液晶显示器缓冲包装设计.docx

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1、浙江科技学院 轻工学院包 装 工 艺学课 程设 计 说 明书设计题目 液 晶 显 示 器 缓 冲 包 装 设 计专业班级 包 装 0 7 2组号 8学号 学生姓名 指导教师 2010 年 6月 25 日包装工艺学课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 包装 072指导教师：部门：包装工程教研室题目:液晶显示器产品包装保护与包装工艺设计 初始条件：液 晶 显 示 器 产 品 ，要 求 采 用 内 包 装 形 式 与 重 量 或 体 积 ，保 质 期 48 个 月 ；年 产 量 4 万 台等 。要求完成的主要任务:1 液晶显示器包装保护的基本要求与包装方案设计1 . 1 液 晶 显 示 器 包 装

2、保 护 的 基 本 要 求1 . 2 液 晶 显 示 器 包 装 保 护 方 案 设 计1 . 3 液 晶 显 示 器 包 装 的 保 存 期 计 算2 液晶显示器包装保护的结构设计与设计计算2 . 1 销 售 包 装 容 器 的 设 计 与 设 计 计 算2 . 2 运 输 包 装 容 器 的 设 计 与 设 计 计 算3 液晶显示器包装工艺设计3 . 1 液 晶 显 示 器 包 装 工 艺 规 程 的 制 订3 . 2 液 晶 显 示 器 包 装 工 艺 过 程 分 析4、课程设计说明书的内容与要求1 ） 按 照 设 计 内 容 与 步 骤 写 出 设 计 说 明 书 ， 应 不 少 于

3、12000 字 ； 设 计 绘 图 用 A4 幅 面 的 纸 打 印 ， 所 绘 设 计 图 必 须 符 合 国 家 制 图 标 准 （ 含 尺 寸 标 注 完 整 、 技 术 要 求 全 面 、 标 题 栏 填 写 完 整 、 制 图 符 合 国 家 标 准 等 ）2 ） 说 明 书 最 后 列 出 参 考 文 献 不 少 于 10 篇 ；3 ） 课 程 设 计 说 明 书 全 部 用 A4 纸 打 印 。时间安排：2010 年 6 月 28 日 2010 年 6 月 29 日 ： 方 案 设 计 ；2010 年 6 月 30 日 2010 年 7 月 2 日 ： 具 体 内 容 的 设 计

4、 工 作 与 写 出 课 程 设 说 明 书 ；2010 年 7 月 3 日 ： 设 计 答 辩 与 资 料 验 收 ；指导教师签名：2010 年 6 月 25 日系主任（或责任教师）签名：2010 年 6 月 25 日目录引言11液晶显示器及其特点11. 1 液晶显示器的特点21. 2 液晶显示器的包装的标志、标签和包装41. 3显 示 器 的 存 放 、 运 输 环 境 及 其 可 能 所 造 成 的 损 害51. 3. 1 运输环境51. 3. 2 对破裂的设想71. 3. 3 关于振动82液晶显示器的包装设计方案102. 1 缓冲材料的选择102. 1. 1 泡沫塑料102. 1. 2

5、 瓦楞纸箱102. 2 缓冲材料的组合112. 3 设计条件确定122. 3. 1 流通环境132. 3. 2 产品脆值分析132. 3. 3 产品可缓冲部位132. 3. 4 产品理论缓冲面积152. 4 结构设计152. 4. 1 缓冲单元的设计152. 4. 2 缓冲垫的结构设计163优化设计173. 1 缓冲垫外表面的优化173. 2 优化 EPS 的工艺参数与密度183. 3 原包装件的确定183. 4 缓冲包装的跌落测试184结论21参考文 献22液晶显示器缓冲包装设计引言21 世纪是高科技的时代，人们的生活越来越离不开电脑，而电脑的普及推广 很大程度上得益于液晶显示器的发明和液晶

