(1+Cr) （3-7）

式中：Tc——修正后的厚度cm

T——原设计厚度cm

Cr——蠕变系数%（这里取10%）

Tc=T(1+Cr)=4.0（1+10%）=4.4cm

经过以上校核，最后计算所得缓冲衬垫尺寸为T=4.4cm,A=4L2=2860cm2。

3.5缓冲衬垫结构设计

以上只是说明的缓冲衬垫的设计思路，实际衬垫还要考虑许多结构以及各种环境条件的因素，自然比以上的构思要复杂许多。

因为A=2860cm2,接近冰箱的底面积，所以缓冲衬垫采用天地垫结构，

其内尺寸：长a=600mm，宽b=550mm，高h=267mm，

外尺寸：a=600+2T=688mm，b=550+2T=638mm，h=267+T=311mm。因为冰箱底下有四个脚支座，因此在衬垫的相应位置应该有四个下凹的坑。上衬垫除了没有脚支座外其他的与下衬垫相同。

其三视图见附图。

’’’

4瓦楞纸箱的设计

4.1箱型

因为冰箱属于大型家电，为了便于装箱，采用套装结构的箱型，03型套装箱，这里选取0301型箱，因为周长过大，采用二页箱。

4.2瓦楞纸板的选型

表4-1 瓦楞纸板表（GB6543—86

）

LG双开门冰箱的最大综合尺寸为 600+550+1590=2740mm

因为用于出口，所以选用第一类瓦楞纸板，内装物质量为64kg，最大综合尺寸为2740mm，根据瓦楞纸板表（GB6543-86），其代号为D-1.5，即应选用第一类

第五种双瓦楞纸板，D-1.5的技术指标为耐破强度2550kPa，边压强度为10780N/m,戳穿强度为13.7J。

表4-2 箱板纸技术指标（GB13024—2003）

根据表4-2，选用C等箱纸板，其耐破指数为1.5 Pa•㎡/g，环压指数为6N•m/g。内、外面纸的定量取320g/㎡，中间垫纸的定量取280 g/㎡。根据表4-3，选用C等瓦楞芯纸，两层瓦楞的定量均取160 g/㎡，其环压指数为5 N•m/g。

表4-3 瓦楞芯纸技术指标（GB13023—1991）

按照选用的箱纸板，瓦楞纸板的耐破强度为

（4-1） =0.95×（1.5×320+1.5×280+1.5×320）=1311kPa

按照选用的箱纸板和瓦楞芯纸，瓦楞纸板的定量为1400 g/㎡,其中粘合剂定

量为100 g/㎡。

4.3计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸

4.3.1瓦楞纸箱的内尺寸

（4-2）

式中：Xmax—— 内装物最大尺寸； nx ——内装物排列数目；

T——衬隔或缓冲的厚度；

d——内装物公差：中包装盒±1-2mm/件;针织品±3mm/12件；

硬质刚性品 1-2mm/件

k1 ——内尺寸修正值，在长度与宽度方向的取值为3-7mm；

高度方向：小型箱为1-3mm；中型箱为3-4mm；大型箱为5- 7mm。

内装物的外廓尺寸为Lmax=600mm，Bmax=550mm，Hmax=1590mm，公差△X0在长度与宽度方向取3～7mm，高度方向取3～4 mm，由此确定的纸箱箱内尺寸： 对于下底有：

Li6004425693mm

Bi5504425643mm

考虑到衬垫高度和冰箱的装箱，下底高度取

Hi320mm

对于上盖，下底的外尺寸加公差即为其内尺寸，所以：

Li'=709+5=714mm

Bi'=658+5=663mm

考虑到上盖离地要留一定距离，其内尺寸：

Hi'=1590+44+44—150=1528mm

4.3.2 瓦楞纸箱的制造尺寸

内尺寸伸长量ΔXˊ按表4-4取值，接头尺寸J取50mm，于是纸箱的制造尺寸 ：

X=Xi+k （4-3）

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）

对于下底：

L下=693+6=699mm

B下=643+5=648mm

H下=320+10=330mm

对于上盖：

L上=714+6=720mm

B上=663+5=668mm

H上=1528+10=1538mm B摇盖宽度FXf 2

得F=334+5=339mm

4.3.3瓦楞纸箱的外尺寸

外尺寸公式：

X0 = Xmax + K （4-4） 式中： X0─纸箱外尺寸，mm

Xmax─纸箱最大制造尺寸，mm

K─纸箱外尺寸修正系数，mm

对AB型的双瓦楞纸板，加大值△X取8～12mm，长度和宽度方向的加大值取10mm，，由此确定的纸箱外尺寸为:

