美的空气净化器的运输包装设计说明书Word格式.docx

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1课程设计的目的

通过运输包装的课程设计，使我们对产品的运输包装设计有一个全面的了解；

也使我们将理论知识与实际应用结合起来加深理解；

也为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础。

2课程设计的任务

设计出合理的美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器的缓冲衬垫以及外包装箱。

要适合国内运输环境的要求，并且能够很好的达到保护产品的目的。

并且要求编写课程设计说明书一份，缓冲衬垫的结构图一份，外包装容器的展开图一份。

3课程设计的内容

3.1产品的详细说明

3.1.1空气净化器

空气净化器（又称“空气清洁器”、空气清新机），是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等），有效提高空气清洁度的产品，目前以清除室内空气污染的家用和商用空气净化器为主。

随着时代的发展，科学技术迅速进步，人们的生活水平也随着增高，进入20世纪80年代，空气净化的重点已经转向空气净化方式，如家庭空气净化器。

过去的过滤器在去除空气中的恶臭、有毒化学品和有毒气体方面非常好，但不能去除霉菌孢子、病毒或细菌，而新的家庭和写字间用空气净化器，不仅能清洁空气中的有毒气体，还能净化空气，去除空气中的细菌、病毒、灰尘、花粉、霉菌孢子等。

　机器通过微风扇不断的吸进排出使室内空气循环流动，而吸进的污染空气是通过机内的多层空气净化过滤系统，将各种污染气体、颗粒物、细菌、粉尘等挥发性有机物，经过一系列的过滤形成大量的负离子群、洁净空气排到空气中，使空气变得清新自然的效果。

