為防止產(chǎn)品在流通過程中受到外界沖擊和振動(dòng)等機(jī)械載荷作用而發(fā)生機(jī)械損傷，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行緩沖保護(hù)。包裝箱中的緩沖材料能夠吸收沖擊和振動(dòng)的能量，保證包裝件在可能的惡劣物流環(huán)境中不發(fā)生破損。
緩沖材料主要有塑料緩沖材料和紙制緩沖材料兩大類。塑料緩沖材料一般為經(jīng)過發(fā)泡處理的合成樹脂，主要包括發(fā)泡聚乙烯（EPE）、發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）、聚氨酯（PU）等發(fā)泡塑料和氣墊塑料薄膜，這些材料對(duì)環(huán)境有相當(dāng)程度的影響，不易回收利用，不利于可持續(xù)發(fā)展和我國(guó)所倡導(dǎo)的和諧社會(huì)理念。紙質(zhì)緩沖材料是近來(lái)國(guó)際上發(fā)展非常迅速的新一代綠色環(huán)保類材料，其生產(chǎn)原料主要為紙漿以及相關(guān)的加工助劑，是一種輕質(zhì)、高緩沖性的彈性材料。這種材料相對(duì)于泡沫材料，能夠全部降解，環(huán)保性能優(yōu)良，是一種廣為關(guān)注的代木代塑新材料，在家電包裝中得到了廣泛關(guān)注。
家電產(chǎn)品中洗衣機(jī)的傳統(tǒng)緩沖包裝由發(fā)泡塑料制成的頂蓋、底襯墊和鑲條組成。洗衣機(jī)主體通過底部金屬固定圈固定于泡沫底襯墊上，泡沫頂蓋放置在洗衣機(jī)主體的上面，泡沫底襯墊和頂蓋之間使用塑料緩沖材料連接。塑料緩沖包裝襯墊根據(jù)洗衣機(jī)底部金屬固定圈以及底部外殼形狀制成，用于固定洗衣機(jī)主體，確保洗衣機(jī)在運(yùn)輸過程中不發(fā)生移動(dòng)，同時(shí)還具有一定的緩沖作用。
目前，洗衣機(jī)包裝多采用塑料緩沖材料，不能再生，也不轉(zhuǎn)化降解，而且體積較大，給回收運(yùn)輸造成了困難。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，發(fā)泡塑料緩沖包裝襯墊已不能適應(yīng)低碳環(huán)保的包裝要求。目前市場(chǎng)上采用的紙質(zhì)緩沖包裝襯墊，大多數(shù)是將蜂窩紙板經(jīng)特殊的沖壓設(shè)備和模具沖壓而成。但是單的蜂窩紙板產(chǎn)品的側(cè)壓強(qiáng)度隨著孔徑的增大而減小，不能可靠地固定洗衣機(jī)產(chǎn)品，而且此種紙質(zhì)緩沖包裝襯墊既不美觀，防水性能也差，長(zhǎng)時(shí)間堆碼存放容易傾斜。
針對(duì)紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的應(yīng)用現(xiàn)狀，并根據(jù)洗衣機(jī)產(chǎn)品的包裝要求，通過將瓦楞紙板和蜂窩紙板組合，并以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種新型紙質(zhì)緩沖包裝襯墊，并提出了它的機(jī)械化生產(chǎn)線方案。
1襯墊的總體結(jié)構(gòu)及性能要求1.1總體結(jié)構(gòu)針對(duì)目前市場(chǎng)上紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的不足，采取瓦楞紙板和蜂窩紙板聯(lián)用的形式，紙質(zhì)緩沖包裝襯墊包括襯墊骨架和粘結(jié)在襯墊骨架上的緩沖體，塑料件粘結(jié)嵌入在襯墊底板上，其中的襯墊骨架由瓦楞紙板折疊而成，緩沖體由蜂窩紙板粘結(jié)而成。本產(chǎn)品以瓦楞紙板作為底托、定位板和插板，以塊狀及條狀蜂窩組件作為緩沖材料，中間通過塑料件嵌入粘合在塊狀蜂板上，大大提高了紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的緩沖強(qiáng)度和抗震性能。并采用了有利于機(jī)械化生產(chǎn)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，便于機(jī)械化生產(chǎn)。紙質(zhì)緩沖包裝襯墊見。