对于下底：

L0=699+10=709mm

B0=648+10=658mm

H0=330mm

对于上盖：

L0'=720+10=730mm

B0'=668+10=678mm

H0'=1538+12=1540mm

表4-5 瓦楞纸箱外尺寸修正系数

K

4.3.4瓦楞纸箱的结构

瓦楞纸板的面积：

对于下底：A下=B×L+2×L×H+2×B×H+4×H×H

=648×669+2×669×330+2×648×330+4×330×330

=1.74m2

对于上盖：A上=(2L+2B+J)(H+F)—JF

=（2×720+2×668+50）×（1538+339）—50×339

=5.29m2

瓦楞纸板的重量：W=QA

所以W=1.4×（1.74+5.29）=9.8kg

4.4 纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核

瓦楞纸箱的周长为 Z=2（L+B）=2(665+614)=2558mm=258.8cm

瓦楞纸箱的综合环压强度为

pxrQCrmQm （4-5）

=(6×320+6×280+6×320)+（5×1.6×160+160×5×1.4）

=79.2(N/cm)

楞常数取13.36，箱常数取0.66，瓦楞纸箱的的抗压强度为

4aXzPcPxZJ （4-6） Z23

=4726(N)

W=(64+9.8)×9.8=723.24(N)

堆码高度取450cm，安全系数取2，纸箱的堆码载荷为 h PKW1 （4-7） H

4500 2723.2412382NPc 1700

因为抗压强度比堆码载荷大得多，所以这个瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。

4.5瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺

4.5.1瓦楞纸箱的手孔

为了便于搬运，常在纸箱的两个端面上开手孔，手孔的宽度应根据人的手幅确定，成年男性的手幅为76～97，因此手孔宽度b应取100mm，手孔高度取800mm。

4.5.2瓦楞纸箱的封箱工艺

钉合与胶带粘合工效低，难以实现生产过程自动化，用粘合剂粘合可以解决这个难题，使用的粘合剂主要是具有速干性的醋酸乙烯类粘合剂，实验表明，只要粘合剂的用量达到要求，粘合纸箱的抗压强度、粘合强度以及在跌落试验中的表现都优于钉合与胶带粘合，这是一种很有前途的粘合方法。

4.6瓦楞纸箱的展开图

4.7 瓦楞纸箱的外观装潢设计

在运输包装的瓦楞纸箱上设计纸箱箱面印刷标志。在箱面上印刷特定图形记号

和文字说明，通常称为运输包装标志，它与商品内包装的装潢设计不同，要求简

明，清晰。

箱面上要印刷的常用的标志有：识别标志、指示标志、危险品标志。

识别标志：（1） 贸易标志。（2） 商品品名和商标。（3） 目的地标志。

（4）货号和数量标志。（5）体积与重量标志。标明每一纸箱的外尺寸（长×宽×

高）和重量（净重和总重），以便承运部门参考这些数据，选择运输方式和堆码方

式。（6）生产厂和国名标志。

消毒柜的瓦楞纸箱的体积（600×550×1590）和重量（净重：64Kg）。

指示标志：在玻璃真空杯运输包装箱上由于我说设计的包装结构翻过来以后的

缓冲效果不如正装时好所以要有向上标志。

图4-2 向上标志

由于运输包装以及外包装均为纸包装，所以要注意防潮防湿。

图4-3 防湿标志

由于内包装物为冰箱，所以要有小心轻放标志。

图4-4 小心轻放

装潢展开图见附图.

