620ml燕京啤酒包装工艺设计.doc
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1、中北大学2014届包装工艺学课程设计1.概述随着科技水平的进步与提高,人们越来越注重生活的品质。目前在我国北方冬季供暖,也即是长江淮河一北的地区。然而在南方及一些达不到供暖要求条件的地区在冬季只能忍受寒冷。然而电暖器的出现改变了这一现状,它可广泛用于住宅、办公室、宾馆、商场、医院、学校、火车车厢等移动供暖、简易活动房等各类民用与公共建筑。集辐射与对流于一身,内部为高效能铝合金散热翼板,辐射能力强、辐射面积大,采用电热模为发热材料,它超大面积的黑晶镜面外观时尚,完全满足了讲究居室装饰美观人群的苛刻要求。它主要是以远红外辐射和热对流的方式送暖。负离子功能可以时时清新空气。此款电暖炉在底部还加装了四
2、个轮子,充分考虑到大面积房子移动的方便性。对流式节能电暖器是相对于辐射散热、板式辐射、风扇式而言的一种加热方式,工作原理是直接加热空气,罩壳上方有出气口,下方有进气口,通电后加热元件周围的空气被加热上升,从出气口流出,而周围的冷空气从进气口进入补充,如此反复循环,使室内温度得以提高。对流式电暖器利用空气流动学原理,以大面积空气微循环的方式导热,室内无可感气流,不会类似空调造成不舒适的感觉,电能转换成热能的瞬间即被流动的空气带走并释放到空气中,使整体空间的温度在短时间内均匀上升。对流热是热空气运动携带热量加热室内温度,因此可以绕过阻碍物到达室内各处,有效的扩大取暖面积。这种对流式电暖器产品在欧洲
3、非常流行,它外形超薄、便于挂在墙上,外观设计较好。2.电暖器包装保护的基本需求2.1电暖器的结构特点分析电暖器采用铝合金散热片发热,发热体由电阻丝、不锈钢管发热管、铝片散热片组成发热迅速,散热效果好。而且采用双面对流技术,发热迅速,电热转换效率高,在电暖气的底座上有个轴座,而且可以360度旋转。发热体和外壳采用双重绝缘方式隔离,安全双重放心。而且采用超薄型结构设计,而且可以壁挂台式驻立三用。在电暖器外部采用钣金材料组成外部防护结构。2.2电暖器包装防护的技术要求包装技术要求:电暖器属于家用电器产品,作为家用物品,它是放在室内展示的位置上的,在现代这个越来越注重审美的时代,产品外观也应紧随潮流,
4、加入时尚元素,因而,除了要求所设计产品有安全稳定的使用性能外,还应有外形美观的要求,包装的保护功能应同时满足这两方面的要求。包装设计要求:电暖器包装设计应做到结构紧凑、防护周密、安全可靠、便于装卸,确保在正常装卸、运输条件下和在有效存储期限内,产品不会因为包装原因发生损坏、长霉、锈蚀而降低产品的安全和使用性能。2.3电暖器结合电暖器的制造材质和材料的特性,及性能保护要求,依据电暖器的机身结构,具体防护要求如下:1) 防潮:包装环境应保持清洁干燥,无有害介质,包装环境为室温条件,相对湿度不大于85%,表示大气中水汽含量多少的物理量叫做湿度,空气中实际水蒸气压与同温度下饱和水蒸气压之比称为相对湿度
5、,研究表明,较高的相对湿度将促使金属腐蚀加速,金属都有临界湿度,当湿度超过金属临界湿度时腐蚀速度成倍增长,另外考虑到包装用纸箱的抗压强度随湿度的增加而减小,此外,较低的湿度会使得包装材料发生干燥收缩,甚至产生龟裂,综上,必须保证包装环境有一个较合理的湿度环境条件。2) 防霉由有机物构成的物品包括生物性物品及其制品和含有生物成分的物品。它们在日常的环境条件下容易受霉腐微生物的侵袭和污染而发生霉变和腐败,使物品的质量受到损害,外观受到影响,物品的霉变和腐败简称为霉腐。物品的霉变就是指霉菌在物品上经过生长繁殖后,出现肉眼能见到的霉菌。物品的腐败是指由细菌、酵母霉菌等引起物品中营养物质的分解,使物品遭
