海尔电冰箱缓冲包装设计

1、 天津科技大学 海尔冰箱缓冲包装设计说明书学 院：班 级：姓 名：学 号：日 期： 摘要衣食住行是每个老百姓每天必须的四样东西，然而，“民以食为天”，而从小就伴随我们成长的吃喝的东西可能会随着温度或者时间的变化而出现发霉变质的情况，随着现代人对营养的越来越重视，冰箱企业推出多种的冰箱的模式和制冷方式，使得人们生活中的食物，得以长久的保存，冰箱的品种也是越来越多，销售人群也越来越广，但与此同时，冰箱制造商和销售商得工作量也越来越大了，冰箱的市场也是越来越广阔的，为了满足客户的需求，冰箱制造商更是加紧研究发明，海尔作为冰箱界龙头老大或多或少的会考虑运输时冰箱的损坏，因此运输包装的合理性尤其重要，考

2、虑到在运输过程中会出现的冲击震荡野蛮装卸，需要研究流通环境中的一些因素，比如温湿度以及道路颠簸程度，通过分析其极限程度，研究相应的缓冲材料主要性能，正确的选择缓冲材料，计算相应的造型尺寸，合理设计缓冲材料的形状，设计相应的缓冲包装衬垫，是内装物在费用较低的前提下完好无损，从而达到此次设计海尔冰箱缓冲包装的目的。关键词 海尔冰箱 脆值 缓冲包装第1章 海尔冰箱发展史1第2章 产品的流通环境分析1 （一）产品的流通区间1 （二）产品主要运输方式1 （三）装卸与搬运3 （四）贮存环节3 （五）流通环境气象条件3第3章 产品的特性分析4 （一）海尔冰箱相关系数4 （二）冰箱失效形式5 （三）防护措施5

3、 （四）产品跌落重要指标6第4章 缓冲包装材料的选择6 （一）缓冲材料分析7 （二）缓冲材料确定7第5章 缓冲衬垫的尺寸计算与校核9 （一）缓冲衬垫尺寸计算9 （二）缓冲衬垫校核10第6章 瓦楞纸箱设计11 （一）箱型11（二）计算瓦楞纸箱尺寸12第7章 实验部分14 （一）主要用到的标准14 （二）冲击实验15 （三）振动实验15结论16一、海尔冰箱发展史20年前，这还是一家通过引进德国冰箱生产线来制造中国冰箱填补国内冰箱空白的小企业，20年后，它已经发展成为全球拥有20个生产工厂，年生产能力超过10100万台的冰箱、冷柜生产企业，是全球最大、最先进的冰箱制造商之一。经过海尔人多年不懈努力，

4、海尔冰箱这一中国知名品牌，逐渐被挑剔的日本消费者认可，知名度和销售量不断提升，在强手林立的日本市场占据了一席之地。海尔冰箱自创立至今始终为中国消费者提供最好的服务。“砸冰箱”是海尔冰箱向消费者提供的是质量服务。在那个“纸糊的冰箱都能卖出去”的年代，海尔冰箱却通过“砸冰箱”树立起了员工“有缺陷的产品就是废品”的质量意识，制造出了高质量的海尔冰箱。2012年12月21日,世界权威调研机构欧睿国际公布2012年全球家电市场最新调查数据,海尔在大型家电市场的品牌占有率提升为8.6%,第四次蝉联全球第一,同时获得"全球大型家电第一品牌,全球冰箱,洗衣机,酒柜,冷柜第一品牌&制造商&qu

5、ot;共9项殊荣.二、产品流通环境分析（一） 产品的流通区间1. 产地：山东青岛2. 目的地：世界各地（二）产品的主要运输方式铁路、公路运输、海运。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8.28

6、.5HZ，二次共振频率范围为17.318HZ，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0200HZ，其中能量最集中处于050HZ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。 2-1汽车振动加速度频率曲线 2-2火车振动加速度频率曲线重量kg尺寸cm装卸方式姿态高度H cm9122一人抛掷一端或一角1079-2391一人携运一端或一角9123-45122二人携运一端或一角6145-68152二人搬运一端或一角5368-90