参考文献

[1]彭国勋等.运输包装[M].北京：印刷工业出版社，1999.1

[2]彭国勋.物流运输包装设计[M].北京：印刷工业出版社，2006.10

[3]包装国家标准汇编[M].北京：中国标准出版社，1986.8

[4]范文高.运输包装设计手册[M].北京：机械工业出版社，1990.3

本科生课程设计成绩评定表

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 包装1002班

指导教师： 工作单位： 武汉理工大学

初始条件：根据现有的家电的产品特性，在重量，尺寸不变的情况下，考

虑出口包装的运输环境。（针对每款家电标明具体的产品尺寸，重量等基本参数） 题 目: LG双开门冰箱的运输包装设计

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1． 完成缓冲衬垫的设计计算并进行校核，画出缓冲衬垫的平面结构图和

立体图；

2． 选择瓦楞纸箱的型号，对箱板纸进行选型，并对瓦楞纸箱的结构尺寸

进行设计计算；

3．

4．

5． 对瓦楞纸箱进行强度校核； 绘制瓦楞纸箱展开图和装潢图。 说明书按武汉理工大学课程设计工作规范中的要求撰写。

时间安排：

2012年6月23日 确定设计方案和基本参数

2012年6月24—25日 完成缓冲衬垫设计并绘制衬垫平面结构图和立体图

2012年6月26-27日 设计瓦楞纸箱结构并绘制平面展开图和装潢图

2012年6月28日 撰写设计说明书

2012年6月29日 交说明书和图纸，答辩

指导教师签名： 2012年 6 月 21 日

系主任（或责任教师）签名： 2012年 6 月 21 日

目录

1 产品特性简介及市场定位 ..........................................3

2 产品运输流通环境分析 ............................................4

3 缓冲衬垫的设计计算 ..............................................5

3.1确定衬垫设计的基本参数 ........................................5

3.2确定缓冲材料 ..................................................6

3.3 流通环境的参数 ...............................................6

3.4缓冲衬垫校核 .................................................10

3.5缓冲衬垫结构设计 .............................................12

4瓦楞纸箱的设计 ..................................................13

4.1箱型 .........................................................13

4.2瓦楞纸板的选型 ...............................................13

4.3计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸 .........................15

4.4 纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核 ..................18

4.5瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺 .....................................19

4.6瓦楞纸箱的展开图 .............................................20

4.7 瓦楞纸箱的外观装潢设计 ......................................22

LG双开门冰箱的运输包装设计

1 产品特性简介及市场定位

衣食住行是每个老百姓每天必须的四样东西，然而，“民以食为天”，而从小就伴随我们成长的吃喝的东西可能会随着温度或者时间的变化而出现发霉变质的情况，随着现代人对营养的越来越重视，冰箱企业推出多种的冰箱的模式和制冷方式，使得人们生活中的食物，得以长久的保存，冰箱的品种也是越来越多，销售人群也越来越广，但与此同时，冰箱制造商和销售商得工作量也越来越大了，冰箱的市场也是越来越广阔的，为了满足客户的需求，冰箱制造商更是加紧研究发明，越

来越多种类的冰箱问世，越来越多不同制冷效果组合的冰箱现身。

LG双开门冰箱GR-Q20DDH产品特点：典雅的白色外观，在上点缀了绣球花束

纹路，LED冷光源照明，几乎不发出热量，可有效抑制箱体内部温度的波动与回升，恒温状态更佳，更多新鲜保障。

图 1-1 实物图

2 产品运输流通环境分析

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LG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）运输环节中，由于此产品的销售范围广，既要有长途运输也要有短途运输，所以涉及到的交通工具种类比较多，包括汽车、火车、船舶、飞机和电瓶拖车、铲（叉）车、手推车等。运输过程对货物包装件造成的损害原因有：冲击、振动、气候条件和其他原因等。

一般此产品从包装车间要经铲车、电瓶车运送到仓库中，此时运输工具的启

动、变速、转向、刹车会使产品改变速度，导致冲击损坏；当产品有仓库运送到铁路上及铁路运输过程中，由于交通工具会受到路面状况、路轨接缝、发动机振动、等因素影响，会产生振动。而且此过程中还会受到气候变化的影响等等。

（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。

缓冲包装以缓冲减振为主要功能，所以要着重考虑冲击与振动环境。 3 缓冲衬垫的设计计算

3.1确定衬垫设计的基本参数

表3-1 冰箱的具体参数

缓冲包装以缓冲减振为主要功能，所以要着重考虑冲击与振动环境。

3 缓冲衬垫的设计计算

3.1确定衬垫设计的基本参数

表3-1 冰箱的具体参数

3.2确定缓冲材料

缓冲包装材料种类繁多，但它们缓冲作用的远离都是通过自身形变来吸收包装件在流通过程中由于振动和冲击产生的能量。根据缓冲材料力与形变曲线通常可分为县弹性缓冲材料、正切性弹性缓冲材料、双曲正切型弹性缓冲材料、三次函数型弹性缓冲材料和不规则型弹性缓冲材料。按类型分可分为泡沫塑料、气泡薄膜、碎屑状材料、橡胶、纸和纸板等。

