LG微波爐的運輸包裝設(shè)計

1、LG微波爐的運輸包裝設(shè)計1緒論微波爐作為一種新型的現(xiàn)代化烹飪灶具，它打破了傳統(tǒng)的加熱食物的方法，利用具有高能量的微波對食品進行加熱，具有加熱快，效率高等很多的特點，因此深受廣大消費者的喜愛。由于微波爐內(nèi)部是具有高精度的現(xiàn)代化電子控制設(shè)備，因此在設(shè)計包裝時要注意考慮各種因素對其的影響。同時，在包裝箱內(nèi)部我們還必須設(shè)計緩沖包裝襯墊來加強固定。1.1微波爐運輸包裝的現(xiàn)狀及問題目前市場上微波爐的運輸包裝存在很多的樣式，但大多數(shù)廠家都是用塑料薄膜將其包裹，然后在包裝箱內(nèi)放置EPS發(fā)泡材料或其他的材料作為其緩沖材料。然后將外包裝箱用捆扎帶打緊之后運輸。采用非環(huán)保的發(fā)泡材料來作為緩沖材料，其廢棄物體積很大且

2、回收困難，用其他的方法處理也會或多或少對環(huán)境造成一定的污染。因此，該材料在許多國家已經(jīng)被禁止，我國也在逐步禁止使用該材料。1.2設(shè)計對象本次設(shè)計我選擇的是韓國LG集團生產(chǎn)的LG MG-5021MW微波爐。其基本參數(shù)如下：表1 LG-MG5021MW微波爐相關(guān)參數(shù)容量20L內(nèi)腔尺寸318217312產(chǎn)品尺寸483285360內(nèi)膽材料不銹鋼凈重15Kg2緩沖方案設(shè)計包裝件在運輸流通中所經(jīng)歷的一切外部因素統(tǒng)稱為流通環(huán)境條件。包裝技術(shù)就是要確保產(chǎn)品由一地向另一地運送時不受經(jīng)濟上和功能上的意外損失。對產(chǎn)品可能遭遇的條件作考察與評價，是包裝設(shè)計中的重要內(nèi)容。流通過程的基本環(huán)節(jié)有：裝卸搬運環(huán)節(jié)（分人工和機械

3、兩種方式）、運輸環(huán)節(jié)、貯存環(huán)節(jié)。而對于LG MG-5021MW微波爐來說，其流通環(huán)境分析如下：（1）在裝卸搬運環(huán)節(jié)中，由于此微波爐的銷售遍及全球任何地方，所以既短流程運輸也包括較長流程的運輸。流程越長，中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)越多，裝卸搬運次數(shù)就越多，對此商品的包裝件造成的損害就越大。裝卸作業(yè)中既有人工裝卸也有機械裝卸，所以要中和考慮到拋擲、堆垛倒塌、起吊脫落、裝卸機的突然啟動和過急的升降都會造成微波爐的跌落損害。（2）運輸環(huán)節(jié)中，由于此微波爐的銷售范圍廣，既要有長途運輸也要有短運輸，所以涉及到的交通工具種類比較多，同時也要經(jīng)歷很多不同的地區(qū)和氣候環(huán)境。因此，運輸過程對貨物包裝件造成的損害原因有：沖擊、振動、

4、氣候條件和其他原因等。（3）貯存環(huán)節(jié)中，貯存方法，堆碼重量、高度、貯存周期、貯存地點、環(huán)境直接影響產(chǎn)品包裝件的流通安全性。倉庫的建筑結(jié)構(gòu)型式對貯存環(huán)境中溫度、濕度、氣壓等因素影響甚大。脆值是產(chǎn)品經(jīng)受振動和沖擊時表示其強度的定量指標，又稱產(chǎn)品的易損度。此值表示產(chǎn)品對外力的承受能力。確定脆值的方法有脆值實驗法，經(jīng)驗估算法和標準量值法。在此我們通過標準量值法和經(jīng)驗估算法來估算該產(chǎn)品的脆值。許多先進的工業(yè)化國家多年來已經(jīng)對多種產(chǎn)品的脆值進行過大量的試驗測定。這里，我選用的是美國軍方推薦的各種產(chǎn)品的脆值范圍，如下表所示。表2 美國軍用手冊MIL - HDBK - 304中部分脆值表G值產(chǎn)品類型1524導(dǎo)

