液晶显示器产品包装保护与包装工艺设计.docx

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液晶显示器产品包装保护与包装工艺设计

《包装工艺学》课程设计

说明书

设计题目液晶显示器缓冲包装设计

专业班级包装082

组号8

学号

学生姓名

指导教师

2010年6月25日

包装工艺学课程设计任务书

题目:

液晶显示器产品包装保护与包装工艺设计

初始条件：

液晶显示器产品，要求采用内包装形式与重量或体积，保质期48个月；年产量4万台等。

要求完成的主要任务:

1液晶显示器包装保护的基本要求与包装方案设计

液晶显示器包装保护的基本要求

液晶显示器包装保护方案设计

液晶显示器包装的保存期计算

2液晶显示器包装保护的结构设计与设计计算

销售包装容器的设计与设计计算

运输包装容器的设计与设计计算

3液晶显示器包装工艺设计

液晶显示器包装工艺规程的制订

液晶显示器包装工艺过程分析

4、课程设计说明书的内容与要求

1）按照设计内容与步骤写出设计说明书，应不少于12000字；设计绘图用A4幅面的纸打印，所绘设计图必须符合国家制图标准（含尺寸标注完整、技术要求全面、标题栏填写完整、制图符合国家标准等）

2）说明书最后列出参考文献不少于10篇；

3）课程设计说明书全部用A4纸打印。

时间安排：

2010年6月28日~2010年6月29日：

方案设计；

2010年6月30日~2010年7月2日：

具体内容的设计工作与写出课程设说明书；

2010年7月3日：

设计答辩与资料验收；

指导教师签名：

2010年6月25日

系主任（或责任教师）签名：

2010年6月25日

引言………………………………………………………………………......1

1液晶显示器及其特点………………..……………………………....1

液晶显示器的特点…………………………………………………........2

液晶显示器的包装的标志、标签和包装..……………………………4

显示器的存放、运输环境及其可能所造成的损害................................5

1.3.1运输环境………………………………………………………………..5

1.3.2对破裂的设想…………………………………………………………..7

1.3.3关于振动………………………………………………………………..8

2液晶显示器的包装设计方案……………………………………....10

缓冲材料的选择………………………………………………………....10

2.1.1泡沫塑料………………………………………………………………..10

2.1.2瓦楞纸箱……………………………………………………………….10

缓冲材料的组合…………………………………………………………11

设计条件确定……………………………………………………………12

2.3.1流通环境………………………………………………………………..13

2.3.2产品脆值分析…………………………………………………………..13

2.3.3产品可缓冲部位………………………………………………………..13

2.3.4产品理论缓冲面积……………………………………………………..15

结构设计…………………………………………………………………15

2.4.1缓冲单元的设计………………………………………………………...15

2.4.2缓冲垫的结构设计……………………………………………………...16

3优化设计……………………………………………………….17

缓冲垫外表面的优化…………………………………………………….17

优化EPS的工艺参数与密度…………………………………………….18

原包装件的确定………………………………………………………….18

缓冲包装的跌落测试…………………………………………………….18

4结论………………………………………………………………..............21

参考文献……………………………………………………………..............22

液晶显示器缓冲包装设计

引言

21世纪是高科技的时代，人们的生活越来越离不开电脑，而电脑的普及推广很大程度上得益于液晶显示器的发明和液晶技术的发展。

由于液晶显示器属于精密电子产品，长期以来，液晶显示器的破损现象在其流通过程中时有发生，它不仅直接造成经济上的损失．而且影响着产品的市场竞争力面对产品激烈的市场竞争，设计合理的电视机包装结构巳经成为各电视机厂家不可回避的一十重要课题。

