運(yùn)輸包裝實(shí)訓(xùn)11zyl

基于有限元仿真的游戲機(jī)運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)19包策2班楊海迪190706229概述隨著電子行業(yè)的發(fā)展,小型電子設(shè)備越來(lái)越受到年輕人的追捧,掌上游戲機(jī)越來(lái)越受歡迎。然而,很多電子產(chǎn)品在緩沖運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)上有著很高的要求[1-2]。家電和電子產(chǎn)品在裝卸、運(yùn)輸和搬運(yùn)過(guò)程中,不可避免的會(huì)受到振動(dòng)和沖擊等各種流通環(huán)境因素的影響致使產(chǎn)品損壞。為了防止家電和電子產(chǎn)品在運(yùn)輸、裝卸和搬運(yùn)過(guò)程中發(fā)生損壞,必須對(duì)家電產(chǎn)品進(jìn)行緩沖運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì),從而減少產(chǎn)品運(yùn)輸造成的損失。目前電子產(chǎn)品的緩沖及運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì),主要采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)后再對(duì)包裝件進(jìn)行跌落試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,存在試驗(yàn)成本高、對(duì)產(chǎn)品的破環(huán)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、過(guò)度包裝等問(wèn)題[3-4]。本文根據(jù)游戲機(jī)產(chǎn)品的物性及流通環(huán)境分析,首先通過(guò)緩沖動(dòng)力學(xué)計(jì)算,設(shè)計(jì)緩沖襯墊的結(jié)構(gòu),然后采用有限元跌落仿真分析,驗(yàn)證包裝結(jié)構(gòu)的緩沖防護(hù)性能,既可縮短設(shè)計(jì)周期、節(jié)省試驗(yàn)成本、避免產(chǎn)品的試驗(yàn)破壞,又方便對(duì)產(chǎn)品包裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),避免產(chǎn)品過(guò)度包裝。包裝件三維建模游戲機(jī)包裝件由游戲機(jī)產(chǎn)品、緩沖襯墊、中包裝盒、運(yùn)輸包裝箱組成。緩沖襯墊包括中襯墊、右側(cè)襯墊和左側(cè)襯墊組成,緩沖襯墊材料選用EPE。包裝盒材料選用ABS塑料,利用三維模型軟件Solidworks完成的緩沖襯墊及包裝盒三維模型見(jiàn)圖1。運(yùn)輸包裝箱由0201箱和隔板組成,材料采用三層瓦楞紙板,其三維模型見(jiàn)圖2。(a)包裝盒三維模型圖1緩沖襯墊與包裝盒三維模型包裝件有限元仿真分析3.1包裝件跌落仿真分析在進(jìn)行仿真分析前,需要建好有限元模型,然后將模型導(dǎo)入SOLIDWOKS中的Simulation,導(dǎo)入后續(xù)步驟如下:3.1.1跌落仿真參數(shù)設(shè)置在設(shè)置選項(xiàng)中可以自定義設(shè)定跌落高度、跌落重心點(diǎn)、目標(biāo)引力及方向、接觸阻尼等(如圖3)。圖3跌落測(cè)試設(shè)置3.1.2網(wǎng)格劃分選擇生成網(wǎng)格實(shí)體并設(shè)定網(wǎng)格密度以及網(wǎng)格參數(shù),選擇沖擊后求解時(shí)間,見(jiàn)圖4。3.1.3跌落仿真結(jié)果與分析為模擬游戲機(jī)在運(yùn)輸中的碰撞沖擊過(guò)程,進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真跌落測(cè)試,分別以角跌落、棱跌落、面跌落的方式進(jìn)行跌落分析。從人體工學(xué)角度來(lái)講,選擇500mm的跌落高度;而游戲機(jī)在組裝時(shí)的工作臺(tái)的高度為1000mm,為考慮此高度的跌落情況,對(duì)1000mm的跌落高度也進(jìn)行分析。圖5和圖6為包裝件在不同高度下的面跌落仿真結(jié)果。從圖5可知,500mm跌落時(shí)所受最大應(yīng)力為1.926pa,ABS包裝盒的屈服強(qiáng)度為50Mpa,EPE

緩沖襯墊的屈服強(qiáng)度為78Mpa[5-6],而游戲機(jī)的屈服強(qiáng)度為300Mpa,跌落所受最大應(yīng)力均小于各材料的屈服強(qiáng)度,所以在500mm面跌落是包裝件和游戲機(jī)都是安全的。從圖6可知,跌落時(shí)所受最大應(yīng)力為2.586pa,同理在1000mm面跌落是包裝件和游戲機(jī)都是安全的。圖7、圖8是包裝件在不同高度下棱跌落的仿真結(jié)果。從圖7知,500mm高度棱跌落所受的最大應(yīng)力為3.719pa,在500mm棱跌落是包裝件和游戲機(jī)都是安全的。從圖8知,1000mm高度棱跌落所受的最大應(yīng)力為5.784pa,超過(guò)了ABS包裝盒的屈服強(qiáng)度的50Mpa,但從應(yīng)力云圖中可知,ABS包裝盒只有在棱處會(huì)有輕微的劃痕或破損,ABS包裝盒不會(huì)造成太大的損壞,跌落所受最大應(yīng)力均小于EPE緩沖襯墊和游戲機(jī)的屈服強(qiáng)度,所以在1000mm棱跌落游戲機(jī)是安全的。圖9、圖10是包裝件在不同高度下角跌落的仿真結(jié)果。從圖9知,500mm高度角跌落所受的最大應(yīng)力為1.184pa,同理在500mm角跌落游戲機(jī)是安全的。從圖10知,1000mm高度角跌落所受的最大應(yīng)力為1.810pa,同理在1000mm角跌落游戲機(jī)是安全的。圖11所示為包裝件在跌落過(guò)程中易損點(diǎn)的加速度變化曲線,從跌落實(shí)驗(yàn)中可知在Y方向的加速度曲線在整個(gè)跌落過(guò)程中所受到的沖擊最大。加速度響應(yīng)最大值一旦超過(guò)產(chǎn)品脆值,產(chǎn)品就容易破損。由圖11可知,最大約為83g,小于游戲機(jī)的90g,因此該緩沖襯墊設(shè)計(jì)合理。3.2包裝件靜壓仿真分析3.2.1選取受力面,可以添加載荷、扭矩等,也可以設(shè)定力的方向,見(jiàn)圖12。3.2.2生成網(wǎng)格選擇生成網(wǎng)格實(shí)體并設(shè)定網(wǎng)格密度以及網(wǎng)格參數(shù),見(jiàn)圖13。3.2.3靜壓仿真結(jié)果分析根據(jù)所算載荷4810.63N施加靜壓力于開(kāi)口箱面,用夾具夾持底面。靜壓仿真測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖14。從圖14可知,紙箱被壓最大形變量為1.05mm,最小形變量?jī)H為1.0mm,這樣的變形量對(duì)于524mm×279mm×299mm的紙箱來(lái)說(shuō)幾乎可以忽略不計(jì);紙箱的屈服強(qiáng)度為100Mpa,而紙箱受到的最大壓強(qiáng)僅為758600pa,完全滿足強(qiáng)度要求;因此,該瓦楞紙箱設(shè)計(jì)合理,滿足包裝件堆碼強(qiáng)度要求。結(jié)論通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外電子產(chǎn)品包裝現(xiàn)狀分析以及包