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蜂窝纸板箱塑料护角的仿真分析

蜂窝纸板箱塑料护角的仿真分析

蜂窝纸板

是新型的绿色缓冲包装材料,具有优异的缓冲吸能特性,较高的耐压性能,且具有重量轻,强度高,承重大,成本低,易回收处理等优点。蜂窝纸板的缺点是不可折叠性,目前不能实现自动化制箱,在应用上受到限制。可以用带卡扣的塑料护角代替纸护角

,优化蜂窝纸箱

棱边以及角部的连接方法,提高蜂窝纸板箱的性能,同时简化蜂窝纸板箱的制造过程。

与木箱相比,蜂窝纸板箱缓冲性能高出2~8倍、重量轻55%~75%。与传统的瓦楞纸箱相比,蜂窝纸板箱的机械性能更好。试验表明,蜂窝纸板包装箱内装易碎物品破损率比瓦楞纸箱降低50%~97% ;与同规格的瓦楞纸箱重量比为2:5,可节约纸板60% 。是目前产品包装设计中广泛采用的缓冲包装材料。用于电子电工产品、精密仪器、家用电器等产品的包装,是国际公认新型环保包装产品。国内对蜂窝纸板的性能研究集中在蜂窝纸板静态结构稳定性研究和动态缓冲性能研究两方面。蜂窝纸板箱在生产和使用中存在的一个问题是棱边的连接。传统的纸护角在蜂窝纸板箱生产过程中通过粘接方式进行连接。生产工艺较为复杂,且粘结牢固度难以控制,造成蜂窝纸板箱质量不稳定。在重型包装中还需辅其它的加固件、连接件进行连接,使用不方便,且强度不大。因此需要新型的护角代替纸护角。

塑料护角采用卡扣结构对蜂窝纸板进行连接,代替传统的粘接方式。这样可优化纸箱生产工艺,降低劳动强度,提高蜂窝纸板箱的强度。塑料护角的结构特点使其具有可拆卸性,并且可以反复使用,从而降低蜂窝纸板箱整体成本。塑料护角硬度大于纸护角,放置在纸箱内外两侧,能够保护纸箱。

卡扣是一种非常简单、经济和快速的连接的两个不同的组成部件方式。所有类型的卡扣都有一个共同的设计原则,即一个突出部分组件在连接操作过程中产生小变形,然后与一个倒钩组件相互卡紧,最后卡扣的突出部分应该返回一个无应力状态。突出部分组件又称为锁紧件。根据锁紧件的不同卡扣可分为悬臂梁卡扣、平面型卡扣、止逆型卡扣、扭转型卡扣和圆环形卡扣。其中悬臂梁卡扣是最常见的一种。

图一 卡扣钉尺(mm)

蜂窝纸板的厚度通常在l0mm至60mm之间,为方便后续研究,选用厚30mm的蜂窝纸板。根据蜂窝纸板的结构特点,设计了塑料护角。该护角由内外各一个L型护角板和若干卡扣钉组成。内护角板的板面上根据蜂窝纸板的蜂窝间距打孔,形成卡扣的倒钩结构。外护角板在对应位置打孔,便于卡扣钉穿过,并最终与卡扣钉尾部配合形成卡紧状态。护角板上的孔交错分布,有利于形成最终的固定面。如果孔呈直线分布,蜂窝纸板的受力会过于集中,并且不利于安排卡扣钉的位置。卡扣钉采取悬臂梁卡扣设计。由于悬臂梁穿过蜂窝纸板时与蜂窝侧壁并不接触,而是处于悬空状态。为保证悬臂梁的强度,将悬臂梁卡扣设计成两个对称放置的120度弧形悬臂卡扣。卡扣钉尺寸如图一所示。卡扣钉在装配过程中,先穿过外护角板上的孔, 再刺破蜂窝纸板的两张面纸,最后和内护角板上的孔形成卡扣锁合。因为内外护角板上的孔是根据蜂窝纸板的蜂窝间距确定的位置,所以在卡扣钉穿过蜂窝纸板时应恰好经过一个蜂窝孔隙,而不会破坏蜂窝纸板的侧壁。卡扣钉并没有像传统的卡扣那样直接和外护角板连成一体,这里主要考虑到两个方面:一是注塑成型的问题。外护角板的尺寸较大,在其上增加很多小的柱状凸起,注塑较难实现。而单独注塑成型外护角板和卡扣钉的较为容易。二是安装的问题。单独的卡扣钉比较容易安装,安装过程类似逐个拧紧螺丝的过程,可以分步操作,而不必对齐每个内外护角上的孔眼再安装。

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