主要作用有：

净化空气、杀菌灭菌、集尘消烟、除臭去毒、补充负离子等作用。

3.1.2美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器的性能介绍

美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器的外观如图3—1所示：

图3—1美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器

（1）美的KJ40FR-NG1全能博士的重要参数；

美的KJ40FR-NG1全能博士的重要参数如表3—1所示：

表3—1重要参数

适用面积

80平方米

功率

100W

额定风量

380立方米/小时

除菌能力

>

99%

噪声

<

35分贝

风速

三档风速设定，并设有静音档

额定电压

220V/50Hz

定时

12小时

外形设计

超平面外观，简洁时尚

外观尺寸

403×

265×

890㎜

重量

17.6㎏

（2）美的KJ40FR-NG1全能博士的其他性能

①日韩风格设计，纤薄时尚造型；

②高效净烟模块，专业除烟除尘；

③释放高浓度负离子，营造森林级新鲜空气；

④高效HEPA过滤网+速效活性炭；

⑤全风道优化，营造安静低噪音环境；

⑥滤网更换提醒，清洁更省心；

⑦8小时定时开关机，3级风量调节。

（3）美的KJ40FR-NG1全能博士的其他特点

①大数码显示屏，操作方便，一目了然；

②40MM超厚滤网，超强过滤效果；

③4L水箱，水箱缺水自动提示；

④2L甲醛捕捉剂，并自动供给；

⑤可洁纳米银离子抗菌网，纯净加湿；

⑥湿度显示及设定；

⑦智能检测室内粉尘和异味，自动调节净化强度；

⑧滤网计时。

3.1.3美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器的脆值确定

产品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、类比法和计算机仿真法。

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。

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。

一般情况下安全系数取1.2～1.5。

如下表3—2是日本得到的产品脆值，因此确定脆值为G=90g，取安全系数为n=1.2，则产品的许用脆值为[G]=75g。

表3—2日本机械标准化研究所所推荐的产品脆值范围

G值

产品类型

10以下

大型电子计算机

10—25

导弹跟踪装置、高级电子仪器、晶体振荡器、精密测量仪、航空测量仪

25—40

大型电子管、变频装置、精密指示仪、电子仪器、大型精密机器

40—60

小型电子计算机、现金出纳机、大型磁带录音机、彩色电视机、一般测量仪器

60—90

黑白电视机、磁带录音机、照相机、真空泡光学仪、可移式无线电装置

90—120

洗衣机、电冰箱

120以上

机械类产品、型真空管一般器材

3.2产品运输流通环境分析

3.2.1产品的流通区间

（1）产品所在地：

广东

（2）目的地：

全国各地

3.2.2产品的主要运输方式

该空气净化器的主要运输方式是铁路和公路运输。

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。

（1）汽车运输的冲击

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。

汽车运输包装件的共振频率一般小于25HZ，交通部公路所对汽车运输冲击的研究结论：

①汽车运输的随机振动加速度功率谱密度以上下为最大，左右次之，前后最小。

②振动能量绝大部分分布在0—200Hz频带内。

③汽车运输的随机振动加速度功率谱密度在2Hz左右和10Hz左右各有一个较大的峰值，应避免。

（2）铁路运输的冲击

铁路运输时产生的冲击有三种：

一种是列车车轮滚过钢轨接逢时的垂直冲击，冲击频率为80—120次/分，加速度可达1ɡ；

一种是列车挂钩撞合时产生的水平冲击，加速度可达2—4ɡ；

另一种是列车急刹车时的水平冲击，加速度可达4g。

3.2.3产品的装卸与搬运

产品的装卸作业分人工和机械两种方式。

一般来说，流程越长，中间环节越多，装卸搬运的次数就越多。

装卸作业中，抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装载机械的突然启动和过急的升降都会给包装件造成跌落冲击损害。

3.2.4产品的储存

主要有堆码和储存环境因素。

（1）堆码高度、重量形成静压力：

在静压力作用下，外包装容器会因压缩而产生蠕变，堆码压力过大，会导致产品变形或损坏。

因此堆码高度应受到限制。

（2）储存环境：

室内存放，仓库建筑结构型式对贮存环境中的温湿度、气压等因素影响较大。

3.2.5流通气象条件

由于货物是在广州的，要运输到全国各地去，因此在空气净化器的运输过程中会经受各种不同的物理，自然环境。

所以温差等环境条件引起的包装件的破损也得考虑在内。

3.2.6产品跌落高度的确定

无论人工装卸还是机械装卸，都可能因人为因素或偶发事件使包装件与地面（或基面）之间产生跌落冲击，冲击力或加速的大小不仅取决于跌落高度，而且与包装件重量、内衬缓冲性能以及地面的刚性有着密切联系。

对于16㎏以上的包装件，人工装卸的跌落高度可用以下公式（3—1）计算：

（3—1）

其中：

H——跌落高度，㎝；

W——包装件的重量，㎏。

由上述公式（3—1），代入数据，算得跌落高度H=71.5㎝。

3.3缓冲材料的选择

为了保证产品在流通过程中尽量不受到伤害，因选择合适的缓冲材料。

缓冲包装材料种类繁多，但它们缓冲作用的原理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。

现在最常用的缓冲包装材料是泡沫塑料，包括聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨酯泡沫塑料（EPU）、乙烯—醋酸乙烯共聚物橡胶制品（EVA）和聚乙烯交联泡沫塑料等。

其次是纸制品，包括瓦楞纸板、蜂窝纸板、皱纹纸垫和纸浆模等。

缓冲材料的选择主要是单位体积的吸收能要大；

材料给予内装产品的作用力要小。

在此我对缓冲材料的选择做了两个方案的对比：

（1）方案一：

选用缓冲材料EPS

EPS是一种可模塑的、轻质的、半硬质的、闭孔的和成本低的缓冲材料。

模塑的EPS是半硬的，抗压强度大；

成本低，还可制成带肋的复杂形状以节约用量；

振动阻尼大，即抗振性能好；

光滑的略有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，2s内便可自熄；

抗蠕变性能好；

重载下的缓冲性能好。

但EPS也有些缺点，其不耐多次冲击；

性脆，拉伸强度低；

无法自然分解，体积大，不易回收。

（2）方案二：

选用缓冲材料EPE

EPE是发泡聚乙烯，俗称珍珠棉，是一种低密度的、半硬质的、闭孔结构的、耐候性好的、无毒的、耐腐蚀、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。