实践中．液晶显示器结构强度和包装抗冲击性能的不足是导致机壳破裂的主要原因。

缓冲垫作为电视机包装中的重要组成部分．它的设计直接影响着整个包装的抗冲击能力。

目前，一般采用在结构上多加肋、加厚来提高液晶显示器结构强度或者简单增加缓冲垫的厚度等方法来提高液晶显示器包装的抗冲击性。

虽然这些方法能够解决大多数的实际问题．但通常会造成结构和包装的过分设计，增加生产制造成本．这是生产厂家所不愿意看到的。

因此，本文希望通过缓冲垫的性能分析来优化缓冲垫结构设计．从而降低材料成本并提高缓冲性能．

1液晶显示器及其特点

液晶显示器，或称LCD（LiquidCrystalDisplay），为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。

液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。

它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。

液晶显示器的特点

一、机身薄，节省空间：

与比较笨重的CRT显示器比，液晶显示器只要前者三分之一的空间。

　　二、省电，不产生高温：

它属于低耗电产品，可以做到完全不发热（主要耗电和发热部分存在于背光灯管或LED），而CRT显示器，因显像技术不可避免产生高温。

　　三、无辐射，益健康：

液晶显示器完全无辐射，这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。

　　四、画面柔和不伤眼：

不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。

　　液晶显示器绿色环保，它的能源消耗相对于传统的CRT来说，简直是太小了（17''功率大概在200W以内）；对于近来逐渐引起国人重视的噪音污染也与它无缘，因为它的自身的工作特点决定了它不会产生噪音（对于那种喜欢一边使用电脑，一边有节奏的敲打显示器的用户发出的噪音，这里不予以考虑）；液晶显示器还有一个好处就是发热量比较低，长时间使用不会有烤热的感觉，这一点也是以前的显示器无可比拟的，以前的显示器可是宝贵，尤其是夏天，家里的空调、电扇都得为它服务给它降温。

使用液晶显示器无形中为大气降了温，也为阻止日益升温的大气作贡献。

同时减少辐射，降低环境污染。

当然了，环保也不会少了辐射这个指数的，虽然我们不能说液晶显示器就完全没有辐射，但是相对于辐射大户CRT，以及日常家电的辐射来说，液晶显示器那一点点辐射简直可以忽略不计。

　　现在的时代其实还是模拟时代，而未来的时代从目前的发展趋势来看是数字时代。

显示器智能化操作，数字控制、数码显示是未来显示器的必要条件。

随着数字时代的来临，数字技术必将全面取代模拟技术，LCD不久就会全面取代现在的模拟CRT显示器。

　　不过从另一个方面讲液晶显示器的数字接口现在并不普及，还远远没有到应用领域。

从理论上说，液晶显示器是纯数字设备，与电脑主机的连接也应该是采用数字式接口，采用数字接口的优点是不言而喻的。

首先可以减少在模数转换过程中的信号损失和干扰；减少相应的转化电路和元件；其次不需要进行时钟频率、向量的调整。

　　但目前市场上大部分液晶显示器的接口是模拟接口，存在着传输信号易受干扰、显示器内部需要加入模数转换电路、无法升级到数字接口等问题。

并且，为了避免像素闪烁的出现，必须做到时钟频率、向量与模拟信号的完全一致。

　　此外，液晶显示器的数字接口尚未形成统一标准，带有数字输出的显示卡在市面上并不多见。

这样一来，液晶显示器的关键性的优势却很难充分发挥。

　　这个问题可能不是很好理解，我们举例子说明一下吧。

使用过液晶显示器的人都知道液晶显示器很容易产生影像拖尾现象。

　　响应时间是液晶显示器的一个特殊指标。

液晶显示器的响应时间指的是显示器各像素点对输入信号反应的速度，响应时间短，则显示运动画面时就不会产生影像拖尾的现象。

这一点在玩游戏、看快速动作的影像时十分重要。

足够快的响应时间才能保证画面的连贯。

目前，市面上一般的液晶显示器，响应时间与以前相比已经有了很大的突破，一般为40ms左右。

不过随着技术的日益发展LCD和CRT的这个差距在逐渐的被弥补上，一款液晶显示器的响应时间就已经缩短到了5ms.

