电脑主板运输包装设计.docx

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电脑主板运输包装设计

华硕P6T6WSRevolution主板运输包装设计

课程名称:

运输包装技术课程设计

设计作者：

包振

专业班级：

包装工程08-1

指导教师：

李琛

设计日期：

2011年7月4日至11日

目录

一、摘要…………………………………………………………3

二、课程设计说明书………………………………………………4

三、设计书正文……………………………………………………4

1．设计内容的整体概述……………………………………4

2．设计方案的确定方法……………………………………5

（1）确定流通环境…………………………………………7

（2）.确定产品特性…………………………………………7

（3）缓冲包装材料的选择…………………………………7

四、缓冲设计、计算与校核……………………………………9

（1）缓冲衬垫基本尺寸计算………………………………9

（2）缓冲衬垫校核…………………………………………10

（3）缓冲衬垫的结构设计…………………………………10

五、运输包装瓦楞纸箱设计计算…………………………………11

六、瓦楞纸箱的外观装潢设计……………………………………14

七、包装件测试实验大纲的编制…………………………………15

八、课程总结………………………………………………………16

九、主要参考文献…………………………………………………16

一、摘要

随着世界经济的飞速发展和近十年的科技的发展，我国的包装行业

也进入了高速发展阶段，如果说九十年代的世界包装行业被美国的包装工业所主宰，那么二十一世纪的包装产业必将被中国主导。

二十一世纪人们对环保的意识也越来越高，这种绿色浪潮对我国的传统包装行业有巨大的冲击。

欧美国家对环保的日益重视，对进口商品包装的要求越来越高，很多国家已经把发泡聚乙烯拒之门外，可循环的纸品包装已经当之无愧的成为了最好的替代品，纸品的包装已经具有良好的发展前景。

绿色贸易壁垒使我国的传统包装工艺与材料必须进行改革，所以采取瓦楞纸箱替代EPS是很有必要的。

通过分析华硕P6T6WSRevolution主板的流通环境和产品本身特性，选择了合适的缓冲包装材料内部采用纸盒包装，进行了缓冲衬垫的尺寸计算和结构设计，并进行了校核，完成了缓冲包装设计。

运输包装设计选用了0201型瓦楞纸箱箱型，并计算了尺寸和校核了强度。

完成纸箱结构图的绘制，进行了简单的装潢设计。

最后对包装件设计了其测试实验大纲。

关键词：

流通环境；缓冲包装；瓦楞纸箱

二、课程设计说明书

1.设计题目：

华硕P6T6WSRevolution主板的运输包装系统设计

2.设计任务：

（1）完成产品缓冲包装设计的整体论述，包括流通环境的确定、产品特性、材料选择等。

（2）完成缓冲设计的计算与结构设计及相应校核。

（3）完成缓冲衬垫结构设计图纸与缓冲包装装配图及技术文件。

（4）设计并绘制纸箱展开图，外装潢设计及三维立体效果图（需要标注尺寸和运输包装标志）。

（5）完成设计说明书。

三、计书正文

1.设计内容的整体概述

主板，又叫主机板（mainboard）、系统板（systemboard）或母板（motherboard）；它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。

主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

在一台微型计算机里，主板上安装了计算机的主要电路系统，并具有扩展槽和插有各种插件。

计算机的质量与主板的设计和工艺有极大的关系。

所以从计算机诞生开始，各厂家和用户都十分重视主板的体系结构和加工水平。

鉴于主板这种精密部件的精度要求，以及在流通环境防护措施的要求。

比如在流通环境中，产品经受冲击、振动时会在较短时间内发生很大的速度变化或能量突变，这种突变会造成产品破坏。

本次设计针对主板自身的性能，通过分析、计算，设计出一整套关于主板的安全，合理的缓冲设计包装。

2.设计方案的确定方法

（1）.确定流通环境

对于产品在物流环境中可能遭遇的条件做考察与评价是运输包装设计中的重要内容，主要判定存在何种运输危险和危险程度，它包括搬运过程的偶然跌落，运输工具的振动、冲击，温湿度极限和堆码极限，我们这里主要涉及冲击和振动，但其他的因素在包装设计里也是非常重要的。

