纸塑缓冲结构改良设计.doc

纸塑缓冲结构改良设计摘要：缓冲包装的内衬件，一般均为EPS（可发性聚苯乙烯泡沫塑料），而EPS废弃物造成的白色污染也是触目惊心的。进入环境后，很难降解，EPS采用的氟氯化氢发泡剂对臭氧层具有破坏作用，国际上已经禁止使用，给我国电子产品的出口带来了障碍。因此，迫切寻找一种新型的可降解的缓冲包装材料。纸浆模塑制品原料来源丰富，无毒、无味、具有一定能够的抗震性能，目前只适用于手机等内衬缓冲材料。它作为环保缓冲材料，有着特殊的缓冲机理。为了生产出缓冲性能优良的纸塑还从材料，其缓冲结构设计非常重要。因此，本文通过对纸塑缓冲机理的分析以及缓冲结构设计要素的总结，对其结构进行了优化设计，提供了基本的理论依据。关键词：环保、纸浆、缓冲结构、设计1、 纸塑缓冲原理 纸塑制品是采用了废弃纸品再生浆作为原料，通过打浆和专用助剂，在拟定的专用网模上塑造一定的集合形状成型的材料。当纸塑制品在运输包装中 作为缓冲包装踩时，其缓冲机理与泡沫塑料不同，它是利用自身的特殊结构在受力后的变形，吸取外界能量，从而减少被包装物在运输过程中受到的冲击和振动 ，一般纸塑缓冲材料适合静应变力较小的情况。而传统的发泡缓冲材料是受力后利用材料本身的变形来吸收外界能量，达到缓冲的效果。由于纸塑制品在受理后是由各个结构单元的比啊你选哪个来实现承载，从而达到缓冲效果的。U因此，纸塑结构单元便成为材料完成缓冲的主要组成部分。2、 纸塑缓冲设计要点纸塑制品作为运输包装中的缓冲衬垫有折良好的弹性，基于纸塑缓冲材料的缓冲包装结构特性并不与传统材料完全相同，所以相应的设计重点就放在以缓冲结构充当缓冲垫的设计上。质素缓冲结构设计只要包括：缓冲系数、结构单元数。纸塑定量厚度和拔模斜度。2.1缓冲系数缓冲系数是在运输包装中，对缓冲包装设计非常重要的一个参数，它是可以通过选择或更换材料来变更的系数。它影响到包装结构的尺寸，也影响到缓冲效果。一般缓冲系数C可定义未应力与单位体积变形能E的比值。在同一应力状态下，如果材料有着相同的应变量，则负载相同，但是材料单位体积所能吸收的能量不同，因此，在满足一定的冲击防护能力的前提下，力求缓冲结构使用最少的缓冲材料，总是在缓冲设计中选择最小的缓冲系数。材料的缓冲系数可以通过静态压缩试验或者动态压缩试验测得。2.2结构单元数住宿的缓冲作用主要是依靠结构单元来是实现。常见的结构单元形式有肋装、桶状、塔状。纸塑制品缓冲结构单元在静载荷作用下， 载荷变形分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段、压溃阶段。在弹性变形阶段，当撤销施加的外力，纸塑材料会恢复原来的状态；在塑性变形阶段，材料结构受到初步破坏、原始结构开始发生变形，因此，在此阶段，材料不会完全恢复带原来的状态；在压溃变形阶段，材料结构被完全破坏，丧失了承载能力，使得变形无法恢复。而性能良好的缓冲材料必须要有良好的回弹性和恢复性。所以，在缓冲设计时，缓冲结构单元所能承受的最大的载荷不能超过弹性的极限载荷、缓冲结构单元个数越多，所能承受的最大载荷越大。当缓冲结构单元个数为n个的纸塑制品与单元结构为1个的纸塑制品相比较时，所承受的最大载荷是n:1的关系。增加结构单元的个数，可以增加制品的抗压能力。因此，在缓冲结构设计时，根据产品的大小确定缓冲衬垫的尺寸，从而确定结构单元数，并在此基础上尽可能对单元结构进行优化设计。2.3纸模定量厚度纸模的定量与最小传递重力加速度值有关，不同制品的最小传递重力加速度几乎是相同的，当给定产品的许用脆值，定量较大的制品所能承受的静应变能力较大。当纸模定量厚度越高，其缓冲面积越小，纸塑制品缓冲衬垫越高，所传递的最小重力加速度越小。可供选择的设计范围越大，缓冲效果也越好。为了提高缓冲性能，可在其他参数不变的情况下，适当提高缓冲衬垫的厚度。