耳麦运输包装设计教学文案.docx
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耳麦运输包装设计教学文案
一产品调研与流通环境分析------------------------------------------------------2
（一）产品的调研-------------------------------------------------------2
（二）产品的主要运输方式------------------------------------------------2
（三）装卸与搬运--------------------------------------------------------2
（四）贮存环节----------------------------------------------------------3
（五）流通环境的气象条件------------------------------------------------3
二产品特性与脆分析------------------------------------------------------------3
（一）产品外形尺寸------------------------------------------------------3
（二）产品的脆值--------------------------------------------------------3
（三）缓冲包装材料的选择------------------------------------------------3
三、缓冲衬垫尺寸计算与校核-----------------------------------------------------4
（一）衬垫尺寸计算------------------------------------------------------4
（二）挠度校核----------------------------------------------------------5
（三）跌落姿势的校核----------------------------------------------------5
（四）蠕变量校核--------------------------------------------------------7
四、运输包装设计---------------------------------------------------------------7
（一）运输包装材料的选择------------------------------------------------7
（二）内尺寸计算--------------------------------------------------------7
（三）制造尺寸计算-------------------------------------------------------8
（四）外尺寸计算---------------------------------------------------------9
（五）综合环压强度------------------------------------------------------10
（六）瓦楞纸箱抗压强度-------------------------------------------------10
（七）堆码层数---------------------------------------------------------11
（八）运输包装设计图---------------------------------------------------11
五、销售包装设计--------------------------------------------------------------12
（一）销售包装材料的选择-----------------------------------------------12
（二）CAD设计图------------------------------------------------------12
（三）装潢设计图-------------------------------------------------------13
（四）衬垫设计图-------------------------------------------------------14
六、运输包装性能实验----------------------------------------------------------14
七、成本估计-----------------------------------------------------------------16
八、总结----------------------------------------------------------------------16
九、参考文献------------------------------------------------------------------17
一、产品调研与流通环境分析
（一）产品的调研
在当今这个数字化的时代，耳机产品的需求量日益增大，几乎成为了一种必不可少的电子产品，但耳机又有其自身的特性。
其价格幅度跨越很大，高端产品与低端产品的价格差异惊人，甚至会高出主要的电子产品——电脑的数量。
在品牌方面，森海塞尔领先于其他同类产品，其市场占有率为23%，这在耳机产品中已为同类产品中佼佼者，特别是在高端市场更是独树一帜。
在包装上，高端产品与普通产品也有很大的差异，普通产品多为开窗式包装，较简易。
而高端产品多无开窗结构，在上千元的耳机产品中更多的是注重其抗冲击与震动的衬垫。
（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。
（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。
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。
二、产品特性与脆值分析
（一）产品外形尺寸
长126mm，宽104mm，高84mm重250g
（二）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]=80g。
（三）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。
综合考虑最终缓冲材料确定为发泡聚乙烯（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。
三、缓冲衬垫尺寸计算与校核
（一）衬垫尺寸计算
在本次设计中，已知参数W为250g，G为70g，H为50cm。
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=5.6×50/80=3.5cm
A=WG/σm=0.25×9.8×80×104/0.17×105=115.3cm2
（二）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
115.3>（1.33×3.5）2=21.7可知符合挠度要求。
（三）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；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50g，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。
（四）蠕变量校核
缓冲材料在长时间静压力的作用下，其塑形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，成为蠕变增量Cr.
Tc=T（1+Cr）Cr=10%
Tc=3.5（1+10%）=3.9cm
经校核后，衬垫最后的尺寸为T=3.9cm,A=115.3cm2
四、运输包装设计
（一）运输包装材料的选择
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。
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。
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，综合考虑选择B单瓦楞纸板设计。
里纸、面纸的定量为160g/m2一等牛皮挂面箱板纸，瓦楞芯纸定量150g/m2,尺寸为200×160×100mm。
销售包装材料的选择
此次设计选用定量为300g/m2的白板纸。
运输包装的尺寸设计
产品采用立放每个大包装内装4个小包装。
长方体内装物在瓦楞纸箱内的排列数目表示为：
n=nL×nB×nH4b×1l×1h
与标准参照比例1.5：
1：
1相差不多。
（二）内尺寸计算
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=4mm；KB=5mm；KH=5mm；又已知Lmax=200mm；Bmax=160mm；Hmax=100mm；T=3.9mm
所以
Li’=100×4+（4-1）+4=407mm
Bi=200×1+5=205mm
Hi=160×1+5=165mm
即纸箱的内尺寸为：
407mm×205mm×165mm
（三）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302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502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=410（mm），L2=Li+K12=407（mm）；
B1=Bi+Kb1=208（mm），B2=Bi+Kb2=207（mm）;
H=Hi+K=171（mm），F=B1/2+X1=106（mm）；
（四）外尺寸计算
由以下公式可以得出其外尺寸：
X0=Xi+K
式中：
X0—瓦楞纸箱外尺寸；Xi—纸箱内尺寸；K-纸板计算厚度
表6瓦楞纸板外尺寸修正系数（mm）
由表6，得出K=4。
所以由公式X0=Xi+K得；瓦楞纸箱的外尺寸为：
411mm×209mm×169mm；
（五）综合环压强度
=
式中：
——瓦楞纸板的综合环压强度，N/cm；
——面、里纸的环压强度的测试力值，N；
——楞纸横向环压强度的测试力值，N；
——瓦楞纸板收缩率（
=1.361）；i为里纸、面纸板的层数，j为芯纸层数，取1；
面纸、里纸的环压指数为7.5Nm/g，定量为160g/m²；楞纸的环压指数为：
5.5Nm/g；瓦楞芯纸的定量为150g/m²；Z=180cm。
则R
=R
=160×7.5=1200N；
R
=150×5.5×1.361=1122N；
P
=（R
+R
+R
）/15.2=231.7N/cm。
（六）瓦楞纸箱的抗压强度
P——瓦楞纸箱抗压强度（N）；
Px——瓦楞纸板原纸的综合环压强度（N/cm）；
aXz——瓦楞常数；
Z——瓦楞纸箱周边长（cm）；
J——纸箱常数。
aXz=5.0，J=1.27.