5、彈導(dǎo)航系統(tǒng)、機密校準儀表、慣性導(dǎo)航臺、陀螺2539機械測量儀表、電子儀器、真空管、雷達4059航空附件儀表、電子記錄裝置、固體電器、機密機械6084電視機、航空儀器、固定電器85110電冰箱、普通機電設(shè)備110一般機器、航空零件、液壓傳動裝置、控制臺微波爐屬于普通機電設(shè)備，由上表可知，其脆值范圍為85100。通過上述得出產(chǎn)品的脆值范圍，經(jīng)過綜合考慮，取該微波爐的脆值為G=90。目前，保護產(chǎn)品在流通過程中免受沖擊、振動等機械載荷損壞的最有效的常用方法，就是在包裝中添加緩沖材料。隨著人們對“包裝環(huán)境”的不斷深入了解與研究，對包裝材料的要求也越來越高。一些非環(huán)保性的材料在許多國家甚至已經(jīng)被禁止使用。

6、而由于LG MG-5021MW微波爐的銷售范圍非常廣，因此所選包裝材料必須符合大多數(shù)國家的要求。再次，需要考慮到微波爐在運輸過程中的受力情況。緩沖包裝材料種類繁多，但它們緩沖作用都是通過自身形變來吸收包裝件在流通過程中由于振動和沖擊產(chǎn)生的能量，并起到隔振作用，避免內(nèi)裝物因沖擊振動引起損傷?，F(xiàn)在最常用的緩沖包裝材料是泡沫塑料，包括聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨酯泡沫塑料（PU）、乙烯醋酸乙烯共聚物橡膠制品（EVA）和聚乙烯教練泡沫塑料等。其次是紙制品，包括瓦楞紙板、蜂窩紙板、皺紋紙墊和紙漿模等。有的產(chǎn)品也曾采用橡膠、木屑、棉花、化纖絲和金屬彈簧等。本設(shè)計所包裝的產(chǎn)品是

7、LG MG-5021MW，尺寸483285360mm，質(zhì)量15kg，選擇的脆值為90g。經(jīng)過多方面的綜合考慮，本設(shè)計選用的緩沖包裝材料是EPE（聚乙烯泡沫塑料）。它是采用聚乙烯為原料發(fā)泡制成的一種半硬質(zhì)的泡沫塑料，具有封閉式的泡沫顆粒狀結(jié)構(gòu)，它具有價格低廉、質(zhì)量輕、防潮、隔熱、易于加工膜塑成型等特點，是一種理想的緩沖包裝材料。所以它也是目前使用最廣的一種緩沖包裝材料。LG MG-5021MW微波爐的外觀如下圖所示： 圖1 LG MG-5021MW微波爐由此，我們可以知道，在運輸過程中，該微波爐的主要受力部位是上下的四個角部分。因此，我選用的是局部緩沖包裝。及搬運方式確定裝卸作業(yè)包括人工與機械兩

8、種方式。在包裝件的沖擊環(huán)境中，工人在裝卸貨物時由于不慎而造成的跌落對產(chǎn)品的激勵最為強烈，是導(dǎo)致產(chǎn)品破損的豐要原因。跌落高度代表了包裝件在運輸或搬運過程中跌落沖擊能量的大小，若跌落高度太大，會造成產(chǎn)品損壞嚴重。我們一般用等效跌落高度來代表流通環(huán)境中產(chǎn)品可以出現(xiàn)的最大跌落高度。確定等效跌落高度的方法有有經(jīng)驗公式法和標準量值法。在標準量值法中，有如下所示標準：表3 不同重量的包裝件及不同搬運裝卸方式對應(yīng)的跌落試驗高度包裝件重量（kg）搬運裝卸方式設(shè)計跌落試驗高度（cm）010一人手提1071025一人肩扛9225100兩人抬76100225小型作業(yè)機械61225450小型作業(yè)機械46450大型作業(yè)機

