鱼缸运输包装设计.docx
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鱼缸运输包装设计
鱼缸运输包装设计
第一章市场调研
1、研究背景与意义
第二章产品的流通环境分析
1、装卸搬运环节
2、运输环节
3、储存环节
第三章产品的特性分析
1、产品的物理特性
2、产品的脆值
第四章缓冲包装设计
1、缓冲材料的选择
2、缓冲衬垫的尺寸计算
3、缓冲衬垫的校核
4、缓冲衬垫的结构设计
第五章外包装的设计
1、外包装材料的选择
2、外包装结构的设计
3、外包装尺寸的设计
结论
参考文献
第一章市场调研
1、产品简介及研究意义
随着生活水平的提高，生活品质越来越成为人们重视的指标，此时，养花鸟鱼则成为大家修身养性的一种方式，伴之而来，鱼缸变成当下炙手可热的一种销售产品，佳宝鱼缸作为中国首创高级套装弧形水族箱，创立了中国产量，销售之冠的品牌，以高性价比、高品质在激烈的竞争中始终处于领先地位，其市场销量也是名列前茅，深受消费者喜爱。
然而，由于鱼缸属于易碎的玻璃器皿，在运输过程中，运输包装要承受装卸、跌落、起吊、等外力作用，且要保证在整个流通过程中具有防水、防潮、等保护功能，确保产品完好无损。
缓冲包装要减少各种冲击、震动对产品的影响。
在包装达到各种标准的基础上，要尽可能的减少包装成本。
图1-1实物图
第二章产品的流通环境分析
1、装卸搬运环节
装卸作业包括人工与机械两种方式。
一般说来，流通越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多。
装卸作业中，投掷、堆码倒塌、起吊脱落、装载机械的突然启动和过急的升降都会对商品包装件造成跌落冲击损害。
按常规产品的跌落高度定为60cm，在包装件的冲击环境中，工人在装卸货物时由于不慎而造成的跌落对产品的激励最为强烈，是导致产品破损的主要原因。
在设计缓冲包装时用跌落高度定量的描述流通过程中冲击环境的严酷程度。
货物（包装件）在装卸作业中的跌落高度是通过广泛调查和测试得到的。
人们在对这种调查和测试资料进行分析时发现，包装件的跌落高度与它的质量和尺寸有关。
劳动科学研究表明，工人装卸作业时，货物尺寸以80cm为好，货物质量以工人体重（约60克）的三分之一为好。
机械装卸时，货物跌落的可能性大大的减小，他所受的冲击是由于机械的启动，制动和快速着地造成的，这类冲击与货物的质量与尺寸没有那样明显的关系。
如果包装件上有醒目的搬运标志，光洁的表面，合理的毛孔，必要的捆扎带，符合人体因素的包装重量与外部尺寸，则可有效地减少粗野装卸及其损害的发生。
2、运输环节
运输是货物流通中的必要环节。
鱼缸在运输过程中主要采用三种运输方式 ：
汽车运输、铁路运输、海运。
一般是从生产地通过汽车运输到火车站，然后通过铁路运输到全国各地，如果要出口的话，则还需通过海运运输方式。
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。
因此在包装件的设计上要充分考虑其抗冲击的能力。
海运受到的外部干扰主要是振动。
一般说来，海运中有两个不同的振动级别：
较平静海面上稳定航行时的低强度振动；大风浪中或紧急操作航行时的高强度振动。
海浪引起的低频振动为0.03～0.2Hz，对货物的共振影响不大。
其中货船航行时的尾甲板、前舱和后舱的左右振动加速度最大。
同时还要考虑到流通环境中的各种化学和机械活性物质、有害微生物和锯齿动物的损害。
具体说来，氧、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、等气体，以及盐雾、雨水、日光照射对内容物造成的损伤，而电子产品还应考虑环境静电场对其性能的影响。
3、储存环节
储存是商品流通链中重要的一环。
储存方法、堆码重量、堆码高度、储存周期、储存地点、储存环境（等，会直接影响产品的流通安全性。
在储存时，为节省占地面积、常需将货物堆高，堆码后底部货物包装件将承受上部货物的重压。
这种重载压力会导致包装容器变形，影响包装外观及其动态保护性能。
据调查，一般仓库堆码高度为3～4m,汽车内堆码高限为2.5m,火车内限为3m,远洋货船舱内堆高限为8m。
因此，设计时还须校核包装容器的堆码承压强度，以确保货物在运输和储存时的安全。
第三章产品的特性分析
