华为手机缓冲包装设计.docx

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华为手机缓冲包装设计

学号：

0121308900326

实践大作业

课程名称

包装系统设计

题目

产品系统缓冲包装设计

学院

机电工程学院

专业

包装工程

班级

包装ZY1301

姓名

张雨燊

指导教师

卢杰

年

月

日

1.市场调研…………………………………………………………………3

1.1产品简介………………………………………………………………………3

1.2包装要求………………………………………………………………………4

2.流通环境及脆值的确定…………………………………………………4

2.1流通环境分析…………………………………………………………………4

2.2产品特性分析…………………………………………………………………5

2.3产品脆值确定…………………………………………………………………6

3.缓冲垫结构设计及校核…………………………………………………6

3.1缓冲材料的选择………………………………………………………………6

3.2缓冲衬垫尺寸计算及校核……………………………………………………6

3.3缓冲衬垫结构设计……………………………………………………………8

参考文献……………………………………………………………………10

1.市场调研

1.1产品简介

Mate系列一直是华为终端产品中主打性能和体验的高端旗舰系列，而作为华为终端本年度压轴旗舰产品的Mate9，将带给消费者以革命性的安卓智能手机体验。

Mate9采用1080P分辨率的5.9英寸屏幕，全金属机身设计，造型上采用符合人体工学的背面弧度及四周圆角设计，拥有更好的握持感。

Mate9搭载麒麟960处理器，性能全面升级，并且内置了基于Android7.0的EMUI5.0定制系统，同时使用了4000mAh更高密度的大容量电池和智电5.0技术，支持SuperCharge快充技术，Mate9采用1200万像素彩色和2000万像素黑白的第二代徕卡双摄像头组合，首次采用内置于SOC的深度ISP图像处理芯片。

华为同时还推出了Mate9PorscheDesign限量版，该机型外观汲取了保时捷911车型的设计灵感，全对称设计机身、黑色竖向发丝纹理、石墨金属质感均体现出了Mate9PorscheDesign限量版精致、时尚、华丽的产品气质。

电池类型

Li-Polymer锂聚合物电池

电池容量

最大支持5A大电流充电，4000mAh（典型值）3G通话：

最长可达30小时；4G网页浏览：

最长可达20小时；视频播放：

最长可达20小时；音频播放：

最长可达105小时；待机时间：

最长可达21天；充电时间：

约90分钟。

*以上均为华为功耗模型测试数据，实际待机时间和使用时间取决于网络等多种因素。

电池更换

手机内置，不支持

充电时间

约90分钟

数据线接口

Type-CUSB

耳机接口

3.5mm耳机接口

SIM卡类型

NanoSIM卡；卡槽2（外卡槽）支持NanoSIM和MicroSD二选一

软件升级

HOTA在线升级

设备控制

音量键、电源键

软件名称

华为终端智能设备人机交互通信软件V2.0

工作温度

工作温度：

0~35℃；存储温度：

-20~45℃

整机充放电温度

放电：

-20℃-60℃；充电：

0℃-50℃。

电池单体规格书中充电温度范围为0℃-60℃

机身尺寸

156.9×78.9×7.9mm

机身重量

约190g（含电池）

包装清单：

手机（含内置电池）x1，5A大电流华为SuperCharge充电器x1，5AUSB数据线x1，金属半入耳式线控耳机x1，快速指南x1，三包凭证x1，取卡针x1，MicroUSB转TypeC转接头x1，雾面保护壳 x1

1.2包装要求

运输区间：

深圳市-武汉市，整个运输过程中，有空运，汽车运输等。

在运输过程中，运输包装能承受装卸、跌落、起吊、堆码等外力作用而无损坏，且要保证在整个流通过程中具有防水、防潮、防晒等保护功能，确保产品完好无损。

缓冲包装要减少各种冲击、震动对产品的影响。

在包装达到各种标准的基础上，要尽可能的减少包装成本。

2.流通环境及脆值的确定

2.1流通环境分析

2.1.1产品的流通区间

产地：

深圳目的地：

全国各地

2.1.2产品的主要运输方式

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。

2.1.3装卸与搬运

装卸作业包括人工与机械两种方式。

按常规产品的跌落高度定为90cm。

2.1.4贮存环节

采用一般仓库贮存，堆码高度2.5m，堆码层数1层。

2.1.5流通环境的气象条件

由于产品在深圳，销售范围为全国各地，从华南到全国含盖了几个气候带，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。

