长虹彩电led50ci液晶电视运输包装课程设计说明书大学毕业设计论文.docx

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长虹彩电led50ci液晶电视运输包装课程设计说明书大学毕业设计论文

天津科技大学

长虹彩电LED50C2080i液晶电视

运输包装课程设计说明书

学院：

包装与印刷工程学院

班级：

120611班

姓名：

杨佳

学号：

12061128

指导教师：

康永刚

日期：

2015年6月23日

《运输包装》课程设计任务书

一、课程设计题目与任务：

设计题目可以自选，但要考虑实施中的可行性。

对选择的被包装制品要具备必要的设计信息，如产品质量、形状、尺寸、重心位置等。

对所选的产品进行必要的破损分析。

设计题目：

长虹彩电LED50C2080i液晶电视运输包装课程设计

二、目的与要求：

产品的运输包装综合了运输包装课程所学基础理论与专业技术技能，通过课程设计环节，学习商品在流通环节中如何通过对产品、流通环境的分析、材料选择与包装技术的与应用，利用缓冲包装技术方法与运输包装中的常用技术方法解决使产品获得保护的技术问题和包装件的测试与评价。

对运输包装课程中所学知识进行综合运用，使理论和实践相结合，增强分析问题、解决问题的能力，培养作为科技工作者和工程技术人员应有的严谨求实、创新的精神。

要求：

对设计内容进行收资调研，了解现有产品包装的方法、采用的材料、结构形式等，论证现有包装设计的合理性。

参照相应标准对设计内容进行计算、校核、完成有关实验，完成图纸及技术文件，完成任务书规定的各项工作。

三、设计步骤：

1．确定产品特性：

包括物态、理化特性，由此来决定采用何种包装方式，确定产品的结构特征，如尺寸、重量、重心、形状等以及产品的机械特性，如脆值、固有频率、抗压强度等。

了解产品的构成情况、可接触面积等。

2．确定流通环境：

对物流环境的判定是缓冲设计的重要一步，主要判定存在的运输条件，包括运输过程中的偶然跌落，运输工具的冲击、振动，温湿度极限和堆码压力条件，及涉及冲击和振动其他的与包装设计相关的因素。

3．选择缓冲包装材料：

选用已有的缓冲材料和特性曲线，特殊情况下，必需由自己测得这些数据时要及时确定需要的材料/结构和测试方法和需要的测试设备、标准等，通过试验测试活动并确定其缓冲性能。

4．缓冲衬垫尺寸的初步确定：

根据产品特征及流通环境外力作用形式确定缓冲材料与产品在各个方向的接触应力和面积；根据已有的缓冲性能曲线确定合理的缓冲结构形式、接触面积、材料厚度等设计参数。

可以根据实际要求采用材料组合的方法进行缓冲包装设计。

5．缓冲结构设计，完成原型包装的整体设计与校核：

对选用材料所设计的缓冲结构、各部位尺寸进行弯曲校核、蠕变校核、环境影响的校核及跌落姿态中棱角部位的校核与说明。

6．外包装容器设计：

根据被包装制品质量、体积和形状特征设计计算瓦楞纸箱的结构尺寸并绘制展开图。

要求合理选择瓦楞纸箱的楞型、原纸定量、箱型等，设计瓦楞纸箱的尺寸。

计算或测试瓦楞纸箱的载荷能力。

选择托盘种类、尺寸并计算瓦楞纸箱/包装容器在托盘上的码放方法，计算码盘效率。

7．包装件的试验：

结合设计内容确定运输包装件的静、动态测试方法（适用的国家标准），对测试内容进行说明。

8．设计结论：

对设计内容进行综合评述，提出改进意见。

结论中要体现所进行设计的特点、对产品保护的可靠性分析。

说明结构方法对加工难易程度的影响以及从材料来源、加工方式、安装操作等方面的说明。

摘要

本次课程设计以长虹彩电LED50C2080i50英寸智能网络液晶电视为研究对象。

主要通过查阅资料，市场调研等方式，分析其流通环境和产品本身特性，选择了合适的缓冲包装材料EPE，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适当的瓦楞纸箱箱型，并计算了尺寸、校核了强度。

