26寸液晶显示器缓冲包装设计

张云波 彭国勋

(海景包装设计开发（惠州）有限公司,惠州516032)

《包装工程》 2008年 第6期

摘要：本文以某客户26寸液晶显示器为例，采用缓冲包装设计五步法或六步法，论述了缓冲包装优化设计的基本方法。在该方案设计中，以实测的聚苯乙烯泡沫塑料的缓冲性能数据为基础，通过反复的缓冲优化计算，使得缓冲包装设计更具合理性。运用此方法还可进行物流包装的优化，具有很大的实用参考价值。

关键词：液晶显示器，缓冲包装，聚苯乙烯泡沫塑料，优化

The Optimizing Packaging Structure Design of twenty-six inches LCD

Haijing Packing Research & Development（Huizhou）Co., Ltd

Zhang Yunbo, Luo Fangxiang, Li Degang，Peng Guoxun

Abstract: Take a twenty-six-inches LCD for example, this paper focused on the fundamental methods to optimize cushion packaging design adopted mainly the five-step method or six-step method to carry out the structure design. And on the basis of the data on the EPS‘s cushioning properties achieved in the experiments, a more reasonable structure design can be achieved through substantive optimizing work in the calculating process. Besides, adopting this method can also be introduced into logistic packaging. Therefore, it may possess large reference value in our similar cushion design. Keywords: LCD，cushion packaging，EPS，optimizing

0、引言

客户要求减轻此款液晶显示器的原包装设计中的EPS缓冲垫重量，并改善缓冲性能。针对客户的要求，对此款液晶显示器的原EPS缓冲垫进行了优化设计，使缓冲垫的重量从766g减到343g，六个方位的缓冲性能均满足客户要求。按照国内外缓冲包装设计的惯例，一般采用五步法或六步法进行设计，分析本项目的具体情况后，将此缓冲垫的优化设计细分为以下11个步骤。

1、 包装件尺寸的确定

此款液晶显示器需要包装的物件有：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，然后在置于机器的合适部位，用胶带固定好即可。

客户给出的产品在纸箱中的装配尺寸如图1所示。从图1中可以看到，缓冲垫的可能缓冲厚度为：顶面25 mm、底面25 mm、左面27 mm、右面27 mm、前面30 mm、后面48mm。

图1 包装件示意图

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Fig.1 packaged product sketch

客户给出的此款液晶显示器的包装纸箱尺寸、堆码及其与装柜尺寸如图2所示（单位mm）。按照客户所给定的包装件及其托盘单元包装设计，双排纸箱堆码层数为7。根据作者的计算，得到20呎与40呎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

Fig.2 Corrugated box, stacking and its containers

2、 流通环境的确定

依据产品的流通环境等相关因素，采用卡车运输，叉车装卸。按照客户有关固定，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。

3、 产品脆值的确定

客户提供的产品质量为10.9kg，脆值为80G。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80G进行。

4、 产品可缓冲部位的确定

根据对产品结构的分析，确定产品可缓冲的6个方位的部位如图3所示白色喷涂的部位，这些部位的强度与刚度都较高。

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图3 缓冲部位示意图 Fig.3 Cushioning area

图3所示可缓冲面积及其相应的静应力S0列在表1中。由实测的图4所示的EPS的缓冲性能曲线可见，白色喷涂部位的可缓冲面积A0过大，对应的静应力值偏小，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，有必要对此缓冲面积进行优化调整。

惠州景华包装制品有限公司EPS：16千克/立方米，760毫米跌落高度16014012010080604020000.050.1静应力（kg/cm 3）0.1527毫米30毫米45毫米48毫米132毫米加速度（G）

图4 最大加速度-静应力曲线

Fig.4 The largest acceleration and static stress curves 表1 缓冲面积及其相应的静应力与加速度

Tab.1 Cushioning area and responded static stress and acceleration 方位 底面 顶面 前面 后面 左面 右面 T（mm） 45 132 30 48 27 27 A0（mm2） 54868 78932 20256 19750 27470 22010 S0（kg/cm3） 0.0190 0.0133 0.0539 0.0553 0.0441 0.0490 G0 76 85 59 40 65 64 A1（mm2） 35894 27806 15336 8199 18917 18917 S1（kg/cm3） 0.030 0.039 0.071 0.132 0.057 0.057 G1 54 33 63 43 67 67

