機(jī)載電子設(shè)備的緩沖包裝設(shè)計(jì)

董偉　張巧鳳

摘 要：通過(guò)對(duì)緩沖包裝設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究，針對(duì)機(jī)載電子設(shè)備越來(lái)越精密、集成度越來(lái)越高的特點(diǎn)，提出適合于機(jī)載電子設(shè)備緩沖包裝的方法，并按照局部緩沖包裝法對(duì)某機(jī)載電子設(shè)備的緩沖包裝進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)載電子設(shè)備；緩沖包裝；運(yùn)輸包裝

機(jī)載電子設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱“設(shè)備”）作為機(jī)載產(chǎn)品的重要組成部分，行業(yè)內(nèi)對(duì)其全壽命周期的研制過(guò)程都有嚴(yán)格的要求，而運(yùn)輸包裝作為一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一直以來(lái)沒(méi)有引起足夠重視，屬于薄弱環(huán)節(jié)[ 1 ]。作為技術(shù)密集型產(chǎn)品，隨著技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備和其內(nèi)部元器件越來(lái)越精密，集成度越來(lái)越高，在運(yùn)輸、存儲(chǔ)和裝卸等過(guò)程中更容易損傷，而設(shè)備經(jīng)常發(fā)生的外表面磨損、內(nèi)部走線線束松動(dòng)以及個(gè)別零件變形都是由于包裝運(yùn)輸不當(dāng)導(dǎo)致[ 2 ]。

針對(duì)設(shè)備開(kāi)展的緩沖包裝設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合設(shè)備的特點(diǎn)[ 3 ]，如：設(shè)備外部有電連接器和安裝支點(diǎn)等突出物；設(shè)備根據(jù)其在飛機(jī)安裝的位置不同，其能夠承受的最大加速度（脆值）不同；設(shè)備多為不規(guī)則外形，外殼經(jīng)常設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋等斜面等。緩沖包裝設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。

1 緩沖包裝方法的選擇

緩沖包裝設(shè)計(jì)方法有全面緩沖、局部緩沖、懸浮式全面緩沖等三種。在選擇緩沖包裝設(shè)計(jì)方法時(shí)，因?yàn)樵O(shè)備外表面不是規(guī)則面，所以無(wú)法選擇全面緩沖包裝法，因?yàn)樵O(shè)備可以承受一定的加速度，基于成本考慮，不需要采用懸浮式緩沖包裝法，所以，通常設(shè)備采用局部緩沖包裝。下面以某設(shè)備進(jìn)行局部緩沖包裝設(shè)計(jì)為例，介紹緩沖包裝的設(shè)計(jì)。

2 緩沖包裝設(shè)計(jì)步驟

2.1 一般步驟

緩沖包裝設(shè)計(jì)按以下步驟執(zhí)行：A.確定所有有關(guān)的因素，它們包括產(chǎn)品的特性、重量、脆值、尺寸及其他特點(diǎn)（如凸起部分或非支承表面等）、產(chǎn)品的數(shù)量、預(yù)計(jì)的運(yùn)輸環(huán)境條件（尤其是跌落高度、包裝容器沖擊部位、大氣條件以及運(yùn)輸方式等）；B.確定防護(hù)產(chǎn)品的最經(jīng)濟(jì)的緩沖包裝材料及方法；C.計(jì)算或估算需要用來(lái)補(bǔ)償蠕變的緩沖襯墊的厚度余量；

2.2 基本參數(shù)的確定

在開(kāi)展緩沖設(shè)計(jì)時(shí)，需確定以下參數(shù)：A.產(chǎn)品特性：包括產(chǎn)品的長(zhǎng)、寬、高的外形尺寸（A×B×C），重量（W）；B.脆值：產(chǎn)品的脆值是機(jī)載電子設(shè)備在破壞和發(fā)生功能失效前在任何方向所能承受的最大加速度。目前民機(jī)機(jī)載設(shè)備產(chǎn)品約為20G，軍機(jī)機(jī)載設(shè)備產(chǎn)品約為40G；C.跌落高度（H）：按照HB5871.1規(guī)定，設(shè)備類產(chǎn)品的包裝件流通條件為Ⅰ級(jí)（運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)多，可能遇到粗暴的裝卸作業(yè)）。按照HB5871.4規(guī)定，包裝件流通條件為Ⅰ級(jí)，重量小于25KG時(shí)，其跌落高度為900mm。