P=231.7×（5×4/180）2/3×180×1.27=12241N
（七）堆码层数
式中：
——空箱抗压强度，N；
——单个纸箱毛重，kg；
n——最大堆码层数；
K——瓦楞纸箱堆码安全系数，取4；
经计算单个纸箱的毛重为18kg，则
12241=4×18（n-1）×9.81
解得n=17（层）
所以最大堆码层数为17层。
（八）运输包装设计图
五、销售包装设计
（一）销售包装材料的选择
此次设计选用定量为300g/m2的白板纸
尺寸为200×160×100mm
（二）CAD设计图
（三）装潢设计图
（四）衬垫设计图
六、运输包装性能实验
要试验的运输包装件，外包装采用的是单瓦楞0201型纸箱，内装60件销售产品包装，运输包装采用瓦楞纸箱，销售包装内部缓冲材料选用的是比重为0.032g/cm的模塑聚乙烯泡沫塑料，包装件总重19kg，运输包装外形尺寸为551mm×412mm×412mm,此产品为计算器，芯片及液晶显示屏需要特殊保护，长途运输和短途运输都会有。
根据对产品特性、流通条件及客户要求的分析，确定试验项目及试验强度，选择适当的试验顺序。
需要注意的是:
（1）、产品分价格较贵，并且质量对企业的声誉非常重要，所以试验项目要全，试验强度也要相当的严格。
（2）、此包装件从重量和外形尺寸看属于小型运输包装件，装卸搬运均用人工，要考虑到相应的跌落高度以及搬运工人的素质。
（3）、长时间的公路铁路运输，运输时会采用堆码方式，考虑到公路、铁路的震动冲击频率及特点，包装件要求防震防冲击性能良好，需要考虑重点考察。
（4）、有露天存放的可能，需要考察防水、防潮、防晒性能。
据此，设计的试验项目和试验顺序如下：
（1）、温、湿度预处理：
在35℃的条件下，放置24h；
（2）、压力试验：
最大堆码层数为15层，劣变系数为8；
（3）、变频振动：
寻找产品的共振点；
扫频加速度：
0.75g；
倍频程：
0.5oct/min;
扫频范围：
3Hz～100Hz～3Hz;
加速度：
1g；
振动时间：
15min。
（4）、随机振动：
堆码层数15层；
垂直方向随即振动；振动时间6h；
PSD曲线见表如下：
频率/Hz
功率谱密度水平/（g²/Hz）
1
0.0001
4
0.02
16
0.02
40
0.002
80
0.002
200
0.0002
加速度均方根g（rms）
0.73
（5）、可控水平冲击试验：
半正弦波冲击；
冲击持续时间：
18min；
冲击加速度：
5g；
冲击次数：
3次。
（6）、喷淋试验：
试验温度：
35℃；
雨量：
80±10l/m²·h；
试验时间：
60min；
（7）、防晒试验：
灯光照射温度：
40℃；
试验时间：
6h；
（8）、翻滚试验：
2面2次。
七、成本估计
缓冲包装材料为EPE，单价为800元/m3
每个衬垫的体积为：
V衬垫=0.016m3
则每个衬垫成本为：
0.016×800=12.8元
销售包装的包装盒为普通白纸板，单价为5元/m2.
每个销售包装的面积为：
（160+160+100+100）×200=0.104m2
则每个销售包装盒的成本为：
5×0.104=0.52元。
运输包装为瓦楞纸板，单价为2元/m2
每个运输包装的面积为：
（207+106）×407=0.127
所以运输包装的成本为：
0.127×2=0.254元
每个运输包装内有4×1×1=4个销售包装
总成本为13.6元。
八、总结
通过本次的课程设计使我对运输包装的课程有了更加深入系统的了解，对自己在运输包装方面的认识更加深刻，对自己在物流方向的运输包装有更加宏观的把握，也通过这次课程设计回顾了许多本专业相关课程的知识，对自己在专业方面的掌握有了一个提升，为自己以后在专业方面的发展奠定了一个基础。
同时也通过查阅资料，自我挖掘的过程中拓宽了自己的眼界和视野，对运输包装也有了全新的认识和了解。
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。
九、参考文献
1.孙诚.包装结构设计[M].北京：
中国轻工业出版社，2009
2.潘松年.包装工艺学[M].北京：
印刷工业出版社,2007
3.骆光林.包装材料学[M].北京：
印刷工业出版社,2005
4.白云.AutoCAD实用绘图教程与实验指导[M].苏州：
苏州大学出版社，2009
5.孙聚杰.包装衬垫疲劳强度与疲劳缓冲性能的研究[D].江南大学，2007
6.张海玉.运输包装设计案例分析[J].印刷技术，2009
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