6、技术的发展。由于液晶显示器属于精密电子产品， 长期以来，液晶显示器的破损现象在 其流通过程中时有发生，它不仅直接造成经济上的损失而且影响着产品的市场 竞争力 面对产品激烈的市场竞争，设计合理的电视机包装结构巳经成为各电视 机厂家不可回避的一十重要课题。实践中液晶显示器结构强度和包装抗冲击性 能的不足是导致机壳破裂的主要原因。缓冲垫作为电视机包装中的重要组成部 分它的设计直接影响着整个包装的抗冲击能力。目前，一般采用在结构上多加 肋、加厚来提高液晶显示器结构强度或者简单增加缓冲垫的厚度等方法来提高液 晶显示器包装的抗冲击性。虽然这些方法能够解决大多数的实际问题但通常会 造成结构和包装的过分设计，

7、增加生产制造成本这是生产厂家所不愿意看到的。 因此，本文希望通过缓冲垫的性能分析来优化缓冲垫结构设计从而降低材料成 本并提高缓冲性能1液晶显示器及其特点液晶显示器，或称 LCD（Li qui d Cr ys t a l Di s pl ay ），为平面超薄的显示设 备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显 示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原 理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。1. 1 液晶显示器的特点一、 机身薄， 节省空间： 与比较笨重的 CRT 显示器比， 液晶显示器只要 前者三分之一的空间。二、 省

8、电 ， 不 产生 高 温： 它属 于低 耗电产 品， 可以 做到 完全 不 发热 ( 主 要耗电和发热部分存在于背光灯管或 LED) ，而 CRT 显示器，因显像技术不可 避免产生高温。三、 无辐射， 益健康： 液晶显示器完全无辐射， 这对于整天在电脑前工 作的人来说是一个福音。四、 画面柔和不伤眼： 不同于 CRT 技术， 液晶显示器画面不会闪烁， 可 以减少显示器对眼睛的伤害， 眼睛不容易疲劳。液晶显示器绿色环保， 它的能源消耗相对于传统的 CRT 来说，简直是太 小了（ 17 功率大概在 200 W以内 ）；对 于近来逐渐引起国人重视的噪音污染 也与它无缘， 因为它的自身的工作特点决定了

9、它不会产生噪音（ 对于那种喜 欢一边使用电脑， 一边有节奏的敲打显示器的用户发出的噪音，这里不予以 考虑 ）； 液 晶显 示器还有 一个好 处就 是发 热量 比 较低 ， 长 时间使用 不会有 烤 热的感觉， 这一点也是以前的显示器无可比拟的， 以前的显示器可是宝贵， 尤其是夏天， 家里的空调、 电扇都得为它服务给它降温。 使用液晶显示器无 形中为大气降了温， 也为阻止日益升温的大气作贡献。 同时减少辐射， 降低 环境污染。 当然了，环保也不会少了辐射这个指数的， 虽然我们不能说液晶 显示器就完全没有辐射， 但是相对于辐射大户 CRT， 以及日常家电的辐射来 说， 液晶显示器那一点点辐射简直可

10、以忽略不计。现在的时代其实还是模拟时代，而未来的时代从目前的发展趋势来看是 数字时代。 显示器智能化操作， 数字控制、 数码显示是未来显示器的必要条 件。 随着数字时代的来临， 数字技术必将全面取代模拟技术， LCD 不久就会 全面取代现在的模拟 CRT 显示器。不过从另一个方面讲液晶显示器的数字接口现在并不普及，还远远没有 到应用领域。 从理论上说， 液晶显示器是纯数字设备， 与电脑主机的连接也 应该是采用数字式接口， 采用数字接口的优点是不言而喻的。首先可以减少 在模数转换过程中的信号损失和干扰； 减少相应的转化电路和元件；其次不需要进行时钟频率、 向量的调整。但目前市场上大部分液晶显示器

11、的接口是模拟接口，存在着传输信号易 受干扰、 显示器内部需要加入模数转换电路、 无法升级到数字接口等问题。 并且， 为了避免像素闪烁的出现， 必须做到时钟频率、 向量与模拟信号的完 全一致。此外， 液晶显示器的数字接口尚未形成统一标准，带有数字输出的显示 卡在市面上并不多见。 这样一来，液晶显示器的关键性的优势却很难充分发 挥。这个问题可能不是很好理解， 我们举例子说明一下吧。使用过液晶显示 器的人都知道液晶显示器很容易产生影像拖尾现象。响应时间是液晶显示器的一个特殊指标。液晶显示器的响应时间指的是 显示器各像素点对输入信号反应的速度， 响应时间短，则显示运动画面时就 不会产生影像拖尾的现象