本设计选用的缓冲包装材料是双曲正切型弹性材料EPS，即发泡聚苯乙烯。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，它抗压强度大，成本低，还可制成带肋的复杂形状，以节约用量；震动阻尼大，及抗震性好；光滑的略带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；可接触食品；热敏感性低，两秒内便可自熄；抗蠕变性能极好；重载下的缓冲性能好。这里选取EPS作为缓冲衬垫的材料。

3.3 流通环境的参数

3.3.1 等效跌落高度的确定

人工装卸中的跌落高度可以用以下经验公式计算，它适用于16Kg以上的包装件：

300

H （3-1）

300

37.5cm 算得H

64人工装卸中的跌落高度H可以由下表查得，冰箱重量W=64kg，可以取试验的跌落高度H=53cm。

表3-2装卸环境与跌落高度

3.3.2产品脆值的选择

产品脆值的确定方法有碰撞机实验法和自由跌落实验法两种。测定时可视具体条件任选一种进行。采用试验方法测定产品脆值，须对产品试样做破坏性的试验，这对于批量小价格昂贵的产品来说的话是不符合实际的，有时是不允许的。加上实验本身需要一系列的设备和控制仪表，也会给实际工作带来困难。因此工程上常用一组经验数据对比的方法来判定产品的脆值，称为脆值的经验估算法。

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。此值表示产品对外力的承受能力。由于条件不允许，在此只能通过查阅相关产品的数据来估计产品的脆值。

日本英国得出的产品脆值如下表：

表3-3 日本得出的产品脆值

表3-4 英国得出的产品脆值

由上表查得LG双开门冰箱的脆值为90g。

3.3.3确定缓冲衬垫的尺寸

在图中取Gm=90g作一条水平直线与缓冲曲线族相交，取厚度较小的缓冲曲线进行设计；因为冰箱质量和尺寸较大，所以取T=4.0cm，它的两个交点中取靠右边的，取右边的进行设计用材料最省，右边的点对应静应力为σsd=0.09×105Pa，所需承载面积：

WA （3-2）

sd

A

649.8

104697cm2 5

0.0910

由图中可知最低点对应的加速度最小，缓冲性能最好，产品的安全率最高，若用最低点设计有：σse=0.035×105Pa

649.842

A101792cm 5

0.03510

由此可见，承载面积可做两钟选择，节约材料取A=697cm，提高产品安全率取A=1792cm2，该设计取厚度T=4.0cm，A=1792cm2的发泡聚乙烯泡沫垫。

由于局部缓冲，初步设计为角衬垫形式，那么每块承载面积为：

1792L2448cm2

4L=21.2cm

2

图3-1 聚苯乙烯动态缓冲特性曲线

3.4缓冲衬垫校核

3.4.1产品强度校核(产品支承面的应力校核)

角跌落时的有效受力面积为（若取K=1）

Ae3L2

Ae3448776cm2

此时静应力为：

W

sA

e

3-3） （3-4） （

s649.81040.081105Pa 776

由图3-1知许用应力0.09105Pa

因为s，所以强度校核通过。

3.4.2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。衬垫的最小承载面积Amin与厚度应满足

Amin1 （3-5） 1.33T2

1792

15.81，所以计算所得衬垫面积是稳定的，合理的。 因为21.334

3.4.3跌落姿态校核

局部缓冲包装角跌落冲击等效面积的确定 根据：AeKL2(lbd)

(lbd)222 （3-6）

其中：Ae-等效面积cm2;L2-角衬垫面积cm2

l,b,d-产品的长，宽，高尺寸cm；

k-系数，取1～4。 34486055159Ae20945cm2 6025521592A60553300cm2

因为Ae

若要Ae>A,则3L2605515960255159223300

得L2>715cm2,L=26.7cm

3.4.4蠕变量校核

蠕变量校核。缓冲材料在长时间的静压力作用下，其塑性变形量会随时间的增加而增加，这种蠕变使衬垫厚度变小，缓冲能力下降，所以设计衬垫尺寸应加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量Cr。

