冰箱緩沖包裝優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

方旭紅 等

摘 要：以某冰箱為例，本文對(duì)現(xiàn)在比較科學(xué)合理的緩沖包裝設(shè)計(jì)六步法進(jìn)行了分析和介紹，并且與緩沖材料測試設(shè)備以及CAD/CAE包裝設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)了包裝系統(tǒng)。選擇該方法能夠有效地降低冰箱包裝系統(tǒng)的成本，并且可以確保產(chǎn)品平臺(tái)通用化的實(shí)現(xiàn)，最終能夠?qū)⒈浒b系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)平臺(tái)建立起來，可以很好的指導(dǎo)其他的冰箱包裝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：緩沖包裝；優(yōu)化設(shè)計(jì)；冰箱現(xiàn)在冰箱行業(yè)的競爭越來越多的呈現(xiàn)出白熱化的狀態(tài)，很多冰箱企業(yè)的發(fā)展的瓶頸就是成本，因此冰箱企業(yè)一直在采用材料替代、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各種方法從而對(duì)成本進(jìn)行控制。現(xiàn)在在很多方面的技術(shù)已經(jīng)變得越來越成熟，因此冰箱企業(yè)也具有了越來越少的可挖掘的降低成本的空間，然而很少有冰箱企業(yè)對(duì)如何優(yōu)化設(shè)計(jì)包裝系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，往往是在設(shè)計(jì)完產(chǎn)品之后再對(duì)包裝設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，這樣就將包裝設(shè)計(jì)受到的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響忽略了，導(dǎo)致包裝和產(chǎn)品之間具有較高的綜合成本，所以必須要采取有效的措施對(duì)包裝成本進(jìn)行控制。

1 冰箱包裝設(shè)計(jì)六步法

①要將在流通全過程中包裝件的外部環(huán)境條件確定下來，并且制定科學(xué)合理的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。②要將可以承受的最大加速度的冰箱表征的脆值確定下來。③對(duì)冰箱設(shè)計(jì)中的薄弱的連接方式、工藝材料以及結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改進(jìn)，使其脆值得以提升。④以冰箱的緩沖材料以及脆值等綜合特性為根據(jù)將最佳的尺寸確定下來，并且對(duì)緩沖結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。⑤對(duì)環(huán)保、成本、特色等多方面的因素進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)化設(shè)計(jì)包括包裝袋、瓦楞紙箱、緩沖墊以及塑料罩在內(nèi)的物流包裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)原型運(yùn)輸包裝件進(jìn)行制作。⑥嚴(yán)格地以企業(yè)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為根據(jù)對(duì)原型運(yùn)輸包裝件進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)價(jià)。一旦試驗(yàn)結(jié)果不符合預(yù)期的設(shè)計(jì)結(jié)果，就要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參考，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并且要對(duì)上述的步驟進(jìn)行不斷的重復(fù)，最終到獲得滿意的結(jié)果位置[1]。

2 設(shè)計(jì)包裝系統(tǒng)的步驟

2.1 制定包裝系統(tǒng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 利用跟蹤調(diào)查國內(nèi)冰箱運(yùn)輸環(huán)境的方式，我們可以發(fā)現(xiàn)，卡車雙層放置運(yùn)輸是現(xiàn)在國內(nèi)冰箱物流的基本運(yùn)輸方式，而人工裝卸方式則是最為主要的裝卸方式，具有較低的機(jī)械化裝卸程度。以我國冰箱實(shí)際的運(yùn)輸情況為根據(jù)，并且對(duì)國內(nèi)外包裝試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參照，某公司將新的企業(yè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)制定了出來。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要包括按照底面、三棱以及兩角的順序開展的跌落試驗(yàn)、抱夾試驗(yàn)、斜面沖擊試驗(yàn)以及隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)等。

2.2 確定產(chǎn)品的脆值 可以采用下面的方法確定冰箱的脆值：首先是選擇結(jié)合脆值測試系統(tǒng)和跌落試驗(yàn)機(jī)的方式將不同跌落方位的頻率以及加速度峰值等確定的沖擊響應(yīng)譜破損邊界曲線；其次是選擇結(jié)合脆值測試系統(tǒng)和跌落試驗(yàn)機(jī)的方式將不同跌落方位的頻率以及加速度峰值等確定的保守的矩形沖擊脈沖確定的破損邊界曲線；最后是對(duì)已有的類似冰箱的數(shù)據(jù)的估計(jì)進(jìn)行參考[2]。

2.3 優(yōu)化產(chǎn)品脆值 在進(jìn)行試驗(yàn)測試之后，我們發(fā)現(xiàn)，某冰箱壓縮機(jī)底板具有比較低的脆值，在具體的跌落實(shí)驗(yàn)中很容易出現(xiàn)變形的情況，只有將很多的緩沖材料添加進(jìn)去才能夠使運(yùn)輸過程中的底板不會(huì)發(fā)生變形，但是這樣就使得運(yùn)輸成本和包裝成本得以極大增加。后來通過對(duì)過渡結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行調(diào)整以及增加強(qiáng)筋等會(huì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法在保持成本不變的情況下使其脆值得以極大提升，因此大幅度的降低了包裝成本。

