1、- 0 -液晶显示器产品包装保护与包装工艺设计案例目 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 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
2、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- 1 -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
3、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，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（Liquid Crystal Display） ，为平面超薄的显示设备
4、，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。- 2 -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 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
5、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
6、200W 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 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
7、 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 以 忽
8、 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
9、 。 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- 3 -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 的 接 口 是 模 拟 接 口 ， 存 在 着 传 输 信 号 易受 干 扰 、 显 示 器 内 部
10、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
11、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 。 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
12、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 acer 的 FP581， 其 厚 度 更 是 让 人 觉得 不 足
13、 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
14、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- 4 -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
15、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 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
16、 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
17、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、
18、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。 - 5 -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
19、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
20、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- 6 -中，还要适当地考虑到产品的疲劳破损问题，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
21、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：- 7 -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
22、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- 8 -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 5ram 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
23、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 l0 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
24、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MIL 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。- 9 -静载重 25.4mm 50.8mm 76.2mm 101.6mmg/(cm*cm) Hz 倍 Hz 倍 Hz 倍 Hz 倍52 53*5 51*8 51*9.5 39*8.480 50*3.5 33*4 31*5.7 35*6137 30*3.4 30*6 28*7.3 24*6从上表可以看出静载重52v,cm 、厚度25，4r
25、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508ram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50ram，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
26、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，- 10 -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
27、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
28、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、- 11 -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
29、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
30、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） 、聚乙烯泡沫塑料- 12 -（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
31、，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
32、。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。
33、- 13 -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- 14 -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
34、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/A W 为重力，A 为承载面积； 脆值 G c=Ac/g Ac最大加速度，g 重力加速度；加速度 a=2gh/T h 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)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
35、力与加速度- 15 -方位 T/mm A0/mm2 S0/(kg.cm-3)G0/g A1/mm2 S1/(kg.cm-3)G1/g45底面 45 54868 0.0190 76 35894 0.030 54顶面 131 76425 0.0131 84 24574 0.039 34前面 33 24582 0.0614 62 18564 0.073 5后面 50 21564 0.0580 40 89544 0.150 45左面 28 285610.0470 67 19864 0.064 68右面 28 28561 0.0470 67 19864 0.064 68图 3 中可缓冲面积及其相应的静应
36、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-
37、16 -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、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。- 17 -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/mm A2/mm2 S2/(kg.cm-3)G2/g A3
38、/mm2S3/(kg.cm-3)G3/g底面 45 141479 0.0077 159 36185 0.0299 55顶面 131 174586 0.0060 184 30169 0.0347 36前面 33 168954 0.0072 190 39546 0.0298 69后面 50 130144 0.0093 139 34586 0.0342 54左面 28 134521 0.0086 164 35412 0.0378 68右面 28 134521 0.0086 164 35412 0.0378 683 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
39、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。- 18 -图 7 液晶显示器及其缓冲包装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
40、其相应的静应力与加速度方位 T/mm A13/mm2 S13/(kg.cm-3) G13/g底面 45 36039.5 0.0301 54顶面 131 28910.0 0.0367 34前面 33 28548.0 0.0412 60后面 50 22022.0 0.0550 39左面 28 25384.5 0.0448 67右面 28 25384.5 0.0448 673.2 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
41、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- 19 -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
42、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：- 20 -缓冲单元结构图缓冲包装衬垫示意图- 21 -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
43、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- 22 -握包装工艺学技术是十分重要的。回顾起此次包装工艺课程设计，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
44、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，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
45、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.瓦楞纸箱的印刷与成型.北京：化学工业出版社，2005.- 23 -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-
46、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：工业装备与信息工程出版中心，2001，2 册 (450, 445 页)，CNY112.00 (2 册)，TB486-62/117 包装设计定位法，王绍强编著，南宁：广西美术出版社，2004，127 页，CNY39.00 (含光盘)，J524.2/29
