空调的运输包装课程设计说明书

目 录

1.课程设计目的与任务 ........................................................ 1

1.1课程设计的目的 ....................................................... 1

1.2课程设计的任务 ....................................................... 1

2.产品介绍 .................................................................. 1

3.流通环境 .................................................................. 2

3.1流通的基本环节 ....................................................... 2

3.2确定跌落高度 ......................................................... 2

3.3流通环境频率谱 ....................................................... 3

4.选择合适的缓冲材料 ........................................................ 4

4.1可选缓冲材料的特性 ................................................... 4

4.2缓冲材料的缓冲特性曲线 ............................................... 4

5.确定产品脆值 .............................................................. 5

6.缓冲包装设计 .............................................................. 5

6.1初步设计 ............................................................. 5

6.2衬垫校核 ............................................................. 6

6.3缓冲衬垫的结构设计 ................................................... 6

7.外包装箱设计 .............................................................. 7

7.1箱型的选择 ........................................................... 7

7.2尺寸设计 ............................................................. 7

7.3瓦楞纸箱强度计算 ..................................................... 9

7.4瓦楞纸箱封箱、钉箱要求 .............................................. 11

7.5瓦楞纸箱外包装装潢设计 .............................................. 11

8.小结 ..................................................................... 12

参 考 文 献 ................................................................ 13

1.课程设计目的与任务

1.1课程设计的目的

（1）通过缓冲包装与结构设计课程设计，使同学们对指定产品的缓冲包装设计过程和设计方法有一个全面的了解， 熟练掌握缓冲包装设计六步法；

（2）对于产品的缓冲衬垫和外包装箱的结构进行设计，掌握各种箱型结构设计的方法。为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础。

1.2课程设计的任务

为海尔KFR-72LW/02NAF13型空调室内机设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱。要适合国内运输环境的要求，存贮时间为30——100天。

2.产品介绍

图2-1 海尔KFR型空调外形图

产品名称:海尔KFR-72LW/02NAF13

产品类型：立柜式空调

产品价格:4999元

用途：智能将室温调至24度，也可自由调节；根据室温与设定温度的温差自动静音；根据室温与设定温度的温差自动调速；根据室温与设定温度的温差智能选择除湿模式；根据室外机实际结霜情况，智能做出除霜判断。

产品特性：自动清洁,精确控温,安全可靠,节能健康,超远距离送风

产地:山东青岛

销售范围:全国各地

产品尺寸（长×宽×高mm）：530×310×1810

产品重量（kg）：43

产品机械性能：

（a）外观工艺检查：机柜表面喷涂均匀、无破损；

（b）操作及维修安全、方便，标牌、标记应清晰平整

（c）部件排列整齐合理；布放平整；接插件牢固；进出线符合工程需要；具备抗震措施。

3.流通环境

3.1流通的基本环节

包装件在运输流通中所经历的一切外部因素统称为流通环境条件。包装技术就是要确保产品由一地向另一地运送时不受经济上和功能上的意外损失。对产品可能遭遇的条件作考察与评价，是运输包装设计中的重要内容。流通过程基本环节有：装卸搬运环节、运输环节、储存环节。

（1）装卸搬运环节

一般来说，如果流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多，对商品的包装件造成的损害就越大。其中，装卸环节中既有可能有人工装卸也可能有机械装卸，所以要综合考虑起吊脱落、装卸机的突然启动和过急的升降对产品造成的损害。

（2）运输环节

产品的主要运输方式是公路运输和铁路运输

由于产品销往全国各地，既有长途运输又有短途运输。一般产品从出厂发货到火车站使用汽车运输，从发货站到全国各地代理商使用火车运输，从各地代理商到零售商及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，但是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缝时的垂直冲击，另一种是挂钩撞合时产生的水平冲击。

（3）储存环节

储存环节是商品流通链中重要的一环。储存方法、堆码数量、堆码高度、储存周期、储存地点、储存环境等会直接影响产品的流通安全性。在储存时，为节省占地面积，常需将货物堆高。堆码后底部货物包装件将承受上部货物的重压，这种重载压力会导致包装容器变形，影响包装外观及动态保护性能。一般情况下，空调的堆码层数为一层。存储时间为30——100天。