6、到侵袭破坏而呈现腐烂现象。防霉腐包装技术就是在充分了解霉腐微生物的营养特性和生活习性的情况下,采取相应的措施使被包装物品处在能抑制霉腐微生物滋长的特定条件下,延长被包装物品质量保持期限。3) 防锈:金属由于受到周围介质的化学作用或电化学作用而发生损坏的现象叫金属锈蚀。按腐蚀介质的不同,可分为大气锈蚀、海水腐蚀、地下锈蚀、细菌锈蚀等。在包装工程中遇到最多的是大气锈蚀。锈蚀对于金属材料和制品有严重的破坏作用。据试验,钢材如果锈蚀1,它的强度就要降低510,薄钢板就更容易因锈蚀穿孔而失去使用价值。金属制品因锈蚀而造成的损失远远超过所用材料的价值。所以为了减轻因金属锈蚀带来的损失,研究金属制品的锈蚀规
7、律及其防护技术是非常重要的4) 防震:产品被包装后形成包装件。从包装工厂到顾客拆除包装,主要经过堆积、运输和装卸三大过程。堆积过程主要受静压力作用,运输过程主要受振动力的作用,装卸过程主要受冲击力作用。克服静压力对产品的影响主要靠包装容器、包装材料的强度,克服振动和冲击的影响主要靠防震措施。2.4电暖器的销售包装的定位消费者是购买、使用商品或接受服务的人,是为了生活消费需要,购买、使用商品或者接受服务的人。他们是一个比较感性的群体,他们对产品的看法、要求、意见将直接关系到此产品的可存在性和市场前景。很多家庭在冬季都选用电取暖器取暖,其突出优点是使用方便、升温迅速、清洁卫生、灵活性大、安全可靠、
8、无污染、无噪音。目前市场上电暖器价位在50800元不等,低价位电暖器无法满足消费者的功能需求,而高价位电暖器虽满足了消费者的功能需求,但令许多消费者望而却步。大多消费者在选用电暖器时对外观有一定要求。名牌产品占市场份额最大,尤其美的、艾美特、先锋。消费者在选用家用电暖器时多选用升温快、辐射面积广、无噪音的电暖器。个人用电暖器多选用经济实惠型的。以上结论要求后面的设计应该注重产品的经济实惠,价位不应太高,造型要美观,功能要满足大多数人的需求。3电暖器的包装材料选择众所周知,电暖器属于电子类家用电器产品,电暖器中的电子元件对外界环境极其敏感,结合上述对电暖器的结构分析及其所需要的基本包装防护,因此
9、包装电暖气的材料必须具备防潮、防霉、防潮、防锈、防震、避光的作用,由于各种包装材料的阻隔性能不一,对产品包装防护的效果将会大不相同。而且随着消费者对产品包装要求的日益提高,作为茶叶包装还要做到加工性能优良、热封方便、造型随意、有一定的机械强度,如抗压强度等。3.1缓冲材料的选择通过分析LG电视机产品的流通环境和产品本身特性,选择了合适的缓冲包装材料PP,进行了缓冲衬垫的尺寸计算和结构设计,并进行了校核,完成了缓冲包装设计。作为传统的缓冲包装材料,发泡塑料具有良好的缓冲性能和吸振性能,有重量轻、保护性能好、适应性广等优势,广泛用于易碎品的包装上。特别是发泡塑料可以根据产品形状预制成相关的缓冲模块
10、,应用起来十分方便。 聚苯乙烯泡沫塑料曾经是最为主要的缓冲包装材料。不过,由于传统的发泡聚苯乙烯使用会破坏大气臭氧层的氟里昂做发泡剂,加上废弃的泡沫塑料体积大,回收困难等原因,逐渐被其他环保缓冲材料所替代。 目前代替聚苯乙烯发泡塑料的主要有发泡PP、蜂窝纸板及纸浆模塑产品等几类。发泡PP不使用氟里昂,具有很多与发泡聚苯乙烯相似的缓冲性能,它属于软发泡材料,可以通过粘结组成复杂结构,是应用前景很好的一类新型缓冲材料。 蜂窝纸板具有承重力大、缓冲性好、不易变形、强度高、符合环保、成本低廉等优点。它可以代替发泡塑料预制成各种形状,适用于大批量使用的易碎品包装上,特别是体积大或较为笨重的易碎品包装。
