電熱水器緩沖包裝結構設計及優化

周霞

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電熱水器緩沖包裝結構設計及優化

周霞

（廣東順德圣堡萊熱能科技有限公司，廣東 佛山 528329）

隨著社會經濟不斷發展，家電產品市場一片繁榮，家電行業的迅速發展，給人們的生活和生產帶來了巨大的便利，但是由于人們對家電的需求量增大，家電產品在生產、運輸、銷售的過程中很容易因為產品包裝不善出現損壞。以電熱水器為例，研究了其緩沖包裝結構的設計特點。緩沖包裝結構主要是通過電熱水器本身的材質和結構特點，分析其容易受損的原因，并根據運輸環境，制訂相關尺寸的襯墊結構。電熱水器緩沖襯墊設計中除了質量問題，還應該兼顧材料節省等因素，對電熱水器緩沖包裝進行輕量化設計，隨著對緩沖包裝結構的研究不斷深入，制訂更加優化的緩沖包裝結構勢在必行，選擇合理可行的優化設計方案可以有效降低成本，使產品平臺通用化，在其他家電產品的緩沖包裝設計上面可以廣泛推廣。

電熱水器；緩沖包裝；結構設計；生態文明

當前，社會經濟飛速發展，人類社會發展已經從工業文明開始向生態文明轉變，生態文明建設儼然已是當前時代的主體，成為社會發展的必然趨勢。我國由于特殊的經濟形式，更是面臨著生態化與經濟化并重的局面。目前，世界各國都開始興起低碳節能的經濟模式。在我國的包裝行業中就面臨著低碳環保的改革趨勢。我國的包裝行業較發達國家相比，起步較晚，最初的包裝行業主要是用于軍事方面的包裝使用，后來隨著社會不斷進步，包裝行業開始逐漸滲透于各個行業中。雖然我國的包裝行業起步較晚，生產水平十分有限，但是自我國進入世貿組織以來，我國的各行各業都有了顯著發展，不斷在進行優化改良。我國的包裝行業發展也逐步從分散化向規模化進行革新，電熱水器緩沖包裝設計和優化是新時代必然的發展走向。

1 緩沖包裝設計現狀

當前，我國的包裝緩沖材料正在由傳統形式向環保、綠色無污染方向發展，比如紙漿模、蜂窩紙板等等。但是在當前我們家電產品（洗衣機、電視機、電冰箱、電熱水器等）緩沖材料的應用中還是主要采用泡沫材料制作緩沖襯墊。經國內外相關人員的研究表明，目前紙漿模塑一類的環保型緩沖材料的生產技術還不夠成熟，其結構強度及力學性能還有待提高，紙漿模塑緩沖襯墊的生產設計主要是傳統的經驗得來，沒有形成系統的技術指導。目前，紙漿模塑主要應用于一些小型的家電產品的緩沖材料制作中。但在大、中型家電產品的應用中還不夠廣泛，若要廣泛應用，還需要有一個漫長的研發過程。目前，家電行業的緩沖材料主要是用泡沫材料進行生產，但是當前國內緩沖包裝設計理論基礎較為缺乏，通常是以經驗作為生產依據，導致緩沖襯墊的設計生產只是單純的以保護產品為目的，設計及生產中存在著很多不規范的情況，如果不及時進行優化整改，將會導致包裝材料過剩出現資源浪費的情況。過剩的包裝材料流入生態環境中，將加劇環境的承載負荷，對環境造成嚴重污染。因此，家電緩沖包裝結構在傳統性材料向環保型材料發展過渡階段，應該有效、合理、節制地進行生產設計，以響應國家可持續經濟發展的號召。

2 電熱水器緩沖包裝優化的意義

據相關科學調查發現，就目前的國際市場而言，家電領域中由于包裝問題而導致的經濟損失每年高達10億元。分析其中的原因，一方面是由于家電產品的技術發展迅速，家電產品更新換代的時間短，緩沖包裝設計不能達到快速發展的家電行業要求，出現包裝緩沖襯墊結構老化，包裝效果不符合要求；另一方面，一部分商家為了在家電產品的運輸及銷售中最大限度地保護產品不受磨損，所以，常常使用比正常包裝多幾倍的防損襯墊，這就極大地造成了資源的浪費。在電熱水器行業的緩沖包裝中尤為明顯，所以，改良優化電熱水器緩沖包裝結構勢在必行。近年來，家電行業發展勢頭迅猛，家電產品品牌種類繁多，不同的家電產品其緩沖包裝的使用是不一樣的，雖然當前很多學者對洗衣機、電視機、電腦、冰箱一類的家電產品緩沖襯墊進行了系統研究，但是對于電熱水器緩沖襯墊包裝結構設計的理論研究非常少。加強對電熱水器緩沖襯墊研究可以有效地豐富家電領域緩沖襯墊的應用以彌補行業研究空白，在電熱水器的緩沖包裝生產和設計中融入仿真技術，不僅可以縮短樣品制作及設計周期，還可以更好地對緩沖襯墊的力學性能進行綜合評估。

