影碟机的整体包装方案设计.docx

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影碟机的整体包装方案设计

天津科技大学

课程设计说明书

题目实益达190D3D蓝光DVD影碟机的整体包装方案设计

设计说明书19页

图纸3张

专业：

物流工程

姓名：

夏永梅

班级：

100652

指导教师：

宋海燕

成绩：

提交日期：

2013.01.18

《运输包装》课程设计任务书

一、设计题目

某家电/办公产品的整体包装方案设计

例如：

电脑显示器、电视机、VCD、电饭煲、榨汁机、打印机、扫描仪、数码相机、电子仪器等

二、设计任务：

1．完成产品整体包装方案设计，包括流通环境的确定、产品特性分析，内包装、缓冲包装、运输包装和集合包装设计。

2.缓冲包装设计包括缓冲材料的选取、衬垫基本尺寸的计算与校核、缓冲结构设计。

3.运输包装设计包括瓦楞纸箱箱型的选择、尺寸计算等。

4.集合包装包括托盘和集装箱的选用、排列和利用率计算。

5.绘制图纸：

缓冲衬垫结构设计图（A4图1~2张），产品包装装配图（A4图1张），纸箱平面展开图（A4图1张）。

要求按照国家标准制图。

6.完成设计说明书，内容包括：

（1）扉页

（2）课程设计任务书

（3）中文摘要（约200字）

（4）英文摘要

（5）目录

（6）正文

a）研究背景和意义

b）市场调研

c）确定产品流通环境

d）产品特性分析

e）内包装设计

f）缓冲包装设计

g）运输包装设计

h）集合包装设计

i）成本计算

j）总结

（7）参考文献

（8）附图

7.设计说明书要求撰写规范，层次清晰，5000字以上。

详见模板。

摘要

现如今，电子产品已成为我们日常生活中不可或缺的重要物品，当然，其内包装材料，缓冲衬垫和外包装的用量也会随之急剧增加。

在商品流通中采用好的包装，可以提高装卸、运输效率，减少破损，降低成本。

DVD影碟机属于电子类产品，其在装卸、运输等环节上可能受到外界冲击，对其外观和质量造成一定的损坏。

故为了避免此类情况的发生，应对DVD影碟机进行系统的缓冲包装设计和外包装箱的设计，以确保其在运输途中的安全。

本文在确定包装物的基础上，将确定产品的流通环境、计算合理的包装尺寸，并设计出缓冲包装衬垫和外包装箱等，进行系统的物流运输包装设计。

关键词：

电子产品；DVD影碟机；缓冲衬垫；缓冲包装设计；外包装箱；运输包装

ABSTRACT

Nowadays,electronicproductshasbecomeourdailylifeindispensableimportantitems,ofcourse,itspackagingmaterials,andthedosageofthecushionpackingwillthenincreasesharply.Inthecirculationofcommoditieswithgoodpackaging,canimprovetheloadingandunloading,transportefficiency,reducedamageandreducethecost.

DVDplayersbelongtoelectronicproducts,theloadingandunloading,andtransportationlinkscouldbeinfluencedbytheoutsideimpact,theappearanceandqualitycausesomedamage.Soinordertoavoidthiskindofcircumstancehappening,dealwithDVDplayersforthesystembufferpackagingdesignandthepackagingdesign,toensurethetransportsafety.Basedonthedeterminedonthebasisofpackingmaterials,willdetermineproductcirculationenvironment,calculationofreasonablepackingsize,anddesignthecushionpackaginglinerandouterpackingcontainer,etc.,insystemoflogisticsandtransportpackagingdesign.

Keywords:

electronicproducts;DVDplayers;Acushion;Cushionpackagingdesign;Outerpackingcontainer;Transportpackage

目录

一、研究背景和意义

二、市场调研

三、确定产品流通环境

四、产品特性分析

五、内包装设计

六、缓冲包装设计

七、运输包装设计

八、集合包装设计

九、成本计算

一十、总结

参考文献

一、研究背景和意义

3D蓝光影碟机的出现，满足了顾客在家即可体验身临其境的3D效果的需求，而且全高清的3D蓝光影像也会让顾客享受到无与伦比的高清晰画质，市场前景十分广阔，所以其外包装缓冲性能的优劣就显得十分重要。

