家电缓冲包装的设计和分析
摘要
本文针对平板电视包装衬垫的设计和安全检测问题进行了研究。根据缓冲包装的五步设计方法来选择合适的缓冲衬垫。利用软件ABAQUS建立仿真模型，划分单元网格。结合动力学理论，以及平板电视撞击地面的弹性势能和时间，对缓冲垫片进行应力分析和强度校核。通过仿真分析，得到平板电视着陆冲击应力远远小于衬垫所能承受的最大应力。证明该缓冲衬垫有足够的耐冲性能，在输送过程中具有较好的保护作用，能够重复使用。本研究可以解决以往瓦楞纸板废弃物的来源利用问题。
- 介绍
近年来，物流包装在物流成本中的比重越来越受到重视。在家电包装行业中，瓦楞纸和蜂窝纸板材料已经广泛应用于家电产品的包装[1-3]，这些包装材料必须具有良好的缓冲性能，能够在运输过程中起到保护作用。国内外学者对纸浆成型等的包装材料的缓冲性能进行了大量研究。徐杰[4]探讨了缓冲材料的性能和家电缓冲包装的发展。基于经验类比法和有限元法，戴红敏提出了纸浆成型缓冲支架的六步设计法。Kim Won-Jin等[6-8]利用矩形实验室和模型仿真技术研究了泡沫和瓦楞纸板的缓冲性能。计算机的发展在各个领域都有广泛应用，进一步推动了包装动力学的发展[9-10]，使其研究的重点更加集中在多自由度和非线性缓冲系统上。晶体管技术的发展推动了电视机向液晶屏的发展，平板电视的包装安全问题成为研究的热点。本文主要对平板电视的物流包装缓冲垫进行设计研究，采用以包装动力学和仿真结果为主要考虑因素的五步设计方法，根据物料的应力曲线，选择合适的缓冲衬垫。利用计算机辅助设计软件CATIA对缓冲衬垫的三维仿真设计进行了仿真，并对仿真结果进行了有限元分析。最后通过ABAQUS软件进行应力分析和强度试验，证明缓冲衬垫有良好的耐冲性能，使缓冲材料的选择更加合理。
- 根据缓冲包装设计五步法选择垫衬
2.1确定流通环境
对于平板电视的物流配送，下降、冲击和输送中的振动是主要的流动环境。在平板电视传输的过程中往往会发生水平和垂直的冲击，无论是垂直的冲击还是水平的冲击，都可以转化为相当于加速度的高度下降。由此可见，等效落差高度可以非常科学、方便的考虑包装的抗冲击性能。因此，在研究过程中，可以对循环环境的设计进行总结，确定包装的落差高度。
目前，大多数缓冲包装设计都按照国家标准进行跌落测试，通过此测试即为合格，因此该测试的跌落高度也可作为缓冲包装设计的跌落高度。在现实生活中，平板电视的配送模式主要是人工配送。因此本文考虑了手腕离地高度、肩带和垫层厚度的影响等。得到最终理想的高度为250mm。
2.2 确定产品的脆值
产品在流通过程中包装不良，出现断裂、变形、失效等现象，造成产品价值的损失，被称为损伤。如果用数值的大小来描述破坏的程度，那就是脆值[11]。脆值是产品本身力学性能的反映，即产品在受到冲击或振动时抵抗动态冲击的能力。当对产品的冲击力超过其本身的价值时，产品的结构就会损坏或失效。为保证产品的安全，应在其脆值以下进行合理的缓冲包装。本文通过对美国军事标准、英国综合保护手册和日本防卫机构标准的探究，经过全面的分析得出，平板电视脆值是70。
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