EPE的柔软性和韧性介于EPS和开孔结构的PU之间，拉伸强度高，不存在EPS易掉渣的缺点；

缓冲性能好，能耐多次冲击，动态变形小；

抗静电性能好。

EPE与EPS相比，成本较高，刚度较差，不能模塑，但综合性能好。

本次设计的空气净化器外观尺寸是403×

890（㎜），质量是17.6㎏，重心位于美的空气净化器的中心，初选的脆值是80ɡ。

在这里我选方案二，选用EPE制成的泡沫缓冲衬垫。

EPE缓冲性能好，能耐多次冲击，动态变形小，抗静电性能好，综合性能好，适合于产品的长途运输和复杂的环境要求，能很好的达到保护产品的目的。

并且EPE易于回收，有利于环保。

常见缓冲材料的c-σm曲线如下图3—2所示：

图3—2常见缓冲材料的c-σm曲线

3.4设计缓冲包装

3.4.1缓冲衬垫基本尺寸计算

已知产品的质量为17.6㎏，许用脆值为75g，等效跌落高度为71.5㎝.采用最小缓冲系数法，由上图可得EPE（发泡聚乙烯）的最小缓冲系数为

=4.8，

=140KPa,则根据公式3—2和3—3：

（3—2）

=

（3—3）

可计算得：

T=4.576㎝

A=94.28×

㎡=942.8

，取缓冲面积A=950

3.4.2缓冲衬垫的校核

（1）强度校核

该缓冲衬垫选用的是EPE，其缓冲性能好，能耐多次冲击，动态变形小，抗静电性能好，综合性能好，适合于产品的长途运输和复杂的环境要求，强度符合要求，能够达到保护产品的目的。

（2）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，通常用克斯特那公式3—4校核：

/（

1（3—4）

由公式计算得：

/

=25.65>

1，故缓冲垫的挠度符合要求。

（3）跌落姿态校核

此产品要求面跌落，采用面跌落来校核，因为面跌落时，产品的脆值会高一些，所以此种跌落时产品安全。

（4）温湿度校核

环境温度个湿度的变化对衬垫的缓冲能力有明显的影响，温度的升高和降低，还会引起衬垫尺寸变化。

因为EPE是一种低密度的、半硬质的、闭孔结构的、耐候性好的、无毒的、耐腐蚀、阻水的和易回收的聚乙烯聚合物，所以其对温度的适应性符合对空气净化器的缓冲包装设计要求，并且EPE有很好地阻水性，可起到防水防潮作用，所以该缓冲衬垫的对温湿度的适应性均符合设计要求。