3.2确定跌落高度

（1）查表法

不同重量的包装件相应的跌落试验高度有所不同，取 H1

61cm

表3-1 货物规格、装卸方式与跌落高度

（2）公式法

求解,取H246cm

所以，综上取H=55cm

3.3流通环境频率谱 H300主要流通方式有：公路运输和铁路运输，频率谱如下：

图3-1 公路运输频率谱 图 3-2 铁路运输频率谱

4.选择合适的缓冲材料

4.1可选缓冲材料的特性

可选的缓冲包装材料主要是泡沫塑料，包括聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚乙烯泡沫塑料（EPE），其次是纸制品，如蜂窝纸板。

聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）:这是一种可模塑的,轻质的,半硬质的,闭孔的和低成本的缓冲材料.模塑的EPS是半硬的，抗压强度大，成本低还可以制成带肋的复杂形状以节约用量；震动阻尼大不吸水，耐腐蚀i，耐油，耐老化；隔热和绝缘性能好，敏感性低，可接触食品重载下，缓冲性能好。但不耐多次冲击，性脆，拉伸强度低。

聚乙烯泡沫塑料（EPE）：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。拉伸强度高，缓冲性能好，耐多次冲击，动态变形小，抗静电性能好。

蜂窝纸板：与瓦楞纸板特点相似，具有易回收，易粘贴，成本低等优点；缺点是缓冲性能不稳定，对某些产品表面有磨损，难形成三维曲面，湿度影响较大，过载复原性较差，加工较难，不好模切，垂直方向缓冲性能差。

综上，缓冲材料选择EPE聚乙烯泡沫塑料。

4.2缓冲材料的缓冲特性曲线

图4-1 37kg/㎥的EPE静态压缩特性曲线

图4-2 12kg/㎥的EPE动态压缩特性曲线

5.确定产品脆值

利用类比法、经验公式法确定产品脆值。

（a）类比法

参考《物流运输包装设计》表5-4、表5-6通过比较美国、日本同类产品的脆值，本设计中产品的脆值应取[G] =60g～84g。

（b）经验公式法

计算得：

综上，取

许用脆值

计算得，[G]=62g GcW（中等冲击现象：α=203，β=0.306） GGc=72.8g =74g cGGcn由商品的价值为4999元，确定安全系数n=1.2

6.缓冲包装设计

6.1初步设计

缓冲包装缓冲垫结构形式因产品的质量、形状、尺寸的不同可分别采用：全面缓冲包装、局部缓冲包装和悬挂式缓冲包装三种方法。由于立柜式空调高度方向上尺寸较大，利用

由 Cm曲线（图4-1）确定缓冲衬垫，该缓冲衬垫采用全面缓冲包装。 产品底面积A=0.53×0.31=0.1643㎡

m

算得

由

求得，T=34mm WG43×9.8×62160000paA0.164351.610pamCm曲线（图4-1）查得，C=3.8 由 TCH3.8×5534cm[G]62

所以，缓冲衬垫的面积A=0.1643㎡，厚度T=34mm

6.2衬垫校核

（1）产品强度校核

在缓冲设计时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触部分的强度。产品与衬垫之间的作用力是相互的，在跌落冲击时，产品以惯性力和自重压缩衬垫，衬垫则以同样大小的弹力反作用于产品，在初步设计时，为了节省材料，常设法减少衬垫面积，带来的后果是产品支承面的应力集中，可能导致产品局部破损，所以要校核产品支承面的应力，控制在产品强调所允许的范围内。

[σ] ≥σ

m [σ]－产品许用应力Pa ， σ－冲击时的最大应力Pa m

（2）挠度校核

克斯特娜公式：

计算得，80.34>1，符合

（3）跌落姿态校核

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，包装件跌落姿态千变万化，有角着地的，面着地还有棱着地的，受力情况变化较大，因而有对基本设计尺寸作相应的调整。由于角着地时，其对产品的冲击能力最大，因此需对角着地进行校核当角着地时，承载面积为此衬垫的三个缓冲面在水平面上的投影面积。