9、械31而本次設(shè)計的產(chǎn)品的凈重為15Kg，則可取包裝件的重量為20Kg。則由上表可得搬運方式為一人肩扛。跌落試驗高度為92cm。又因為包裝件的重量為20Kg16Kg，所以根據(jù)經(jīng)驗公式： h=300/其中，h跌落高度，cm W重量，Kg(16Kg)由此可得，LG MG-5021MW微波爐在運輸過程中的跌落高度為：h=300/=67cm綜上所述，考慮到實際流通環(huán)境以及安全系數(shù)的問題，取等效跌落高度h=60cm。尺寸設(shè)計綜合以上各種數(shù)據(jù)，可知：W=20Kg，G=90g，h=60cm。下圖為h=60cm時，EPE材料的最大加速度靜應(yīng)力曲線：圖2 EPE材料對應(yīng)跌落高度h=60cm時的最大加速度靜應(yīng)力曲線

10、其中，各曲線對應(yīng)的材料厚度為T1=2.25cm，T2=4.5cm，T3=6.75cm，T4=9.0cm，T5=11.25cm，T6=13.5cm。在Gm=97g處做一條水平線，取有交點且厚度較小的緩沖曲線，則取T=4.5cm，水平線與T2的交點進行設(shè)計。該交點對應(yīng)的靜應(yīng)力為st105(Pa),則，所需承載面積：A=104W/st=10420（105）=151cm2故緩沖襯墊為厚度T=4.5cm，承載面積為A=151cm2的EPE材料。同時，由于我設(shè)計的緩沖襯墊為立方體結(jié)構(gòu)，所以，各個面上的承載面積相同，只需要滿足最小承載面積即可。故每塊角墊的承載面積及長度為：A1=A/4=38cm2，L=cm

11、在運輸過程中，微波爐的主要防護部位是上下面四個角的部分，因此我設(shè)計的緩沖結(jié)構(gòu)如下所示（其中一個角，其余的與此相同）：圖4 緩沖襯墊三視圖圖3 緩沖角襯立體圖緩沖襯墊與產(chǎn)品的裝配如下圖所示：圖5 襯墊與產(chǎn)品裝配圖3緩沖襯墊校核3.1跌落姿態(tài)改變時緩沖能力的校核在襯墊基礎(chǔ)設(shè)計中所引用的一系列試驗特性曲線和數(shù)據(jù)都是以假定的理想姿態(tài)為前提的，但是在實際運輸過程中，包裝件的跌落姿態(tài)千變?nèi)f化，因此，還要進行不同跌落姿態(tài)的緩沖能力的校核。同時，基于面沖擊設(shè)計的緩沖襯墊只要通過了角沖擊校核，就一定能滿足楞沖擊的要求，所以在整個設(shè)計過程中只要進行角沖擊校核即可。在采用角襯墊的條件，角跌落情況如下圖所示：圖6 角

12、襯墊、角沖擊跌落角襯墊由三個面積為L2的面襯墊組成，角沖擊的等效面積即是構(gòu)成此角三個側(cè)面在水平面上的投影面積。由于我所設(shè)計的緩沖襯墊是立方體，因此角跌落時的有效受力面積為（若取K=1）：2（cm2）此時靜應(yīng)力為：s=104W/Ae=20104105(Pa)在圖2中，此靜應(yīng)力的加速度值超過產(chǎn)品脆值，所以校核不通過。因此，校正辦法是取該點處對應(yīng)的靜應(yīng)力來確定角襯墊跌落的有效面積，有：AE=104W/S=20104105)=151(cm2)則=151，得L=9.5cm。3.2產(chǎn)品強度校核由上面可知，產(chǎn)品跌落時的有效受力面積和靜應(yīng)力為： A=4L2=4=361（cm2）s=W/A104=（209.8）