华硕P6T6WSRevolution主板从产地（苏州）运往全国各地的主要运输方式有铁路和公路运输两种，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。

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，另一种是火车在挂钩撞合时产生的水平冲击。

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。

产品的储存环节是流通链中重要一环。

储存方法、堆码极限、堆码高度、储存期限、储存地点、储存环境（如光、风、雨、虫、霉、鼠、尘、有害气体）等，会直接影响产品包装件的流通安全性。

仓库的建筑结构对储存环境中温度、湿度、气压等因素影响甚大。

流通环境图：

0.5~8km

铲车货车卡车混放

电瓶车卡车堆4层堆码6层卡车混放

柏油路

水泥路石子路60~40015km

0.5km6kmkm人力车混放

堆8层

注意：

上图中数字仅作为参考用。

（2）确定产品特性：

基本规格参数如下表：

华硕P6T6WSRevolution主板参数

型号

P6T6WSRevolution

集成芯片

声卡/网卡

主芯片组

IntelX58

芯片组描述

IntelX58北桥+ICH10R南桥芯片组

音频芯片

集成ADI2000B8声道HD音效芯片

网卡芯片

板载RealtekRTL8111C双千兆网卡

CPU描述

支持LGA1366接口的NehalemBloomfieldCorei7四核心处理器

PCI

E插槽纠错

SATA接口

8×SATAII接口

主板类型

ATX板型

外形尺寸

30.5×24.5cm

电源插口

一个8针，一个24针电源接口

供电模式

16相

外观参数

尺寸

305×245×35mm

重量

约1.5Kg

1）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。

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，大型精密仪器和小型电子计算机的脆值确定产品脆值为[G]=50g。

2）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。

（3）缓冲包装材料的选择

目前，保护产品在流通过程中免受冲击、振动等机械载荷损坏的最有效的常用方法，就是在包装中添加缓冲材料。

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，并起到隔振作用，避免内装物因冲击振动引起损伤。

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（PU）、乙烯—醋酸乙烯共聚物橡胶制品（EVA）和聚乙烯教练泡沫塑料等。

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。

有的产品也曾采用橡胶、木屑、棉花、化纤丝和金属弹簧等。

我们现在将采用纸盒作为内包装，外包装采用瓦楞纸箱，最好可以取代EPS包装。

本设计所包装的产品是华硕P6T6WSRevolution主板，尺寸305×245×35mm，重心大致位于主板中部，选择的脆值为50g。

经过多方面的综合考虑，本设计选用的缓冲包装材料是发泡聚苯乙烯或者发泡聚乙烯，作为内部包装，再衬以纸盒包装。

发泡聚乙烯，俗称珍珠棉，它是采用聚乙烯为原料发泡制成的一种半硬质的泡沫塑料，具有封闭式、无毒的、耐腐蚀、阻水的泡沫颗粒状结构，它具有价格较为低廉、质量轻、防潮、隔热、易于加工膜塑成型等特点，是一种理想的缓冲包装材料，而且易回收的聚乙烯。

发泡聚苯乙烯时一种可塑的、轻质的、半硬质的、闭孔的和的成本的缓冲材料。

聚乙烯泡沫塑料发泡均匀、柔软、呈透明状，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及腐蚀现象。

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。

发泡聚乙烯塑料的缓冲系数与最大应力曲线见《物流运输包装设计》，同时可从如下图可查得：

①发泡聚苯乙烯（比重0.014）②发泡聚苯乙烯（比重0.020）③发泡聚乙烯（比重0.033）④发泡聚苯乙烯（比重0.035）⑤人造纤维100（比重0.050）⑥人造纤维150（比重0.060）⑦人造纤维200（比重0.080）⑧聚氨酯泡沫（比重0.03）⑨聚氨酯泡沫醚（比重0.03）⑩发泡氯乙烯（比重0.31）⑾发泡氯乙烯（比重0.42）⑿泡沫橡胶⒀木屑（比重0.07）