集合包装设计进行了托盘和集装箱的选用和利用率计算。

分析和总结整个缓冲包装设计。

关键字：

流通环境；缓冲衬垫；瓦楞纸箱；

Abstract

ThecurriculumdesigninintelligentnetworkchanghongcolorTVLED50C2080i50inchLCDTVastheresearchobject.Mainlythroughaccesstoinformation,marketresearch,analysisofthecirculationenvironment,andtheproductitselfcharacteristic,haschosenthesuitableEPEcushionpackagingmaterial,thecalculationandthesizeofthecushionstructuredesign,andchecking,completedthecushioningpackagingdesign.Transportpackagingdesigntochoosetheappropriatecorrugatedcartonbox,andcalculatethesize,checkthestrength.Setpackagingdesignforselectionandutilizationofpalletandcontainerwascalculated.Analyzingandsummarizingthecushioningpackagingdesign.

Keywords:

circulationenvironment;Acushion;Corrugatedcarton.

附录1长虹液晶电视结构三视图

附录2EPE材料缓冲结构图

附录3长虹液晶电视装配图

附录4瓦楞纸箱展开图

第一章液晶电视产品特性分析

一、产品的市场调研与分析

近年来,随着生活水平的提高和科技的不断发展,我国电视机行业发展迅速。

液晶电视机具有高清、质轻、体积小、高色域、高饱和度、高对比度、长寿命、冷光源等特点。

平板液晶电视的越来越多的出现在人们家庭中，这对世界各地的包装厂商来说，无疑是一个巨大的商机。

显示屏的制造水平不断提高,其结构尺寸越来越大，体积却越来越小。

但其趋势向超薄方向发展给产品的保护特别是缓冲包装保护带了很多的问题[1]。

运输流通过程中的冲击和振动是引起电视机类家电产品破损的最主要原因，最有效的缓冲包装方法就是采用衬垫来使传递到产品上的冲击、振动强度减少到产品所能承受的范围内，保护电视产品的性能和形态,防止遭受外力而产生机械性损伤，使产品损坏。

为了解目前市场上液晶电视的包装设计，通过网络收集资料和在国美商城天邦店实地调查，对各种品牌、型号的液晶电视缓冲衬垫进行了研究与统计，发现目前市场上液晶平板电视的缓冲材料主要是EPE，另有少量EPS、蜂窝纸板和纸浆模制品。

EPS的缓冲结构设计受客户等条件的制约，因此其优化空间还很大；对于EPS，则将因日益高涨的环保呼声而淡出市场，且不利于回收利用；对于新型缓冲材料，蜂窝纸板制作工艺较复杂，而且因其固有特性而只能做结构支撑为主[2]，也就是说它必须与其他缓冲性能较好的材料相结合才能有所用途，因此在应用上受限制；而纸浆模生产工艺复杂，一次定型只适用一种产品，缓冲性能不易测量。

综合分析还是选用EPE材料作为缓冲衬垫最为理想。

二、产品特性分析

（一）产品类别

1、产品型号：

长虹彩电LED50C2080i50英寸智能网络液晶电视

2、产品尺寸：

1131mm×661mm×85mm

3、产品重量：

15千克

图1-1长虹电视机正面图1-2长虹电视机侧面

图1-3长虹电视机产品图

（二）易损件

液晶电视机是相对于传统显像管（CRT）电视机庞大的身躯作比较而言的一类电视机，显示器内部的显像管和玻璃屏幕为易损部位。

显像管位于显示器的内部，是显示器的核心部件，受到剧烈振动或冲击可能会造成显像管脱落；而屏幕也是显示器功能主体部件，有意破损的玻璃构成，所以屏幕也是显示器包装的重点保护对象；底座连接装置位于显示器的底部，安装使用时与底座连接，属于凸出部件，缓冲设计时也应考虑到，不能够承载，并要与外包装容器离有一定的距离，以免冲击是受损[1]。

（三）产品脆值

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。

是设计产品缓冲包装中的最重要的参数。

在实际生产中，通常是通过脆值实验法和经验估算法这两种方法来测定产品的脆值。

本设计中根据所选择的液晶电视，通过查资料得到各类产品的脆值，如下：

表1-1美国测定的某些产品的脆值[3]