1.瓦楞底托；2.定位瓦楞紙板；3.蜂窩底板左板；4.蜂窩底板；5.蜂窩底板前板；6.蜂窩底板右板；7.塑料件；8.蜂窩底板后板紙質(zhì)緩沖包裝襯墊由可看出，該緩沖包裝襯墊主要由瓦楞紙板、蜂窩板和塑料件組成，主要成型方式為粘膠固定、嵌入和折疊等。裁切好的瓦楞紙板和蜂窩紙板之間為白乳膠粘合固定，塑料件與蜂窩底板之間為嵌入和膠結(jié)固定，蜂窩紙板塊和條之間為白乳膠粘合固定。
瓦楞底托的外側(cè)則采用輥涂的方式涂覆一層防水劑。
紙板防水劑能明顯改善紙板的耐水性，當(dāng)水長(zhǎng)時(shí)間落于紙板時(shí)，不會(huì)因沾濕而成水滴，能防止水分浸透紙板，起到超防水、超疏水效果。
1.2性能要求為了保證紙質(zhì)緩沖包裝襯墊在物流運(yùn)輸過程中能夠起到良好的保護(hù)作用，需要測(cè)試帶有洗衣機(jī)的紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的機(jī)械性能（跌落和振動(dòng)）和防潮性能。本紙質(zhì)緩沖包裝襯墊經(jīng)過杭州松下家用電器公司檢測(cè)檢驗(yàn)，可以達(dá)到以下規(guī)定的項(xiàng)目。
跌落性能。將洗衣機(jī)放置于以上所述的紙質(zhì)緩沖包裝襯墊上，打包包裝好，連續(xù)經(jīng)過45mm高度的角跌落，60mm高度的兩側(cè)楞跌落，45mm高度的兩側(cè)面跌落以及60mm高度的面跌落，洗衣機(jī)無(wú)變形和破損，洗衣機(jī)表面無(wú)劃痕。
振動(dòng)性能。在100Hz連續(xù)振動(dòng)條件下，連續(xù)振動(dòng)40h，洗衣機(jī)均無(wú)變形，鎖緊件無(wú)松動(dòng)，洗衣機(jī)吊桿等易碎部件無(wú)破碎，洗衣機(jī)底部無(wú)劃痕。
堆碼性能。將打包包裝好的洗衣機(jī)放置于之上所述的紙質(zhì)緩沖包裝襯墊上，在洗衣機(jī)包裝箱的頂部垂直分散施加60kg壓力，洗衣機(jī)包裝箱高度變化不大于3mm.防潮性能。滿足ISZ1537-1995要求，即當(dāng)水短時(shí)間落于其上時(shí)，不會(huì)因沾濕而成水滴，能防止水浸透紙板。
2生產(chǎn)設(shè)備的工藝流程及關(guān)鍵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1加工工藝流程分析根據(jù)上文紙制緩沖包裝襯墊結(jié)構(gòu)和性能的分析，可確定紙制緩沖包裝襯墊的成型方式為：瓦楞底托經(jīng)搖翼折疊粘合成型，蜂窩底板膠粘固定在瓦楞底托上，蜂窩左板、右板、后板和定位板膠結(jié)固定在蜂窩底板上，塑料件部分嵌入蜂窩底板，并膠結(jié)固定在蜂窩底板上�；谄浣Y(jié)構(gòu)形式和成型方式的特點(diǎn)，確定該紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的工藝原理。根據(jù)紙質(zhì)緩沖包裝撐條的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其加工過程可以分為瓦楞底托輸送、涂膠，蜂窩塊條移置、粘合，緩沖包裝襯墊自動(dòng)成型，塑料件移置、粘結(jié)等步驟，具體過程見。
該紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的加工工藝流程大致如下：（1）在襯墊底托盒坯上表面指定位置涂膠；（2）蜂窩底板和蜂窩前板通過各自的物料供送機(jī)構(gòu)和移置紙質(zhì)緩沖包裝襯墊加工工藝原理機(jī)構(gòu)，分別粘合固定在底托盒坯的相應(yīng)位置；（3）在蜂窩底板上表面的指定位置涂膠；（4）蜂窩后板和蜂窩左右板通過各自的物料供送機(jī)構(gòu)和移置機(jī)構(gòu)，分別粘合固定在蜂窩底板的相應(yīng)位置；（5）緩沖包裝襯墊進(jìn)入成型工位，通過底托成型機(jī)將襯墊底托成型；（6）在蜂窩底板上表面的指定位置涂膠；（7）瓦楞定位板和塑料件通過各自的物料供送機(jī)構(gòu)和移置機(jī)構(gòu)，分別粘合固定在蜂窩底板的相應(yīng)位置。
為了實(shí)現(xiàn)上述工藝路線，同時(shí)保證各個(gè)設(shè)計(jì)要素的獨(dú)立性，本設(shè)備須要包含如下子系統(tǒng)：物料供送系統(tǒng)、物料移置系統(tǒng)、涂膠系統(tǒng)、底托成型系統(tǒng)、輸送鏈板系統(tǒng)等。
