筆記本電腦用新型紙漿模塑襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

華琪

(江南大學(xué)，江蘇無(wú)錫 214122)

筆記本電腦用新型紙漿模塑襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

華琪

(江南大學(xué)，江蘇無(wú)錫 214122)

針對(duì)不同尺寸的筆記本電腦，提出了三種新型紙漿模塑襯墊的設(shè)計(jì)，包括全紙塑化設(shè)計(jì)，新型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與新型可折疊一體成型式設(shè)計(jì)。全紙塑化設(shè)計(jì)易于分類回收；新型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增強(qiáng)了其緩沖作用；新型可折疊一體成型式設(shè)計(jì)提高了紙漿模塑襯墊的生產(chǎn)效率與筆記本電腦的包裝效率。這三種創(chuàng)新性設(shè)計(jì)促進(jìn)了紙漿模塑襯墊的應(yīng)用，順應(yīng)了包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

紙漿模塑襯墊；筆記本電腦；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如今中國(guó)作為最大的貨物貿(mào)易出口國(guó)，電腦等電子產(chǎn)品的出口額持續(xù)增長(zhǎng)[1]。電子產(chǎn)品較為貴重，內(nèi)部所含靈敏件較多，所以其緩沖包裝尤為重要，所需的包裝材料也隨之迅速增長(zhǎng)。歐美國(guó)家提出了更高的環(huán)保要求，頒布法令限制塑料包裝材料的進(jìn)口，一定程度上影響我國(guó)電子產(chǎn)品的出口[2]。為打破這種綠色環(huán)保貿(mào)易壁壘，必須尋求合適的替代材料。瓦楞紙板作為緩沖襯墊成本比較高，且需人工操作，達(dá)不到快速自動(dòng)化生產(chǎn)。紙漿模塑制品具有良好的緩沖性能，可回收再利用，在大自然中可以有效降解，由于其腔式結(jié)構(gòu)方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸，并且綜合生產(chǎn)成本較低，所以紙漿模塑制品就成了較佳的EPS替代材料[3,4]。本文針對(duì)筆記本電腦，在現(xiàn)有的紙漿模塑設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上，提出幾種新型結(jié)構(gòu)的紙漿模塑襯墊，順應(yīng)包裝行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

1 全紙漿模塑化設(shè)計(jì)

1.1 全紙漿模塑化設(shè)計(jì)的理念與意義

市場(chǎng)上現(xiàn)有的筆記本電腦的紙漿模塑包裝，只針對(duì)電腦的機(jī)臺(tái)部分進(jìn)行紙漿模塑包裝設(shè)計(jì)，而對(duì)于放置說(shuō)明書、CD、電池、電源線、電源適配器等附件部分仍沿用之前的瓦楞附件盒設(shè)計(jì)。瓦楞附件盒需折疊、裝訂等操作，不能像紙漿模塑襯墊一樣一體成型，因扣合等結(jié)構(gòu)所占的材積也較紙漿模塑大，并且人工操作易產(chǎn)生尺寸誤差，而紙漿模塑制品可由相同模具實(shí)現(xiàn)高效量產(chǎn)。同時(shí)內(nèi)部包裝材料均為紙漿模塑材料，方便分類回收。

1.2 針對(duì)15寸筆記本電腦的全紙漿模塑化設(shè)計(jì)

首先根據(jù)電子廠商提供的Pizza盒，得到Pizza盒的內(nèi)尺寸為480×300×62mm，紙漿模塑附件盒的外尺寸需為300×83×62mm。電腦質(zhì)量為2.6Kg。確認(rèn)整體包裝形式為左右夾兩頭折耳式襯墊，說(shuō)明書、CD置于電腦下方的Manual盤中，電源線與適配器等附件放于右側(cè)的附件盒中。