2.4拔模斜度纸塑制品在成型过程中，湿纸坯是紧扣在模具上的，而且纸纤维还会镶嵌在网模的网孔中。未了便于湿纸坯转换，与拔模方向平行的制品表面都应该有一个合理的拔模斜度。斜度过喜爱哦咋脱模困难，会造成制品表面拉痕或破损。斜度过大将降低制品尺寸精度，影响包装功能。随着拔模斜度的不同，结构承受载荷的能力和崩溃极限都不相同。拔模斜度越小。则抗压能力越大。因此，在设计纸塑的缓冲结构时，要尽可能的将拔模斜度设计的小一些，一般的设计范围在4。-8。之间为宜。3、 纸塑制品的缓冲结构设计。假设一个擦和你拼形状规则，重量为W，许用脆值为C,其最大跌落高度为H，选用肋状纸浆模塑材料。通过静态压缩试验得出纸浆模塑的缓冲系数最大应力（C-m）曲线。缓冲系数随最大应力变化呈凹谷状，开口向上，谷底最低点的坐标是最小缓冲系数C和对应最大应力值m。为了降低成本，同时又能满足一定的冲冲击防护能力，力求缓冲材料最省，采用“过原点切线法”，即从原点出发，做曲线的切线，切点为（CO.m0）,其中CO为切点处缓冲系数，m0为相对应的最大应力值。曲线如图1所示。在（C，CO）范围内选择一个合适的缓冲系数C1及对应的最大应力值m1，使其尽量满足所求的缓冲衬垫的面积相对较小，厚度相对较高，从而使衬垫既有良好的缓冲性能，有可是材料较省。利用上述已知条件可求的缓冲衬垫的长和宽，分别设为M和V。当产品从最大跌落高度跌落时，所受的最大冲击力为P。P=WXC。为了防止产品受损，缓冲衬垫此时必须能吸收至少P大小的冲击力所产生的能量。假设选用n个缓冲结构单元，每个结构单元面积为axb，各结构单元相同企鹅均匀排列，通过静态压缩试验知它能承受的最大载荷为P。当结构单元的浆料配比，状和擦比斜度均相同的情况下，产生单行极限载荷与最大载荷的比值恒定，记为a。从而满足；P=-WxC=axnxp。设在长度方向上有X个结构单元，在宽度方向上有y个结构单元。结构单元间隙为i。为了节约材料，使其缓冲材料的面积A达到符合要求的较小值同时，衬垫的结构达到最大值。建立数学模型；利用线性规划问题的求解方法，求出满足条件的最优解x，y及其间隙i。通过已知条件计算得知缓冲衬垫的厚度T，设在高度方向上有z个缓冲结构单元，结构单元高度为I,zI=T,则：根据z的主确定纸塑的定量厚度，根据缓冲衬垫的厚度，选择纸塑制品的个数。根据产品的固有要求确定制品的拔模斜度。结构设计的基本图形：当衬垫设计成型之后，还要对其进行强度校核、擾度校核、跌落姿态改变时缓冲能力的校核、蠕变量校核机温湿度校核等。来确保衬垫时候满足性能要求。如果在校核中，缓冲产点与产品接触部位不能承受冲击力的最大应力，则应重新计算结构尺寸。当衬垫的尺寸面积与厚度之比超过一定的厚度时，衬垫容易擾曲或变形，大大降低衬垫的负重能力。为了避免擾曲，其中最小承载面积与厚度只比应符合科斯特纳经验公式。缓冲衬垫在校核中如果不能满足角的冲击校核，必须对其缓冲结构进行重新设计。最后，根据流通过程中可能出现的环境条件修正衬垫的结构尺寸。设计成型后的还从衬垫诺要进行流通环节，必须与产品及其外包装进行一系列的运输包装测试，目的是为了确定缓冲衬垫的可靠性。首先，模拟包装件再运输过程中受到的冲击和振动过程，对其进行冲击。振动试验。其次，分析试验数据，确定包装机爱你的损坏能力，最后，据此数据，确定包装件的破损能力。最后，据此确定缓冲衬垫是受满足产品的设计要求，诺不符合，则重新修正衬垫的结构尺寸，时期缓冲性能能够更为优良，直到衬垫结构完全符合产品的设计要求为止。4、 结语本设计从能量角度分析，选取合适的缓冲系数以及对应的最大静应力，然后据此就算出缓冲衬垫的结构单元数，从而确定纸塑缓冲衬垫的基本构形。纸塑制品由于其特殊的结构造成了缓冲设计的重点在于结构单元的设计。因此，要实现最优化的缓冲包