电热水器缓冲包装结构设计优化分析范文

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摘要：随着社会经济不断发展，家电产品市场一片繁荣，家电行业的迅速发展，给人们的生活和生产带来了巨大的便利，但是由于人们对家电的需求量增大，家电产品在生产、运输、销售的过程中很容易因为产品包装不善出现损坏。以电热水器为例，研究了其缓冲包装结构的设计特点。缓冲包装结构主要是通过电热水器本身的材质和结构特点，分析其容易受损的原因，并根据运输环境，制订相关尺寸的衬垫结构。电热水器缓冲衬垫设计中除了质量问题，还应该兼顾材料节省等因素，对电热水器缓冲包装进行轻量化设计，随着对缓冲包装结构的研究不断深入，制订更加优化的缓冲包装结构势在必行，选择合理可行的优化设计方案可以有效降低成本，使产品平台通用化，在其他家电产品的缓冲包装设计上面可以广泛推广。

关键词：电热水器；缓冲包装；结构设计；生态文明

当前，社会经济飞速发展，人类社会发展已经从工业文明开始向生态文明转变，生态文明建设俨然已是当前时代的主体，成为社会发展的必然趋势。我国由于特殊的经济形式，更是面临着生态化与经济化并重的局面。目前，世界各国都开始兴起低碳节能的经济模式。在我国的包装行业中就面临着低碳环保的改革趋势。我国的包装行业较发达国家相比，起步较晚，最初的包装行业主要是用于军事方面的包装使用，后来随着社会不断进步，包装行业开始逐渐渗透于各个行业中。虽然我国的包装行业起步较晚，生产水平十分有限，但是自我国进入世贸组织以来，我国的各行各业都有了显著发展，不断在进行优化改良。我国的包装行业发展也逐步从分散化向规模化进行革新，电热水器缓冲包装设计和优化是新时代必然的发展走向。

1缓冲包装设计现状

当前，我国的包装缓冲材料正在由传统形式向环保、绿色无污染方向发展，比如纸浆模、蜂窝纸板等等。但是在当前我们家电产品（洗衣机、电视机、电冰箱、电热水器等）缓冲材料的应用中还是主要采用泡沫材料制作缓冲衬垫。经国内外相关人员的研究表明，目前纸浆模塑一类的环保型缓冲材料的生产技术还不够成熟，其结构强度及力学性能还有待提高，纸浆模塑缓冲衬垫的生产设计主要是传统的经验得来，没有形成系统的技术指导。目前，纸浆模塑主要应用于一些小型的家电产品的缓冲材料制作中。但在大、中型家电产品的应用中还不够广泛，若要广泛应用，还需要有一个漫长的研发过程。目前，家电行业的缓冲材料主要是用泡沫材料进行生产，但是当前国内缓冲包装设计理论基础较为缺乏，通常是以经验作为生产依据，导致缓冲衬垫的设计生产只是单纯的以保护产品为目的，设计及生产中存在着很多不规范的情况，如果不及时进行优化整改，将会导致包装材料过剩出现资源浪费的情况。过剩的包装材料流入生态环境中，将加剧环境的承载负荷，对环境造成严重污染。因此，家电缓冲包装结构在传统性材料向环保型材料发展过渡阶段，应该有效、合理、节制地进行生产设计，以响应国家可持续经济发展的号召。

2电热水器缓冲包装优化的意义

据相关科学调查发现，就目前的国际市场而言，家电领域中由于包装问题而导致的经济损失每年高达10亿元。分析其中的原因，一方面是由于家电产品的技术发展迅速，家电产品更新换代的时间短，缓冲包装设计不能达到快速发展的家电行业要求，出现包装缓冲衬垫结构老化，包装效果不符合要求；另一方面，一部分商家为了在家电产品的运输及销售中最大限度地保护产品不受磨损，所以，常常使用比正常包装多几倍的防损衬垫，这就极大地造成了资源的浪费。在电热水器行业的缓冲包装中尤为明显，所以，改良优化电热水器缓冲包装结构势在必行。近年来，家电行业发展势头迅猛，家电产品品牌种类繁多，不同的家电产品其缓冲包装的使用是不一样的，虽然当前很多学者对洗衣机、电视机、电脑、冰箱一类的家电产品缓冲衬垫进行了系统研究，但是对于电热水器缓冲衬垫包装结构设计的理论研究非常少。加强对电热水器缓冲衬垫研究可以有效地丰富家电领域缓冲衬垫的应用以弥补行业研究空白，在电热水器的缓冲包装生产和设计中融入仿真技术，不仅可以缩短样品制作及设计周期，还可以更好地对缓冲衬垫的力学性能进行综合评估。