11、纸浆模塑制品也是可部分替代发泡聚苯乙烯的包装材料。它主要以纸张或其他天然植物纤维为原料,经制浆、模塑成型和干燥定型而成,可根据易碎品的产品外型、重量,设计出特定的几何空腔结构来满足产品的不同要求。这种产品的吸附性好、废弃物可降解,且可堆叠存放,大大减少运输存放空间。但其回弹性差,防震性能较弱,不适用于体积大或较重的易碎品包装。 所以选用聚丙乙烯泡沫塑料来作为缓冲材料。3.2液晶电视包装箱材料的选择外包装是保护易碎品免受损坏的有效方法。通常要求易碎品外包装应具有一定的抗压强度和抗戳穿强度,可以保护易碎品在正常的运输和仓储码垛条件下完好无损。 最典型和最常用的易碎品外包装是瓦楞纸箱。部分大而重的易
12、碎品采用蜂窝纸板包装箱,部分较轻或本身抗压强度较高的产品如玻璃空罐等。瓦楞纸箱是目前使用量最大的运输包装容器。常用的易碎品外包装用瓦楞纸箱由三层或五层瓦楞纸板制成。 瓦楞纸板一般有A、B、C、E四种楞型,A、B、C楞型瓦楞纸板均可制作易碎品外包装用纸箱。区别在於A型楞较高、较稀疏,抗压强度较低,B型楞较低、较密,抗压强度较高,C型介于二者之间。选择不同的楞型或不同层数的纸板制作纸箱,主要是依据内装物的重要性和对抗压强度的要求。 以往由于中国运输条件较为落后,野蛮装卸现象时有发生,国内对5层瓦楞纸箱的需求量较大,约占70%的比例。但是近年来随着中国运输条件的改善,3层瓦楞纸箱的应用比例逐年提高。
13、并且随着销售方式的改变,很多易碎品的运输包装向销售包装靠拢。瓦楞纸箱的设计越来越复杂,印刷装璜的质量也越来越高,不少已堂而皇之地登上超市的售货架。 蜂窝纸板箱是由蜂窝纸板制造而成的箱形容器。蜂窝纸板质轻、抗压、抗弯、抗剪强度高,具有良好的缓冲隔振性能,以蜂窝纸板为主体材料的包装箱有三种。一是复合材料包装箱。箱体外层使用戳穿能力强的纤维板或三合板、中层为蜂窝纸芯、内壁用草纸板粘合而成;二是全蜂窝纸板包装箱。即以蜂窝纸为夹芯,内外用箱纸板粘合而成;三是内衬型包装箱,以瓦楞纸箱作为箱体,箱内上下四壁用蜂窝纸板做衬垫,有较强的防震、抗压、保温、抗戳穿能力。 与传统的瓦楞纸箱相比,蜂窝纸板箱的机械性能更
14、好,如经破坏性跌落、重物码垛、实装滚动等实验表明,蜂窝纸板包装箱内装易碎物品破损率比瓦楞纸箱降低50%97%;空箱上放置600公斤的重物试压三个月也不变形,并且无需聚苯乙烯衬垫;与同规格的瓦楞纸箱重量比为2:5,可节约纸板60%。这种纸箱的推广应用,将为降低商品在流通过程中的破损率,提高包装产品质量起到积极的作用。特别是对于价值较高的玉器雕刻品、工艺品等,蜂窝纸箱是最好的选择。 不过,由于蜂窝纸板制作工艺较复杂,特别是目前还不能实现自动化制箱,因此在应用上受限制,成本太高。而我所设计的液晶电视不属于昂贵物品需要考虑成本问题,同时对于它在运输过程中所需要的保护瓦楞纸箱也可以,所以我采用瓦楞纸箱。
15、3.3内包装材料选择选用聚碳酸酯塑料膜,起防潮、防尘作用、保护外观免受划伤,透明便于观察产品外形,有效抵抗高低温。4、内外包装结构设计(1) 产品外形尺寸长950mm、宽490mm、厚110mm(2) 产品质量12.1kg(3)产品重心位于电暖器的中心偏下处(4)易损件易损性指的是产品在冲击与振动环境下抵抗破损的能力。确定产品地方法不是理论计算而是实验室试验。确定产品在冲击环境下的易损性就是测试产品的破损边界曲线,确定产品脆值与临界速度改变量;产品在振动环境下的易损性,不但与易损零件的极限加速度有关,而且还有易损零件的振动特性有关;所以在确定产品的易损性时还要测试易损零件的幅频曲线。显示器内部
