紙塑緩沖結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)

1、紙塑緩沖結(jié)構(gòu)改良設(shè)計(jì)摘要：緩沖包裝的內(nèi)襯件，一般均為eps（可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料），而eps廢棄物造成的白色污染也是觸目驚心的。進(jìn)入環(huán)境后，很難降解，eps采用的氟氯化氫發(fā)泡劑對臭氧層具有破壞作用，國際上已經(jīng)禁止使用，給我國電子產(chǎn)品的出口帶來了障礙。因此，迫切尋找一種新型的可降解的緩沖包裝材料。紙漿模塑制品原料來源豐富，無毒、無味、具有一定能夠的抗震性能，目前只適用于手機(jī)等內(nèi)襯緩沖材料。它作為環(huán)保緩沖材料，有著特殊的緩沖機(jī)理。為了生產(chǎn)出緩沖性能優(yōu)良的紙塑還從材料，其緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。因此，本文通過對紙塑緩沖機(jī)理的分析以及緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素的總結(jié)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供了基本的理論依據(jù)

2、。關(guān)鍵詞：環(huán)保、紙漿、緩沖結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)1、 紙塑緩沖原理 紙塑制品是采用了廢棄紙品再生漿作為原料，通過打漿和專用助劑，在擬定的專用網(wǎng)模上塑造一定的集合形狀成型的材料。當(dāng)紙塑制品在運(yùn)輸包裝中 作為緩沖包裝踩時(shí)，其緩沖機(jī)理與泡沫塑料不同，它是利用自身的特殊結(jié)構(gòu)在受力后的變形，吸取外界能量，從而減少被包裝物在運(yùn)輸過程中受到的沖擊和振動 ，一般紙塑緩沖材料適合靜應(yīng)變力較小的情況。而傳統(tǒng)的發(fā)泡緩沖材料是受力后利用材料本身的變形來吸收外界能量，達(dá)到緩沖的效果。由于紙塑制品在受理后是由各個(gè)結(jié)構(gòu)單元的比啊你選哪個(gè)來實(shí)現(xiàn)承載，從而達(dá)到緩沖效果的。u因此，紙塑結(jié)構(gòu)單元便成為材料完成緩沖的主要組成部分。2、 紙塑緩沖

3、設(shè)計(jì)要點(diǎn)紙塑制品作為運(yùn)輸包裝中的緩沖襯墊有折良好的彈性，基于紙塑緩沖材料的緩沖包裝結(jié)構(gòu)特性并不與傳統(tǒng)材料完全相同，所以相應(yīng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)就放在以緩沖結(jié)構(gòu)充當(dāng)緩沖墊的設(shè)計(jì)上。質(zhì)素緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只要包括：緩沖系數(shù)、結(jié)構(gòu)單元數(shù)。紙塑定量厚度和拔模斜度。2.1緩沖系數(shù)緩沖系數(shù)是在運(yùn)輸包裝中，對緩沖包裝設(shè)計(jì)非常重要的一個(gè)參數(shù)，它是可以通過選擇或更換材料來變更的系數(shù)。它影響到包裝結(jié)構(gòu)的尺寸，也影響到緩沖效果。一般緩沖系數(shù)c可定義未應(yīng)力與單位體積變形能e的比值。在同一應(yīng)力狀態(tài)下，如果材料有著相同的應(yīng)變量，則負(fù)載相同，但是材料單位體積所能吸收的能量不同，因此，在滿足一定的沖擊防護(hù)能力的前提下，力求緩沖結(jié)構(gòu)使用最少的