1)左襯墊

為了滿足包裝件各面的緩沖要求，在左襯墊的兩側(cè)分別設(shè)置四個(gè)凸臺(tái)，兩側(cè)對(duì)稱，在襯墊的底部設(shè)置四個(gè)凸臺(tái)，四個(gè)凸臺(tái)的高度受Pizza盒寬度的限制，凸臺(tái)之間的尺寸根據(jù)筆記本電腦左側(cè)形狀與插孔位置分配。因兩端折耳需要插進(jìn)，在襯墊主體的兩端分別設(shè)置一個(gè)凸臺(tái)。左襯墊主體部分如圖1所示。

傳統(tǒng)的左右夾式襯墊兩端的緩沖能力較弱，有些紙漿模塑生產(chǎn)廠家不惜采用雙層襯墊來(lái)滿足緩沖要求。為了增強(qiáng)本款產(chǎn)品的緩沖性能，設(shè)計(jì)兩端折耳部分，如圖2所示。

最后進(jìn)行中間主體部分與兩端折耳的裝配。首先新建一組件，插入中間主體部分，缺省放置，

再添加折耳部分，利用匹配、對(duì)齊命令正確放置折耳，相同方法添加另一端折耳。左襯墊裝配效果圖如圖3所示。

2）右襯墊

在包裝件跌落時(shí)，因右側(cè)有附件盒可以起到良好的緩沖作用且此款Pizza盒的內(nèi)尺寸有限，為了縮小整個(gè)包裝的材積，故右側(cè)襯墊的底部不設(shè)置凸臺(tái)，其余結(jié)構(gòu)與左側(cè)襯墊一致，如圖4所示。

3)Manual盤

Manual盤用來(lái)放置說(shuō)明書與CD，設(shè)計(jì)合理的挖空深度。為了方便消費(fèi)者取出，設(shè)計(jì)圓弧狀的凹槽，如圖5所示。

4)附件盒

附件盒的最大外尺寸已由廠商給出，為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)緩沖作用，在四周和底部設(shè)計(jì)凸臺(tái)。附件盒加蓋，為方便消費(fèi)者開啟，在蓋上開孔。附件盒的效果圖如圖6所示。

至此，15寸筆記本電腦襯墊的全紙漿模塑化設(shè)計(jì)完成，與電腦的裝配效果如圖7所示。

2 新型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念與意義

現(xiàn)有的筆記本紙漿模塑包裝基本采用左右夾式，但是另外兩端的緩沖效果通常不夠理想。本次進(jìn)行的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，不但將原有的瓦楞Manual盤替換為紙漿模塑Manual盤，同時(shí)對(duì)Manual盤增添緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了以往另外兩面緩沖不足的問(wèn)題。

2.2 針對(duì)17寸筆記本電腦的新型紙漿模塑緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）左右襯墊

根據(jù)廠商給定的Pizza盒內(nèi)尺寸與緩沖要求，合理分布凸臺(tái)的位置與高度，并且密切配合電腦形狀，防止跌落發(fā)生時(shí)間隙造成的二次沖擊。由于第一次設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行跌落測(cè)試，發(fā)現(xiàn)面跌落時(shí)紙漿模塑變形后接觸到SD卡槽位置，地面沖擊力傳遞至卡槽位置，致使SD卡槽內(nèi)卡片因受力而彈出。為避免卡片彈出，對(duì)襯墊接觸卡槽位置進(jìn)行避空處理。為開模、修模、生產(chǎn)時(shí)方便，且電子廠商包裝時(shí)不易發(fā)生錯(cuò)亂，本設(shè)計(jì)的左右襯墊保持一致，效果圖如圖8所示。