7、152二人搬运一端或一角4690-272183机械搬运底面61272-1360不限机械搬运底面461360不限机械搬运底面30 2-3 跌落高度参考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80120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24g。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58g。（三）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60cm。（四）贮存环节采用一般仓库贮存，堆

8、码高度2.5m，堆码层数1层。（五）流通环境的气象条件由于产品在广州，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。计算机显示器为电子产品，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，并用塑料薄膜对产品进行包裹并放入干燥剂。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。此图为冰箱可以假设为某一企业陶瓷包装后的流通过程由图可知陶瓷在出厂后要经过火车汽车等交通工具运输多次甚至通过集装箱运往国外，此外还要经过多次人工以及机械搬运和多次仓库堆码由此可知陶瓷在此过程中如果没有一

9、个很好的运输包装很容易造成瓷器本身的损坏。 2-4 流通过程图 3、 产品特性分析（一）海尔冰箱相关参数1、产品名称海尔2、产品型号BC-96A3、产品外形尺寸 长545mm 宽490mm 高860mm4、产品重量240N5、产品重心产品的几何中心 3-1 海尔BC-96A冰箱效果图主体品牌海尔 Haier型号BC-96A颜色白色类别单开门开门方式左开门显示方式不支持气候类型亚温带型（SN）-温带型（N）-亚热带型（ST）功能制冷方式直冷控制方式机械式制冷类型压缩机制冷除霜模式手动除霜定频/变频定频总容积(升)96冷冻室(升)13冷藏室(升)83能效等级1 级耗电量(KWh/24h)0.32运

10、转音dB(A)40制冷剂R600a规格电压/频率220V/50HZ产品尺寸（深x宽x高）mm490*545*860产品重量（kg）24特性特性内置冷冻室、迷你型 3-2 海尔 BC-96A的一些参数（二）冰箱失效形式 冰箱为易坏电器，需要尽可能降低运输流通过程对产品造成的损坏，运 输包装或者称缓冲包装在这里所起的作用非常关键。（1）冰箱受振动或冲击发生断裂。（2）冰箱表面或边角发生摩擦损伤。（3）长期堆码导致中包装产生蠕变。（4）冰箱长期处于潮湿、强光、酸碱环境材质下发生变质，影响使用寿命。（三）防护措施1、极限强度的考虑冰箱重力较大，因此内外包装、运输包装的合理设计对陶瓷制品非常重要。为保证

11、陶瓷制品在流通过程中不被破损，就要研究产品在流通过程中的外部环境条件以及产品在流通环境下能承受的强度极限，并要研究缓冲材料的主要性能。2、易损部位 瓷器的瓶颈作为凹进去的部位很容易因为不小心而出现断裂。瓷器的底边边沿也属于凸出部件，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。（四）产品跌落重要参考指标1、产品的脆值G值产品类型2540冰箱压缩机6 H   x4 L" d9 u+ h6 S3 E4060彩色电视机、显示器、鸡蛋$ I3 $ B" A' k7 x0 k( h) Q6090黑白电视机、电冰箱( 0

12、R: B& R+ ' I! . d% T9 7 90120光学经纬仪、荧光灯、陶瓷器皿、单放机、电动玩具 3-3 中国机械标准化研究所相关产品脆值表 产品的脆值是产品经受震荡和冲击时表示强度的低昂量指标，也称产品的易损度这里根据中国机械标准化研究所表可以选取冰箱的脆值为G=70g2、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。3、跌落高度的确定根据表给出的参考数据，冰箱产品的跌落高度一般都很低，所选瓷器综合其质量和价值，产生跌落的概率很低，结合M瓷器在实际流通环节中的运输状况，

13、所以确定其跌落高度选择H=60cm。4、 缓冲包装材料的选择（一）缓冲材料分析缓冲包装材料的性能在很大程度上取决于所选用的缓冲材料的力学特性。因此，要设计出一个优良的缓冲包装系统的逻辑结构，需要在缓冲包装的系统结构分析中，充分了解缓冲材料的力学性能，根据待包装产品特性和流通环境的输入影响，合理选用缓冲包装材料。对于小型家电类产品常用的缓冲包装材料一般为泡沫塑料，包括泡沫聚 苯乙烯（PS）、泡沫 聚乙烯（PE）、泡沫聚氨酯塑料（PU）、泡沫聚氯乙烯(PVC)等。1、发泡聚苯乙烯（EPS）特性发泡聚苯乙烯简称EPS，它是以聚苯乙烯为原料发泡制成的一种半硬质的泡沫塑料，EPS具有封闭式的泡沫颗粒状结