13、/361104=0.0543105（Pa）查圖2可知，此靜應(yīng)力對應(yīng)的加速度值小于產(chǎn)品的許用脆值。校核通過。3.3撓度校核襯墊尺寸的面積與厚度之比超過一定厚度時，襯墊容易撓曲或變彎，大大降低襯墊的負重能力。為了避免撓曲，其中最小承載面積AMIN與厚度T之比應(yīng)符合以下式子（克斯特那經(jīng)驗公式）： AMI（1.33T）2式中：T厚度，cmA面積，cm2由上可得，Amin=A1=38（1.33*4.5）2=36，故滿足要求。緩沖材料在長時間的靜壓力作用下，其塑性變形量會隨時間的增加而增加，這種蠕變使襯墊厚度變小，緩沖能力下降，所以設(shè)計襯墊尺寸應(yīng)加一個蠕變補償值，稱為蠕變增量Cr。其表達式為：Tc=T(1

14、+Cr)（1+10%）=5（cm）式中：Tc修正后的厚度cm;T原設(shè)計厚度cm;Cr蠕變系數(shù)%（這里取10%）環(huán)境溫度和濕度的變化對襯墊的緩沖能力有明顯的影響，因此，還應(yīng)該根據(jù)流通過程中的溫濕度來適當修正襯墊的尺寸。綜上所述，緩沖襯墊的最終尺寸為：L=9.5cmm，T=5cm。4外包裝箱的設(shè)計目前微波爐的外包裝箱普遍使用的是瓦楞紙箱。瓦楞紙箱具有重量輕，成本低，容易加工等優(yōu)點，而且回收處理時無公害，能夠再利用。因此，我還是選擇瓦楞紙箱作為LG MG-5021MW微波爐的外包裝箱。運輸包裝用的瓦楞紙箱大多數(shù)是02型開槽箱，其中0201型瓦楞紙箱具有用料省，經(jīng)濟效益好等特點，是運輸中最常用的一種箱

15、型。因此我選擇的也是0201型瓦楞紙箱。而周長不是很大，故采用一頁箱即可。相關(guān)參數(shù)的選擇楞型和類別選擇根據(jù)國家標準，因為產(chǎn)品要出口，所以選用第一類瓦楞紙板，內(nèi)裝物質(zhì)重量為15kg，同時，根據(jù)各瓦楞楞型的特點以及實用性，選擇A型瓦楞。該微波爐的最大綜合尺寸為1128mm，根據(jù)瓦楞紙板表（GB6543-86），我所選用的瓦楞紙板其代號為S-1.3，即應(yīng)選用第一類第三種雙瓦楞紙板。S-1.3的技術(shù)指標可查瓦楞紙板技術(shù)指標（GB6544-86）得：耐破強度1177kPa，邊壓強度為6860N/m,戳穿強度為J。按照我國規(guī)定的技術(shù)指標箱板紙有A、B、C、D、E五個等級，其中只有A、B兩個等級適宜制造出口

16、包裝用瓦楞紙板，而A等常用于精細、貴重和冷藏物品的包裝。因此選用B等箱紙板作為內(nèi)外面紙。則，根據(jù)經(jīng)驗公式每層箱板紙的耐破強度應(yīng)為：bp/（2）619kPa查箱板紙技術(shù)指標（GB13024-91）可得內(nèi)外面紙的耐破指數(shù)取r=2.65Pa/g，箱紙板的定量為：Q=b/r=233g/根據(jù)箱板紙技術(shù)指標（GB13024-91）規(guī)定，內(nèi)外面紙都選用定量為250 g/的B等箱紙板，其環(huán)壓指數(shù)為m/g。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，查瓦楞芯紙技術(shù)指標（GB13023-91），選擇A等瓦楞芯紙，其定量取160g/，環(huán)壓指數(shù)取Nm/g，。 按照所選的箱板紙，瓦楞紙板的耐破強度為b（2.6525250）=kPa1177kPa因此

