白酒包裝盒的鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計簡析

刁厚昌 郭偉東 王傳龍

摘要：隨著白酒行業(yè)的不斷發(fā)展，白酒包裝在行業(yè)中的作用越發(fā)重要，鎖扣作為酒類包裝中的一個小零件，卻通常發(fā)揮著重要作用，白酒包裝盒能否實現(xiàn)對商品的有效保護(hù)都與鎖扣的功能息息相關(guān)。本文通過對鎖扣發(fā)展歷程的探究，剖析了白酒包裝鎖扣設(shè)計的注意事項及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)控制點，由點及面不斷提升白酒包裝的附加值及市場競爭力。

關(guān)鍵詞：白酒包裝;鎖扣設(shè)計;結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TS261文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）02-0157-02

隨著社會的發(fā)展及市場經(jīng)濟(jì)的需要，包裝不再單純是為了保護(hù)和儲藏產(chǎn)品的工具，它逐漸演變成一種符號，成為產(chǎn)品信息傳達(dá)與品牌文化推廣的重要載體[1]。對于一套完整的白酒包裝來說，鎖扣僅是包裝盒配件中很小的一部分，但它卻在整個包裝結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著重要作用。近年來，隨著白酒行業(yè)的復(fù)蘇，塑膠包裝生產(chǎn)廠家不斷增多[2]，鎖扣的使用越來越頻繁。然而隨著鎖扣生產(chǎn)廠家的不斷增多，很多廠家一味進(jìn)行產(chǎn)品模仿，鮮有自主創(chuàng)新，經(jīng)常會出現(xiàn)鎖扣開啟困難，或在酒包裝運輸中因鎖扣掉落，進(jìn)而包裝防護(hù)失效，出現(xiàn)酒瓶破壞等情況。因此，對鎖扣結(jié)構(gòu)合理性的研究也就顯得非常重要。

1 白酒包裝盒的鎖扣結(jié)構(gòu)概述

白酒包裝盒的鎖扣，行業(yè)內(nèi)也稱為卡扣，具有插銷的功能，同時兼顧了扣合功能，是酒包裝盒常用的連接固定件之一，鎖扣主要用于連接固定兩個可分離的部件，如盒體和底座、盒體和上蓋等部件。鎖扣的關(guān)鍵作用在于“鎖”和“扣”，指通過簡易裝配（裝配強(qiáng)度要求較低），如通過“卡”或“扣”等動作，達(dá)到“鎖緊、固定”包裝盒各配件的作用，通常鎖扣的表面有企業(yè)相應(yīng)的標(biāo)志，其裝配形式如圖1所示。

2 白酒包裝盒的鎖扣設(shè)計需注意的問題

固定和拔脫對于白酒包裝來說，似乎是兩個矛盾的問題，既要求設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，便于開啟，符合人機(jī)工程原理，增加消費體驗，同時，又要求包裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足運輸條件要求[3]，如何解決這個矛盾的問題就成為我們設(shè)計白酒包裝鎖扣成敗的關(guān)鍵。鎖扣設(shè)計需要考慮以下幾方面問題：

2.1需注意包裝的材質(zhì)

若包裝材質(zhì)為紙張，在儲存運輸過程中受熱脹冷縮的影響較大且紙張模切鎖扣孔的誤差也相對較大，因此在進(jìn)行鎖扣設(shè)計時需適當(dāng)加大鎖扣與包裝的配合過盈量，而對于白酒塑膠包裝，受熱脹冷縮的變形影響相對較小且鎖扣孔相對標(biāo)準(zhǔn)，則可按正常理論值進(jìn)行鎖扣的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.2 需注意平衡鎖扣固定與拉拔的關(guān)系

通常鎖扣連接固定酒包裝盒，是指鎖扣穿過包裝兩個不同的部件，然后把可拆卸的部分固定為一體，而鎖扣的拔脫是指鎖扣脫離包裝盒的整個過程。為避免包裝在正常運輸中鎖扣脫離，通常設(shè)計者一味加大鎖扣與包裝的配合過盈量，導(dǎo)致消費者開啟費力甚至無法開啟包裝，影響消費體驗[4]，而如何平衡鎖扣固定與拉拔的關(guān)系，需通過力學(xué)分析和實際測試不斷優(yōu)化改進(jìn)。