产品包装是产品生产过程的延续，是产品制造的最后一道工序，也是商品流通过程中的重要环节。

因包装而造成内装产品损坏的现时有发生，其中因震荡、冲击而引起的包装件损坏更为常见。

因此对产品的包装设计是必须的；但同时包装又使产品的包装成本增加，从而产品总成本增加，要使包装成本有所下降应在包装结构设计上进行优化。

影碟机可能在流通过程中就遭到破坏从而给企业造成不必要损失。

因此，研究分析影碟机的各种缓冲包装方法，采用绿色化材料解决影碟机要求包装较高的难题，降低包装成本具有十分重要的现实意义。

二、产品包装市场调研

1．目的

3D蓝光影碟机的立体感强，画质清晰，已越来越受到人们的关注，市场占有率也越来越大。

但电子产品在运输、装卸、储存等流通环节中，不可避免地受到振动、冲击等外力作用。

为了有效保护产品，对其进行科学、合理的包装设计及缓冲包装设计是至关重要的。

了解各种影碟机品牌的销售包装和缓冲衬垫形式，为运输包装设计确定设计方案。

2．地点大润发河西店

3．时间2013年01月08日—2013年01月10日

4．调查表

据统计，很多品牌的影碟机，如索尼、松下、三星、实益达包装时都先用塑料膜包裹，然后用EPS作为缓冲材料，装入包装箱内，再打紧包装捆带。

有的用纸浆模、EPP做局部缓冲材料。

5．结论

EPS十分不环保，不能回收利用，在提倡绿色包装的今天，应该废除。

纸浆膜，生产工艺复杂，一次定型只试用一种产品，缓冲性能不易测量；气囊是新材料新方法，其可靠性尚待证实，其理论也上需完善；结合各方面条件以及经济实用性，选择EPE材料。

三、确定产品流通环境

1．产品的流通区间

（1）．产地：

广东深圳

（2）．目的地：

全国各地。

2．产品的主要是运输方式

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。

3.装卸与搬运

装卸作业包括人工与机械两种方式。

装卸作业包括人工与机械两种方式。

依据产品的流通环境的相关因素，采用卡车运输，叉车装卸。

包装可靠性验收的实验跌落高度为70cm。

并按一角三棱六面顺序进行跌落试验。

包装件底部在搬运，装卸过程中受到冲击跌落的可能性大

4.贮存环节

采用一般仓库贮存，堆码高度2—3m，双排纸箱堆码层数5层。

5.流通环境的气象条件

由于产品在广东深圳，销售范围为全国各地，从南到北含盖了几个气候带，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。

影碟机为电子产品，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，并用塑料薄膜包裹产品对其做好防潮处理。

用标准化的环境条件，该产品的运输条件可表示为2K2/2B1/2S1/2M2.

四、产品特性分析

1.外形尺寸

长360mm，宽190mm，高38mm

2．产品重量

1.8kg

3.产品重心

位于DVD影碟机几何中心。

4.产品图片

5易损件

外壳夹在包装之间受力，这部分外壳很容易损坏。

包装件底部在搬运，装卸过程中受到冲击跌落的可能性大，并且也是运输过程中承受振动的关键部位，因此必须在该部位叠置防震耐冲压的材料。

6.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。

在实际生产中，要用冲击试验来测定产品脆值。

由于条件有限，现在只能通过查资料、比较同类产品来确定脆值。

采用类比法确定，先进的工业化国家多年来已经对多种产品的脆值进行大量的实验测定，并制定出若干参考标准，缓冲包装设计时，可以通过类比，选用作为参考依据。

通过比较日本、英国同类产品的脆值，产品脆值取[G]=70g。

7.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。

五、内包装设计

采用LDPE低密度聚乙烯塑料膜进行内包装，可以起防潮作用，保护外观免受划伤，防静电作用等等。

六、缓冲包装设计

1.缓冲包装材料的选择

选用EPE作为缓冲包装材料。

EPE即发泡聚乙烯，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。

它采用丁烷发泡成形并加入两种辅料，工业或医用级超细滑石料和食品级的抗缩剂—单干油脂，整个生产过程为物理变化，所以EPE是无毒的。

具有隔水防潮、防震、隔音、保温、可塑性能佳、韧性强、循环再造、环保、抗撞力强等诸多优点，亦具有很好的抗化学性能。

是传统包装材料的理想替代品。

这次的缓冲包装选用的是表观密度0.037g/cm3，的聚乙烯泡沫塑料。

其缓冲系数-应力曲线，最大加速度-静应力曲线参见书P117《物流运输包装设计》图6-11。

2．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。

已知产品重1.8Kg，脆值为70g，等效跌落高度为70cm。

采用最小缓冲系数法，可得Cmin=3.6，σm=1.8×105Pa。

根据公式T=CH/G和A=WG/σm可得：

T=CH/G=3.6×70/70=3.6cm

A=WG/σm=1.8×9.8×70×104/1.8×105=68.6cm2

3．缓冲衬垫校核

（1）挠度校核。

缓冲结构与尺寸的设计除了考虑按缓冲系数和脆值确定厚度外，还应校核缓冲垫的压缩挠曲。

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=68.6/（1.33×3.6）²=2.99＞1

（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=70cm2

4.缓冲衬垫的结构设计

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，可采用全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装等。