12、。这 一点在玩游戏 、看 快速动作的影像时十分重要。 足够快的响应时间才能保证画面的连贯。 目前， 市面上一般的液晶显示器， 响应时间与以前相比已经有了很大的突破， 一般为 40ms 左右。 不过随着技 术的日益发展 LCD和 CRT 的这个差距在逐渐的被弥补上，一款液晶显示器的 响应时间就已经缩短到了 5ms .从外形上看液晶显示器的外观轻巧超薄，与传统球面显示器相比，其厚 度、体积仅是 CRT 显示器的一半（ 比如 a c e r 的 FP581，其厚度更是让人觉得 不足普通 CRT 显示器的 1/5）， 大大减少了占地空间。香港和东京是世界上液晶显示器普及率最高的地区，去年香港液晶显示

13、器的出货量占到了显示器总出货量的七成。我们观察一下液晶显示器普及率 高的地区就不难发现， 这些地方大多是比较繁华， 比较拥挤，生活水平比较 高， 而且写字楼、 金融大厦林立的地方。 在这些地方可谓是寸土寸金。 显示 器节省下来的空间的地皮价格远远高于液晶显示器和 CRT 显示器的差价。现 在我国大陆的一些大城市的繁华区域也有向着这个方向发展的趋势。这个问题其实是问您对显示器的用途。众所周知，由于液晶分子不能自 己发光， 所以， 液晶显示器需要靠外界光源辅助发光。 一般来讲 140 流明每 平方米才够 。有 些厂商的参数标准和实际标准还存在差距 。这 里要说明一下，就是一些小尺寸的液晶显示器以往

14、主要应用于笔记本电脑当中，采用两灯调节， 因此它们的亮度和对比度都不是很好。不过现在主流的桌面版本的液晶 显示器的亮度一般都可以达到 250 流明到 400 流明， 已经开始逐渐接近 CRT 的水平了。对于大多数人来说， 如果把 CRT 和 LCD摆放在一起的话，可以比较轻松 的分辨出液晶显示器和普通的 CRT 显示器的亮度和对比度以及色彩饱和度的 不同， 但是就一般使用来说， 这一点点差距并不会影响您的工作。但是对于专业的美工等要求准确色彩的工作来说，液晶显示器还不能完 全达到其工作的要求。由于液晶显示器属于精密电子产品，它在运输过程中，对于环境的要求特别 高，电磁，静电，路面，运输工具，天

15、气环境等这些因素都有可能导致液晶显示 器在运输过程中受到损坏，无法正常使用，增加运输成本，因此，在运输过程中 的防护包装就显得尤为重要。这里我们列出了液晶显示器在运输过程对缓冲包装 的几点技术要求:1. 2液晶显示器包装的标志、标签和包装 包装箱外应标有制造厂名称、产品型号，并喷刷或贴有“小心轻放”、“怕湿”、“向上”等运输标志，运输标志应符合 GB191 的规定。产品的其它标识应符合国 家有关规定。 包装箱外喷刷或粘贴的标志不应因运输条件和自然条件而退色、变色、脱落。 包装箱应符合防潮、防尘、防震的要求，包装箱内应有装箱明细表、检验合格证、 备附件及有关的随机文件。包装后的产品应能以任何交通

16、工具，运往任何地点，在长途运输时不得装在 敞开的车厢和船舱中，中途转运时不得存放在露天仓库中，在运输过程中不允许 和易燃、易爆、易腐蚀的物品同车（或其它运输工具）装运，并且产品不允许经 受雨、雪或液体物质的淋湿与机械损伤。产品贮存时应放在包装箱内，存放产品的仓库环境温度为 040, 相对 湿度为 30%85%。仓库内不允许有各种有害气体、易燃、易爆的产品及有腐蚀性的化学物品，并且应无强烈的机械振动、冲击作用。包装箱应垫离地面至少100mm，距离墙壁、热源、冷源、窗口或空气入口至少 500mm。若无其他规定时， 贮存期一般应为六个月。若在生产厂存放超过六个月时，则应重新进行交收检验。1. 3显示

