1 课程设计目与任务1.1 课程设计目（1）通过缓冲包装与构造设计课程设计，使同窗们对指定产品缓冲包装设计过程和设计办法有一种全面理解，纯熟掌握缓冲包装设计六步法；（2）对于产品缓冲衬垫和外包装箱构造进行设计，掌握各种箱型构造设计办法。

为毕业设计和后来走向工作岗位打下良好基本。

1.2 课程设计任务为美KFR-35T2W/DY-D1.5匹中央空调室外机设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱。

要适合国内运送环境规定，存贮时间为30——100天。

2. 产品简介美薄型风管机KFR-35T2W/DY-D1.5匹中央空调室外机，京东价格￥3680，南北合用，合用面积15-19㎡，由广东美商用空调设备有限公司生产，广泛销售于四川，湖南，湖北，安徽，江西，浙江等地。

外机尺寸（宽*高*深）780mm*547mm*250mm,外机重量为33.5kg。

图2-1 产品外形图2-2 产品特性3. 流通环境3.1 流通基本环节流通基本环节有三个：装卸搬运环节、运送环节、储存环节。

（1）装卸搬运环节在装卸搬运环节中，由于此产品销售范畴广，因此既有也许有短流程运送也有也许包括较长流程运送。

流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数也就越多，因此对此商品包装导致损害就越大。

装卸作业中既也许有人工装卸也也许有机械装卸，因此要综合考虑到抛掷、起吊脱落、装卸机启动过急和紧急刹车灯导致损害。

（2）运送环节运送是包装件流通过程必要环节。

借助运送工具，将产品从生产地运送至消费地。

长途运送工具备汽车、火车、船舶和飞机。

短途运送工具备铲车、叉车、电瓶车和手推车等。

（a)冲击。

运送工具启动、急刹车、变速、转向路面障碍回导致货品速度突然变化，导致货品包装件或容器因冲击而损害。

（b)振动。

运送工具运营时受到路面状况、铁轨接缝、发动机振动、车辆减震性能、水域风浪、空中气流、等因素影响，产生随机上下颠簸过左右摇晃。

（c)气象条件。

长途货品运送会经历不同气候区域，受到寒冷、炎热、干燥、潮湿、风雨等气象因素影响。

（d)其她因素。

流通过程中各种生物、化学、机械活性物质也会对货品包装件产生损害。

(3) 储存环节储存室产品及包装件流通过程中一种重要环节。

储存办法、堆码重量、堆码高度、堆码方式、储存周期、储存环境等会直接影响产品及包装件流通安全性。

此外仓库建筑构造形式对储存环境中温度、湿度、气压等因素影响甚大。

3.2 拟定跌落高度跌落高度拟定可以由两种办法来估算。

法一：公式法。

（针对15kg 以上包装件，可用经验公式计算。

）W 300H =(3-1)式中：W ———包装件重量，kg ；H ———跌落高度，cm 。

本产品重量为33.5kg ，因此依照公式法算出cm 83.515.33300H ==法二：查表法下表表达了最大跌落高度与货品重量、包装件体积之间关系。

表3-1 货品规格、装卸方式与跌落高度查表法，可取产品跌落高度H=61cm 。

综上，结合公式法与查表法，选用跌落高度cm 60H =。

3.3 流通环境频率谱图3-1 公路运送频率谱图3-2铁路运送频率谱4. 选取适当缓冲材料4.1 可选缓冲材料特性比较惯用包装材料涉及聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚氨泡沫塑料（PU）、乙烯—醋酸乙烯共聚物橡胶制品（EVA）等。

（1）发泡聚苯乙烯（EPS）俗称“宝丽龙”。

发泡聚苯乙烯具备相对密度小（1.05g/cm）、热导率低、吸水性小、耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振、介电性能优良等长处，广泛地用于机械设备、仪器仪表、家用电气、工艺品和其她易损坏贵重产品防震包装材料以及快餐食品包装。

（2）发泡聚乙烯（EPE）。

EPE俗称“珍珠棉”，由30-40倍高发泡成形产品，重量轻，有一定结实性、柔软性、缓冲性能，受重复冲击其特性不变，它是一种高强缓冲、抗振能力新型环保材料，EPE PH值为中性，不会对任何产品导致损伤，同步它优良特性能抵抗外界酸缄腐蚀，珍珠棉是一种易于加工和解决新型保护型包装材料，EPE柔韧、质轻、富有弹性能通过弯曲来吸取和分散外来撞击力，它导热率很低，隔热性能优秀，独立气泡，几乎没有吸水性放水材料。