14、构，其材料具有轻质、透明、强度大、防潮、耐腐蚀易于加工模塑成型的特点，是一种很理想的缓冲材料，所以它是目前生产使用最广泛的缓冲材料。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。2、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。3、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

15、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。（二）缓冲材料确定目前普遍用于电器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

16、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。 由于冰箱的脆性较大,缓冲材料需要慎重考虑。缓冲包装材料的种类很多,有天然的、人工合成的、定形的和不定形的等。不定形包装材料,由于缓冲性能不稳定,回弹性能较差,已逐渐被淘汰。随着工业的发展技术工艺水平的不断提高以及各种新型合成材料的采用,定形缓冲材料已经占据现代包装中的绝大多数。而在定形包装材料中,又有成型

17、纸浆、瓦楞纸板、纸棉材料、棕垫、弹簧以及泡沫、气垫薄膜等各种人工合成材料。在选用材料时,综合考虑动冲击能量的吸收性、回弹性、压缩蠕变性、耐破损性、稳定性以及经济性等各种材料性能参数。当然,要选择一种缓冲材料具备以上所有良好性能是难以办到的,也是不科学的。只能根据陶瓷工艺品的主要特性,有侧重地考虑缓冲材料的性能参数。发泡聚苯乙烯制品出来具有质轻、价廉、防震等优点外，还具有透气性好、有利于生物保鲜的优点，在商品流通中被广泛运用于蛋品、水果、玻璃制品等易碎品、易破、怕挤压物品的周转包装上，是目前流行于市场的泡沫塑料的换代产品。聚苯乙烯原料，采用先进、科学的工艺模塑成型，可以作为冰箱的衬垫包装材料。

18、4-1 聚苯乙烯塑料原料5、 缓冲衬垫的尺寸计算与校核（一）缓冲衬垫的尺寸计算因为A=49*54.5，W=240N，G=70g根据A=W/s *104 可得s =0.90kp而坐标（0.90,70）在几乎所有曲线的左侧，因为冰箱质量和尺寸较大，所以取T=5.0cm，它的两个交点中取靠右边的，取右边的进行设计用材料最省，右边的点对应静应力为sd=0.12×105Pa，所需承载面积： = 200cm² 由图中可知最低点对应的加速度最小，缓冲性能最好，产品的安全率最高，若用最低点设计有：se=0.04×105PaA=600cm²由此可见，承载面积可做两钟选择，

19、节约材料取A=200cm2，提高产品安全率取A=600cm2，该设计主要考虑安全取厚度T=5.0cm，A=600cm2的发泡聚苯乙烯泡沫垫。由于局部缓冲，初步设计为角衬垫形式，那么每块承载面积为：L²=125cm²L=11.2cm 5-1聚苯乙烯动态缓冲特性曲线（二）缓冲衬垫校核1、产品强度校核(产品支承面的应力校核) 角跌落时的有效受力面积为（若取K=1） =216.5 此时静应力为：= 0.11*105 pa 由图3-1知许用应力=0.12*105 pa 因为，所以强度校核通过。2、挠度校核衬垫尺寸的面积与厚度之比超过一定比值时，衬垫容易挠曲线或变弯，大大降低衬垫的负重

20、能力。衬垫的最小承载面积Amin与厚度应满足另X= 因为X=2.83>1，所以计算所得衬垫面积是稳定的，合理的。（3）蠕变校核缓冲材料在长期的静压力的作用下，其塑性变形会随时间而增大，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空隙，家剧内产品的振动和摩擦擦伤。蠕变补偿值按下式计算1:Tc=T(1+Cr) (3-5)式中：Tc修正后的厚度cm； Cr为聚苯乙烯塑料泡沫蠕变系数10%； T 原设计厚度。由（3-5）得Tc=5.5cm。经过以上校核，最后计算所得缓冲衬垫尺寸为厚度T=5.5cm，面积A=600cm2。衬垫与包装物单个接触面的面积为A1=600÷4=125cm