由上述工藝路線可以看出，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，整條生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)必須合理，各工位除其機(jī)械結(jié)構(gòu)安全可靠外，還必須實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，各工位之間在控制子系統(tǒng)的作用下相互配合，協(xié)調(diào)動(dòng)作。
根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀和生產(chǎn)設(shè)備，確定本系統(tǒng)的基本參數(shù)如下：適用物料為紙質(zhì)緩沖包裝襯墊；操作工人數(shù)量為1名；生產(chǎn)能力為每分鐘1015個(gè)；工作時(shí)間為每天8h；年工作日為300d；年生產(chǎn)量為200萬(wàn)個(gè)。
2.2關(guān)鍵機(jī)構(gòu)瓦楞底托成型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)基本參數(shù)，要達(dá)到1015個(gè)/mm的生產(chǎn)能力，則設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)該在12個(gè)以上，平均每個(gè)5s.瓦楞底托成型系統(tǒng)要完成施膠，瓦楞底托的折疊，襟片的粘合、保壓幾個(gè)動(dòng)作，無(wú)疑成為整條生產(chǎn)線的瓶頸工序，故紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的瓦楞底托成型系統(tǒng)為本生產(chǎn)線的關(guān)鍵子系統(tǒng)，其每個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及動(dòng)作的協(xié)調(diào)配合尤其重要。
2.2.1成型工藝及結(jié)構(gòu)組成紙制緩沖包裝襯墊加工到底托成型時(shí)，見，蜂窩底板和前板已經(jīng)粘合在底托上，而蜂窩后板和左右板粘合固定在蜂窩底板上。底托盒坯為一塊已經(jīng)模切壓痕好的瓦楞紙板，底托成型即底托盒坯搖翼折起以及其襟片分別粘合成型的過程。
根據(jù)該類型盒坯的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，可確定其成型工藝為：將紙質(zhì)緩沖包裝襯墊置于自動(dòng)成型機(jī)的成型模具上，在瓦楞底板4角的襟片處進(jìn)行施膠處理，在蜂窩紙板上表面垂直向下加壓，其搖翼以及粘貼襟片通過模具在下壓過程中先后按順序折起，粘貼襟片分別粘合，下壓到模具最底部時(shí)，底托成型完成。
經(jīng)瓦楞底托成型機(jī)成型工藝分析可知，成型機(jī)主要由涂膠設(shè)備、推送機(jī)構(gòu)和成型機(jī)構(gòu)3部分組成。涂膠設(shè)備負(fù)責(zé)在底托盒坯襟片處施加膠水，推送機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)完成將襯墊送進(jìn)與送出成型工位的動(dòng)作，而成型機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)完成將襯墊底托加工成型的工序。緩沖包裝襯墊底托的整個(gè)成型時(shí)間為5s. 2.2.2涂膠機(jī)構(gòu)紙質(zhì)緩沖包裝襯墊瓦楞底托成型時(shí)間短，所使用的膠水須要具有粘結(jié)強(qiáng)度高、固化速度快的特性。綜合其工藝要求、企業(yè)利益和人性化設(shè)計(jì)原則等因素，成型機(jī)采用包裝用熱溶膠，配以相對(duì)應(yīng)的熱熔膠膠機(jī)。
熱熔膠機(jī)的結(jié)構(gòu)通常包括熔缸、齒輪泵、分岐座、輸膠喉管、槍體、電控制系統(tǒng)和外罩殼等部件。熱熔膠放入熔缸進(jìn)行加溫預(yù)熱，當(dāng)熔缸預(yù)熱到135°C（可自由設(shè)定）便接通自動(dòng)跟蹤箱電源。當(dāng)所有的溫控點(diǎn)達(dá)到預(yù)設(shè)定溫度后便開始工作。啟動(dòng)或自動(dòng)馬達(dá)，熱熔膠經(jīng)過齒輪泵作用泵出熔缸，經(jīng)過濾網(wǎng)通過回流閥輸出，再經(jīng)過保溫管進(jìn)入槍體，達(dá)到噴膠涂膠的目的。