17、，滿足條件。瓦楞紙板的定量=內(nèi)、外面紙及中間墊紙定量之和+（瓦楞芯紙定量瓦楞展開系數(shù)）+粘合劑定量，其中粘合劑定量為100g/m2，則定量為：Q=250+250+0+160+100=840g/m2瓦楞紙箱的內(nèi)部尺寸，由被包裝物的最大外形尺寸，商品的組成和個數(shù)以及緩沖襯墊的尺寸有關(guān)。當被包裝物為單件時，其計算公式為： X=Xmax+X+2T（4-1）式中，X瓦楞紙箱某一方向內(nèi)部尺寸（mm）Xmax單個被包裝商品某一方向最大外形尺寸（mm）X瓦楞紙箱內(nèi)部尺寸修正系數(shù)（mm）T襯墊厚度（mm）表3 瓦楞紙箱內(nèi)部尺寸修正系數(shù)（mm）LBH小型箱中型箱大型箱3-73-71-33-45-7注：尺寸大者取大

18、值，尺寸小者取小值。內(nèi)裝物的外部尺寸為：L=483mm，B=285mm，H=360mm。則，其最大綜合尺寸為1128mm。在中型箱（1000mm，2000mm）范圍內(nèi)。查表3可?。篖=4mm，B=5mm，H=4mm。則可得修正后的尺寸為：L=L+L=483+4+250=587mmB=B+B=285+5+250=390mmH=H+H=360+4+250=464mm紙箱制造尺寸表達式為：X=X+X其中，X紙箱修正后的內(nèi)部尺寸X內(nèi)尺寸的伸放量表4 02型箱內(nèi)尺寸伸放量楞型名稱ABEABL16329L24216B16329B23215H96318其中，L1無接頭的制造長度伸放量L2有接頭的制造長度伸放

19、量B1無接頭制造寬度伸放量B2有接頭制造寬度伸放量H制造高度伸放量我選用的是AB型楞型，由上表可查得各內(nèi)尺寸的伸放量。則可得，瓦楞紙箱的制造尺寸為：L1=L+L1=587+6=593mmL2=L+L2=587+4=591mmB1=B+B1=390+6=396mmB2=B+B2=390+3=393mmH1=H+H=464+9=473mm由于內(nèi)外搖蓋不在同一平面，外搖蓋對接時會出現(xiàn)一定的間隙，因此搖蓋長度也要有適當?shù)纳旆帕俊τ?201型紙箱，A型楞單瓦楞紙板的伸放量為2-3mm。紙箱搖蓋尺寸的表達式為：F= (B1/2)+Xf （4-2）其中，B1紙箱無接頭制造寬度XfA型楞單瓦楞紙板的伸放量則

20、，可得紙箱的搖蓋制造尺寸為：F=(B1/2)+Xf=（396/2）+3=201mm瓦楞紙箱接頭是供成型時作為粘合或釘合的部位，接頭尺寸一般是根據(jù)瓦楞層數(shù)及生產(chǎn)工藝系確定的，接頭常與紙箱的箱面長和寬相連接，以保證主箱面的印刷不被破壞，接頭J的尺寸選取可參照下表。表5 02型瓦楞紙箱接頭尺寸紙板種類單層瓦楞雙層瓦楞三層瓦楞J35-40mm45-50mm50mm由于我使用的是單層瓦楞，故選擇J=40mm。瓦楞紙箱外尺寸在流通過程中，瓦楞紙箱紙箱的尺寸以外尺寸為標準。外尺寸的表達式為：X0=X1+K （4-3）其中，X0瓦楞紙箱外尺寸X1瓦楞紙箱制造尺寸K瓦楞紙箱外尺寸修正系數(shù)表6 瓦楞紙箱外尺寸修正