2.3 緩沖包裝材料的選擇

目前GJB/Z 85緩沖包裝設(shè)計(jì)手冊(cè)中，常用的緩沖材料有聚氨酯、聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、氣泡薄膜等幾種。其中聚乙烯泡沫具有密度低、重量輕、隔熱、防水和良好的緩沖性能等優(yōu)點(diǎn)，考慮到采購(gòu)渠道和使用經(jīng)驗(yàn)方面，本文推薦選用聚乙烯泡沫作為緩沖包裝材料。該種材料可以針對(duì)設(shè)備有突出物的特點(diǎn)，在包裝時(shí)及時(shí)對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行裁剪修改，方便操作。

2.4 緩沖包裝材料的厚度

2.4.1計(jì)算方法

確定緩沖材料的厚度按照以下情況進(jìn)行計(jì)算：

對(duì)于已經(jīng)確定了緩沖材料和產(chǎn)品的接觸面積A的情況下，需確定厚度，按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

a）由公式σm=WG/A求出最大應(yīng)力；

b）找出緩沖系數(shù)C-最大靜應(yīng)力σm曲線中對(duì)應(yīng)最大應(yīng)力值的緩沖系數(shù)C；

c）根據(jù)公式T=CH/G，求出緩沖材料的最小厚度T。

2.4.2示例

某設(shè)備，如圖1所示，其重量為15KG，外形尺寸為320mm

×256.3mm×194mm，其脆值為40G，要保證從90CM的高處跌落而不破損，緩沖材料選用密度為0.037g/cm3的聚乙烯泡沫，計(jì)算產(chǎn)品上下接觸面的緩沖材料所需最小厚度。

由于上下接觸面是產(chǎn)品的外表面全面緩沖，所以已知了接觸面積A，則按照計(jì)算方法中的第一種方法進(jìn)行計(jì)算即可。

a）由公式σm=WG/A求出最大應(yīng)力：

σm=WG/A=（15×9.8×40）/（320×256.3×10-6）=0.7×105pa

b）找出緩沖系數(shù)C-最大靜應(yīng)力σm曲線中對(duì)應(yīng)最大應(yīng)力值的緩沖系數(shù)C；從緩沖材料C-σm曲線，密度為0.037g/cm3的聚乙烯泡沫對(duì)應(yīng)的σm=0.7×105pa時(shí)，緩沖系數(shù)C=5.2。

c）根據(jù)公式T=CH/G，求出緩沖材料的最小厚度T。

T=CH/G=（5.2×90）/40=11.7cm

由此可以計(jì)算出，上下接觸面的最小厚度為11.7cm。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)機(jī)載電子設(shè)備的運(yùn)輸包裝由于一些條件所限，緩沖包裝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還不夠成熟，設(shè)計(jì)人員往往是冗余設(shè)計(jì)或盲目設(shè)計(jì)，導(dǎo)致緩沖包裝沒(méi)有起到應(yīng)有的作用，緩沖包裝設(shè)計(jì)作為設(shè)備運(yùn)輸包裝的重要部分，只要設(shè)計(jì)人員充分認(rèn)識(shí)緩沖包裝設(shè)計(jì)的重要性，以標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，合理選取設(shè)計(jì)防護(hù)材料，積極積累經(jīng)驗(yàn)，才能使設(shè)備的運(yùn)輸包裝真正滿足包裝、裝卸、運(yùn)輸?shù)纫蟆?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱蘭琴，楊文芳，李雨.某機(jī)載電子設(shè)備機(jī)架隔振緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].振動(dòng)與沖擊，2015，34（11）：183-187.

[2] 生建友.談軍用電子設(shè)備的包裝[J].包裝工程，2013，34（011）：121-125.

[3] 羅少鋒，郭寶華，閆濟(jì)軍.對(duì)軍品包裝設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)思考[J].包裝工程，2010（1）：115-118.

作者簡(jiǎn)介：董偉（1986-），男，漢族，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟人，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要從事機(jī)載電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。