2）Manual盤

Manual盤底部放置說(shuō)明書與CD，根據(jù)其尺寸去除材料繪制。底部平面面積大，不利于烘干且易發(fā)生翹曲變形，故在正中進(jìn)行挖空處理，兩側(cè)圓弧狀缺口設(shè)計(jì)易于消費(fèi)者將說(shuō)明書取出。為了加強(qiáng)前后兩面的緩沖性能，在Manual盤兩端處設(shè)計(jì)兩端折起結(jié)構(gòu)。為使包裝時(shí)Pizza盒的插舌易于插入，前端下部進(jìn)行避空處理。后端因外部Pizza盒的塑料提手位置設(shè)計(jì)中間避空。Manual盤的效果圖如圖9所示。

最終與筆記本電腦的裝配效果圖如圖10所示。

3 新型可折疊一體成型式紙漿模塑襯墊的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)理念與意義

此款紙漿模塑襯墊，因是一體成型式結(jié)構(gòu)，進(jìn)行一次成型、一次熱壓便可完成整個(gè)緩沖襯墊的生產(chǎn)，節(jié)省操作工序，有利于紙漿模塑生產(chǎn)廠家提高生產(chǎn)效率，減少開模費(fèi)用。電子廠商對(duì)筆記本電腦進(jìn)行包裝時(shí)，傳統(tǒng)的左右夾式需先將電腦插進(jìn)一側(cè)襯墊，再套入另一側(cè)襯墊中，在此過(guò)程中還要注意必須插入足夠的深度，使電腦側(cè)面接觸到紙漿模塑底面，否則不易放入外部的瓦楞紙盒中。而此種結(jié)構(gòu)在包裝時(shí)，易于操作，直接將電腦放入，簡(jiǎn)單快捷。

3.2 針對(duì)11.6寸平板筆記本電腦的紙漿模塑襯墊設(shè)計(jì)

首先根據(jù)廠商要求了解到可容裝紙漿模塑襯墊的最大外尺寸、電腦克重與機(jī)臺(tái)尺寸，說(shuō)明書、電源線等附件放于由其它供應(yīng)商生產(chǎn)的附件盒中。并且要求在滿足緩沖要求的前提下，盡量減少緩沖材料的使用，節(jié)省成本。

根據(jù)紙漿模塑襯墊的最大外尺寸要求，確認(rèn)采用新型可折疊一體成型式結(jié)構(gòu)。因有折耳部分，在Pro/E中，主體襯墊部分與副體折耳部分分開繪制，而后再進(jìn)行裝配成形。具體設(shè)計(jì)步驟如下：

1）主體襯墊

由外盒的最大長(zhǎng)寬尺寸，確定主體襯墊的最大外尺寸。緩沖凸臺(tái)的尺寸受到外盒內(nèi)尺寸和機(jī)臺(tái)尺寸的共同限制，選擇階梯型凸臺(tái)。緩沖凸臺(tái)的分布要考慮產(chǎn)品的重心位置。此平板電腦密度均勻，故產(chǎn)品的中心即為重心位置，所以凸臺(tái)應(yīng)均勻?qū)ΨQ分布。在紙漿模塑襯墊四側(cè)均設(shè)置三個(gè)階梯型緩沖凸臺(tái)。另外，在四個(gè)角設(shè)置四個(gè)凸臺(tái)，方便左右耳部分折疊扣合上來(lái)進(jìn)行插入。采用拉伸去除材料工具繪制，并利用陣列，鏡像等命令。在實(shí)際打樣生產(chǎn)中，主體襯墊中間部分紙板平面面積過(guò)大，成型后不易烘干，容易產(chǎn)生翹曲致使整個(gè)紙漿模塑襯墊發(fā)生變形,以致達(dá)不到產(chǎn)品良好的定位要求,并且平板筆記本電腦質(zhì)量較輕，包裝件平放時(shí)紙漿模塑襯墊下方中間部分受力較小，所以對(duì)主體襯墊中間部分進(jìn)行挖空處理，有利于提高烘干效率，也避免了表面翹曲現(xiàn)象的發(fā)生。