16、的显像管和玻璃屏幕为主要易损件。显像管位于显示器的内部,是显示器的核心部件,受到剧烈振动或冲击可能会造成显所以屏幕也是显示器包装的重点保护对象;底座连接装置位于显示器的底部,安装使用时与底座连接,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。(5)产品的脆值脆值是产品经受振动和冲击时表示其强度的定量指标,又称产品的易损度。是设计产品缓冲包装中的最重要的参数。在实际生产中,一般要通过实验来测定产品的脆值,这项实验是在冲击试验机上进行的,采用的脉冲波形为矩形。实验分两步,第一步是检测产品的临界速度线,第二部是检测产品的临界加速度线。临界加速度就是产
17、品脆值。但在课程设计中我们只能通过查资料、比较同类产品的脆值来确定。通过比较日本、美国同类产品的脆值,本产品脆值取G=60g。(6)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。(7)、产品的抗压强度抗压强度指在压力试验机均匀施加动态压力至产品破损时的最大负荷及变形量,或达到某一变形量时的压力负荷值考虑到产品的自身特点,本设计的外包装容器采用双层瓦楞纸板箱,外层采用抗冲击能力较强的E楞纸板,内层选用缓冲能力较强的C楞纸板;箱型选用0201类纸箱;接头采用强度较高的粘合剂粘接。(一) 内尺寸的计算
18、结合白城华威电暖器企业标准,示意图如下:具体计算如下所示:Xi=Ximax+T+K式中:Xi纸箱内尺寸(mm) Xmax内装物最大外尺寸(mm) nx内装物排列数目 d内装物公差系数(mm) T衬格或缓冲件总厚(mm) K内尺寸修正系数(查表)尺寸名称LiBiHi小型箱中型箱大型箱K3-73-71-33-45-7Li=Lmax+T+ K=805+402+5=890mmBi=Bmax+T+ K=583+402+5=668mmHi=Hmax+T+ K=224+402+3=307mm(二)制造尺寸计算 X=Xi+k式中:X瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸mm Xi纸箱内尺寸mm K制造尺寸修正系数mm(
19、查表) L1=890+7=897mm L2=890+5=895mm B1=668+7=675mm B2=668+5=673mm H=307+10=317mm摇盖宽度F= B1/2 +Xf Xf02类纸箱摇盖伸长系数mm F=337.5+3.5=341mm粘合襟片查表取50mm,开槽宽度取2倍纸板厚12mm楞型AABBCCABACBCL1-9-8L2-9-8B1-9-8B2-6-5H-16-14Xf5-63-44-54-54.5-5.53.5-4.5(三)外包装尺寸运输包装外箱外尺寸的确定。由外寸公式: X0 = Xmax + K 式中: X0纸箱外尺寸,mmXmax纸箱最大制造尺寸,mm K纸
20、箱外尺寸修正系数,mm其中修正系数根据查表14 取K = 8 mm。所以外箱外尺寸为:L0LmaxK8978905mmB0BmaxK6758683mmH0HmaxK=3178325mm表14 瓦楞纸箱外尺寸修正系数K楞型AABBCCABACBCK10146108128129137111盒体整体图图表 2 盒坯展开图四、缓冲包装设计1)缓冲衬垫基本尺寸计算根据发泡聚丙烯的缓冲系数与最大应力曲线,使用最小缓冲系数法,在发泡聚丙烯的缓冲系数与最大应力曲线中作一条水平切线,切点的纵坐标对应最小缓冲系数Cmin,横坐标对应一个最大应力m,由公式T=CH/G,可以求出衬垫厚度T,由公式A=WG/m可以求出
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