17、器的存放、运输环境及其可能所造成的损害若因某种原因需长期( 如几年) 存储时，我们推荐以下的方式： 1、装入聚乙烯口袋( 最好有防静电涂层) 并将口密封2、放置暗处，避免强光照射3、决不能在表面压放任何物品4、严格避免在超过极限温度、湿度条件的环境中存放1. 3. 1 运输环境 运输环节是指产品从出厂到顾客手中所有的承受力的环节，包括汽车、火车、库的装卸、堆码等。每一个环节都使产品承受不同的力，使产品产生不同的响应、 振动或冲击等。不同的运输环节， 缓冲减震设计中着重点就不同。比如 t 产品 的运输环节是装卸次数多，缓冲减震设计首先是考虑冲击破损问题，相反，装卸 次数少的长途运输，首先是在设计

18、中考虑堆码条件下的运输中的共振问题。据测， 火车运输中有明显的周期激振力存在，如果设计不周，就会使产品发生共振将造 成很大损失。汽车上的产品也有共振问题， 由于卡车本身结构原因，尤其是装 于汽车后部产品， 在运输中， 也往往会引起产品的共振，造成产品破损。据统 计， 汽车运输中， 约有 6O 的产品破损发生在卡车后韶 据测量，汽车( 指一用 卡车) 在较好路面行驶， 车速每秒 2O米时， 一阶、二阶、三阶、四阶，振动固 有频率皆在 15HZ 以下， 国外进口汽车也不超过 25HZ在设计中，一定要避开 这个频率范围， 以免在运输中发生共振。在长途汽车运输中，还要适当地考虑 到产品的疲劳破损问题，

19、关于这个问题， 可参考拙作公路运输中自行车的随 机激励振动( 包装工程 ，1990 年一期) 。总之，在考虑运输环节的设计中要 想到： 冲击、共振、疲劳三个大的破损基因，但不同环节， 着重点要有所区剐若条件允许，还应考虑一下运输环境， 因包装材料大部是纸箱或塑料薄膜， 它们都因玲热， 风， 雨. . . . . 会在性能上发生变化。 以下是液晶显示器的各种环境适应性：1. 3. 2 对破裂的设想破裂，根据形状可分为三种： 完全破裂，分散为几块； 有裂缝，但不分散；介于 和 之间的状态。现在家电厂家的基本想法是， 不行，还可以， 要根据具体情况决定。 其根据是在 的情况下，要搬运或堆垛就可能损坏

20、产品。常用的块状发泡苯 乙烯，无论是静压辽是动压，压缩到变形超过 85 仍看不出发生破裂现象而角垫那样具有两面以上受压面积的成型品如果只有一面受力时，压缩变形超过 60时即出现裂缝或硬伤。如图 l ，对 L 型或角垫状缓冲材料的某一面按箭头方向 加力时，其他面就要向加力的一面倾倒。但由于有产品的阻挡而不能动、受压面 和直角的面起了阻止受压面厚度减小的作用，于是一部分就会出现撕裂样的硬伤。其大小、深度取决于加压速度，所加的力、粒子的大小和厚度。为了减少其损害，图 2 的方法可以说是一种对策。这种破裂发生的最大原因，是由于水平面 也对缓冲材料上加的力有干涉作用而引起的。为了防止这一点可以考虑使受压

21、 面互相独立， 以避免它们相互牵扯。沟槽的深度，从理论上讲最好是厚度的 50 60 左右为宜。宽度有 5r am就足够了。这种方法的优点是能充分利用缓冲材料的 性能，但是不易脱模，恐怕成型行业不愿采用。这种形状和以往的成型品相比， 作用力缓和， 有充分的受压面积，能减少静载重和潜移， 有希望在落下时得到 接近设计值的 G值。把其他角、棱做成圆形和落下状态也有关，外箱的瓦楞纸箱 的刚性，也有很大影响。货物形状 l 0 的差别是不可忽视的数值。当然，要满 足的各种条件是一样的。以往，缩小受压面积，增大厚度的设计方法，潜移在 第 2 次、第 3 次落下时，和厚度的减少很多相反。充分利用受压面积，在满