（4）恢复性校核

（a）冲击次数不同，缓冲材料性能差异很大，因为回复性不肯100％。

（b）蠕变量校核：缓冲材料在长期静压作用下，其塑性变形会随时间增大，这种蠕变使得衬垫尺寸变小，在使用一段时间后容器内出现间隙，加强内装产品的振动与摩擦损伤，同时缓冲衬垫的缓冲能力有所下降，考虑到这个因素，所以初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量。 A12（1.33T)

Tc=T(1+Cr)

cr

Tc-修正后的厚度㎝；Cr－蠕变系数％；T－原设计厚度㎝ c

取Cr=10%，计算后取Tc=40mm

（5）温湿度校核

环境温度个湿度的变化对衬垫的缓冲能力有明显的影响，温度的升高和降低，还会引起衬垫尺寸变化，因此，应根据流通过程可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。

6.3缓冲衬垫的结构设计

由于立柜式空调高度方向上尺寸较大，该缓冲衬垫采用全面缓冲包装。

图6-1 缓冲衬垫的三视图

7.外包装箱设计

7.1箱型的选择

（1）箱型：0301型（箱底）、0320型（箱盖）

（2）瓦楞层数：双瓦楞

（3）楞型：AB型

7.2尺寸设计

长×宽×高（mm）：530×310×1810

（1）最大轮廓外尺寸：

L0 =L+2T=530+40×2=610mm

B0= B+2T=310+40×2=390mm

H0= H+2T=1810+40×2=1890mm

（2)箱底尺寸设计：

（a）内尺寸设计

表7-1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数

由表7-1查得，

kL=5 kB=5 kH=6

由k，可求得：Li=610+5=615mm

Bi=390+5=395mm

考虑0301型只做箱底，H应大于缓冲垫厚度，所以H

i=70mm

（b）制造尺寸设计

查阅《物流运输包装设计》表9-19得k值，又

XXik

X-瓦楞纸箱制造尺寸 Xi-纸箱内尺寸 k-制造尺寸修正系数 所以，0301型：L=615+9=624mm

B=395+9=404mm

H=70+9=79mm

（c）外尺寸设计

X0XmaxK

X0-纸箱外尺寸 Xmax-纸箱最大制造尺寸 K-纸箱外尺寸修正系数 查阅《物流运输包装设计》表9-23得瓦楞纸箱外尺寸修正值K=10 对于0301型：L0=624+10=634mm

B0=404+10=414mm

H0=79+10=89mm

图7-1 箱底展开图

（3）箱盖尺寸设计：

（a）内尺寸设计

因为箱盖的内尺寸等于箱底的外尺寸，又由表7-1查得， kL=5 kB=5 kH=6

所以,可求得: Li=634+5=639mm

Bi=414+5=419mm

Hi=1905+6=1911mm

（b）制造尺寸设计

查阅《物流运输包装设计》表9-19 a值，又

X

Xia

X-03类箱盖制造尺寸 Xi-03类箱体内尺寸 a-03类箱盖制造尺寸修正系数 所以，0320型：L=639+26=665mm

B=419+26=445mm

H=1911-13=1898mm

其中，摇盖宽度

所以，可求得：F=(443+6)/2=225.5mm

取F=225mm，接头尺寸J=45mm

(c)外尺寸设计

查阅《物流运输包装设计》表9-23得瓦楞纸箱外尺寸修正值K=10 对于0320型：L0=665+10=676mm FB1

xf2F-纸箱对接摇盖宽度 B1-纸箱非接合端面宽度制造尺寸 xf-摇盖伸长系数

B0=445+10=455mm

H0=1898+10=1908mm

图7-2 箱盖展开图

7.3瓦楞纸箱强度计算

由凯里卡特公式：

其中综合环压强度

又，

4aXZPPXZJZ23PXRCRnnmn15.2

Z2(LOBO)

计算得，Z=2（675+455）=2260mm

查阅《物流运输包装设计》表9-10，由双瓦楞纸箱及内装物质量选用代号为D-2.5的纸板 查阅《物流运输包装设计》表9-4瓦楞纸板技术指标，由纸板类型选择耐破强度为1300kpa 而箱纸板耐破强度