3 電熱水器緩沖包裝結構磨損原因

當前我們家電市場上的家用電熱水器一般主要有敞開式和封閉式兩種，多以封閉式電熱水器為主。電熱水器在運輸的過程中極易受到外部環境的沖擊和振動，進而導致動載荷增加作用于產品。如果動載荷強度過大，超過了產品能夠承受的范圍，將導致產品出現破損，造成嚴重的經濟損失。就力學角度而言其損壞作用的對象有緩沖襯墊及內裝產品。內裝產品主要會受到以下幾種形式的損壞：①沖擊過載損壞。包裝一旦受到外界跌落沖擊后，內在物品的載荷過大產品就極易出現塑性變形，進而出現產品外殼裂縫、凹陷及內部原件損壞等情況。②一些家電產品本身材料具有很強的脆性，沖擊拉力增大超過本身承載負荷就會出現斷裂破損現象。

究其原因，電熱水器緩沖包裝結構破壞主要有以下幾方面原因：①疲勞損壞。在電熱水器的生產中，部分元器件由于其特殊性需要使用彈性材料進行制作，在運輸過程中長期受到交變應力的作用致使材料超過疲勞強度極限，出現元器件損壞，在使用中失效或靈敏度降低。②表面磨損。如果電熱水器的保護包裝不合理，在運輸中包裝受到振動或者沖擊時，就會加劇襯墊與內裝產品之間的摩擦，導致電熱水器表面出現磨損現象，不能滿足包裝的相關要求。③過度變形。產品襯墊結構設計需要保持在一個較為標準的范圍之內，不能超過允許公差，部分產品由于變形過大，就有可能出現相鄰部件過度摩擦出現短路或者摩擦損傷，導致緩沖襯墊失效。

4 解決措施

現代社會發展迅速，產品的價值除了本身產品的特性以外，還依賴于產品包裝的好壞，電熱水器包裝設計主要包括兩方面內容：①產品包裝結構造型設計；②包裝外觀設計，包括文字、線條、色彩、裝飾、插圖等元素。

本文對產品包裝結構的研究主要是針對緩沖包裝結構的研究，而不對表面裝飾造型進行重點分析。電熱水器緩沖包裝結構的設計主要是根據產品用途、形態、性質、運輸方式、銷售及銷售方式來進行綜合設計分析，不同的產品其脆弱性、耐熱性、耐濕性、侵蝕性都是不同的，主要以液態和固態兩種形式區分，由于產品本身的屬性不同，產品緩沖包裝設計也不盡相同，比如一些產品為了方便銷售時進行展示，其緩沖包裝設計就相對簡單一點；但如果產品需要長時間保存，在進行緩沖包裝設計時就應該首先考慮其密封性與堅固性。在針對電熱水器緩沖襯墊的設計中，其主要考慮的因素為如何有效地將運輸過程中的沖擊力及振動通過緩沖襯墊對相應負荷進行承擔，盡量避免由于運輸途中的振動、沖擊、靜壓力過大導致產品內部元件受損。總而言之，電熱水器產品包裝緩沖襯墊在設計中應該具有方便性、可變性、保護性及生產合理性。

優化電熱水器緩沖包裝設計優化一般包括以下內容：通過將實際的物理模型轉化為數字模型，明確相關的設計條件及目標，通過參數變化來對設計方案進行優化和改良，通過先進的計算機技術對數學模型進行求解，繼而得出改良優化方案。在電熱水器的緩沖包裝優化改良設計中，設置目標函數及預設常量，常量通常情況下不需要進行調整，通過調節各項變量來實現目標函數。

在數字模型中應該根據實際需求對設計變量進行有效控制，將設計的變量取值和限制稱為約束條件。電熱水器的緩沖襯墊的改良設計中首先應該進行輕量化處理。通過對改良結果進行分析，看其改進的思路及方法是否具有一定的可行性，然后根據這個改進思路進行產品結構優化，實行多目標優化的方式建立相關優化數字模型進行計算；根據所得出的結果選擇最佳設計方案。此外，設計方案還需要進行實驗檢驗即靜力分析測試，檢測緩沖襯墊是否能夠滿足相關產品需求，緩沖性能是否合格，從而從理論上設計出合理、科學的緩沖襯墊。

5 結束語

在電熱水器緩沖襯墊結構優化設計中，我們需要將實踐與理論知識相互結合，本文對電熱水器緩沖裝置的磨損相關因素進行分析，發現緩沖襯墊結構性能會受到多方面因素的影響，由于當前電熱水器緩沖設計中理論分析、設計與優化中受技術能力的制約，發展進程還十分緩慢，但我們應該看到其中的潛力和挑戰，積極地進行緩沖襯墊的優化改良設計。本文緩沖襯墊改良主要是根據材料的結構強度進行分析，后續對緩沖襯墊優化設計中還可以從多方面進行研究，以提高包裝行業的技術水平，符合國家可持續發展的相關策略。

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2095－6835（2018）24－0131－02

TB485.1

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.131

〔編輯：張思楠〕