3电热水器缓冲包装结构磨损原因

当前我们家电市场上的家用电热水器一般主要有敞开式和封闭式两种，多以封闭式电热水器为主。电热水器在运输的过程中极易受到外部环境的冲击和振动，进而导致动载荷增加作用于产品。如果动载荷强度过大，超过了产品能够承受的范围，将导致产品出现破损，造成严重的经济损失。就力学角度而言其损坏作用的对象有缓冲衬垫及内装产品。内装产品主要会受到以下几种形式的损坏：①冲击过载损坏。包装一旦受到外界跌落冲击后，内在物品的载荷过大产品就极易出现塑性变形，进而出现产品外壳裂缝、凹陷及内部原件损坏等情况。②一些家电产品本身材料具有很强的脆性，冲击拉力增大超过本身承载负荷就会出现断裂破损现象。究其原因，电热水器缓冲包装结构破坏主要有以下几方面原因：①疲劳损坏。在电热水器的生产中，部分元器件由于其特殊性需要使用弹性材料进行制作，在运输过程中长期受到交变应力的作用致使材料超过疲劳强度极限，出现元器件损坏，在使用中失效或灵敏度降低。②表面磨损。如果电热水器的保护包装不合理，在运输中包装受到振动或者冲击时，就会加剧衬垫与内装产品之间的摩擦，导致电热水器表面出现磨损现象，不能满足包装的相关要求。③过度变形。产品衬垫结构设计需要保持在一个较为标准的范围之内，不能超过允许公差，部分产品由于变形过大，就有可能出现相邻部件过度摩擦出现短路或者摩擦损伤，导致缓冲衬垫失效。

4解决措施

现代社会发展迅速，产品的价值除了本身产品的特性以外，还依赖于产品包装的好坏，电热水器包装设计主要包括两方面内容：①产品包装结构造型设计；②包装外观设计，包括文字、线条、色彩、装饰、插图等元素。本文对产品包装结构的研究主要是针对缓冲包装结构的研究，而不对表面装饰造型进行重点分析。电热水器缓冲包装结构的设计主要是根据产品用途、形态、性质、运输方式、销售及销售方式来进行综合设计分析，不同的产品其脆弱性、耐热性、耐湿性、侵蚀性都是不同的，主要以液态和固态两种形式区分，由于产品本身的属性不同，产品缓冲包装设计也不尽相同，比如一些产品为了方便销售时进行展示，其缓冲包装设计就相对简单一点；但如果产品需要长时间保存，在进行缓冲包装设计时就应该首先考虑其密封性与坚固性。在针对电热水器缓冲衬垫的设计中，其主要考虑的因素为如何有效地将运输过程中的冲击力及振动通过缓冲衬垫对相应负荷进行承担，尽量避免由于运输途中的振动、冲击、静压力过大导致产品内部元件受损。总而言之，电热水器产品包装缓冲衬垫在设计中应该具有方便性、可变性、保护性及生产合理性。优化电热水器缓冲包装设计优化一般包括以下内容：通过将实际的物理模型转化为数字模型，明确相关的设计条件及目标，通过参数变化来对设计方案进行优化和改良，通过先进的计算机技术对数学模型进行求解，继而得出改良优化方案。在电热水器的缓冲包装优化改良设计中，设置目标函数及预设常量，常量通常情况下不需要进行调整，通过调节各项变量来实现目标函数。在数字模型中应该根据实际需求对设计变量进行有效控制，将设计的变量取值和限制称为约束条件。

电热水器的缓冲衬垫的改良设计中首先应该进行轻量化处理。通过对改良结果进行分析，看其改进的思路及方法是否具有一定的可行性，然后根据这个改进思路进行产品结构优化，实行多目标优化的方式建立相关优化数字模型进行计算；根据所得出的结果选择最佳设计方案。此外，设计方案还需要进行实验检验即静力分析测试，检测缓冲衬垫是否能够满足相关产品需求，缓冲性能是否合格，从而从理论上设计出合理、科学的缓冲衬垫。

5结束语

在电热水器缓冲衬垫结构优化设计中，我们需要将实践与理论知识相互结合，本文对电热水器缓冲装置的磨损相关因素进行分析，发现缓冲衬垫结构性能会受到多方面因素的影响，由于当前电热水器缓冲设计中理论分析、设计与优化中受技术能力的制约，发展进程还十分缓慢，但我们应该看到其中的潜力和挑战，积极地进行缓冲衬垫的优化改良设计。本文缓冲衬垫改良主要是根据材料的结构强度进行分析，后续对缓冲衬垫优化设计中还可以从多方面进行研究，以提高包装行业的技术水平，符合国家可持续发展的相关策略。

参考文献：

［1］林冬鸣.纸浆模塑缓冲衬垫的结构性能分析与制品设计［D］.无锡：江南大学，2008.

［2］何艳萍.笔记本电脑纸浆模塑缓冲包装结构设计及测试［D］.西安：西安理工大学，2009.

［3］王玮.电热水器远程控制器的实现及基于SOPC的设计［D］.郑州：郑州大学，2003.

［4］车宪香.包装件跌落模拟计算与缓冲结构优化［D］.济南：山东大学，2013.

作者:周霞 单位:广东顺德圣堡莱热能科技有限公司