2.3 需注意材質(zhì)和工藝的選擇

為了節(jié)約成本和便于后序工藝處理，鎖扣通常采用ABS材料成型，需要注意的是鎖扣受真空鍍的影響較大，通常真空鍍后的鎖扣回彈力比鍍前明顯減弱，在包裝運輸過程中可能會發(fā)生鎖扣脫離包裝的情況。因此，在鎖扣設(shè)計中可根據(jù)實際需要選擇鎖扣真空鍍的部位，選擇韌性更好的PC材料替代。

2.4 需注意安全性設(shè)計

在鎖扣設(shè)計時應(yīng)盡量將與手接觸的部分設(shè)計為圓角或弧面，避免尖銳或不規(guī)則形狀，同時在產(chǎn)品生產(chǎn)中還需注意毛邊、毛刺等缺陷，盡可能減少因鎖扣設(shè)計或生產(chǎn)等缺陷導(dǎo)致的開啟包裝時劃傷手指等情況的發(fā)生[5]。

3 白酒包裝盒的不同類型鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

3.1 四爪式鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計

四爪式鎖扣是指鎖扣的插銷部分由四個相同的爪式彈性件結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因其結(jié)構(gòu)可靠、產(chǎn)品適應(yīng)性廣且生產(chǎn)成本較低而在白酒包裝盒上被廣泛使用，通常四爪式鎖扣采用ABS或PC材料熱塑成型，包裝開啟時拉拔鎖扣，爪式彈性件收縮后鎖扣脫離盒體完成開啟動作，如圖2所示。

參數(shù)設(shè)計要點：h1> 3mm;h2> h3;φ1=7.9～8.2mm;φ3>φ1>φ2;d1>φ3-φ1>0.5mm;

h1為鎖扣與盒體、底座的配合段，也是鎖扣主要承受包裝跌落沖擊力的部分，h2為鎖扣與包裝盒的過盈配合段，h2尺寸越大，鎖扣受外力脫離包裝的風(fēng)險越小;h3為鎖扣與包裝配合的導(dǎo)向段，其取值可根據(jù)實際情況設(shè)計。

酒包裝行業(yè)為了便于鎖扣的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，通常對鎖扣φ1取值7.9～8.2mm，而包裝盒上的鎖扣孔取值8.3mm，即鎖扣裝配好后，鎖扣與包裝的鎖扣孔之間最大有0.4mm的間隙;φ2取值小于φ1，便于鎖扣裝配時更好地起到導(dǎo)向作用;φ3則根據(jù)包裝配合的實際需求來設(shè)計。需要特別注意的是，φ3-φ1的值必須小于d1，否則會因鎖扣變形量較小導(dǎo)致無法與包裝鎖扣孔配合的情況。

3.2 兩爪式鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計

兩爪式鎖扣是在四爪式鎖扣模具加工相對復(fù)雜，生產(chǎn)周期相對較長以及產(chǎn)品精度要求較高等背景下衍生而來。通常兩爪式鎖扣采用強(qiáng)制脫模方式，簡化了模具結(jié)構(gòu)，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，同時又兼顧了鎖扣的扣合固定功能。目前常見的兩爪式鎖扣有兩種材質(zhì)：一種是ABS材質(zhì)，另一種是PP材質(zhì)。其中PP材質(zhì)的鎖扣集成了拉環(huán)功能，即通過鎖扣自帶的拉環(huán)可拔脫鎖扣;而ABS材質(zhì)的鎖扣則需通過額外的拉環(huán)配件來實現(xiàn)拉拔功能，如圖3所示。

兩爪式鎖扣設(shè)計注意事項：兩爪式鎖扣參數(shù)設(shè)置與四爪式鎖扣基本相同，但因彈性結(jié)構(gòu)只有兩爪，受外力作用下更易變形。因此增大了兩爪彈性結(jié)構(gòu)的寬度，同時加強(qiáng)了hp段與包裝的過盈配合強(qiáng)度。

兩爪式鎖扣因彈性結(jié)構(gòu)的變化，對于紙張類受潮易變形的包裝盒適應(yīng)性相對減弱。因此在酒包裝鎖扣選擇時，需根據(jù)具體情況選擇使用。

3.3 凸點式鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計

凸點式鎖扣是兩爪式鎖扣的進(jìn)一步衍生產(chǎn)品，自開發(fā)以來，以質(zhì)優(yōu)價廉和更優(yōu)的開啟體驗受到客戶的廣泛好評。其設(shè)計原理主要是對鎖扣的基本功能進(jìn)行分割，即把鎖扣的“鎖”與“扣”功能分開，進(jìn)而減小鎖扣與包裝盒的過盈面，提升開啟體驗感，如圖4所示。