4、緩沖材料，總是在緩沖設(shè)計(jì)中選擇最小的緩沖系數(shù)。材料的緩沖系數(shù)可以通過靜態(tài)壓縮試驗(yàn)或者動態(tài)壓縮試驗(yàn)測得。2.2結(jié)構(gòu)單元數(shù)住宿的緩沖作用主要是依靠結(jié)構(gòu)單元來是實(shí)現(xiàn)。常見的結(jié)構(gòu)單元形式有肋裝、桶狀、塔狀。紙塑制品緩沖結(jié)構(gòu)單元在靜載荷作用下， 載荷變形分為三個(gè)階段：彈性變形階段、塑性變形階段、壓潰階段。在彈性變形階段，當(dāng)撤銷施加的外力，紙塑材料會恢復(fù)原來的狀態(tài)；在塑性變形階段，材料結(jié)構(gòu)受到初步破壞、原始結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變形，因此，在此階段，材料不會完全恢復(fù)帶原來的狀態(tài)；在壓潰變形階段，材料結(jié)構(gòu)被完全破壞，喪失了承載能力，使得變形無法恢復(fù)。而性能良好的緩沖材料必須要有良好的回彈性和恢復(fù)性。所以，在緩沖設(shè)計(jì)時(shí)

5、，緩沖結(jié)構(gòu)單元所能承受的最大的載荷不能超過彈性的極限載荷、緩沖結(jié)構(gòu)單元個(gè)數(shù)越多，所能承受的最大載荷越大。當(dāng)緩沖結(jié)構(gòu)單元個(gè)數(shù)為n個(gè)的紙塑制品與單元結(jié)構(gòu)為1個(gè)的紙塑制品相比較時(shí)，所承受的最大載荷是n:1的關(guān)系。增加結(jié)構(gòu)單元的個(gè)數(shù)，可以增加制品的抗壓能力。因此，在緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的大小確定緩沖襯墊的尺寸，從而確定結(jié)構(gòu)單元數(shù)，并在此基礎(chǔ)上盡可能對單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.3紙模定量厚度紙模的定量與最小傳遞重力加速度值有關(guān)，不同制品的最小傳遞重力加速度幾乎是相同的，當(dāng)給定產(chǎn)品的許用脆值，定量較大的制品所能承受的靜應(yīng)變能力較大。當(dāng)紙模定量厚度越高，其緩沖面積越小，紙塑制品緩沖襯墊越高，所傳遞的最小

6、重力加速度越小?？晒┻x擇的設(shè)計(jì)范圍越大，緩沖效果也越好。為了提高緩沖性能，可在其他參數(shù)不變的情況下，適當(dāng)提高緩沖襯墊的厚度。2.4拔模斜度紙塑制品在成型過程中，濕紙坯是緊扣在模具上的，而且紙纖維還會鑲嵌在網(wǎng)模的網(wǎng)孔中。未了便于濕紙坯轉(zhuǎn)換，與拔模方向平行的制品表面都應(yīng)該有一個(gè)合理的拔模斜度。斜度過喜愛哦咋脫模困難，會造成制品表面拉痕或破損。斜度過大將降低制品尺寸精度，影響包裝功能。隨著拔模斜度的不同，結(jié)構(gòu)承受載荷的能力和崩潰極限都不相同。拔模斜度越小。則抗壓能力越大。因此，在設(shè)計(jì)紙塑的緩沖結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡可能的將拔模斜度設(shè)計(jì)的小一些，一般的設(shè)計(jì)范圍在4。-8。之間為宜。3、 紙塑制品的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

7、假設(shè)一個(gè)擦和你拼形狀規(guī)則，重量為w，許用脆值為c,其最大跌落高度為h，選用肋狀紙漿模塑材料。通過靜態(tài)壓縮試驗(yàn)得出紙漿模塑的緩沖系數(shù)最大應(yīng)力（c-m）曲線。緩沖系數(shù)隨最大應(yīng)力變化呈凹谷狀，開口向上，谷底最低點(diǎn)的坐標(biāo)是最小緩沖系數(shù)c和對應(yīng)最大應(yīng)力值m。為了降低成本，同時(shí)又能滿足一定的沖沖擊防護(hù)能力，力求緩沖材料最省，采用“過原點(diǎn)切線法”，即從原點(diǎn)出發(fā)，做曲線的切線，切點(diǎn)為（co.m0）,其中co為切點(diǎn)處緩沖系數(shù)，m0為相對應(yīng)的最大應(yīng)力值。曲線如圖1所示。在（c，co）范圍內(nèi)選擇一個(gè)合適的緩沖系數(shù)c1及對應(yīng)的最大應(yīng)力值m1，使其盡量滿足所求的緩沖襯墊的面積相對較小，厚度相對較高，從而使襯墊既有良好的