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，局部缓冲包装是采用预成型的缓冲材料对产品的角、楞、侧面和易损关键部位等处提供缓冲，不同部位提供与之脆值相对应的缓冲厚度。

缓冲衬垫的具体结构见图纸。

七、运输包装设计

瓦楞纸板因其具有极好的可加工性、使用方便、便于促销、成本低廉，保护性好，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。

考虑到产品的自身特点，本设计的外包装容器采用单瓦楞纸板箱（表9-10），按照GBT6544—1999标准规定，瓦楞纸板分为A、C、B、E型四种。

A型瓦楞的纸箱承受平面压力性能最差,但其纵向抗压、横向抗压、缓冲性能、堆码压缩性能好，内装物安全性最高;E型的纸板平面抗压强度好，纵向抗压、横向抗压，缓冲性能、堆码压缩性能差等特点,利于直接进行印刷。

C、B型瓦楞介于2者之间。

由于本设计对象影碟机在流通过程中是堆码运输,因此对其纸箱要求要有较强的平面耐压性能。

影碟机衬垫承担了大部分震动与外部冲击，对纸箱缓冲性能要求不高，考虑内装物安全性，选择B型瓦楞。

外层面纸底纸采用250g/m2C级国产牛皮卡纸，内层芯纸选用缓冲能力较强的127g/m2C级国产瓦楞（B楞芯纸）；箱型选用02类纸箱；接头采用强度较高的粘合剂粘接。

1.内尺寸计算

式中：

Xi——纸箱内尺寸（mm）

Xmax——内装物最大外尺寸（mm）

nx——内装物排列数目

d——内装物公差系数（mm）

T——衬格或缓重建总厚（mm）

K1——内尺寸修正系数（查表9-18）

Li=Lmax+T+k1=360+40×2+5=445mm

Bi=Bmax+T+k1=190+40×2+5=275mm

Hi=Hmax+T+k1=38+40×2+3=121mm

2.制造尺寸计算

X=Xi+t+k2

式中：

X——瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸mm

Xi——纸箱内尺寸mm

t——瓦楞纸板厚度mm（P231表9—7选用B型瓦楞t=3.3）

k2——纸箱制造尺寸修正值mm（查表9-19）

L1=445+3.3+3=451.3mm

L2=445+3.3+2=450.3mm

B1=275+3.3+3=281.3mm

B2=275+3.3+2=280.3mm

H=121+3.3+6=130.3mm

摇盖宽度F=B1/2+xj

xj——02类纸箱摇盖伸长系数（表9-21）mm

F=281.3/2+1.5=142.15mm

粘合襟片查表9-20取40mm.箱培上的开槽是为了便于摇盖折叠，其宽度一般为纸板厚度加1mm或更多，所以开槽宽度取t+1=3.3+1=4.3mm

3.外尺寸计算

纸箱的制造外尺寸为：

X0=X+2t

式中：

X0─纸箱外尺寸，mm

t——瓦楞纸板厚度mm

L0＝451.3+2×3.3=457.9mm=458mm

B0＝281.3+2×3.3=287.9mm=288mm

H0＝130.3+2×3.3=136.9mm=137mm

4.堆码强度较和

一般仓库的堆码高度为3～4m,汽车内堆高限为2.5m,火车内堆高限为3m。

由于3D影碟机较为贵重物品，堆码不宜过高，现设定最大堆码16层。

由课本表9-4查得250g/㎡的C级箱纸板的环压指数为6.5，则面、底纸的环压强度为PX1=250×6.5=1625N/m;由表9-5查得127g/㎡的B级瓦楞原纸的环压强度为6.3，则芯纸的环压强度为PX2=127×6.3=800.1N/m。