手机为电子产品，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。

用标准化的环境条件，该产品的运输条件可表示为2K2/2B1/2S1/2M1。

2.2产品特性分析

产品外形尺寸：

156.9×78.9×7.9mm

产品重量：

190g（含电池）

产品重心：

位于手机的中部。

易损件：

屏幕表面正中位置垂直方向为易损部位。

也就是显示器内部的显像管和玻璃屏幕。

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。

2.3产品脆值确定

在进行缓冲包装设计时，必须先确定产品的冲击脆值。

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。

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，在课程设计中我们只能通过比较同类产品的脆值来确定。

通过查阅相关资料，取手机脆值[Gm]=90g。

3.缓冲垫结构设计及校核

3.1缓冲材料的选择

当前电子产品最常用缓冲包装材料是泡沫塑料：

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）、发泡聚乙烯等。

其次是纸制品，包括瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模等。

本次设计直接从以上材料中选择。

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。

聚氨酯泡沫塑料（PU）特性:

聚氨酯泡沫塑料，英文缩写PU，俗称海绵。

可制成软质、半硬质和硬质发泡材料。

聚氨酯材料的特点：

密度小；具有一定的机械强度，可承受压缩变形小；受冲击振动后回弹性好；能防霉、防潮；使用方便、成型简单。

它是一种理想的缓冲包装材料。

综合考虑到华为MATE9PRO的规格156.9×78.9×7.9mm，重量190g，脆值为90g；还有充电器，规格70×42×30mm,质量100g；耳机，质量15g。

选用聚氨酯泡沫塑料作为缓冲材料。

3.2缓冲衬垫尺寸计算及校核

根据聚氨酯泡沫塑料的缓冲系数与最大应力曲线，使用最小缓冲系数法，在聚氨酯泡沫塑料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，取等效跌落高度H=90cm。

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190g，脆值为85g，等效跌落高度为90cm。

选取C=3.3，对应的σm=0.6×105Pa。

则有，

A=WG/σm=0.19×9.8×90×104/（0.6×105）=27.93cm2

T=CH/G=3.3×90/90=3.30cm.

①挠度校核：

衬垫尺寸的面积与厚度之比小于一定厚度时，衬垫容易挠曲或变弯，大大降低衬垫的负重能力。

为了避免挠曲，其中承载面积Amin与厚度之比应符合以下规定

Amin/（1.33T）2＞1

27.93>（1.33×3.3）2=1.14>1可知符合挠度要求。

②跌落姿势的校核：

在衬垫基础设计中所引用的一系列试验特性曲线和数据。

都是以假定的理想姿态（试验平直，底面着地）为前提的，但衬垫的实际工况远非标准姿态。

实际的流通过程中,受力情况变化较大,因而有必要对基本设计尺寸作相应的调整。

由于面着地时．其对产品的冲击能力最大，因此需对面着地进行校核。

当面着地时，承载面积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积．计算此面积可通过以下公式：

式中Ae—等效投影面积；L—产品的长；b—产品的宽；d—产品的高；k—系数；这里取k值为1；由公式（4）得纸箱在进角跌落时的承载：

A=182.2cm2

此时静应力：

r=W/Ae=0.06（kg/cm2）,结合图2得，静应力为0.06kg/cm2对应的最大加速度定小于产品的脆值70g，因此基于面跌落设计的缓冲垫满足角跌落的要求，只要通过了角冲击校核，就一定能满足棱冲击的要求，所以整个设计过程中没有进行缓冲击校核。

③蠕变校核：

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，所以设计衬垫尺寸时应加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量。

设计尺寸为：

Tc=T（1+Cr）

式中：

Tc—修正后的厚度cm；

Cr—蠕变系数%，取10%；

T—原设计厚度cm；

Tc=T（1+Cr）=3.30×（1+10%）=3.63cm

经过各项较核后，衬垫尺寸为T=3.63cm，A=27.93cm2.

3.3缓冲衬垫结构设计

考虑到华为MATE9作为贵重的电子产品，所以采用缓冲衬垫结构设计采用全面缓冲包装法。

全面缓冲衬垫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