1、产品的物理特性：
型号:
JEBO205C
尺寸:
长52厘米x厚26厘米x高45.5厘米
照明:
15W白的节能灯
过滤：
上部过滤器10w（300L/H）
循环：
循环净水，喷氧气
容量：
50L
材质：
优质浮法玻璃
2、产品的脆值
在进行缓冲包装设计时，必须先确定产品的冲击脆值。
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。
脆值的计算的方法有振动模型估算法、非线形缓冲包装系统估算法、经验估算法、类比法和冲击响应谱法，确定方法有扫荡振动实验法、疲劳曲线反求法和随机振动实验法。
脆值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，在课程设计中我们只能通过比较同类产品的脆值来确定。
通过查阅相关资料，取鱼缸脆值 [Gm]=60g。
第四章缓冲包装设计
1、缓冲材料的选择
常用的缓冲包装材料种类繁多，但它们缓冲作用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.例如瓦楞纸板是一个多层的黏合体，它最少由一层波浪形芯纸夹层及一层纸板构成。
它有很高的机械强度，能抵受搬运过程中的碰撞和摔跌。
再如气体包装气囊，气体包装气囊是由单独式的个别气柱所组成，全面性包覆的缓冲保护，与产品及纸箱紧密贴合而成。
还有泡沫缓冲衬垫,它具有良好的缓冲吸震性和环境适应性，适合于产品的长途运输和复杂环境的要求，能很好的达到保护产品的目的。
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为0.031g/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，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。
2、缓冲衬垫的尺寸计算
根据发泡聚苯乙烯的缓冲系数与最大应力曲线，使用最小缓冲系数法，在发泡聚苯乙烯的缓冲系数与最大应力曲线中作一条水平切线，切点的纵坐标对应最小缓冲系数Cmin，横坐标对应一个最大应力σm,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。
已知产品重4.43Kg，脆值为60g，等效跌落高度为60cm。
采用最小缓冲系数法，可得Cmin=3.6，σm=3.6×105Pa。
根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得：
T=CH/G=3.6×60/60=3.6 cm
A=WG/σm=4.43×9.8×60×104/3.6×105=72.4cm2
3、缓冲衬垫的校核
（1）挠度校核。
当衬垫的面积与厚度之比超过一定厚度时，衬垫容易挠弯或变弯，大大降低衬垫的负重能力。
为了避免挠弯，衬垫的最小承载面积Amin与厚度之比应符合以下规定：
Amin/（1.33T）2＞1
72.4/（1.33×3.6）2＞1 可知符合挠度要求。
（2）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）
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）=3.6（1+10%）=3.96cm
经过各项较核后，且定最后衬垫尺寸为T=4cm，A=75cm2
4、缓冲衬垫的结构设计
缓冲结构设计主要是包括全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬浮式缓冲包装。
全面缓冲包装法是在产品与纸箱之间填满缓冲材料，如纸屑、木屑、棉花、塑料丝、纸浆发泡块、纸纤维成型材料等。
全面缓冲包装由于产品与缓冲材料之间接触面积大，静应力小、缓冲厚度小，因而可以缩小包装件尺寸，降低物流成本。
但是，这种结构缓冲材料的部位也用了同样厚度的缓冲材料，浪费了贵重的缓冲材料，包装成本较大。
局部缓冲包装法是采用预成型的缓冲材料对产品的角、楞、侧面或易损坏部位等处提供缓冲，不同部位提供与之脆值相对应的缓冲厚度，可以大大节约缓冲材料降低包装成本和物流成本。
悬挂式缓冲包装法主要贵重精密仪器的运输包装和空头包装。