Tc=T(1+Cr) （3-7）

式中：Tc——修正后的厚度cm

T——原设计厚度cm

Cr——蠕变系数%（这里取10%）

Tc=T(1+Cr)=4.0（1+10%）=4.4cm

经过以上校核，最后计算所得缓冲衬垫尺寸为T=4.4cm,A=4L2=2860cm2。

3.5缓冲衬垫结构设计

以上只是说明的缓冲衬垫的设计思路，实际衬垫还要考虑许多结构以及各种环境条件的因素，自然比以上的构思要复杂许多。

因为A=2860cm2,接近冰箱的底面积，所以缓冲衬垫采用天地垫结构，

其内尺寸：长a=600mm，宽b=550mm，高h=267mm，

外尺寸：a=600+2T=688mm，b=550+2T=638mm，h=267+T=311mm。因为冰箱底下有四个脚支座，因此在衬垫的相应位置应该有四个下凹的坑。上衬垫除了没有脚支座外其他的与下衬垫相同。

其三视图见附图。

’’’

4瓦楞纸箱的设计

4.1箱型

因为冰箱属于大型家电，为了便于装箱，采用套装结构的箱型，03型套装箱，这里选取0301型箱，因为周长过大，采用二页箱。

4.2瓦楞纸板的选型

表4-1 瓦楞纸板表（GB6543—86

）

LG双开门冰箱的最大综合尺寸为 600+550+1590=2740mm

因为用于出口，所以选用第一类瓦楞纸板，内装物质量为64kg，最大综合尺寸为2740mm，根据瓦楞纸板表（GB6543-86），其代号为D-1.5，即应选用第一类

第五种双瓦楞纸板，D-1.5的技术指标为耐破强度2550kPa，边压强度为10780N/m,戳穿强度为13.7J。

表4-2 箱板纸技术指标（GB13024—2003）

根据表4-2，选用C等箱纸板，其耐破指数为1.5 Pa•㎡/g，环压指数为6N•m/g。内、外面纸的定量取320g/㎡，中间垫纸的定量取280 g/㎡。根据表4-3，选用C等瓦楞芯纸，两层瓦楞的定量均取160 g/㎡，其环压指数为5 N•m/g。

表4-3 瓦楞芯纸技术指标（GB13023—1991）

按照选用的箱纸板，瓦楞纸板的耐破强度为

（4-1） =0.95×（1.5×320+1.5×280+1.5×320）=1311kPa

按照选用的箱纸板和瓦楞芯纸，瓦楞纸板的定量为1400 g/㎡,其中粘合剂定

量为100 g/㎡。

4.3计算瓦楞纸箱内尺寸、外尺寸和制造尺寸

4.3.1瓦楞纸箱的内尺寸

（4-2）

式中：Xmax—— 内装物最大尺寸； nx ——内装物排列数目；

T——衬隔或缓冲的厚度；

d——内装物公差：中包装盒±1-2mm/件;针织品±3mm/12件；

硬质刚性品 1-2mm/件

k1 ——内尺寸修正值，在长度与宽度方向的取值为3-7mm；

高度方向：小型箱为1-3mm；中型箱为3-4mm；大型箱为5- 7mm。

内装物的外廓尺寸为Lmax=600mm，Bmax=550mm，Hmax=1590mm，公差△X0在长度与宽度方向取3～7mm，高度方向取3～4 mm，由此确定的纸箱箱内尺寸： 对于下底有：

Li6004425693mm

Bi5504425643mm

考虑到衬垫高度和冰箱的装箱，下底高度取

Hi320mm

对于上盖，下底的外尺寸加公差即为其内尺寸，所以：

Li'=709+5=714mm

Bi'=658+5=663mm

考虑到上盖离地要留一定距离，其内尺寸：

Hi'=1590+44+44—150=1528mm

4.3.2 瓦楞纸箱的制造尺寸

内尺寸伸长量ΔXˊ按表4-4取值，接头尺寸J取50mm，于是纸箱的制造尺寸 ：

X=Xi+k （4-3）

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）

对于下底：

L下=693+6=699mm

B下=643+5=648mm

H下=320+10=330mm

对于上盖：

L上=714+6=720mm

B上=663+5=668mm

H上=1528+10=1538mm B摇盖宽度FXf 2

得F=334+5=339mm

4.3.3瓦楞纸箱的外尺寸

外尺寸公式：

X0 = Xmax + K （4-4） 式中： X0─纸箱外尺寸，mm

Xmax─纸箱最大制造尺寸，mm

K─纸箱外尺寸修正系数，mm

对AB型的双瓦楞纸板，加大值△X取8～12mm，长度和宽度方向的加大值取10mm，，由此确定的纸箱外尺寸为:

对于下底：

L0=699+10=709mm

B0=648+10=658mm

H0=330mm

对于上盖：

L0'=720+10=730mm

B0'=668+10=678mm

H0'=1538+12=1540mm

表4-5 瓦楞纸箱外尺寸修正系数

K

4.3.4瓦楞纸箱的结构

瓦楞纸板的面积：

对于下底：A下=B×L+2×L×H+2×B×H+4×H×H

=648×669+2×669×330+2×648×330+4×330×330

=1.74m2

对于上盖：A上=(2L+2B+J)(H+F)—JF

=（2×720+2×668+50）×（1538+339）—50×339

=5.29m2

瓦楞纸板的重量：W=QA

所以W=1.4×（1.74+5.29）=9.8kg

4.4 纸箱结构固有的抗压强度的计算并进行强度效核

瓦楞纸箱的周长为 Z=2（L+B）=2(665+614)=2558mm=258.8cm

瓦楞纸箱的综合环压强度为

pxrQCrmQm （4-5）

=(6×320+6×280+6×320)+（5×1.6×160+160×5×1.4）

=79.2(N/cm)

楞常数取13.36，箱常数取0.66，瓦楞纸箱的的抗压强度为

4aXzPcPxZJ （4-6） Z23

=4726(N)

W=(64+9.8)×9.8=723.24(N)

堆码高度取450cm，安全系数取2，纸箱的堆码载荷为 h PKW1 （4-7） H

4500 2723.2412382NPc 1700

因为抗压强度比堆码载荷大得多，所以这个瓦楞纸箱具有足够的堆码强度。

4.5瓦楞纸箱的手孔与封箱工艺

4.5.1瓦楞纸箱的手孔

为了便于搬运，常在纸箱的两个端面上开手孔，手孔的宽度应根据人的手幅确定，成年男性的手幅为76～97，因此手孔宽度b应取100mm，手孔高度取800mm。

4.5.2瓦楞纸箱的封箱工艺

钉合与胶带粘合工效低，难以实现生产过程自动化，用粘合剂粘合可以解决这个难题，使用的粘合剂主要是具有速干性的醋酸乙烯类粘合剂，实验表明，只要粘合剂的用量达到要求，粘合纸箱的抗压强度、粘合强度以及在跌落试验中的表现都优于钉合与胶带粘合，这是一种很有前途的粘合方法。

4.6瓦楞纸箱的展开图

4.7 瓦楞纸箱的外观装潢设计

在运输包装的瓦楞纸箱上设计纸箱箱面印刷标志。在箱面上印刷特定图形记号

和文字说明，通常称为运输包装标志，它与商品内包装的装潢设计不同，要求简

明，清晰。

箱面上要印刷的常用的标志有：识别标志、指示标志、危险品标志。

识别标志：（1） 贸易标志。（2） 商品品名和商标。（3） 目的地标志。

（4）货号和数量标志。（5）体积与重量标志。标明每一纸箱的外尺寸（长×宽×

高）和重量（净重和总重），以便承运部门参考这些数据，选择运输方式和堆码方

式。（6）生产厂和国名标志。

消毒柜的瓦楞纸箱的体积（600×550×1590）和重量（净重：64Kg）。

指示标志：在玻璃真空杯运输包装箱上由于我说设计的包装结构翻过来以后的

缓冲效果不如正装时好所以要有向上标志。

图4-2 向上标志

由于运输包装以及外包装均为纸包装，所以要注意防潮防湿。

图4-3 防湿标志

由于内包装物为冰箱，所以要有小心轻放标志。

图4-4 小心轻放

装潢展开图见附图.

参考文献

[1]彭国勋等.运输包装[M].北京：印刷工业出版社，1999.1

[2]彭国勋.物流运输包装设计[M].北京：印刷工业出版社，2006.10

[3]包装国家标准汇编[M].北京：中国标准出版社，1986.8

[4]范文高.运输包装设计手册[M].北京：机械工业出版社，1990.3

本科生课程设计成绩评定表