21、2，边长为 L=11.2cm 5-2缓冲衬垫各个方位结构图 5-3 缓冲衬垫效果图六、瓦楞纸箱的设计（一）箱型瓦楞纸板因无污染、可再生、具有良好的缓冲性能等优点在运输包装中得到广泛应用，本设计也采用此材料设计外包装。对于笔记本电脑的包装一般是用单体包装的本设计选标准箱型020l型为了保持侧面的印刷面不被破坏接头设计与侧面连接由于笔记本电脑重量轻。故实际中可使用胶黏剂粘合接头，又考虑到需要较强的缓冲效果所以选择双面C楞单瓦楞纸板内外面均选用定量为250g/m²的本色牛皮箱纸板。（二）计算瓦楞纸箱尺寸1、瓦楞纸箱的内尺寸 （4-2）式中：Xmax 内装物最大尺寸； nx 内装物排列数目；

22、 T衬隔或缓冲的厚度； d内装物公差：中包装盒±1-2mm/件;针织品±3mm/12件； 硬质刚性品 1-2mm/件 k1 内尺寸修正值，在长度与宽度方向的取值为3-7mm； 高度方向：小型箱为1-3mm；中型箱为3-4mm；大型箱为5- 7mm。 内装物的外廓尺寸为=545mm，=490mm，=860mm，公差X0在长度与宽度方向取37mm，高度方向取34 mm，由此确定的纸箱箱内尺寸： 对于下底有： L=545+55*2+5=660mm B=490+55*2+5=605 考虑到衬垫高度和冰箱的装箱，下底高度取 H=970mm 2、瓦楞纸箱的制造尺寸 内尺寸伸长量X按表4

23、-4取值，接头尺寸J取50mm，于是纸箱的制造尺寸 ： X=Xi+k （4-3）式中：X瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸mmXi纸箱内尺寸mmK制造尺寸修正系数mm（查表）对于下底：L下=660+6=666mmB下=605+5=610mmH下=970+10=980mm3、瓦楞纸箱的外尺寸 外尺寸公式： X0 = Xmax + K （4-4）式中： X0纸箱外尺寸，mm Xmax纸箱最大制造尺寸，mmK纸箱外尺寸修正系数，mm对AB型的双瓦楞纸板，加大值X取812mm，长度和宽度方向的加大值取10mm，由此确定的纸箱外尺寸为: 对于下底： L0=666+10=676mm B0=610+10=620m

24、m H0=980mm4、纸箱对接摇盖的制造尺寸和搭接舌在0201型纸箱摇盖对接封合的箱型中，摇盖宽度的制造尺寸理论值为箱宽制造尺寸的2/1。但是，由于摇盖的回弹作用，必然在摇盖处产生空隙，因此需要加上修正值，这一修正值为摇盖的伸长系数，用xf表示；既 F=B/2+xf 又Xf=3 所以F=313mm 纸板种类单瓦楞双瓦楞J35-4045-50 6-1瓦楞纸箱接头制造尺寸 又根据瓦楞纸箱接头制造尺寸表取J=35 6-2 瓦楞纸箱结构图 6-3瓦楞纸箱的效果图七、实验部分（一）主要用到的标准GB/T 4857.2-2005运输包装件基本实验温湿度调节处理GB/T 8168-1987包装用缓冲材料静态压缩试验方法GB/T 8168-2008包装用缓冲材料动态压缩试验方法（二）冲击试验(跌落试验 ) 冲击是造成包装件破损的最主要因素。冲击试验就是通过模拟的手段再现流通过程中各种可能出现的冲击现象，从而评定运输包装件在受到冲击时的耐冲击强度及包装对内装物的保护能力。1、试验的控制方法 一种方法是模拟实际流通过程中运输包装件可能遇到的各种冲击现象，在试验过程中主要控制冲击的瞬时初速度。控制跌