　　从外形上看液晶显示器的外观轻巧超薄，与传统球面显示器相比，其厚度、体积仅是CRT显示器的一半（比如acer的FP581，其厚度更是让人觉得不足普通CRT显示器的1/5），大大减少了占地空间。

　　香港和东京是世界上液晶显示器普及率最高的地区，去年香港液晶显示器的出货量占到了显示器总出货量的七成。

我们观察一下液晶显示器普及率高的地区就不难发现，这些地方大多是比较繁华，比较拥挤，生活水平比较高，而且写字楼、金融大厦林立的地方。

在这些地方可谓是寸土寸金。

显示器节省下来的空间的地皮价格远远高于液晶显示器和CRT显示器的差价。

现在我国大陆的一些大城市的繁华区域也有向着这个方向发展的趋势。

　　这个问题其实是问您对显示器的用途。

众所周知，由于液晶分子不能自己发光，所以，液晶显示器需要靠外界光源辅助发光。

一般来讲140流明每平方米才够。

有些厂商的参数标准和实际标准还存在差距。

这里要说明一下，就是一些小尺寸的液晶显示器以往主要应用于笔记本电脑当中，采用两灯调节，因此它们的亮度和对比度都不是很好。

不过现在主流的桌面版本的液晶显示器的亮度一般都可以达到250流明到400流明，已经开始逐渐接近CRT的水平了。

　　对于大多数人来说，如果把CRT和LCD摆放在一起的话，可以比较轻松的分辨出液晶显示器和普通的CRT显示器的亮度和对比度以及色彩饱和度的不同，但是就一般使用来说，这一点点差距并不会影响您的工作。

　　但是对于专业的美工等要求准确色彩的工作来说，液晶显示器还不能完全达到其工作的要求。

由于液晶显示器属于精密电子产品，它在运输过程中，对于环境的要求特别高，电磁，静电，路面，运输工具，天气环境等这些因素都有可能导致液晶显示器在运输过程中受到损坏，无法正常使用，增加运输成本，因此，在运输过程中的防护包装就显得尤为重要。

这里我们列出了液晶显示器在运输过程对缓冲包装的几点技术要求:

液晶显示器包装的标志、标签和包装

包装箱外应标有制造厂名称、产品型号，并喷刷或贴有“小心轻放”、“怕湿”、“向上”等运输标志，运输标志应符合GB191的规定。

产品的其它标识应符合国家有关规定。

包装箱外喷刷或粘贴的标志不应因运输条件和自然条件而退色、变色、脱落。

包装箱应符合防潮、防尘、防震的要求，包装箱内应有装箱明细表、检验合格证、备附件及有关的随机文件。

包装后的产品应能以任何交通工具，运往任何地点，在长途运输时不得装在敞开的车厢和船舱中，中途转运时不得存放在露天仓库中，在运输过程中不允许和易燃、易爆、易腐蚀的物品同车（或其它运输工具）装运，并且产品不允许经受雨、雪或液体物质的淋湿与机械损伤。