22、足 容许 G值的范围 t 内减小厚度的方法在设计上还是很难的。只有掌握容许 G值、 达到质量管理标准的厂家才能采用。1. 3. 3关于振动 对运输中的振动也需要研究。一般情况下，外力的振动数和包装货物的固有振动数之比是2时，传递率是J ，其比值在05l 之间一般能显示出最大值其 比值大干2时，传递事会迅速减小。用MI L HDBK304记录各种缓冲材料的传递 率曲线表明，发泡苯乙烯是25倍、d0倍我们最多使用的没有50倍、60倍的。用 分别进行试验是投法求得的。静 载 重25 . 4 mm50 . 8 mm76 . 2 mm101 . 6 mmg /( c m* c m)Hz 倍Hz 倍Hz

23、倍Hz 倍5253 * 551 * 851 * 9 . 539 * 8 . 48050 * 3 . 533 * 431 * 5 . 735 * 613730 * 3 . 430 * 628 * 7 . 324 * 6从上表可以看出静载重52v, cm 、厚度25，4r am 的震动传递率最大的振 动数是53Hz 、达到所加力的5倍时震动就会传给内装物厚度是508r a m时震 动数是52Hz ，所加的力会达到8倍。通常运中所受的外力货物列车会因钢轨的接缝和车速而发生变化，卡车的 震动匾取决于一般道路、高速道路，行驶速度和发动机转数倒如，卡车夜间 在高速公路上行驶，发动机转速是30003600转

24、时，震动数就是5060I - ! z，受到 震动就是0103G左右假设缓冲材料的厚度是50r a m，倍事是d0时，那么受 到的外力是O，824( 3( 52I 8倍) 从行驶时间来考虑，落下冲击等肯定不止 一次，连续反复受力是发生大的损伤的原因。缓冲设计不仅仅决定于缓冲材料的 厚度和面积，还要研究保管期间因潜移引起的厚度减小以及震动特性等。在测定冲击值时要用加速度计。加速度计过于灵敏时，冲击波中很多的高次 谐波就会重叠，这种高次谐波除了特殊目的之外都是不必要的与其断开，不如 不做错误判断更有利，应该好好考虑使用方法。例如，要算出G值，只考虑渡高 值就不够。由基础部分的长度可知冲击时间，将冲击

25、波形细分，通过积分，使用 抽计算机还可以算出G值以及角固有震动数、固有震动数，吸收能量、变形等只根据冲击波形进行各种计算，也有一些问题。加速度计是安在产品上的， 位置不同时有时会出现没有意义的值。由于产品自身因不同的缓冲材料也受到缓 冲，所以常是收不到基本冲击波5倍以上的高次谐波。产品内有因冲击引起震动软弱的部分和作为高次谐波的冲击波形重台如看到这个高次谐波的顶点、就可读到比实际发生G值大的值 为了防止这一点 要参考由基础部分算出来的冲击时 间。为了减少这些错误，就要有效地利用滤波器了解其它基本事项 如不见到冲 击波形是难以分析真实的数据的。2 液晶显示器的包装方案2. 1 缓冲材料的选择挑选

26、包装及缓冲材料时要注意哪些性能呢? 一般说来要考虑到： 材料的隔 振性能、缓冲性能 受载后的变形性能， 卸载后的恢复性能，材料的强度、刚 度以及材科的强度刚度随湿度、温度等条件变化情况等等。当然，还要注意到不 同的两个根据挑选材料时之着重点不同。经过调研，挑选的材料又满足两个根据 要求，其成本价格又令人满意， 这是必须做的工作。液晶显示器包装主要由纸箱和缓冲垫组成，它的作用主要是保护液晶显示器 免受过量冲击而造成破损，其中缓冲垫作为主要的舟质层由于其特有的材料特 性 整十包装中占有重要的位置2. 1. 1 泡沫塑料 泡沫塑料体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减

27、震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。几乎各种塑料均 可作成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。泡沫塑料是一种应用广泛的材料, 它以塑料为基本成分, 含有大量气泡是一 种以气体为填料的复合材料。由于它质轻、比强度高、吸收冲击载荷的能力强、 隔热和隔音性能好, 被广泛应用于农业、建筑、航空、运输、包装等行业。泡沫塑料与纯塑料相比， 具有密度低， 质轻， 比强度高， 其强度随密度 增加而增大， 有吸收冲击载荷的能力， 有优良的缓冲减震性能， 隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐腐蚀、耐霉菌性能。软质泡沫塑料具有弹性优良等性能。 2. 1. 2 瓦楞纸箱瓦楞