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、压缩等加工性先进。

细微气泡泡沫材料、外表光滑、可着色，尽显优美效果。

（3）聚氨酯（EPU）聚氨酯材料，俗称“人造海绵”，用途非常广，可以代替橡胶，塑料，尼龙等，用于机场，酒店，建材，汽车厂，煤矿厂，水泥厂，高档公寓，别墅，园林美化，彩石艺术，公园等。

综上，中央空调外挂机缓冲包装材料采用EPS材料。

4.2 缓冲材料缓冲特性曲线（1）静态压缩特性曲线实验材料：EPS 实验名称：静态压缩3 试样长度：200.0mm 试样宽度：200.0mm试样厚度：88.0mm 试样密度：0.0070g/cm³实验温度：20.0℃实验湿度：63HR试样数量：5件图4-1 发泡聚苯乙烯（EPS）静态压缩特性曲线(C-σm) （2）动态压缩曲线实验材料：EPS 实验名称：动态压缩3 试样长度：149.0mm 试样宽度：149.0mm试样厚度：44.9mm 试样密度：0.0175g/cm³实验温度：20.0℃实验湿度：63HR试样数量：14件 跌落高度：60cm图4-2 发泡聚苯乙烯（EPS ）动态压缩特性曲线（Gm-σst ）5. 拟定产品脆值（1）经验公式法：通过对包装件在流通环境中实测大量现场数据数理记录分析，估算产品脆值有如下经验公式：WG c βα-= （5-1）式中 G c ———包装件经受到最大加速度，g ；W ———包装件重量，kg ；βα、———经验参数。

其中βα、有三种数据：①强烈冲击现象。

704.0801==βα，。

②中档冲击现象。

306.0203==βα，。

③较弱冲击现象。

100.02.53==βα，。

由于室外机在流通过程中普通受中档冲击，由经验公式得产品脆值为：g G c 03.692035.33306.0=*=-（2）查表法表5-1 日本三菱电气集团公司推荐产品脆值类比得，产品脆值大概为55g 。

（3）最后，综合考虑公式法与查表法，拟定产品脆值为60g 。

依照产品价值和安全需要拟定安全系数n ，计算许用脆值[G]。

拟定其安全系数n=1.2，因此产品许用脆值[]g gn G G 502.160c ===）＞（1n （5—2） 得到［G ］=50g6. 缓冲包装设计6.1 初步设计中央空调室外机重量较大，若采用局部缓冲包装，无论是采用角，面，还是楞式包装都不能较好地起到保护作用，并且空调价格比较高，自身成本比较大，因此对缓冲材料成本使用没什么特别大规定，综上，空调室外机包装应采用全面缓冲包装。

初步设计缓冲衬垫面积A=780*250=195000mm ²=0.195㎡，跌落高度H=60cm ，许用脆值[]g G 50=，W=33.5kg 。

依照公式[]AW G =σm （6—1）式中：σm———最大加速度，pa ；W ———产品重量，N ；[]G ———产品许用脆值； A ———缓冲衬垫面积，㎡。

[]Pa AWG 4m1042.8195.08.95.3350⨯=⨯⨯==σ在图4-1静态缓冲曲线C-σm 曲线中找出相应缓冲系数C ，C=5.4 依照公式：[]G CHT =（6—2） 式中： T ——缓冲材料厚度，cm ；C ——缓冲系数； []G ——产品许用脆值； H ——跌落高度，cm 。

可得： []cm 48.650604.5=⨯==G CH T 综上，初步设计缓冲衬垫面积cm 48.6,195.02==T m A 厚度。

6.2 衬垫校核 （1）产品强度校核在缓冲设计时，应校核产品在载荷方向上与缓冲材料接触某些强度。

产品与衬垫之间作用力是互相，在跌落冲击时，产品以惯性力和自重压缩衬垫，衬垫则以同样大小弹力反作用于产品，在初步设计时，为了节约材料，常设法减少衬垫面积，带来后果是产品支承面应力集中，也许导致产品局部破损，因此要校核产品支承面应力，控制在产品强调所容许范畴内。