21、系數(shù)K值楞型ABCABBCK5-73-54-68-127-11由于我使用的是A型楞，故取K=6mm則，可得瓦楞紙箱的外尺寸為:L0=L1+K=593+7=600mmB0=B1+K=396+7=403mmH0=H1+K=473+7=480mmA型楞的厚度為5.5cm，故紙箱的平面展開圖如下圖所示：圖7 外包裝箱的平面展開圖 利用接頭（舌邊）將箱坯左右兩邊合攏并連接起來，這個過程成為接合。產(chǎn)品裝箱時利用上下?lián)u蓋形成箱底和箱蓋的過程成為封箱。接合與封箱的方法有釘合，用膠帶粘合和用粘合劑粘合。根據(jù)紙箱的特點，選用18號U形釘釘合，每個U形釘?shù)钠茐妮d荷p取15N。斜向排列，強度系數(shù)K=1，所需釘數(shù)為：個

22、釘數(shù)定為14個，釘距為47mm，到頂?shù)變擅娴木嚯x為25mm。 封箱選用寬度為80mm的膠帶。5瓦楞紙箱的堆碼強度瓦楞紙箱的綜合環(huán)壓強度的表達式為：Px=rQ+CrmQm （5-1）其中，Px瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度，N/m r箱紙板的環(huán)壓指數(shù)，N*m/gQ箱紙板的定量，g/m2C瓦楞展開系數(shù) rm瓦楞原紙的環(huán)壓指數(shù)，N*m/gQm瓦楞原紙的定量 ，g/m2由于選擇的是B等箱紙板和A等瓦楞芯紙，則查箱板紙技術(shù)指標（GB13024-91）可得N*m/g，查瓦楞芯紙技術(shù)指標（GB13023-91）可得瓦楞原紙的環(huán)壓指數(shù)為0N*m/g，又由4.2可知，箱紙板定量為233g/m2，瓦楞原紙的定量為160g

23、/m2,瓦楞的展開系數(shù)為1.5，則由式（5-1）可得瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度為： Px=rQ+CrmQm=2502500160=（N/cm）瓦楞紙板的抗壓強度瓦楞紙板的抗壓強度表達式為： Pc= （5-2）其中，Pc瓦楞紙箱的抗壓強度，n/cm Px瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度，n/cm aXz楞常數(shù) Z紙箱周長 J箱常數(shù)瓦楞紙箱的楞常數(shù)和箱常數(shù)見下表：表7 楞常數(shù)與箱常數(shù)楞型ABCABaXzJ由于我選用的是A型楞，故楞常數(shù)取，箱常數(shù)0.59。瓦楞紙箱的周長為Z=L1+L2+B1+B2=593+591+396+393=1973mm=cm則，由式（5-2）可得瓦楞紙箱的抗壓強度為：Pc= =(N) 安全

24、系數(shù)由貨物的儲存期和儲存條件決定，取值如下表所示：表8 安全系數(shù)儲存期少于30天儲存期30-100天儲存期100天以上K=2微波爐的儲存期應(yīng)該在一百天以上，故，K=2總重量瓦楞紙板的面積為：A=(L1+L2+B1+B2)(H1+F2)+JH110-6=1973(473+2012) +4047310-6=（m2） 則，瓦楞紙板的重量為：W1=QA=8401.75=885g=Kg故，紙箱裝載貨物之后的重量為：G=W+W1 =(20+) =N根據(jù)一般儲存條件和規(guī)定，去堆碼高度為300cm。貨物向上堆碼時，最底層紙箱承受的堆碼載荷為：P=KW（ -1） （5-3）其中 ，K強度安全系數(shù) W瓦楞紙箱包裝件毛重 H紙箱制造尺寸的高度 h堆碼高度則由式（5-3）可得堆碼載荷為：P= KW（ -1）=22（300/39-1）=2101(N)因為抗壓強度比堆碼載荷大，所以這個瓦楞紙箱具有足夠的堆碼強度。6紙箱標志及裝潢設(shè)計運輸標志是用圖形或者文字（文字說明、字母標記、或阿拉伯數(shù)字），在貨物輸運包裝上制作的特定記號和說明事項。有了運輸包裝標志就可以使貨物與運輸文件相互對應(yīng)起來，容易區(qū)