G值

产品举例

15-24

精密效验仪器具、导弹导航系统

25-39

机械振动测试仪表、电子仪表

40-59

电子记录装置、精密机械零件、示波器

60-84

电视机、某些固体电器

85-110

电冰箱、机电设备

110以上

机器、液压传动装置

表1-2日本色丁的某些产品脆值[3]

G值

产品

10以下

大型电子计算机

10-25

导弹跟踪装置、精密测量仪

25-40

大型电子管、变频装置、电子仪器

40-60

小型电子计算机、彩色电视机、一般测量仪器

60-90

黑白电视机、照相机、可移式无线电装置

90-120

笔记本电脑、电冰箱

120以上

机械类产品、一般器材

从表1-1可以知道，电视机设备类的脆值范围为60-84g，从表1-2中可知道属于彩色电视机的脆值范围为40-60g。

估算产品脆值的经验关系式为：

Gc=αW-β[3]

其中：

Gc—包装件经受到的最大加速度（g）；

W—包装件的重量（kg）；

α、β—经验参数，有三种数据：

强烈冲击现象：

α=801，β=0.704

中等冲击现象：

α=203，β=0.306

较弱冲击现象：

α=53.2，β=0.100

根据W=15kg，强烈冲击时，Gc=（801×15）-0.704=134g

中等冲击时，Gc=（203×15）-0.306=86g

较弱冲击时，Gc=（53.2×15）-0.100=51g

通过上述的标准量值法得出的脆值，综合考虑，本设计选取长虹彩电LED50C2080i液晶电视产品脆值为60g。

（四）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）产品的抗压强度

抗压强度指在压力试验机均匀施加动态压力至产品破损时的最大负荷及变形量，或达到某一变形量时的压力负荷值。

第二章液晶电视产品的流通环境

一、产品的主要运输方式

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[4]。

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[4]。

表2-1汽车运输时所产生的冲击[4]

运行情况

最大加速度（g）

上下

左右

前后

运行中

铺修路

0.2~0.9

0.1~0.2

0.1~0.2

30~40km/h

非铺修路

1~3

0.4~1.0

0.5~1.5

越过2cm高障碍

1.6~2.5

1.0~2.4

1.1~2.3

以35~40km/h车速刹车

0.2~0.7

0.6~0.7

以50~60km/h车速刹车

0.2

0.3

0.7~0.8

表2-1火车运输时所产生的冲击[4]

运行情况

最大加速度（g）

上下

左右

前后

运行中

轨道上

0.1~0.4

0.1~0.2

0.1~0.2

30~60km/h

轨道接头处

0.2~0.6

一般起动和停车

0.1~0.5

急刹车

0.6~0.9

0.1~0.8

1.5~1.6

紧急刹车

2

1

3~4

减速

0.6~1.7

0.2~1.0

0.2~0.5

货车编组挂联

0.5~0.8

0.1~0.2

1.0~2.6

图2-1液晶电视机械冲击加速度时间曲线[4]

二、流通环节

液晶电视机在流通过程中可能受到的最大外力是冲击，振动和跌落。

即流通过程的装卸环节中发生的包装件受到的翻滚、滚动、抛掷、堆积时的倒垛现象；运输环节中发生的车辆刹车和加速对包装件的影响。

还有路不平等因素带来的震动影响。

电视机包装件在流通中主要的失效形式为：

外壳局部裂纹，表面局部凹陷，表面的摩擦损伤变形，由结构失效引液晶屏移位等。

三、流通中的温湿度影响

产品从北京运往全国各地，从北到南的气候条件相差较大，北方是以温带季风气候为主的，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。

