海尔洗碗机运输包装设计说明书

武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书1海尔洗碗机运输包装设计1确定产品的流通环境负荷1.1产品的流通范围产地：山东青岛销售范围：全国各地1.2产品的主要运输方式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。运输过程中所产生的具体冲击与振动值见《运输包装》P56。1.3装卸与搬运装卸作业包括人工与机械两种方式。按经验公式估算跌落高度：h=300×W-1/2=50.7cm,因此，预计跌落高度为50cm。1.4堆码情况武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书2采用一般仓库贮存，堆码高度2～3m，产品高度为0.8m,预估包装件高度将近1m,选定堆码层数3层。1.5流通环境的气象条件1.5.1温度由于产品在青岛，销售范围为全国各地，从华北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。1.5.2湿度我国长江以南地区较湿润，平均RH为70%—80%，绝对湿度AH为1.6-2.4kPa;黄河流域RH为70%，AH为1.2kPa；东北地区RH为70%，AH只有0.8kPa。另外，我国幅员辽阔，降水丰富，据统计，我国最大降水量为400mm，一般为200-300mm，一年中日降水量超过10mm大约有30-35天。当商品在多雨季节或多雨区流通运输时，其包装必须具有较好的防水能力。1.5.3环境条件的标准化综合对产品运输环境的考虑，该产品的运输条件表示为2K2/2B1/2S1/2M1，即运输过程中，气候条件严酷度为2级，生物条件严酷度为1级，机械活性物质1级，机械条件1级。2缓冲衬垫的设计计算2.1产品的基本参数图1海尔洗碗机WQP6-V8详细参数武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书3上台面长度略超出洗碗机主体部分，每侧超出5mm,台面高度为35mm,洗碗机正面下侧凹进去的部分宽100mm,凹陷的深度为30mm,洗碗机底座装有四个小滚轮，半径为5mm,宽为8mm,距离前后两面的距离均为72mm,距离左右两面的距离均为60mm。2.2衬垫设计的基本参数因受条件限制，不能进行脆值试验，故采用经验估算法：Gc=αW-β。中等冲击时α=203，β=0.306，较弱冲击时α=53.2，β=0.100，包装件毛重约为W=40kg,分别带入得Gc=65.7g,Gc=36.8g。类比美国和日本的脆值参考标准，将脆值定为G=60g。跌落高度为h=50cm,产品重量W=35×9.8N=343N。2.3衬垫的材料选择缓冲包装材料主要为EPS（发泡聚苯乙烯）和EPE（发泡聚乙烯）。这两种材料在目前国内及国际市场上用途最为广泛。EPS因可模塑成型，因此其生产效率高，成本低，而且可支撑多种复杂结构；但由于本身难于分解、回收，因此它将逐渐被淘汰出环保要求呼声日高的包装市场。瓦楞纸板作为缓冲材料，虽有环保、易裁切、成本低、使用范围广等优点，但由于其表面较硬，对产品表面可能造成磨损，形成刮伤，适度影响较大，过载复原性较差，另外，有关瓦楞纸板的缓冲理论尚未建立等原因，因此短期内还不能完全代替EPS；而EPE不但具有回弹性好、密度低、耐候性好、阻水和易回收等优点，而且缓冲理论较为成熟，因此，是作为缓冲衬垫设计的良好材料。由于衬垫需要满足流通环境条件和环保等要求，我们选择EPE作为缓冲材料。由于产品重量较大，故选高密度的EPE材料，以达到缓冲保护效果。综上，选择密度为0.035g/cm3的EPE材料。2.4确定缓冲衬垫的尺寸局部缓冲包装可根据包装产品的特点，在受力部位或易损部位进行缓冲，厚度可变，可用最少的缓冲材料取得最好的缓冲效果，降低成本。适用于大批量包装,应用最广。作为EPE缓冲衬垫设计的依据，EPE的最大加速度—静应力曲线、缓冲系数—最大应力曲线、应力—应变曲线是三条重要曲线。其中，以最大加速度—静武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书4应力曲线最为重要。又由于动态试验得到的数据比静态试验更符合实际的实用状态，故采用最大加速度-静应力（C-σs）曲线进行尺寸的初步设计。选用下图所示EPE材料，跌落高度为50cm的C-σs曲线。图2聚乙烯C-σs曲线（h=50cm）在图中取Gm=60g做一条水平直线与缓冲曲线族相交，取厚度最小的曲线2进行设计，则衬垫厚度T=4.5cm，两个交点C和D，取交点D进行设计最省料，对应静应力σD=0.09×105Pa。曲线2的最低点E对应的加速度值最小，缓冲性能最好，产品安全率最高，对应静应力σE=0.045×105Pa。综合考虑，选用E点进行设计，σs=σE=0.045×105Pa,则:A=W/σs×104=343/0.045×105×104=762.2cm2.每块角垫的承载面积为:A角=1/4A面=190.55cm2.角衬垫承载面边长：L≈14cm,A角=L2=196cm2.2.5缓冲衬垫的校核2.5.1强度校核根据图2，聚乙烯Gm-σs曲线（h=50cm），为不超过产品脆值，σs需在C点与D点之间，即σs在0.015—0.09×105Pa间，衬垫b(见图5)的接触尺寸最小，故校核衬垫b的与产品接触部分的强度。对左右侧面：接触面积A1=(230×150-30×100)×4=126000mm2=1260cm2,σs=W×104/A=343×104/1260=0.027×105Pa，武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书5在0.015-0.09×105Pa范围内，即此静应力值对应的加速度值没有超过产品的脆值，所以对左右侧面，强度校核通过。