又，

计算得，一层面纸有，

r=3.30(kPa·㎡/g)，Q=160(g/㎡)，rn=8.60(N·m/g)

同理得，二层、三层面纸有，

r=2.85(kPa·㎡/g)，Q=160(g/㎡)，rn=7.50 (N·m/g)

又 P0.95PZPZ

r所以，可求得，PZ=1300/(0.95×3)=456（N） Q查阅《物流运输包装设计》表9-6箱纸板的分级，

Rn0.152rnQn

所以，可求得：R1=209（N/0.152m）

R2=R3=182.4（N/0.152m）

查阅《物流运输包装设计》表9-7瓦楞原纸的分级，

瓦楞原纸选择定量为120 g/㎡，所以一层芯纸有

rmn=7.5(N·m/g) Rm1=0.152×7.5×120=136.8（N/0.152m）

同理，二层芯纸有

rmn=7.5(N·m/g) Rm2=0.152×7.5×120=136.8（N/0.152m）

查阅《物流运输包装设计》表9-2得

A瓦楞收缩率C1=1.53，B瓦楞收缩率C2=1.36

代入综合环压强度公式得：PX=(209+182.4+182.4+136.8×1.53+136.8×1.36)/15.2 =63.76（N/cm）

表7-2 双瓦楞凯里卡特常数值

查表得AB型凯里卡特常数aXZ=13.36 J=1.01

代入凯里卡特公式得：P=5565.23(N)

查阅《物流运输包装设计》表9-13得γ=2.00,又：

PcP0201

所以，抗压强度修正值为Pc=11130.46（N）

由于立柜式空调比较高，为提高其稳定性及安全性，所以采取堆码高度为一层。

7.4瓦楞纸箱封箱、钉箱要求

采用宽度为80mm的胶带进行封箱，制造商接头处选用16号U形钉钉合，斜向排列。双钉钉距为70mm，头、尾钉距离压痕中线的距离为13mm7mm，钉数定为52个，箱钉必须完全钉在搭接舌部位，沿搭接部分的中线钉、偏斜不超过3mm。扁丝宽度为2.0mm，厚度在0.65mm-0.75mm之间。

7.5瓦楞纸箱外包装装潢设计

空调在运输过程中,纸箱上应有品名规格、数量、重量、生产日期、生产工厂、体积等收发货标志。除此之外，应在纸箱上设计一些运输标志有利于更好地指导搬运，瓦楞纸箱上应该有易碎标志、向上标志、防潮标志等。

外观装潢设计详见装潢图。

图7-3 装潢图

8.小结

通过此次课程设计，提高了我的动手能力，巩固了理论知识，将理论知识和具体实践有效的结合到了一起，真正做到了学以致用。

我做的立式空调是很常见的运输件，在运输里出现的问题也是经常发生的，我通过对空调的研究，了解了如何对一个具体的产品在运输中出现的问题做具体的研究，以及如何解决这些问题。此次设计虽然可行但仍有许多不足：由于时间原因，没有做出更细致更精确的调查、分析以及计算等工作。在设计时，缓冲包装采用的是整体的缓冲包装设计，从运输搬运方面看，这样设计是安全系数最高并且其综合性能是很好，但环保的角度看，采用整体的缓冲包装设计并不是最好的，这样设计的用材最多，其污染环境。其次，由于资源有限，有些数据参数不能获取到或是获取的数据不够精确可能会对最后的计算结果产生一些影响。

本次课程设计中也遇到了许多问题，但通过同学讨论和问老师等方式得到了解决，在这个过程中，我对包装工程这个专业有了进一步的认识和了解，为自己以后的学习和工作做了很好的铺垫。

参 考 文 献

[1]陈永常.瓦楞纸箱的印刷与成型.北京：化学工业出版社，2005.

[2]彭国勋.物流运输包装设计[M].北京: 印刷工业出版社,2012.

[3]孙诚.包装结构设计[M].北京: 中国轻工业出版社,2012.

[4]王建清.包装材料学. 北京：中国轻工业出版社,2009.

[5]郭彦峰.包装测试技术. 北京：化学工业出版社，2006.