根據(jù)紙質(zhì)緩沖包裝襯墊的成型工藝以及熱熔膠機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可選擇無(wú)錫冉信熱熔膠機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的噴膠機(jī)設(shè)備，在紙質(zhì)緩沖包裝襯墊4個(gè)襟1.機(jī)架；2.復(fù)位彈簧；3.升降底座；4.皮帶；5.輥輪；6.襟片擋塊；7.導(dǎo)槽成型機(jī)構(gòu)的成型組件Fig.片處分別配備有4個(gè)槍體，獨(dú)立噴膠。
2.2.3成型機(jī)構(gòu)基于襯墊底托的成型工藝分析，成型機(jī)的成型機(jī)構(gòu)由提供壓力的壓板組件和使襯墊底托的搖翼及襟片按順序折起和粘合的成型組件組成。
壓板組件的功能主要是提供底托成型壓力，并且使折起的襟片下壓至正確位置。按要求設(shè)計(jì)的成型機(jī)構(gòu)壓板組件見。
1.壓板；2.支座；3.導(dǎo)桿；4.升降氣缸；5.保壓氣缸；6.保壓推板；7.氣缸；8.推板成型機(jī)構(gòu)壓板組件Fig.升降氣缸3上端固定在成型機(jī)機(jī)架上，下端連接支座2，導(dǎo)桿3在壓板組件升降時(shí)起到導(dǎo)向的作用。壓板組件的工作原理為：升降氣缸4驅(qū)動(dòng)支座2下降，通過固定在支座2上的5個(gè)壓板1下壓襯墊，使其在成型組件上逐漸成型，同時(shí)支座2上的氣缸7驅(qū)動(dòng)推板8將折起的襟片下壓至正確位置，同時(shí)保壓氣缸5驅(qū)動(dòng)保壓推板6將襟片與底托瓦楞紙板壓實(shí)保壓，保壓3s后壓板組件復(fù)位，取出緩沖包裝襯墊。
成型組件的功能主要是借助壓板組件的下壓力，并通過成型組件各個(gè)部件，將襯墊底托的各個(gè)搖翼和襟片按順序分別折起和粘合，最后使襯墊底托完全成型。按要求設(shè)計(jì)的成型機(jī)構(gòu)成型組件見。
升降底座3通過其底部6根導(dǎo)桿和復(fù)位彈簧2與成型機(jī)機(jī)架1連接，升降底座3上的2個(gè)皮帶4為工作平面，且其四周分別布置著一組輥輪5和一個(gè)襟片擋塊6，圖中7為襯墊的導(dǎo)槽。成型組件的工作原理為：置于工作平面皮帶4上的襯墊底托在壓力組件的壓力作用下，隨著升降底座3逐漸下降并壓縮復(fù)位彈簧2，底托的襟片首先被擋塊6逐漸折彎，同時(shí)其搖翼分別隨輥輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而折起，當(dāng)升降底座3下降至最底部時(shí)，底托的搖翼和襟片都完全折起并且分別粘合，壓力組件復(fù)位，升降底座3在復(fù)位彈簧2的作用下上升至初始位置。
2.2.4底托成型機(jī)構(gòu)工作循環(huán)該系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由襟片推板、壓板和保壓推板組成，所述的執(zhí)行結(jié)構(gòu)均由單行程氣缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
為了減少不必要的等待時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，合理安排各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序也很重要。根據(jù)各動(dòng)作的配合要求，繪制出系統(tǒng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖，見。
3結(jié)語(yǔ)研究的新型紙質(zhì)緩沖包裝襯墊由瓦楞紙板、蜂窩紙板和塑膠件組成，具有良好的緩沖性能。通過對(duì)紙質(zhì)緩沖包裝襯墊加工工藝的分析，確定了加工過程所涉及到的子系統(tǒng)，并對(duì)其中紙質(zhì)緩沖包裝襯墊底托成型系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。該底托成型樣品機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力為每分鐘1015個(gè)，可基本滿足緩沖包裝襯墊的實(shí)際生產(chǎn)需要。