对上下底面：下底面比上底面接触面积略小，其接触面积A2=（145×150-142）×4=86216mm2=862cm2σs=W×104/A=W×104/A2=343×104/862=0.040×105Pa，σs在0.015-0.09×105Pa范围内，即此静应力值对应的加速度值没有超过产品的脆值，所以对底面，强度校核通过。对前后两个大平面：接触面积A3=145×230×4=133400mm2=1334cm2σs=W×104/A3=343×104/1334=0.026×105Pa，σs在0.015-0.09×105Pa范围内，即此静应力值对应的加速度值没有超过产品的脆值，所以对前后两个大平面，强度校核通过。2.5.2挠度校核由克斯特那经验公式Amin/(1.33×T2)=196/(1.33×4.5)2=5.51，所以衬垫不会发生挠曲变形。2.5.3跌落姿态改变时缓冲能力的校核角跌落校核：角跌落时的有效受力面积（取K=1）为Ae=KL2(l+b+d)/(l2+b2+d2)1/2=196×(52+45+80)/(522+452+802)1/2=329cm2.此时的静应力为：σs=W/Ae×104=343/329×104=0.104×105Pa.在图2中，此静应力对应的加速度值略大于产品脆值60g,校核不能通过。校正的办法是取D点对应的静应力来确定角衬垫角跌落有效面积，有：Ae=W/σs×104=343/(0.09×105)×104=381cm2,L2=Ae(l2+b2+d2)1/2/(l+b+d)=381×(522+452+802)1/2/(52+45+80)=227cm2L≈15cm,则L2=225cm2则面跌落时的受力面积和静应力为：A=4L2=4×225=900cm2σs=W/A×104=343/900×104=0.0381×105Pa.此静应力对应的加速度值小于产品许用脆值。面跌落校核：缓冲衬垫通过了角跌落校核，则一定满足棱跌落和面跌落条件，武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书6故其跌落姿态校核通过。2.5.4蠕变量校核考虑蠕变对衬垫尺寸的影响，初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值其大小：Tc=T(1+Cr)=4.5×(1+10%)=4.95cm≈5cm。2.5.5温湿度校核环境温度和湿度对衬垫的缓冲能力有明显的影响。因此，应根据流通过程中可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。2.6缓冲衬垫的结构设计2.6.1衬垫结构形式选择的缓冲包装的形式为局部包装，局部包装采用角衬垫的方式，这样既节约缓冲材料，又能有效的对产品进行缓冲和固定。具体衬垫结构设计剖面图如图3，立体结构图如图4-6，上底面四个衬垫结构相同，如图4;下底面的前面两个衬垫结构相同，如图5;下底面的后面两个衬垫结构相同，如图6：图3衬垫剖面图武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书7图4衬垫a立体图（右上角）图5衬垫b立体图（前面右下角）图6衬垫c立体图（后面左下角）2.6.2各部分具体尺寸的确定1.衬垫a:尺寸f的确定:为给台面左右凸出部分留出预留形变量，尺寸f需比台面凸出距离略大，预留距离为5mm,则f取为10mm。尺寸c的确定：尺寸c需为衬垫接触面边长L与台面预留距离之和，则尺寸c=150mm+5mm=155mm。尺寸r与l的确定：r与l为衬垫厚度T，r=l=50mm。尺寸k与m的确定：k为衬垫接触面边长L，k150mm，m为衬垫接触面边长L减去台面凸出部分的预留形变量，m=150-5=145mm。尺寸n的确定：因洗碗机的高度方向尺寸较大，需使两端的缓冲块往中央武汉理工大学《运输包装》课程设计说明书8方向延伸，因此取n=230mm。尺寸g与e的确定：因尺寸n较大，需在外侧设置凸筋结构，i、j、h的斜度定为15o，取g=41mm,则可确定e=136mm。尺寸a的确定：外侧凸筋结构凹陷距离取为15mm,保证尺寸d处衬垫厚度为50mm,则尺寸a=c-f+50+15=210mm。尺寸b与d的确定：b为台面高度，b=35mm,则可确定d=n-b=195mm。2.衬垫b:衬垫b与衬垫a结构大致相同，但因洗碗机前面底部有凹陷，因此前面的衬垫厚度成阶梯状；因洗碗机底部有小滚轮，因此与洗碗机底部接触的衬垫内侧设计了一个方形孔；因底部无台面，无凸出部分，因此尺寸b处无开槽。尺寸c与f的确定：底部凹陷处高度为100mm,因此c=100mm,f为衬垫在该方向上的边长减去c,f=230-c=130mm。尺寸a的确定：底部凹陷深度为30mm,因此a=30mm。尺寸b的确定:与b垂直的接触面前移了a,为保证底面的接触面积足够，需使b=150mm。尺寸j、k的确定：小滚轮半径为10mm,两端各留出2mm的预留形变量，j=10+2×2=14mm；小滚轮的宽度为8mm,两端各留3mm的预留形变量，k=8+6×2=14mm。放置滚轮的方形孔的定位：滚轮距离前后两面的距离为72mm,加上底部凹陷处的深度30mm,则滚轮与h的距离为72-30=42mm,方形孔与h的距离为42-2=40mm;滚轮距离左右两面的距离为60mm，即滚轮与b的距离为60mm,方形孔与b的距离为70-3=67mm。3.衬垫c:衬垫c的主要结构与衬垫a相同，仅在