（5）缓冲材料回复性校核

①冲击次数的校核

冲击次数不同，缓冲材料性能差异很大，在设计要求的冲击次数范围内，该缓冲衬垫强度安全，对产品的保护性达标。

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，蠕变增量Cr取缓冲材料厚度的10%。

所以修正后的缓冲衬垫的厚度用公式3—5计算：

Tc=T（1+Cr）（3—5）

经计算得修正后的缓冲衬垫厚度为Tc=4.576×

1.1=5.0336㎝

经过各项较核后，且定最后衬垫尺寸为厚度T=5.5cm，缓冲面积A=950

3.4.3防振包装设计

在完成缓冲包装设计后，一般应进行防振包装校核，确认所选缓冲材料结构是否存在共振问题，或者分析是否会产生关键件的疲劳损伤。

防振包装设计的目的：

调节包装件固有频率，选择恰当的阻尼材料，把包装系统的振动传递率控制在预定的范围。

3.4.4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。

缓冲衬垫设计为上下缓冲，其尺寸大小如下：

由于空气净化器的底面积为A0=40.3×

26.5=1067.95（

），而缓冲面积为A=950

，

所以必须得在缓冲垫上中间部分挖去一个面积为ΔA=117.95

≈118

的矩形。

取该矩形的长l=29.5㎝=295㎜，宽b=4㎝=40㎜。

通过利用缓冲面积对其端面与侧面的计算，取得缓冲衬垫外部壁高为180㎜，内部壁高为125㎜，而空气净化器前端面上的显示屏距离顶部150㎜，所以缓冲衬垫的设计不需考虑显示屏的缓冲包装，因为此缓冲衬垫已经使显示屏处于被保护的状态。