产品贮存时应放在包装箱内，存放产品的仓库环境温度为0℃～40℃,相对湿度为30%～85%。

仓库内不允许有各种有害气体、易燃、易爆的产品及有腐蚀性的化学物品，并且应无强烈的机械振动、冲击作用。

包装箱应垫离地面至少100mm，距离墙壁、热源、冷源、窗口或空气入口至少500mm。

若无其他规定时，贮存期一般应为六个月。

若在生产厂存放超过六个月时，则应重新进行交收检验。

显示器的存放、运输环境及其可能所造成的损害

若因某种原因需长期（如几年）存储时，我们推荐以下的方式：

1、装入聚乙烯口袋（最好有防静电涂层）并将口密封

2、放置暗处，避免强光照射

3、决不能在表面压放任何物品

4、严格避免在超过极限温度、湿度条件的环境中存放

1.3.1运输环境

运输环节是指产品从出厂到顾客手中所有的承受力的环节，包括汽车、火车、库的装卸、堆码等。

每一个环节都使产品承受不同的力，使产品产生不同的响应、振动或冲击等。

不同的运输环节，缓冲减震设计中着重点就不同。

比如t产品的运输环节是装卸次数多，缓冲减震设计首先是考虑冲击破损问题，相反，装卸次数少的长途运输，首先是在设计中考虑堆码条件下的运输中的共振问题。

据测，火车运输中有明显的周期激振力存在，如果设计不周，就会使产品发生共振将造成很大损失。

汽车上的产品也有共振问题，由于卡车本身结构原因，尤其是装于汽车后部产品，在运输中，也往往会引起产品的共振，造成产品破损。

据统计，汽车运输中，约有6O的产品破损发生在卡车后韶据测量，汽车（指一用卡车）在较好路面行驶，车速每秒2O米时，一阶、二阶、三阶、四阶，振动固有频率皆在15HZ以下，国外进口汽车也不超过25HZ．在设计中，一定要避开这个频率范围，以免在运输中发生共振。

在长途汽车运输中，还要适当地考虑到产品的疲劳破损问题，关于这个问题，可参考拙作《公路运输中自行车的随机激励振动》（《包装工程，1990年一期）。

总之，在考虑运输环节的设计中要想到：

冲击、共振、疲劳三个大的破损基因，但不同环节，着重点要有所区剐若条件允许，还应考虑一下运输环境，因包装材料大部是纸箱或塑料薄膜，它们都因玲热，风，雨.....会在性能上发生变化。

以下是液晶显示器的各种环境适应性：

1.3.2对破裂的设想

破裂，根据形状可分为三种：

①完全破裂，分散为几块；

②有裂缝，但不分散；

@介于①和②之间的状态。

现在家电厂家的基本想法是，①不行，②还可以，③要根据具体情况决定。

其根据是．在①的情况下，要搬运或堆垛就可能损坏产品。

常用的块状发泡苯乙烯，无论是静压辽是动压，压缩到变形超过85仍看不出发生破裂现象．而角垫那样具有两面以上受压面积的成型品如果只有一面受力时，压缩变形超过60％时即出现裂缝或硬伤。