28、纸箱作为商品外包装容器，不仅能保证商品的运输安全，又要能起到美 化商品、提高附加值、促进销售的作用，特别是近年来市场上出现各种印刷精美 的新型防潮上光纸箱在很大程度上改进了包装纸箱的产品质量，从根本上解决了 纸箱包装易潮、易霉、易损的问题。目前具有防水性能的纸箱的需求正在不断的 增长，尤其是在蔬菜、食品、家电、工业产品的包装方面应用逐步增加。特别是 出口产品的耐水纸箱用量增长迅速，极大的促进了瓦楞纸箱制造业的发展。2. 2 缓冲材料的组合平板显示器的防护方法有两大类，一类是使用单一缓冲材料的缓冲包装，另 一类是使用组合缓冲材料的缓冲包装。单一材料缓冲包装一般采用聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚乙

29、烯泡沫塑料（EPE） 等单一缓冲材料作为包装原材料. 由于平板显示器外观一般为异型和复杂曲面结 构，而 EPE 衬垫采用平面板材加工制成，要保证两者之间良好的配合难度较大。 若配合不良，将出现严重影响液晶显示器性能，因此 EPE 衬垫的结构必须巧妙， 可以采用小面多点、缓冲筋条等结构简化与整机的配合难度，优化衬垫各部件空间架构，使零件的数量少，加工简单，便于组装。而组合显示产品使用单一缓冲材料包装都存在不足之处，给生产和使用带来 了较大的不便。通过多种包装材料的缓冲防震性能试验研究证明，运用多种材料 组合缓冲包装更实用有效。根据液晶显示器的形状可以选用两种组合方案，第一 种是 EPS 和纸蜂窝

30、板组合包装方案，该方案包装具有良好的缓冲、防震、抗压性 能，满足中小屏幕显示器对包装的要求，成本比使用 EPE、EPP 缓冲衬垫低，适 用于大批量生产。采用纸板/泡沫塑料的组合衬垫的缓冲包装，能充分利用纸角 撑强度好、对棱角抗冲击作用强的特点，也利用了 EPE 具有良好的柔韧性、防震 性、耐冲压性和较高的回复性能等特点。由以上内容得出，采用瓦楞纸板和塑料泡沫组合的缓冲包装最适合液晶显示 器运输防护2. 3 设计条件确定 需要包装的物件有：液晶显示器机体、说明书。在包装时，可以将显示器机体作为包装的主体；说明书放在一个 PE 塑料袋中，然后再放置在机器的合适部 位，用胶带固定即好。客户给出的产品

31、在纸箱中的装配尺寸见图 1。从图一中可以看到，缓冲垫的 缓冲厚度为：顶面 30mm、底面 30mm、左面 28mm、右面 28mm、前面 33mm、后面 50mm。图 1 包 装 件 尺 寸 图客户给出的此款液晶显示器的包装箱尺寸、堆码与装柜尺寸图 2（单位 mm）。 按照客户所给定的包装件及其托盘单元包装设计，双排纸箱堆码层为 7。根据计 算得到 20 与 40 货柜的装箱数分别为 224 箱和 462 箱，装柜体积利用率分别仅为80. 8%和 82. 1%。图 2 纸 箱 、 堆 码 与 装 柜 图2. 3. 1 流通环境依据产品的流通环境等相关因素，采用卡车运输，叉车装卸。按照客户有关

32、规定，包装可靠性验收的试验跌落高度为 760mm，并按照一角、三棱、六面的跌 落顺序进行试验。堆码试验与振动试验的要求，客户已经做过分析，在此不予考 虑。2. 3. 2 产品脆值客户提供的产品质量为 10. 5kg，脆值为 75。客户没有给出产品冲击响应谱 的边界曲线，缓冲包装设计按照 6 个方位的冲击加速度都应小于 75g 进行。相关计算公式：静应力 S=W/AW为重力，A 为承载面积；脆值 Gc =Ac /gAc 最大加速度，g 重力加速度；加速度 a =2gh/Th 为下落高度，T 为缓冲厚度；W=10* 9. 8=98（N）静应力 S=W/A* 104=0. 0031* 105( Pa

33、)2. 3. 3 产品可缓冲部位根据对产品结构的分析，确定产品可缓冲 6 个方位的部位见图 3 中白色喷涂 的部位，这些部位的强度与刚度都较高。图 3 缓 冲 部 位 示 意 图表 1 产 品 缓 冲 面 积 及 其 相 应 的 静 应 力 与 加 速 度方位T/mmA /mm20S /( kg. c m- 3) 0G0/gA /mm21S /( kg. c m- 3) 1G1/g4 5底面45548680. 019076358940. 03054顶面131764250. 013184245740. 03934前面33245820. 061462185640. 0735后面50215640.