缓冲衬垫的外观尺寸为513×

375×

180（㎜），上下缓冲衬垫的结构设计相同，则缓冲衬垫结构见：

附图一。

3.5设计瓦楞纸箱并校核其抗压强度

美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器的重量为17.6㎏，外观尺寸为403×

890（㎜），在国内销售，箱内除空气清新器外还有缓冲衬垫，内装物的外廓尺寸为513×

1000（㎜）。

3.5.1瓦楞纸箱的设计

（1）箱型

选用0201型瓦楞纸箱，瓦楞纸箱的最大综合尺寸为1888㎜，所以选AB型双瓦楞，原纸定量W=155g/㎡，环压指数

=6.3。

0201型箱的结构如下图3—3所示：

图3—30201型瓦楞纸箱结构图

（2）瓦楞纸箱的尺寸

①瓦楞纸箱的内尺寸

内装物的外廓尺寸为：

513×

1000（㎜）

即L=513㎜

B=375㎜

H=1000㎜

瓦楞纸箱内尺寸计算公式为：

Xi=X+

（3—6）

内尺寸修正系数

取

L=5㎜，

B=5㎜，

H=4㎜

则纸箱的内尺寸为：

Li=518㎜

Bi=380㎜

Hi=1004㎜

即纸箱的内尺寸为：

Li×

Bi×

Hi=518×

380×

1004（㎜）

②瓦楞纸箱的制造尺寸

瓦楞纸箱制造尺寸计算公式为：

X=Xi+k（3—7）

AB楞型瓦楞纸箱制造尺寸修正系数k为：

L1的k为9㎜，L2的k为9㎜，B1的k为9㎜，B2的k为6㎜，H的k为16㎜，摇盖伸长系数xf=6㎜。

则纸箱的制造尺寸为：

L1=518＋9=527（㎜）

L2=518＋9=527（㎜）

B1=380＋9=389（㎜）

B2=380＋6=386（㎜）

H=1004＋16=1020（㎜）

F=（B1＋xf）/2=197.5（㎜）

瓦楞纸箱接头制造尺寸为J=45㎜

③瓦楞纸箱的外尺寸

瓦楞纸箱的外尺寸计算公式为：

X0=Xmax＋K（3—8）

AB楞型纸箱的外尺寸修正系数K的取值为：

K=10㎜。

则纸箱的外尺寸为：

L0=527＋10=537（㎜）

B0=389＋10=399（㎜）

H0=1020＋10=1030（㎜）

即纸箱的外尺寸为：

L0×

B0×

H0=537×

399×

1030（㎜）

（3）瓦楞纸箱开槽宽度的计算

瓦楞纸箱选用的是AB型楞，AB型楞的瓦楞纸板的计算厚度为t=8.1㎜，则开槽宽度为d=2t=2×

8.1=16.2㎜。

3.5.2瓦楞纸箱的校核

（1）堆码层数的计算

堆码选用无托盘堆码，流通过程中的最大有效堆码高度为HW=2500㎜；

纸箱高度外尺寸为H0=1030㎜

则最大堆码层数由公式3—9计算：

Nmax=INT（HW/H0）（3—9）

由以上公式算得的最大堆码层数为Nmax=INT（HW/H0）=2（层）

（2）抗压强度的计算

①瓦楞纸板原纸综合环压强度

瓦楞纸箱的周长为：

Z=2（L0＋B0）=1872（㎜）

瓦楞原纸的综合环压强度为：

Px=（

＋

）/15.2（3—10）

式中：

Px——瓦楞纸板的综合环压强度，N/㎝；

Rn——纸板面纸、里纸的环压强度测试值；

Rmn——瓦楞芯纸的环压值；

Cn——瓦楞原纸的楞缩率；

其中环压强度：

R=0.152W

（3—11）

W——原纸定量

——环压指数

面纸的环压强度为R1=0.152×

155×

6.3=148.428N

里纸的环压强度为R2=0.152×

芯纸的环压指数为

=8

芯纸的环压强度为R3=0.152×

8=188.48N

此瓦楞纸箱的楞型为AB型，查表知它们的收缩率分别为：

C1=1.53，C2=1.36

则综合环压强度为：

Px=[（148.428×

2＋188.48）＋188.48×

（1.53＋1.36）]/15.2=67.77N/㎝

②瓦楞纸箱抗压强度

由凯里卡特公式得0201型瓦楞纸箱的抗压强度计算公式为：

P=Px（

）2/3

（3—12）

Z——纸箱的周长；

aXz——楞常数；

J——箱常数。

纸箱周长Z=1872㎜；

查表得AB楞的楞常数aXz=13.36；

箱常数J=1.01

可算得抗压强度为：

P=67.77×

（4×

13.36/1872）2/3×

1872×

1.01=11968N

3.5.3封箱、钉箱要求

钉箱钉锯分为斜钉、直钉和横钉三种基本形式，结构有单斜钉、双斜钉和加强钉：

单直钉、双直钉和加强钉：

单横钉、双横钉和加强钉多种形式。

单钉是指纸箱搭接舌部位订若干个单个的钉锯，双钉就是订若干组2个并列的钉锯，而加强钉就是在两组双钉之间再加订一个单钉的钉锯。

一般单瓦3层的小型纸箱只需订若干个单钉就可以保证纸箱的包装强度。

5层、7层的中、大型纸箱，可根据内装物品的特点，酌情确定订若干个双钉，或者双钉之间再加个加强钉，以既省材料又可保证钉箱的强度为出发点，科学合理确定箱钉结构。

箱钉应该牢固、钉脚整齐、美观，钉锯不能出现叠钉、翘钉、漏钉或钉脚成型明显偏斜等缺陷。

按照瓦楞纸箱的有关标准要求，钉距必须排列整齐，距离均匀、准确，其中，双钉钉距不大于75㎜，单钉钉距不大于55㎜，头、尾钉距离压痕中线的距离为13㎜±

7㎜，钉锯必须完全钉在搭接舌部位。

钉箱用箱钉一般为表面镀有铜或锌的低碳钢扁丝，规格分为16#、18#和20#，20#箱钉扁丝主要用于瓦楞纸盒的结合。

优质的扁丝镀层均匀、光亮，线材不弯曲、材质柔和又有适度的钢性和弹性，厚度和宽度均匀，没有龟裂、锈斑、剥层、弯曲或厚薄不均匀等缺陷。

封箱可用黏合剂封箱、胶带封箱。

胶带封箱时胶带的宽度应该足以封住箱口并且具有足够的强度保护封口。

3.5.4瓦楞纸箱展开图及装潢图

绘制瓦楞纸箱的展开图，并设计绘制瓦楞纸箱的外观装潢以及绘制三维装潢效果图。

其图分别见附图二，附图三，附图四。

4小结

这次课程设计，我对美的KJ40FR-NG1全能博士空气净化器的运输包装进行了设计，对其缓冲衬垫我选用了EPE缓冲材料，并设计了缓冲衬垫的结构；

对该空气净化器的外包装，我选用了AB型楞的0201型瓦楞纸箱。

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关运输包装方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，都得以解决。

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，课程设计让我感触很深，使我对抽象的理论有了具体的认识。

从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

参考文献

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