2.4 設(shè)計(jì)緩沖部件參數(shù) 首先是要選擇科學(xué)合理的緩沖材料：要保證材料具有較好的振動(dòng)以及沖擊隔離性能，從而可以將向產(chǎn)品傳遞的振動(dòng)和沖擊減小；要具有較小的壓縮蠕變；具有較小的永久變形；與產(chǎn)品直接接觸的材料在受到振動(dòng)和沖擊的時(shí)候不會(huì)對(duì)產(chǎn)品表面產(chǎn)生擦傷。

其次是確定緩沖材料技術(shù)參數(shù)：嚴(yán)格的以冰箱與緩沖部位的動(dòng)剛度、質(zhì)量、脆值等為根據(jù)對(duì)緩沖材料密度進(jìn)行初選，優(yōu)化設(shè)計(jì)緩沖墊的結(jié)構(gòu)，將該緩沖墊的成本計(jì)算出來。

再次是確定產(chǎn)品的可緩沖部位：以該冰箱的外形結(jié)構(gòu)為根據(jù)可以將其可緩沖的部位確定下來，要保證這些部位具有較高的剛度和強(qiáng)度[3]。

2.5 確定緩沖結(jié)構(gòu)尺寸 要以試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的跌落次數(shù)和高度以及該冰箱的脆值等為根據(jù)對(duì)緩沖的厚度進(jìn)行初選，然后利用緩沖曲線將最適合的靜應(yīng)力優(yōu)選出來，通過靜應(yīng)力就能夠?qū)⒕彌_面積求出來。以選定的跌落高度緩沖厚度以及冰箱重量等為根據(jù)，然后通過CAD/CAE包裝設(shè)計(jì)軟件將最佳緩沖墊緩沖面積確定下來。隨后對(duì)緩沖材料的性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，而且對(duì)上述的優(yōu)化計(jì)算進(jìn)行不斷的重復(fù)，就能夠得出緩沖墊的結(jié)構(gòu)尺寸。

2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)以及優(yōu)化措施 以上述的緩沖包裝設(shè)計(jì)為根據(jù)將樣件制作出來之后，就需要采用試驗(yàn)的方式驗(yàn)證包裝設(shè)計(jì)關(guān)鍵性能，跌落試驗(yàn)是其中最為重要的驗(yàn)證試驗(yàn)。通過結(jié)合脆值測試系統(tǒng)和跌落試驗(yàn)機(jī)的方式將該包裝件有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果求出來。然后以試驗(yàn)結(jié)果為根據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于脆值而言，各方位的最大沖擊加速度都要小，以響應(yīng)譜項(xiàng)目為根據(jù)開展優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且使成本得以進(jìn)一步降低，最終選擇反復(fù)驗(yàn)證的方式將優(yōu)緩沖包裝設(shè)計(jì)方案確定下來。

3 關(guān)于冰箱包裝研究的最新進(jìn)展

現(xiàn)在對(duì)冰箱的綠色包裝系統(tǒng)進(jìn)行積極的研究，然后以生物降解與堆肥、能量回收、循環(huán)再生、重復(fù)使用以及預(yù)先減少用量等相關(guān)的包裝標(biāo)準(zhǔn)為根據(jù)，最終能夠?qū)⑴c冰箱綠色包裝相適應(yīng)的新型包裝系統(tǒng)開發(fā)出來，比如低成本的生態(tài)塑料袋、循環(huán)包裝系統(tǒng)、可再生紙漿膜包裝系統(tǒng)、低碳的氣墊包裝系統(tǒng)等。

4 結(jié)語

在本次研究中將新的冰箱運(yùn)輸包裝試驗(yàn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立了起來，在試驗(yàn)內(nèi)容以及試驗(yàn)項(xiàng)目上相對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)而言，其具有了很大的提升，并且與物流的實(shí)際運(yùn)輸情況更加符合，能夠?qū)τ捎诎b而引起的運(yùn)輸過程質(zhì)量問題進(jìn)行有效的控制。采用該方式優(yōu)化設(shè)計(jì)冰箱包裝系統(tǒng)，相對(duì)原包裝系統(tǒng)而言，其成本實(shí)現(xiàn)了較大幅度的降低。總之，通過研究該項(xiàng)目將冰箱包裝系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)平臺(tái)建立起來，從而確保了包裝系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，除了能夠使包裝設(shè)計(jì)的開發(fā)進(jìn)度得以提升之外，還能夠?qū)Πb系統(tǒng)結(jié)構(gòu)種類進(jìn)行有效控制，最終使通用化率得以全面提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]武英英，許恒庭，沈燕萍，曹雪峰.耐溫聚酰亞胺泡沫緩沖材料靜態(tài)壓縮性能研究[J].包裝工程，2014（01）.

[2]郭靜，康勇剛.充氣墊緩沖材料動(dòng)態(tài)沖擊性能評(píng)價(jià)[J].包裝工程， 2014（01）.

[3]陳景華，宗源，嚴(yán)美芳.電器開關(guān)包裝優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程， 2014（01）.