8、緩沖性能，有可是材料較省。利用上述已知條件可求的緩沖襯墊的長和寬，分別設(shè)為m和v。當(dāng)產(chǎn)品從最大跌落高度跌落時(shí)，所受的最大沖擊力為p。p=wxc。為了防止產(chǎn)品受損，緩沖襯墊此時(shí)必須能吸收至少p大小的沖擊力所產(chǎn)生的能量。假設(shè)選用n個(gè)緩沖結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元面積為axb，各結(jié)構(gòu)單元相同企鵝均勻排列，通過靜態(tài)壓縮試驗(yàn)知它能承受的最大載荷為p。當(dāng)結(jié)構(gòu)單元的漿料配比，狀和擦比斜度均相同的情況下，產(chǎn)生單行極限載荷與最大載荷的比值恒定，記為a。從而滿足；p=-wxc=axnxp。設(shè)在長度方向上有x個(gè)結(jié)構(gòu)單元，在寬度方向上有y個(gè)結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)單元間隙為i。為了節(jié)約材料，使其緩沖材料的面積a達(dá)到符合要求的較小值

9、同時(shí)，襯墊的結(jié)構(gòu)達(dá)到最大值。建立數(shù)學(xué)模型；利用線性規(guī)劃問題的求解方法，求出滿足條件的最優(yōu)解x，y及其間隙i。通過已知條件計(jì)算得知緩沖襯墊的厚度t，設(shè)在高度方向上有z個(gè)緩沖結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)單元高度為i,zi=t,則：根據(jù)z的主確定紙塑的定量厚度，根據(jù)緩沖襯墊的厚度，選擇紙塑制品的個(gè)數(shù)。根據(jù)產(chǎn)品的固有要求確定制品的拔模斜度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本圖形：當(dāng)襯墊設(shè)計(jì)成型之后，還要對其進(jìn)行強(qiáng)度校核、擾度校核、跌落姿態(tài)改變時(shí)緩沖能力的校核、蠕變量校核機(jī)溫濕度校核等。來確保襯墊時(shí)候滿足性能要求。如果在校核中，緩沖產(chǎn)點(diǎn)與產(chǎn)品接觸部位不能承受沖擊力的最大應(yīng)力，則應(yīng)重新計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸。當(dāng)襯墊的尺寸面積與厚度之比超過一定的厚度

10、時(shí)，襯墊容易擾曲或變形，大大降低襯墊的負(fù)重能力。為了避免擾曲，其中最小承載面積與厚度只比應(yīng)符合科斯特納經(jīng)驗(yàn)公式。緩沖襯墊在校核中如果不能滿足角的沖擊校核，必須對其緩沖結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。最后，根據(jù)流通過程中可能出現(xiàn)的環(huán)境條件修正襯墊的結(jié)構(gòu)尺寸。設(shè)計(jì)成型后的還從襯墊諾要進(jìn)行流通環(huán)節(jié)，必須與產(chǎn)品及其外包裝進(jìn)行一系列的運(yùn)輸包裝測試，目的是為了確定緩沖襯墊的可靠性。首先，模擬包裝件再運(yùn)輸過程中受到的沖擊和振動過程，對其進(jìn)行沖擊。振動試驗(yàn)。其次，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定包裝機(jī)愛你的損壞能力，最后，據(jù)此數(shù)據(jù)，確定包裝件的破損能力。最后，據(jù)此確定緩沖襯墊是受滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，諾不符合，則重新修正襯墊的結(jié)構(gòu)尺寸，時(shí)期緩沖性能能夠更為優(yōu)良，直到襯墊結(jié)構(gòu)完全符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求為止。4、 結(jié)語本設(shè)計(jì)從能量角度分析，選取合適的緩沖系數(shù)以及對應(yīng)的最大靜應(yīng)力，然后據(jù)此就算出緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)單元數(shù)，從而確定紙塑緩沖襯墊的基本構(gòu)形。紙塑制品由于其特殊的結(jié)構(gòu)造成了緩沖設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)。因此，要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的緩沖包