如图l，对L型或角垫状缓冲材料的某一面按箭头方向加力时，其他面就要向加力的一面倾倒。

但由于有产品的阻挡而不能动、受压面和直角的面起了阻止受压面厚度减小的作用，于是一部分就会出现撕裂样的硬伤。

其大小、深度取决于加压速度，所加的力、粒子的大小和厚度。

为了减少其损害，图2的方法可以说是一种对策。

这种破裂发生的最大原因，是由于水平面也对缓冲材料上加的力有干涉作用而引起的。

为了防止这一点．可以考虑使受压面互相独立，以避免它们相互牵扯。

沟槽的深度，从理论上讲最好是厚度的50～60左右为宜。

宽度有5ram就足够了。

这种方法的优点是能充分利用缓冲材料的性能，但是不易脱模，恐怕成型行业不愿采用。

这种形状和以往的成型品相比，作用力缓和，有充分的受压面积，能减少静载重和潜移，有希望在落下时得到接近设计值的G值。

把其他角、棱做成圆形和落下状态也有关，外箱的瓦楞纸箱的刚性，也有很大影响。

货物形状l0的差别．是不可忽视的数值。

当然，要满足的各种条件是一样的。

以往，缩小受压面积，．增大厚度的设计方法，潜移在第2次、第3次落下时，和厚度的减少很多相反。

充分利用受压面积，在满足容许G值的范围t内减小厚度的方法在设计上还是很难的。

只有掌握容许G值、达到质量管理标准的厂家才能采用。

1.3.3关于振动

对运输中的振动也需要研究。

一般情况下，外力的振动数和包装货物的固有振动数之比是~／2时，传递率是J，其比值在0．5～l之间一般能显示出最大值．其比值大干~／2时，传递事会迅速减小。

用MILHDBK304记录各种缓冲材料的传递率曲线表明，发泡苯乙烯是25倍、d0倍．我们最多使用的没有50倍、60倍的。

用分别进行试验是投法求得的。

静载重

25.4mm

50.8mm

76.2mm

101.6mm

g/（cm*cm）

Hz倍

53*5

51*8

51*

39*

50*

33*4

31*

35*6

137

30*

30*6

28*

24*6

从上表可以看出．静载重52v,／cm、厚度25，4ram的震动传递率最大的振动数是53Hz、达到所加力的5倍时．震动就会传给内装物．厚度是50．8ram时．震动数是52Hz，所加的力会达到8倍。

通常运中所受的外力．货物列车会因钢轨的接缝和车速而发生变化，卡车的震动匾{取决于一般道路、高速道路，行驶速度和发动机转数．倒如，卡车夜间在高速公路上行驶，发动机转速是3000~3600转时，震动数就是50~60I-!

z，受到震动就是0．1～0．3G左右．假设缓冲材料的厚度是50ram，倍事是d0时，那么受到的外力是O，8～2．4（3（52I"~·8倍）从行驶时间来考虑，落下冲击等肯定不止一次，连续反复受力是发生大的损伤的原因。

缓冲设计不仅仅决定于缓冲材料的厚度和面积，还要研究保管期间因潜移引起的厚度减小以及震动特性等。

在测定冲击值时要用加速度计。

加速度计过于灵敏时，冲击波中很多的高次谐波就会重叠，这种高次谐波除了特殊目的之外都是不必要的．与其断开，不如不做错误判断更有利，应该好好考虑使用方法。

例如，要算出G值，只考虑渡高值就不够。

由基础部分的长度可知冲击时间，将冲击波形细分，通过积分，使用抽计算机还可以算出G值以及角固有震动数、固有震动数，吸收能量、变形等．

只根据冲击波形进行各种计算，也有一些问题。

加速度计是安在产品上的，位置不同时有时会出现没有意义的值。

由于产品自身因不同的缓冲材料也受到缓冲，所以常是收不到基本冲击波5倍以上的高次谐波。

产品内有因冲击引起震动软弱的部分和作为高次谐波的冲击波形重台．如看到这个高次谐波的顶点、就可读到比实际发生G值大的值为了防止这一点要参考由基础部分算出来的冲击时间。

为了减少这些错误，就要有效地利用滤波器了解其它基本事项如不见到冲击波形．是难以分析真实的数据的。

2液晶显示器的包装方案

缓冲材料的选择

挑选包装及缓冲材料时要注意哪些性能呢一般说来要考虑到：

材料的隔振性能、缓冲性能．受载后的变形性能，卸载后的恢复性能，材料的强度、刚度以及材科的强度刚度随湿度、温度等条件变化情况等等。

当然，还要注意到不同的两个根据挑选材料时之着重点不同。

经过调研，挑选的材料又满足两个根据

要求，其成本价格又令人满意，这是必须做的工作。

液晶显示器包装主要由纸箱和缓冲垫组成，它的作用主要是保护液晶显示器免受过量冲击而造成破损，其中缓冲垫作为主要的舟质层．由于其特有的材料特性．整十包装中占有重要的位置

2.1.1泡沫塑料

泡沫塑料体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。

几乎各种塑料均可作成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。

泡沫塑料是一种应用广泛的材料,它以塑料为基本成分,含有大量气泡是一种以气体为填料的复合材料。

由于它质轻、比强度高、吸收冲击载荷的能力强、隔热和隔音性能好,被广泛应用于农业、建筑、航空、运输、包装等行业。

泡沫塑料与纯塑料相比，具有密度低，质轻，比强度高，其强度随密度增加而增大，有吸收冲击载荷的能力，有优良的缓冲减震性能，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐腐蚀、耐霉菌性能。