带入以下公式：

PC——纸箱的抗压强度（N）

PX——瓦楞纸板的综合环压强度（N/cm）

Z——纸箱的周长（cm）Z=2×（457.9+287.9）=1491.6mm=149.2cm

aXz——楞常数aXz=5.00

J——箱常数J=1.27

可得，Pc=25930.1（N）将带入下式

K=PC/PS=PC/9.81G（NMAX-1）

K——安全系数

G——单个纸箱包装的毛重（Kg）

Nmax——最大堆码层数

已知G约为2.4KgNmax=16

可求得，K=73.4>7.56（K——安全系数）

说明对于安全堆码有足够的强度。

八、集合包装设计

1.托盘

（1）托盘的选择

a、选择的依据是托盘的表面利用率要高。

由前一节可知瓦楞纸箱的外尺寸为：

l0×b0×h0＝458×288×137。

考虑各方面因素，最终选择S型双面使用联运托盘，选择公称尺寸L×B＝1000×1200mm，叉孔高度为100mm。

b、瓦楞纸箱在托盘上的排列方式。

堆码方式采用简单重叠式堆码方式。

托盘L方向上排列瓦楞纸箱的数目为2；B方向上排列瓦楞纸箱的数目为4，托盘高度方向的排列数目为8。

c、瓦楞纸箱在托盘上的堆码方式采用简单重叠式堆码方式：

该方式使瓦楞纸箱的四个角上下对应，故承载能力大，强度高，但稳定性较差。

d、该托盘包装的固定用拉伸包装并加抗滑夹层的方式加以固定。

（2）托盘的表面利用率

表面利用率＝

×100％

＝458×288×8/（1000×1200）×100%

＝87.9%

（3）单个托盘包装的外尺寸

L0＝458×2=916mm

B0＝288×4=1152mm

H0＝137×8＋100＝1196mm

（4）托盘的校核

（1）货物伸出托盘长度:

按照上述堆码方式进行堆码，货物并未伸出托盘。

（2）托盘上货物堆跺高度为：

137×8＝1096mm<2B＝2×1200＝2400mm。

满足要求，校核通过。

（3）单个托盘上的货物重量：

W＝2×4×8×2.4＝153.6kg，满足重量要求。

2.集装箱

1.集装箱的选择

已知托盘包装件的最大外尺寸为L0×B0×H0＝916×1152×1196mm。

因此四种型号的集装箱均可使用，我国集装箱（GB1413-85）规定尺寸选择集装箱的型号为5D。

托盘包装进行堆码放置时，可放置2层。

2.托盘包装在集装箱里的排列

排列方式为Q型：

在L方向上的数目为2；在B方向上的排列数目为2。

3.利用率计算

空间利用率为：

（916×2×1152×2×1196×2）/（1968×2438×2438）=86.3%

集装箱底面积的最大利用率：

利用率＝（916×2×1152×2）/（1968×2438）=88%

4.单个集装箱的载重

W＝W托盘包装件×N托盘包装件的个数

＝153.6×4=614.4kg,满足重量的要求。

九、成本分析

影碟机保护膜LDPE低密度聚乙烯，因其用量少，价格低廉，故估算其成本为0.3元。

EPE市场价格约为每立方米250元

所用EPE的材料：

2×（27×10×2-13×3×2）=924cm2=0.0924m2。

因为缓冲衬垫的厚度为4cm,所以估算EPE的成本为：

0.0924×0.04×250=0.924元，约为1元。

瓦楞纸板价格约6.5元每平方米

（280.3+451.3+281.3+450.3）×（142.15×2+130.3）=606643mm2

606643+40×130.3=611855mm2=0.611855m2

故瓦楞纸板所需成本为：

0.611855×6.5=3.98元，约为4元。

总成本为0.3+1+4=5.3元。

十、总结

此次物流运输包装设计以保护产品为目标，要求掌握个缓冲材料的特点，产品流通环境的分析方法，和产品的内外包装、集合包装。

为了产品在运输和销售的过程中不受损坏，本设计在选定缓冲材料之后，通过计算得到了缓冲件的有效接触面积和厚度，再根据实际情况进行了缓冲结构的设计，再用产品尺寸和缓冲件尺寸计算出外包瓦楞纸箱的尺寸，最后选择合适的托盘和集装箱，这样既保护了产品的安全，又保障了产品的流通效率。

当然,理论与实际工作中还存在一定的不协调因素，因此在运输包装设计中会存在一些问题:

比如相对于产品来说，缓冲件的尺寸比较大，导致外包装的尺寸较大，在实际应用中不利于成本的节省，应该考虑换一种材料或者重新选择缓冲系数，使整体包装在符合力学要求的同时尽可能地小。

在缓冲衬垫设计时发现缓冲衬垫厚度比较大，使整个外包装也随之加大，换一种更好的缓冲材料能减小衬垫厚度，降低包装和运输成本。

最后，在课设过程中我理解到了一切都要理论联系实际，不是光靠自己想象就行的。

在设计时也体现了精益的思想，希望在今后的学习当中可以接触到更多的类似的设计课程，以发现自身不足，同时也培养我们的实际操作能力，以适应未来的工作。

参考文献

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