南方是以亚热带季风气候为主的，夏季炎热多雨，冬季温和湿润。

南方降水多，冬季不如北方冷，所以运输时要严格控制包装箱的含水量以及对温度的适应程度。

四、贮存环节

采用一般仓库贮存，堆码高度2～3m，堆码层数4层。

第三章产品缓冲材料设计

一、缓冲包装材料的选择

（一）发泡聚苯乙烯（EPS）特性

EPS材料的优点是轻质、透明、强度大、防潮、耐腐蚀。

最大弱点是用后不能自行分解，从而其废弃物如果不回收处理则会适合对环境的大量污染。

此外，它还有材料体积较大，堆置空间等缺点。

（二）纸浆模塑制品特性

纸浆模塑制品的主要优势是原料资源丰富，具有一定的抗压、防震能力，防静电，吸附性较好，可堆叠存放，无毒，生产不复杂，用途较广，印刷性好和易回收等特性。

主要缺点是吸水、吸油，阻气性较差，生产自动化程度不太高，成本比较高等。

（三）发泡聚乙烯（EPE）特性

EPE俗称“珍珠棉”，由30-40倍高发泡成形的产品，重量轻，有一定坚固性、柔软性、缓冲性能，受反复冲击其特性不变，它是一种高强缓冲、抗振能力的新型环保材料，EPE的PH值为中性，不会对任何产品造成损伤，同时它的优良特性能抵御外界的酸缄腐蚀，珍珠棉是一种易于加工和处理的新型保护型包装材料，EPE柔韧、质轻、富有弹性能通过弯曲来吸收和分散外来的撞击力，它导热率很低，隔热性能优异，独立气泡，几乎没有吸水性的放水材料。

不受各种气候条件影响，耐气候性优越。

切割、粘合、层压、真空成形、压缩等的加工性优秀。

细微气泡的泡沫材料、外表光滑、可着色，尽显优美效果[3]。

（四）缓冲材料的确定

目前普遍用于电脑缓冲包装的是发泡聚苯乙烯（EPS）与发泡聚乙烯（EPE），聚乙烯泡沫塑料发泡均匀、柔软，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与腐蚀现象。

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。

虽然发泡聚乙烯可以在自然环境中自动降解，包装废弃物会造成“白色污染”，所以近年来它的发展在一定程度上也受到了抑制，但我们可以通过在各地建立专门的回收站对其废弃物进行回收，二次利用，来解决污染问题。

2、缓冲衬垫尺寸的初步确定

表3-1包装件跌落实验规定高度

运输方式

包装件质量/kg

最大跌落高度mm

公路

铁路

空运

<10

800

10-20

600

20-30

500

30-40

400

40-50

300

50-100

200

>100

100

水运

<15

1000

15-30

800

30-40

600

40-45

500

45-50

400

>50

300

由图可知，此次设计的液晶电视的重量为15kg，以EPE缓冲包装材料的跌落高度为60cm，采用局部缓冲的方法。

图3-1EPE材料的最大加速度——静应力曲线[3]

各曲线对应的材料厚度为

T1=2.25cm，T2=4.5cm，T3=6.75cm，

T4=9.0cm，T5=11.25cm，T6=13.5cm

根据发泡聚乙烯的脆值与最大应力曲线，已知产品质量W=15kg，跌落高度H=60mm，产品脆值G=60。

在G=60时画一条平行于x轴的水平线，取厚度最小，与曲线2有两个交点：

（1）由图可知右边的点最省材料，即T=45mm,σst=0.06kg/cm2

σst=W/A（3-1）

可以求出衬垫面积A=245cm2

（二）由图中可知最低点对应的加速度值最小，缓冲性能最好，产品的安全率最高，即σst=0.038kg/cm2

由公式3-1，可以求出衬垫面积A=386.8cm2，在这个范围内的缓冲面积都可以用来进行设计

（三）选择省材料的设计方法，A=245cm2，已知液晶电视机厚度为8.5cm，可知缓冲面积部分的长度为

L=S/T=245/8.5=28.8cm

除了我们选择L型设计，由电视机的形状可知，除了前后两个面有4个部分担载荷，上下部位和左右部位都是有2个部分来分担压力，

对于上下部位和左右部位，每一个衬脚对应的长度为L/2=14.4cm,厚度T=4.5cm,而对于前后部位，每个衬脚分到的面积为S脚=S/4=245/4=61.25cm2。