凸點式鎖扣設(shè)計注意事項：凸點式鎖扣是在插銷的末端獨立出一個區(qū)域來設(shè)置彈力結(jié)構(gòu)凸起，同時為了保證彈片的變形量，通常彈片有效變形力臂d1> 2mm，且鎖扣整體壁厚設(shè)置較薄，既可減少產(chǎn)品克重，同時在保證彈片變形量的情況下簡化模具結(jié)構(gòu)。

此類鎖扣沒有嚴(yán)格意義上的導(dǎo)向段，因鎖扣整體壁厚較薄，φ2通常是φ1正常拔模角后的尺寸，僅作倒角處理，同時因鎖扣彈性結(jié)構(gòu)段較少，通常增大φ1尺寸來減少鎖扣與包裝鎖扣孔之間的間隙。在包裝開啟時，也因凸起式鎖扣與包裝盒的過盈配合段較少，包裝開啟較順暢，體驗感較佳。

3.4 防偽鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計

防偽鎖扣是鎖扣的另一種形態(tài)，是指把包裝盒的防偽結(jié)構(gòu)與常規(guī)鎖扣相結(jié)合，通過常規(guī)的拉拔鎖扣動作，在鎖扣脫離包裝盒的同時，實現(xiàn)包裝盒部件的物理破壞。防偽鎖扣裝配時需要區(qū)分方向，通常把包裝盒的鎖扣孔設(shè)置為條形孔，而鎖扣的彈力片采用條形的彈力結(jié)構(gòu)。以常規(guī)拉拔鎖扣開啟包裝的動作為例，防偽鎖扣大概有以下兩種形式：

3.4.1 卡環(huán)+卡扣防偽鎖扣結(jié)構(gòu)

卡環(huán)+卡扣防偽鎖扣的靈感來源于膨脹螺絲，即卡扣在外力作用下壓入卡環(huán)，卡環(huán)的彈力結(jié)構(gòu)受卡扣的膨脹作用與包裝緊密配合，此時卡扣與卡環(huán)形成一個完整的防偽鎖扣，通?？叟c卡環(huán)扣合后結(jié)構(gòu)不可逆，如圖5所示。

參數(shù)設(shè)計要點：d1≤d3;d4= d1+ 0.8mm;h3= h2+ 0.3 mm;此類防偽鎖扣是由兩個部件共同組成的防偽鎖扣，需由兩次裝配動作完成防偽卡扣，裝配稍顯繁瑣。

3.4.2 一體式防偽鎖扣

—體式防偽鎖扣是卡環(huán)+卡扣防偽鎖扣的升級版，其原理主要采用功能分割的方式，把防偽結(jié)構(gòu)部件與鎖扣承受包裝跌落沖擊力的插銷部件位置分割，不僅減弱了防偽鎖扣的裝配強(qiáng)度，同時還因插銷部件的支撐減弱了防偽結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提升了包裝開啟的用戶體驗。實測拉拔開啟力由以前的100N以上減弱到40N左右，如圖6所示。

4 結(jié)語

本文通過對鎖扣的發(fā)展歷程及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計探究，剖析了鎖扣結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的關(guān)鍵控制點，為后續(xù)鎖扣的創(chuàng)新設(shè)計提供了思路和借鑒。同時鎖扣作為包裝配件中的一個零件，未來或會承擔(dān)越來越多的功能，甚至改變現(xiàn)有形態(tài)和作用。在未來的鎖扣設(shè)計中，我們還需進(jìn)一步探索鎖扣的未來發(fā)展趨勢，從而促進(jìn)酒包裝行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]孫魯寧，中國現(xiàn)代白酒包裝特性的研究[J].藝術(shù)教育，2012 （06）：148-149

[2]刁厚昌，白酒塑膠包裝防偽結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析[J].工業(yè)設(shè)計，2019 （11）：159-160.

[3]崔華春.酒包裝設(shè)計發(fā)展趨勢研究[D].江南大學(xué)，2004

[4]柯勝海，論包裝開啟方式人性化設(shè)計的影響因素[J].中國包裝工業(yè)，2009 （08）：34-36.

[5]吳培熙.塑料制品生產(chǎn)工藝手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.