厨电产品缓冲包装优化设计及其应用研究
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厨电产品缓冲包装优化设计及其应用研究
传统厨电包装一直以来采用的是缓冲衬垫加纸箱的包装形式。而全球范围内
木材价格上涨,原纸价格不断提高;同时薄膜包装飞速发展,具有较高的耐穿刺性
能、抗撕裂性和良好的收缩性的热收缩膜越来越受到人们的青睐。
目前已有学者探讨薄膜包装在家电产品上的应用,本文设计了燃气灶产品的
无纸箱的热收缩包装方案,通过有限元分析评价该方案的可靠性,并对下衬垫结
构进行了多目标优化设计。无纸箱的小家电产品的热收缩包装不仅解决了原纸资
源的紧缺,还解决了纸箱易受潮鼓包等问题,使产品可视化,是一条值得大胆探索
的新道路。
首先,本文根据灶具产品特点设计了无纸箱的热收缩包装方案,用Creo3.0
完成产品建模,导入ANSYS Workbench完成了“一角三棱六面”十个工况的跌落
仿真。分析和观察速度-时间曲线、玻璃面板的最大加速度、关键零部件的等效
应力云图、等效应变云图等,完成对该包装方案的可靠性评价。
结果得到了十个工况玻璃面板的最大加速度;分析了关键零部件的最大应力
和最大应变云图,找出了下衬垫的结构薄弱部位,为后续优化设计提出改进依据。
其次,对下衬垫结构尺寸进行了多目标优化。
通过响应曲面优化模块,根据结构特点确定3个尺寸设计变量,根据优化目
的确定约束条件和目标函数,完成对该包装方案下衬垫的优化分析,得出目标条
件下衬垫尺寸最优解,并再次进行跌落仿真分析。通过对比优化前后的包装方案
仿真结果,发现优化后的方案质量减轻了4%,玻璃面板受到的最大等效应力在
“棱1”“面5”“面4”的跌落工况下分别降低了39.3%,42.0%,42.5%,总体缓冲
性能显著提高,实现了的预期优化目标。
最后,制作了优化后的产品包装件样品,使用数据采集系统采集跌落试验过
程中关键零部件的加速度,与优化后的仿真得到的加速度-时间曲线对比,验证仿
真结果的准确性,还通过振动试验、抗压试验和物流运输试验对缓冲性能展开具
体分析。结果表明:跌落试验后,缓冲衬垫跌落角轻微开裂有变形,但产品完好无
破损;跌落仿真与试验采集得到的加速度-时间曲线的变化趋势非常相似,且最大
加速度值误差比均小于10%,验证了仿真结果的准确性;振动试验、抗压试验和物
流运输试验结果均合格。
再次证明了灶具热收缩包装的缓冲衬垫的缓冲效果良好,满足对产品的保护
功能,验证了灶具的热收缩包装方案的可行性,对同类产品包装或厨电产品乃至
家电行业都有着重要的意义。