2）左右折耳

主體部分的設(shè)計(jì)完成后，繪制左右折耳部分。同樣，根據(jù)外盒尺寸與主襯墊的高度確定折耳部分的最大外尺寸。而后，采用拉伸去除材料命令繪制緩沖凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，并在兩端采用拉伸增加材料命令繪制插入主襯墊中的凸起部分，根據(jù)主襯墊凹進(jìn)部位確定此部分尺寸，使之與主襯墊緊密扣合。根據(jù)左右折耳的分布位置，建立一基準(zhǔn)平面為中心對(duì)稱面，采用鏡像命令，一步繪制出另一側(cè)折耳。

另外，紙漿模塑襯墊是在紙漿模塑生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)完成并進(jìn)行堆疊打包后發(fā)貨至電子廠商，電子廠商進(jìn)而對(duì)電腦進(jìn)行包裝裝盒。在實(shí)際生產(chǎn)操

作中，電子廠商反饋，因紙漿模塑襯墊堆疊過(guò)緊，在取出單片紙漿模塑襯墊時(shí)，需要用力拔出，易損壞襯墊、不易操作且費(fèi)時(shí)。故對(duì)紙漿模塑襯墊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些改進(jìn)，即在四周的凸臺(tái)上加入小的凸起，則可防止紙漿模塑生產(chǎn)廠家在打包時(shí)堆疊過(guò)于緊密，方便電子廠商取出單片紙漿模塑襯墊。

裝配后，整個(gè)紙漿模塑襯墊結(jié)構(gòu)如圖11所示。與電腦的裝配效果如圖12所示。

4 結(jié)論

本文針對(duì)不同尺寸的筆記本電腦，提出了三種新型紙漿模塑襯墊的設(shè)計(jì)，包括全紙塑化設(shè)計(jì)，新型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與新型可折疊一體成型式設(shè)計(jì)。全紙塑化設(shè)計(jì)突破了以往僅機(jī)臺(tái)部分采用紙漿模塑材料，實(shí)現(xiàn)將原有的瓦楞附件盒與Manual盤替換為紙漿模塑制品，方便了分類回收；新型緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為紙漿模塑Manual盤設(shè)計(jì)折起的緩沖結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)了以往包裝件另外兩面緩沖能力不足的問(wèn)題；新型可折疊一體成型式設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)的左右夾式紙漿模塑襯墊，采用一體成型式結(jié)構(gòu)，提高了紙漿模塑企業(yè)的生產(chǎn)效率，并且方便了電子廠商對(duì)電腦進(jìn)行包裝。這三種創(chuàng)新性設(shè)計(jì)促進(jìn)了紙漿模塑襯墊的應(yīng)用，順應(yīng)了包裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

[1]林冬鳴.紙漿模塑緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)性能分析與制品設(shè)計(jì)[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2008．

[2]葛少峰.新型環(huán)保包裝材料紙漿模塑的前景[J].上海包裝，2011，(3)：29-29．

[3]戴宏民.新型綠色包裝材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

[4]宋姝妹.組合式紙漿模塑結(jié)構(gòu)的緩沖性能及其計(jì)算機(jī)模擬[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2008．

Structural Design on Molded Pulp Cushion of Notebook PC

HUA Qi
(Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

For different size notebook PC,this paper puts forward three new designs of molded pulp cushion,in?cluding the design of complete molded pulp,the new buffer structural design and the new collapsible one piece design.The design of complete molded pulp is convenient for recycling;the new buffer structural design enhanc?es its buffering effect;the new collapsible one piece design improves the production efficiency of molded pulp cushion and the packing efficiency of notebook PC.These three innovative designs promote application of mold?ed pulp cushion and comply with the development of packaging industry.

molded pulp cushion;notebook PC;structural design

TB482.2

A

1673-2928（2015）06-0009-04

(責(zé)任編輯：郝安林）

2014-10-11

華琪(1988-)，女，河南安陽(yáng)人，江南大學(xué)助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要研究方向?yàn)榘b技術(shù)與設(shè)計(jì)。