⒁发泡聚氯乙烯碎屑（比重0.08）⒂塑料碎屑（比重0.087）

四、缓冲设计、计算与校核

1.缓冲衬垫基本尺寸计算：

根据发泡聚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。

已知产品单个重量为1.5Kg，采用堆码为24个一箱，脆值为50g，等效跌落高度为50cm。

（根据经验公式W—包装件的重量（kg）,适用于16kg以上的重量，h—跌落高度（cm））采用最小缓冲系数法，可得Cmin=4.8，σm=0.16kg/cm2根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得：

T=CH/G=4.9×50/50=4.9cm

A=WG/σm=1.5×24×9.8×40×10000/（0.16×1000000）=882cm2

2.缓冲衬垫校核：

（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

1102.5/4/（1.33×4.67）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）=4.9×（1+10%）=5.39cm

经过各项较核后，且定最后衬垫尺寸为T=5.39cm，A=882cm2

3.缓冲衬垫的结构设计：

缓冲垫采用四角衬垫缓冲，其结构如下图：

缓冲包装的缓冲垫的结构形式，因产品的质量、形状和尺寸不同，可采取用全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装等三种方法。

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。

本设计采用局部缓冲。

此外对于易损件，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。

五、运输包装瓦楞纸箱设计计算

瓦楞纸箱是目前使用频率最高的外包装容器之一，他的设计是基于上步外包装设计结果而进行的，首先确定瓦楞纸板的种类、各项技术指标及纸箱箱型等设计参数，接着计算纸箱的外尺寸、制造尺寸、外尺寸及其他配件尺寸，为防止纸箱在储存运输过程中发生破损，最后还要对其进行校核。

（1）箱型。

0201型，采用单页箱,AB型双楞。

（2）瓦楞纸板。

内销产品选用第二类瓦楞纸板，内装物质量为1.5×24=36kg，最大综合尺寸为983.9mm，应选用第二类第三种双瓦楞纸板,选AB型瓦楞。

根据瓦楞纸板表（GB6543-86），其代号为D2.4，据瓦楞纸板技术指标（GB6544-86），D2.4的技术指标为耐破强度1765（kPa），边压强度为9310（N/m）,戳穿强度为10.8（J）。

据箱板纸技术指标（GB13024-91）表，选用C等箱板纸，其耐破指数为1.5kPa·m2/g,环压指数为6N·m/g.内外面纸的定量取320g/m2，中间垫纸的定量取280g/m2。