34、058040895440. 15045左面28285610. 047067198640. 06468右面28285610. 047067198640. 06468图 3 中可缓冲面积及其相应的静应力 S0 见表 1。实测的 EPS 的缓冲性能曲线 见图 4，白色喷涂部位的缓冲面积 A0 过大，对应的静应力偏小，不在优选范围。 对应的加速度值超出客户给出的脆值范围；此外，为了节省缓冲材料，有必要对缓冲面积进行优化调整。图 4 最 大 加 速 度 - 静 应 力 曲 线2. 3. 4 产品理论缓冲面积从图 3 的 6 个可缓冲面积中，沿产品刚度较高的 4 角选出实线与剖面线圈定 的部位作为实际的缓

35、冲部位，其相应的缓冲面积 A1 及其厚度 T 也位列于表 1 内。根据图 4 所选的 EPS 缓冲性能数据，优化调整后的缓冲厚度 T 与内缓冲磨面 积 A1，表 1 列出了计算出的对应静应力 S1 和加速度 G1，能完全满足冲击加速度 小于 80g 的客户要求，而且还留有相当的富余度。2. 4 结构设计2. 4. 1 缓冲单元的设计由优化设计确定的 A1 与 T 数据，可以画出理想缓冲单元的示意图见图 5。图 5 理 想 缓 冲 包 装 示 意 图2. 4. 2 缓冲垫的结构设计如此分散的众多缓冲单元，无法再产品与瓦楞纸箱之间定位，而且不便包装 操作与管理。考虑到缓冲垫的耐冲击强度、模具制造、

36、手孔以及客户的特殊要求 等因素，用合理的结构将图 5 的多个缓冲单元连成 2 个整体的缓冲垫，见图 6。图 6 缓 冲 衬 垫 连 接 示 意 图表 2 衬 垫 缓 冲 面 积 及 其 相 应 的 静 应 力 与 加 速 度方位T/mmA /mm22S /( kg. c m- 3) 2G2/gA /mm23S /( kg. c m- 3) 3G3/g底面451414790. 0077159361850. 029955顶面1311745860. 0060184301690. 034736前面331689540. 0072190395460. 029869后面501301440. 00931393

37、45860. 034254左面281345210. 0086164354120. 037868右面281345210. 0086164354120. 0378683优化设计3. 1 缓冲垫外表面的优化由实测的 EPS 的缓冲性能曲线可知，图 6 中的缓冲垫外表面（白色表示 部分）的缓冲面积过大，见表 2 中的 A2 数据，对应的静应力 S2 值太小，反 推出来的加速度值 G2 远远超出客户给出的脆值范围，因此必须对 6 个方位 的缓冲面积进行优化调整，方法与第 4 步相同。缓冲垫外表面优化调整的缓 冲面积 A3 示意图见图 7 中的白色部分。图 7 液 晶 显 示 器 及 其 缓 冲 包 装

38、结 构 示 意 图所设计的缓冲垫的缓冲效果，可能介于内外缓冲面计算结果之间，可以似认 为是 2 者的平均。表 3 中 T 表示缓冲厚度，A13 表示缓冲垫 A1 与 A3 的平均缓冲 面积，S13 为对应 A13 的静应力，G13 为对应 S13 的加速度。表 3 包 装 件 缓 冲 面 积 及 其 相 应 的 静 应 力 与 加 速 度方位T/mmA /mm213S /( kg. c m- 3) 13G13/g底面4536039. 50. 030154顶面13128910. 00. 036734前面3328548. 00. 041260后面5022022. 00. 055039左面28253