设此衬脚的宽度为x，则有14.4=61.25+（14.4-x）2，解得x=21mm

（四）单个缓冲衬垫的结构图如下：

图3-2缓冲衬垫三视图

三、缓冲衬垫的结构设计

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，根据显示器的承载部位和易损部位，设计缓冲衬垫的结构。

四、缓冲衬垫的校核

（一）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T之比应符合以下规定：

Amin>（1.33T）2（3-2）

式中：

T—厚度，cm

Amin—面积，cm2

顶部底部及左右两侧61.25×2/（1.33*4.5）2=3.42>1

前后两侧61.20/（1.33*4.5）2=2.20>1,符合挠度要求

（二）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。

因此，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）（3-3）

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）=4.5*（1+10%）=4.95cm

由于EPE是厚度固定的板材，固选择确定最后的T=5cm

第四章产品运输包装设计

一、外包装容器材料选择

按照GBT6544—1999标准规定,瓦楞纸板分为A、C、B和E型四种。

A楞型的纸箱承受平面压力性能比B和C楞型差,但其承受垂直压力性能较高;B楞型的瓦楞低又密,故耐垂直压力性能较差,但平面耐压性能较高;C楞型性能,介于A和B楞型之间;E楞型的纸板具有重量轻、缓冲性能好、平面抗压强度好等特点,利于直接进行印刷[5]。

综合考虑,由于本设计对象液晶电视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;此外,长虹彩电LED50C2080i液晶电视质量为15kg,所以选择B楞双层瓦楞纸板进行设计，其中牛皮挂面箱纸板，定量为280g/m2，芯纸定量140g/m2。

二、瓦楞纸箱的尺寸设计

（一）内尺寸的计算

由内装物的尺寸确定的纸箱尺寸Xi，考虑到制造误差等因素后，还需做修正，即：

Xi=Xmax*nx+d（nx-1）+T+K1（4-1）

式中：

Xi—纸箱内尺寸，mm

Xmax—内装物最大外尺寸，mm

nx—内装物沿某一方向的排列数目，mm

d—内装物公差系数，mm

T—衬格或缓冲件总厚度，mm

K1—内尺寸的修正系数,mm

内装物的公差d取值如下：

中包装盒+（1~2）mm/件，本设计取d=1mm；nx=1mm，T=50×2=90mm

纸箱内尺寸修正值K1，查表9-14[]，取K1=3mm

Li=1131+3+100=1234mm

Bi=85+3+100=188mm

Hi=727+3+100=830mm

（二）制造尺寸的计算

纸箱制造尺寸X为：

X=Xi+t+K2（4-2）

式中：

t—瓦楞纸箱的厚度：

K2—纸箱制造尺寸修正值。

纸箱的制造外尺寸则为X=Xi+2t。

查表9-15和表9-16[3]可得对于BB楞的瓦楞纸板取KL1=7mm，KL2=5mm,KB1=7mm，KB2=4mm，KH1=12mm，Xf=3mm,接头尺寸J=45mm

得：

L1=1234+7=1241mm

L2=1234+5=1239mm

B1=188+7=195mm

B2=188+4=192mm

H1=H2=830+12=842mm

图4-1运输包装结构图

（三）外尺寸的计算

查表9-23[3]，取k=8

由公式：

X0=Xmax+K（3-2）

式中：

X0—纸箱外尺寸，mm

Xmax—纸箱最大制造尺寸，mm

K——纸箱外尺寸修正系数，mm

则：

L0=1241+8=1248mm

B0=195+8=2033mm

H0=842+8=850mm

二、瓦楞纸箱抗压强度校核

参照GB/T13024-2003普通箱纸板和牛皮挂面箱纸板指标、瓦楞棱形及特征以及瓦楞纸板的分类与主要技术指标得：

环压指数R1=R2=10.6N·m/g；压楞系数α=1.38；瓦楞芯纸的环压强度Rm=9.0N·m/g；棱常数aXz=5.00；箱常数J=0.68；

瓦楞箱周长Z=（L+B）×2=（124.8+15.8）×2=2812cm

综合环压值Px=（R1+R2+αRm）/100=（10.6×280×2+9×140×1.38）/100=76.7N/cm

根据Kallicutt公式

（3-3）

纸箱的抗压强度F={52/（277.2÷4）2}1/3×281.2×0.68=32.21

P=Px*F=32.21×76.7=2470.51N/cm

三、集合包装的设计

（一）托盘的尺寸和堆叠方式

托盘式为了便于货物装卸、运输、保管和配送等而使用的由可以承载若干数量物品的负荷面和叉车插口构成的装卸用垫板。

它在商品流通中具有广泛的应