据瓦楞芯纸技术指标（GB1023-91）表，选用C等瓦楞芯纸，两层瓦楞的定量取160g/m2，其环压指数为5N·m/g。

按照选用的箱板纸，瓦楞纸板的耐破强度为

P=0.95

b

=0.95×（1.5×320+1.5×280+1.5×320）=1311kPa

按照选用的箱板纸和瓦楞芯纸，瓦楞纸板的定量为1400g/m2，其中粘合剂定量为100g/m2。

（3）确定内包装尺寸

确定内尺寸的原则：

保证产品顺利装箱，又不使产品在箱内有明显的移动空间。

本设计中，已知华硕P6T6WSRevolution主板，质量1.5kg，长、宽方向的修正系数Ki=3―7mm,在高度方向上的修正系数Ki=1—3mm。

长度方向内尺寸：

Xi=Xc+Ki=305+5=310mm

宽度方向内尺寸：

Xi=Xc+Ki=245+5=250mm

高度方向内尺寸：

Xi=Xc+Ki=35+3=38mm

注：

此纸盒装潢图是根据华硕P5PL-E型主板纸盒设计得来。

（3）瓦楞纸箱的尺寸

已知产品外包装容器的长为387.3mm，宽为327.3mm，高为49.3mm.一个瓦楞纸箱内共放入两行、三列、四层24个产品。

如图：

用△表示外包装之间的间隙，用n表示三个方向上的外包装容器个数，并取△=1mm，于是内包装物的外廓尺寸为：

Lo=nl+（n-1）△=2×387.3+（2-1）×1=775.6mm

Bo=nb+（n-1）△=3×327.3+（3-1）×1=983.9mm

Ho=nh+（n-1）△=4×49.3+（4-1）×1=200.2mm

纸箱的制造尺寸：

Xˊ——纸箱内尺寸；

ΔXˊ表示内尺寸的伸放量（实际伸放量稍大于纸板厚度）；

X——制造尺寸。

X=X’+△X’

L1=L’+9=784.6（mm）

L2=L’+6=781.6（mm）

B1=B’+9=992.9（mm）

B2=B’+5=988.9（mm）

H=H’+18=218.2（mm）

外摇盖制造尺寸：

F=B1/2+△X’=992.9/2+4=496.5mm

接头尺寸J定为48mm。

瓦楞纸箱的外尺寸

外尺寸加大值ΔX=8-12mm，故瓦楞纸箱的外尺寸为

=H+ΔX=218.2+12=230.2mm

=L+ΔX=784.6+8=792.6mm

=B+ΔX=992.9+8=1000.9mm

⑸瓦楞纸箱的堆码强度。

瓦楞纸箱的周长为

Z=L1+L2+B1+B2=1566.2+1982.8=354.9（cm）

瓦楞纸箱的综合环压强度为

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

=79.2（N/cm）

楞常数取3.36，箱常数取0.66，瓦楞纸箱的的抗压强度为

=1.86×79.2×（13.36×88.73）2/3×354.9×0.66

=9799.6（N）

包装件重量W=352.8N,堆码高度取250cm，安全系数取2，纸箱的堆码载荷为

P=KW[（h/H）-1]=6964.0（N）

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。

六、瓦楞纸箱的外观装潢设计

如图所示：

七、包装件测试实验大纲的编制

1.影响因素分析

（1）小型包装件，需用集合托盘叉车搬运，手工装卸，跌落的机会较多；

（2）有较长距离的卡车运输，会承受垂直方向的冲击与振动；

（3）有一定距离的火车运输，将经受水平方向的冲击；

（4）仓库存放，仓库的动物、虫害等生物因素影响；

2.试验项目和试验顺序如下：

（1）温湿度预处理：

在-18°C的条件下，放下置24h。

（2）堆码试验：

堆码高度4m，持续1周。

（3）调节处理：

温度38°C，相对湿度85%放置24h。

（4）垂直冲击试验：

面跌落，跌落高度200mm。

（5）喷淋试验：

喷淋0.5h。

（6）调节处理：

温度38°C，相对湿度85%，放置24h。

（7）振动试验：

定频振动，堆码2.5m，连续加振1h。

（8）水平冲击试验：

冲击速度2.0m/s，两相对侧面各受冲击一次。

八、课程总结

本设计针对华硕P6T6WSRevolution主板的运输贮存环境及产品本身性能的分析，选择了尺寸为5.39×822.0mm3的发泡聚乙烯作缓冲衬垫，采用角衬垫方式；外包装采用代号D2.4，AB双层瓦楞纸板材料，经校核，符合使用要求，最后设计出合理的包装件测试实验大纲。

九、主要参考资料

[1]彭国勋，运输包装.北京:

印刷工业出版杜,1999

[2]宋宝丰，产品脆值理论与应用.长沙:

国防科技大学出版社,2002

[3]吴育俭，索占鸿.运输包装工程.中国铁道出版社,2000

[4]郑百哲，包装动力学

[5]纸盒生产实用技术

[6]王振生，瓦楞纸板原理

[7]范文高，运输包装设计手册