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，设计缓冲衬垫的结构。
缓冲衬垫设计为角衬垫，具体结构见图纸。
第五章外包装的设计
1、外包装材料的选择
外包装一般采用瓦楞纸板，而A型的瓦楞高度和间距最大，柔软且富有弹性，有非常好的缓冲性能。
B型的平压强度较高，表面平整度较高，印刷效果较好。
C型介于A与B型之间，防振性接近A型，平压性接近B型，原纸消耗比B型少，是欧美国家采用最多的楞型。
E型:
是常用中最细的一种楞型，可适应胶版印刷，平压强度好，垂直抗压强度与平行抗压强度接近，可代替硬纸板用于销售包装。
本设计的外包装容器采用双层瓦楞纸板箱，外层采用抗冲击能力强的B型瓦楞纸板，内层选用缓冲能较好的C型瓦楞纸板。
2、外包装结构的设计
本设计采用箱型为0201类纸箱；由于鱼缸有一定的质量，为了连接牢固，接头采用U形钉连接。
纸箱结构如下图所示：
3、外包装尺寸的设计
（1）内尺寸的计算
由于是包装单体，就无需烤炉排列方式，所以其内尺寸的计算公式为：
Xi=Xmax+2T+K
式中Xi—纸箱的内尺寸；T—缓冲件的厚度；K—内尺寸的修正系数；Xmax—内物最大外尺寸。
瓦楞纸箱的内尺寸修正系数参考如下：
取Kl=5mm，KB=5mm，KH=4mm。
又以及Lmax=52cmBmax=26cmHmax=45.5，固由上面公式可得纸箱的内尺寸为：
XL=Lmax+2T+KL=52+2*2+5=61cm
XB=Bmax+2T+KB=26+2*2mm+5=35cm
XH=Hmax+2T+KH=45.5+2*2+4=53.5cm
（2）制造尺寸的计算
制造尺寸的计算公式为：
X=Xi+K
F=B1/2+Xf
式中:
X-瓦楞纸箱长、宽、高制造尺寸；Xi-纸箱的内尺寸；K-制造尺寸的修正系数；F-纸箱对接摇盖宽度；B1-纸箱非结合断面制造尺寸；Xf-摇盖伸长系数。
表3为0201型瓦楞纸箱的制造尺寸修正系数，表4为0201型瓦楞纸箱接头尺寸，表5为02型瓦楞纸箱的摇盖伸长系数。
由表3,4,5可以得出KL1=8，KL2=5,KB1=8,KB2=5,KH=14,J=46,Xf=4。
所以由公式（5）、（6）,可得瓦楞纸箱的制造尺寸：
L 1=Li+KL1=61+8=69cmL2=61+5=66cm
B1=Bi+KB1=35+8=43cmB2=35+5=40cm
H=Hi+KH=53.5+14=67.5cmF=B1/2+Xf=43/2+4=21.5+4=25.5cm
（3）外尺寸的计算
外尺寸可以由以下公式求得：
X0=Xmax+K
式中：
X0-瓦楞纸箱外尺寸，Xmax-纸箱最大制造尺寸，K-纸箱的外尺寸修正系数。
由表6可得纸箱外尺寸的修正系数K=10，所以纸箱外尺寸的计算如下：
L0=Lmax+K=69+10=79cm
B0=Bmax+K=43+10=53m
H0=Hmax+K=67.5+10=68.5cm
结论
通过本次运输包装课程设计，我选择鱼缸作为设计产品，通过此次课程设计，使我更进一步了解了在设计全过程中独立完成从调研、流通环境分析、脆值确定、材料选取、缓冲结构设计及其校核、内包装结构设计、运输包装材料及结构设计、等整个设计流程。
让我在在设计过程中培养了自己独立思考，创新思维的能力，高效有序严谨完成任务的精神，但是在设计过程中仍存在着不少缺点，如由于现学的知识有限，对缓冲的校核还不是很全面；对运输包装设计经验不足，不能将实际情况中对包装的要求完全考虑进来。
但是有了这次的经验，相信自己在下一次的设计中一定可以考虑的更加全面，作品也会更加优秀，同时这也是对自己的一次全面检测与全面提高，为以后的工作打下坚实的基础。
参考文献
[1] 彭国勋．《物流运输包装设计（第一版）》．印刷工业出版社．2006.10
[2] 王瑞栋．《包装动力学与结构设计》．重庆大学出版社．2007.1
[3] 王怀奥、计宏伟．《包装工程测试技术》化学工业出版社．2004.10
[4] 朱周勤．《包装设计》上海人民美术出版社．2007.7
[5] 汤泊森，向红．《包装动力学（第一版）》湖南大学出版社．2001.8
[6] 向红．《包装设计工程基础（第一版）》国防科技大学出版社．2002.7
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