5、 产品合理缓冲面积的确定

从图3所示的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也列于表1内。

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根据图4的所选EPS缓冲性能数据，优化调整后的缓冲厚度T与内缓冲面积A1，表1列出了计算出的对应静应力S1和加速度G1，能完全满足冲击加速度小于80G的客户要求，而且还留有相当的富余度。

6、 缓冲单元的设计

由优化设计确定的A1与T数据，可以画出图5所示理想缓冲单元的示意图。

图5 理想缓冲单元的示意图

Fig.5 Rational cushioning units

7、缓冲垫的结构设计

如此分散的众多缓冲单元，无法在产品与纸箱之间定位，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所示的多个缓冲单元连成上下两个整体的缓冲垫，如图6所示。

图6 缓冲垫连接示意图

Fig.6 Complete cushioning pads

8、缓冲垫外表面的优化

由实测的图4所示的EPS的缓冲性能曲线可知，图6所示的缓冲垫外表面（白色表示部分）的缓冲面积过大，如表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后的缓冲面积A3示意图如图7所示的白色部位。

表2 缓冲面积及其相应的静应力与加速度

Tab.2 Cushioning area and responded static stress and acceleration

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方位 底面 顶面 前面 后面 左面 右面 T（mm） 45 132 30 48 27 27 A2（mm2） 141479 178326 160367 121142 129422 129422 S（kg/cm3） 20.0077 0.0061 0.0068 0.0090 0.0084 0.0084 G2 159 185 186 137 157 157 A3（mm2） 36185 31026 37782 32645 29674 29674 S3（kg/cm3） G3 0.0299 0.0349 0.0287 0.0332 0.0366 0.0366 55 37 68 50 65 65

图7 液晶显示器及其缓冲包装结构设计示意图

Fig.7 LCD screen and its cushion packaging structure design

表3 缓冲面积及其相应的静应力与加速度

Tab.3 Cushioning area and responded static stress and acceleration

方位 底面 顶面 前面 后面 左面 右面 T（mm） 45 132 30 48 27 27 A13（mm2） 36039.5 29416 26559 20422 24295.5 S13（kg/cm3） G13 0.0301 0.0368 0.0408 0.053 0.0447 54 35 61 40 66 0.0447 66 24295.5 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，可近似认为是二者的平均。表3所示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。

9、 优选EPS的工艺参数与密度

EPS缓冲垫的生产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，从中优选出最佳的结果。

密度改变后，还应对缓冲垫的压稳定、压缩强度与刚度、隔振性能等问题进行校核。

10、原型包装件的确定

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。

11、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，试验设备如图8所示：

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图8 自由落体跌落试验设备

Fig.8 Free drop test equipment

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的。

12、结论

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，包装材料大幅度减少，做到了恰到好处的包装。为企业带来明显的经济与社会效应，满足绿色包装的要求，符合科学的发展观。

从表3所示加速度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，还可以降低缓冲包装的安全富余度，进一步节约包装与物流的成本。

参考文献：

[1] 彭国勋.物流运输包装设计[M].印刷工业出版社，2006年10月第1版 [2] 彭国勋.瓦楞包装设计[M].印刷工业出版社，2007年7月第1版

[3] 张波涛. 应力－能量法正测定泡沫塑料缓冲曲线中的应用[J]. 包装工程，，2008，29（1）：59－60.

[4] 彭国勋，张允峰，国德防，崔昌学. 反推G值法在缓冲包装设计中的应用[J]. 包装工程，2008.

作者简介：张云波（1984.7-），男，陕西韩城人，设计师，海景惠州包装研究所，主要研究产品的运输包装设计； skyboy0707@163.com。

通讯作者：彭国勋( 1937-)，男，四川宜宾人，陕西科技大学教授，海景包装设计开发（惠州）有限公司高级技术顾问，主要研究运输包装等；pengguoxun@gmail.com。

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