[]m σσ≥ （2) 挠度校核厚度t 与缓冲衬垫面积同步满足克斯特拉经验公式：2min )33.1/(t A ＞1 （6-3）㎡195.0min =A =1950cm ²，T=6.48cm,代入公式（6-3），得25.26)48.6*33.1/(19502=＞1满足(3) 跌落姿态校核在衬垫基本设计中所引用一系列实验特性曲线和数据，都是以假定抱负姿态实验平直，底面着地为前提，但衬垫实际工况远非原则姿态。

实际流通过程中，包装件跌落姿态千变万化，有角着地，面着地尚有棱着地，受力状况变化较大，因而有对基本设计尺寸作相应调节。

由于角着地时，其对产品冲击能力最大，因而需对角着地进行校核当角着地时，承载面积为此衬垫三个缓冲面在水平面上投影面积。

（4）恢复性校核（a ）冲击次数不同，缓冲材料性能差别很大，由于回答性不也许是100％。

（b ）蠕变量校核：缓冲材料在长期静压作用下，其塑性变形会随时间增大，这种蠕变使得衬垫尺寸变小，在使用一段时间后容器内浮现间隙，加强内装产品振动与摩擦损伤，同步缓冲衬垫缓冲能力有所下降，考虑到这个因素，因此初步设计衬垫尺寸应附加一种蠕变补偿值，称为蠕变增量。

()13.7%101*48.6C 1T T r c =+=+=）（， （6-4）Tc-修正后厚度；Cr －蠕变系数10％；T －原设计厚度㎝则对于该缓冲垫综合考虑各种因素，取最后厚度为7.2㎝。

（5） 温湿度校核环境温度个湿度变化对衬垫缓冲能力有明显影响，温度升高和减少，还会引起衬垫尺寸变化，因而，应依照流通过程也许浮现环境条件修正缓冲衬垫尺寸。

校核后缓冲衬垫尺寸为780mm*250mm ，厚度为72mm 。

6.3 缓冲衬垫构造设计缓冲材料长度方向上为780+72×2=924mm ，宽度方向上为250+72×2=394mm ，为了能更好地保护空调室外机，底部缓冲构造应高出底部一定高度，取50mm 。

因而，高度方向为50+72=122mm。

底部有支架以便固定，在设计缓冲构造时候必要要把这些因素考虑进去，以达到更好缓冲效果。

为解决这个问题应当事先在缓冲衬垫上掏出可以装下支架槽，这样才干使缓冲材料和底部接触面积增大。

查阅有关资料得知，支座长270mm，宽50mm，高20mm。

上部构造与底部构造相似，只是没有槽。

图6-1 缓冲衬垫底部构造图6-2 缓冲衬垫底部构造三视图7. 外包装箱设计7.1 箱型选取箱型选取最常用0201型即可 ，可承受运送途中受到各种压力。

箱型：0201型；瓦楞层数：双瓦楞；楞形选取AB 型。

7.2 尺寸计算（1）0201型瓦楞纸箱箱底尺寸计算 ①内尺寸计算1max k )1(++-+=T n d n x X x x i （7-1）式中： i X ———纸箱内尺寸（mm ）m ax x —内装物最大外尺寸（mm ） x n ———内装物排列数目()()()()()() 741*394*92472*254772*2250*72*27802*2*2**000=+++=+++=T H T B T L H B L 最大外廓尺寸：d ———内装物公差系数（mm ） T ———衬隔或缓冲厚度（mm) 1k ——内尺寸修正系数表7-1瓦楞纸箱内尺寸修正值1k （mm)查表可得3k 1=由此可得：m m 9273924=+=i L m m 3973394=+=i B m m 7443741=+=i H ②制造尺寸计算：2k t ++=i X X （7-2）式中：X ———瓦楞纸箱长、宽、高制造尺寸mmi X ———纸箱内尺寸mm 2k ———制造尺寸修正系数 t ———瓦楞纸板厚度查参照资料[]1得t=8mm表7-2 02型瓦楞纸箱制造尺寸修正值 2k （mm ）94498927=++=L 41198397=++=B 768168744=++=H ③外尺寸计算：K X X +=0 (7-3)查阅参照资料[]1可得，AB 楞型外尺寸修正值为8-12，取K=8。