39、84. 50. 044867右面2825384. 50. 0448673. 2 优化 EPS 的工艺参数与密度EPS 缓冲垫的产生工艺参数与密度改变后，图 4 所示的缓冲性能曲线也将随 之变化。采用改变了工艺参数与密度的 EPS 缓冲性能数据，重复上述计算，从中 优选最佳的结果。密度改变后，还应对缓冲垫的压稳定、压缩强度与刚度、隔振等问题进行校核。3. 3 原包装件的确定 完成全部优化设计后，绘制正式的缓冲垫设计图，并制作原型包装件，供试验用。3. 4 缓冲包装的跌落测试 根据客户的要求，对该缓冲包装的样件进行一角、三棱、六面的 760mm高度跌落试验，实验设备见图 8.图 8 自 由 落 体

40、 跌 落 试 验 设 备以上试验完成后，对包装件外部和内部进行检查，如果产品完好无损，包装的破损在允许范围之内，表明该包装件的设计通过测试，上述缓冲包装的优化设 计是合理也是安全可靠的。采用上述优化设计的方法实现了在满足产品保护功能的前提下，包装材料大 幅减少，做到了恰到好处的包装。为企业带来明显的经济与社会效益，满足绿色 包装的要求。从表 3 中加速度 G13 数据可以看出，G13 还有优化调整的余地，因此还可运 用此方法优化调整缓冲垫的缓冲厚度，从而优化包装箱的尺寸，有可能进一步提 高产品的装柜体积利用率在 90%以上，进一步达到优化物流包装的目的。此外， 如果客户能提供产品的冲击响应谱边

41、界曲线，还可以降低包装的安全富余度，进 一步节约包装与物流的成本。以下是我们小组所设计得出的缓冲包装衬垫以及显示器纸箱包装的平面图 以及立体结构图：缓 冲 单 元 结 构 图缓 冲 包 装 衬 垫 示 意 图瓦 楞 外 包 装 箱 的 平 面 尺 寸 图4结论课程设计是培养学生综合运用所学知识, 发现, 提出, 分析和解决实际问题, 锻炼实践能力的重要环节, 是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 随着 科学技术发展的日新日异, 包装工艺学已经成为当今包装应用中不可缺少的一部 分, 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的包装专业学生来说掌 握包装工艺学技术是十分重要的。回顾起此次

42、包装工艺课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿， 从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很 多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本 上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重 要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立 思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次 做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之 处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，

43、掌握得不够牢固，但是通过这次课程 设计之后，我一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游刃而解。同时，在老师的身上我学到很多实用的知识，在次我表示非常感谢！参考文献1 潘松年. 包装工艺学 印刷工业出版社2004. 82 金国斌. 包装工艺与设备 中国轻工业出版社 2009. 13 吴波. 包装结构设计化学工业出版社，2001. 74 彭国勋. 运输包装印刷工业出版社1999. 85 彭国勋. 物流运输包装设计印刷工业出版社，2006. 106 郭玉花. 等包装材料学 M . 天津：国防工业出版社，2004.7 陈永常.

44、瓦楞纸箱的印刷与成型. 北京：化学工业出版社，2005.8 曹清筠. 物流运输包装. 北京：中国铁道出版社，1987.9 马桃林. 包装技术武汉测绘科技大学出版社 1999. 610 林学瀚等. 包装技术与方法 M . 长沙：湖南大学出版社，1988.11 宋宝丰. 产品脆值理论与应用 M . 长沙：国防科技大学出版社，2002.12 陈黎敏. 等. 瓦楞纸箱生产线选择优化模型 J . 包装工程，2003, 24（2）: 12- 13.13 张 涛 . 应 力 - 能 量 法 正 测 定 泡 沫 塑 料 缓 冲 曲 线 应 用 中 的 应 用 J . 包 装 工 程. 2008. 29：59- 60.14 包装材料 瓦楞纸板GB/T6544- 1999，国家质量技术监督局发布，北京：中 国标准出版社，1999，8 页，CNY6. 00，71. 383078/46715 包装设计图形手册，( 美) 拉兹罗 鲁斯, 乔治 L 威本佳著；赵黎明译，沈阳： 辽宁科学技术出版社，2002. 4，576 页，CNY95. 00，TB482- 64/116 包装机械选用手册，主编赵淮，北京：化学工业出版社：工业装备与