软质泡沫塑料具有弹性优良等性能。

2.1.2瓦楞纸箱

瓦楞纸箱作为商品外包装容器，不仅能保证商品的运输安全，又要能起到美化商品、提高附加值、促进销售的作用，特别是近年来市场上出现各种印刷精美的新型防潮上光纸箱在很大程度上改进了包装纸箱的产品质量，从根本上解决了纸箱包装易潮、易霉、易损的问题。

目前具有防水性能的纸箱的需求正在不断的增长，尤其是在蔬菜、食品、家电、工业产品的包装方面应用逐步增加。

特别是出口产品的耐水纸箱用量增长迅速，极大的促进了瓦楞纸箱制造业的发展。

缓冲材料的组合

平板显示器的防护方法有两大类，一类是使用单一缓冲材料的缓冲包装，另一类是使用组合缓冲材料的缓冲包装。

单一材料缓冲包装一般采用聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚乙烯泡沫塑料（EPE）等单一缓冲材料作为包装原材料.由于平板显示器外观一般为异型和复杂曲面结构，而EPE衬垫采用平面板材加工制成，要保证两者之间良好的配合难度较大。

若配合不良，将出现严重影响液晶显示器性能，因此EPE衬垫的结构必须巧妙，可以采用小面多点、缓冲筋条等结构简化与整机的配合难度，优化衬垫各部件空间架构，使零件的数量少，加工简单，便于组装。

而组合显示产品使用单一缓冲材料包装都存在不足之处，给生产和使用带来了较大的不便。

通过多种包装材料的缓冲防震性能试验研究证明，运用多种材料组合缓冲包装更实用有效。

根据液晶显示器的形状可以选用两种组合方案，第一种是EPS和纸蜂窝板组合包装方案，该方案包装具有良好的缓冲、防震、抗压性能，满足中小屏幕显示器对包装的要求，成本比使用EPE、EPP缓冲衬垫低，适用于大批量生产。

采用纸板/泡沫塑料的组合衬垫的缓冲包装，能充分利用纸角撑强度好、对棱角抗冲击作用强的特点，也利用了EPE具有良好的柔韧性、防震性、耐冲压性和较高的回复性能等特点。

由以上内容得出，采用瓦楞纸板和塑料泡沫组合的缓冲包装最适合液晶显示器运输防护

设计条件确定

需要包装的物件有：

液晶显示器机体、说明书。

在包装时，可以将显示器机体作为包装的主体；说明书放在一个PE塑料袋中，然后再放置在机器的合适部位，用胶带固定即好。

客户给出的产品在纸箱中的装配尺寸见图1。

从图一中可以看到，缓冲垫的缓冲厚度为：

顶面30mm、底面30mm、左面28mm、右面28mm、前面33mm、后面50mm。

图1包装件尺寸图

客户给出的此款液晶显示器的包装箱尺寸、堆码与装柜尺寸图2（单位mm）。

按照客户所给定的包装件及其托盘单元包装设计，双排纸箱堆码层为7。

根据计算得到20与40货柜的装箱数分别为224箱和462箱，装柜体积利用率分别仅为%和%。

图2纸箱、堆码与装柜图

2.3.1流通环境

依据产品的流通环境等相关因素，采用卡车运输，叉车装卸。

按照客户有关规定，包装可靠性验收的试验跌落高度为760mm，并按照一角、三棱、六面的跌落顺序进行试验。

堆码试验与振动试验的要求，客户已经做过分析，在此不予考虑。

2.3.2产品脆值

客户提供的产品质量为，脆值为75。

客户没有给出产品冲击响应谱的边界曲线，缓冲包装设计按照6个方位的冲击加速度都应小于75g进行。