王 冬，任工昌

WANG Dong1, REN Gong-chang2

（1.陜西科技大學 設計與藝術學院，西安 710021；2.陜西科技大學 機電工程學院，西安 710021）

0 引言

液力變矩器是以液體為工作介質(zhì)的扭矩變換器，是自動變速器三大組成之一，廣泛應用在自動擋轎車、工程機械和載重汽車上。液力變矩器位于自動變速器的最前端，安裝在發(fā)動機的飛輪上，其作用與采用手動變速器的汽車中的離合器相似，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。隨著汽車性能的發(fā)展與改善，自動擋車輛越來越多，因此對變矩器的需求量也不斷增加。某企業(yè)引進國外先進技術與機器，籌建自動化生產(chǎn)線，后期產(chǎn)品的產(chǎn)量將會增加，產(chǎn)品的流通量也相應增大，因此對變矩器產(chǎn)品的包裝規(guī)劃與設計將成為企業(yè)亟待解決的問題之一。

圖1 變矩器結(jié)構(gòu)圖

本文以該企業(yè)生產(chǎn)的一種小汽車用鈑金沖焊型液力變矩器為研究對象。變矩器重12kg，尺寸結(jié)構(gòu)如圖2所示。變矩器泵輪轂部分與外界相通，為了防止異物進入工作腔影響產(chǎn)品正常工作，在運輸過程中要對泵輪轂進行密封，本次選用紅色塑料保護帽，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其次變矩器是鋼板沖壓而成，長時間儲運容易生銹，根據(jù)防銹設計標準，本次選用VCI氣象防銹袋。

圖2 變矩器尺寸結(jié)構(gòu)圖

圖3 泵輪轂保護帽結(jié)構(gòu)圖

1 緩沖包裝設計

變矩器的緩沖包裝設計可以選用多種材料，如泡沫塑料、蜂窩紙板等，但根據(jù)各種緩沖材料的特性對比表，以及緩沖包裝設計理論的發(fā)展[1,2]，本次選用密度為0.012g/cm2的EPE作為緩沖材料。

1.1 產(chǎn)品脆值

脆值是描述產(chǎn)品承受外界載荷作用后臨界破損狀態(tài)的一個度量值，用于評價產(chǎn)品在流通環(huán)境下耐損壞的能力。產(chǎn)品脆值的確定一般有試驗法、經(jīng)驗估算法、類比法等，本文通過經(jīng)驗估算法和類比法來確定變矩器的脆值。通過對包裝件在流通環(huán)境中實測的大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計分析，估算產(chǎn)品脆值有如下經(jīng)驗公式[1]。

其中GC是包裝間能經(jīng)受的最大加速度(g)，W是被包裝物的重量（kg），a、b是經(jīng)驗參數(shù)，有三種數(shù)據(jù)：

強烈沖擊：a=801，b=0.704；

中等沖擊：a=203，b=0.306；

較弱沖擊：a=53.2，b=0.100。

以中等沖擊為例，取a=203，b=0.306帶入公式GC=aW-b進行計算可得，變矩器的脆值：GC=95

其次由于加工技術的差異，國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般脆值較小[3]，運用類比法，結(jié)合表1，各國對同類產(chǎn)品的脆值測試標準，取產(chǎn)品的脆值為100。

表1 各類產(chǎn)品G值測試標準

1.2 緩沖墊設計計算

根據(jù)變矩器的外形尺寸，變矩器罩輪殼一側(cè)的可緩沖面積為連接塊兒的緩沖面積與罩輪殼上凸起的Φ（60～80）圓環(huán)的面積之和A1，泵輪一側(cè)的可緩沖面積可近似為Φ（62～85）圓環(huán)面積A2。

因此，上下兩邊的可緩沖面積A近似相等，等于106cm2。

綜上所述，變矩器的緩沖墊設計參數(shù)為：變矩器質(zhì)量為12kg，脆值為100，可緩沖面積為106cm2，由文獻[1]中裝卸環(huán)境與跌落高度表，可知變矩器的跌落高度為60[1]。

發(fā)泡聚乙烯在跌落高度為60時的最大加速度-靜應力曲線[4]如圖4所示。

根據(jù)靜應力公式：

坐標σs=0.1N，與坐標G=100g的交點位于t=5.0cm偏上一點；

根據(jù)緩沖墊最大壓縮變形量計算公式Xm=(2mgH/k)1/2，其中緩沖墊彈性系數(shù)可求得Xm=2H/Gm=2×60/100=1.2(cm)；所以緩沖墊上圓孔深度：T=30+12=42mm，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)綜合考慮緩沖墊的厚度t=50mm＞42mm，可滿足穿底要求。

圖4 發(fā)泡聚乙烯的最大加速度-靜應力曲線

為了避免撓曲，緩沖墊的最小緩沖面積與緩沖墊厚度應符合克斯特納那驗公式：Amin＞(1.33T)2，其中T為緩沖墊厚度（cm），Amin為緩沖墊的最小緩沖面積，在本文中即為緩沖墊的可緩沖面積A(cm2）[5]。

因此，Amin=A=106cm2＞(1.33×5.0)2=44.2cm2,由克斯特納那驗公式可判定襯墊不會彎曲。

根據(jù)計算，進行緩沖墊設計，基本結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 緩沖墊結(jié)構(gòu)

1.3 外包裝設計

1）單個包裝用瓦楞紙箱設計

本次選用B型單瓦楞0201型紙箱，內(nèi)尺寸為300×300×180，根據(jù)紙箱尺寸計算公式以及0201型紙箱的修正系數(shù)值可得：

B1=3 0 0+6=3 0 6，B2=3 0 0+4=3 0 4， L1=300+6=306，L2=300+6=306，H=180+16=196，J=40，F(xiàn)=B1/2+3=156，P=10，結(jié)構(gòu)如圖6所示，所以瓦楞紙箱單個包裝件的尺寸為306×304×196。 并根據(jù)企業(yè)標識，對紙箱外觀進行設計，如圖7所示，使包裝在保護產(chǎn)品的同時，起到宣傳作用。

圖6 紙箱結(jié)構(gòu)圖

圖7 紙箱裝潢圖

2）外包裝木箱設計

本文所用的物流外包裝箱是一種采用簡單結(jié)構(gòu)的插接式膠合板箱，是在鋼邊卡扣箱的基礎進行設計的，與鋼邊卡扣箱相比，該連接結(jié)構(gòu)能減小拆卸對連接件的損害，增加箱子的使用次數(shù)，拆裝也更簡單，其次，空箱儲運時可拆開節(jié)約空間。

該箱子由四塊側(cè)面板、底板和上蓋板組成，四塊側(cè)面板通過插接結(jié)構(gòu)連接，與底板和蓋板通過舌插連接，結(jié)構(gòu)如圖8所示，插接柱是不銹鋼材質(zhì)，結(jié)構(gòu)如圖9所示，它與木板的連接和鋼帶與木板的連接相同。

圖8 木箱結(jié)構(gòu)

圖9 插接結(jié)構(gòu)

通常鋼邊卡扣箱設計時，內(nèi)裝物小于500kg用6mm箱板，大于1000kg時用12mm箱板，介于兩者之間用8 m m 箱板[6]。本次單個包裝在木箱中采用3×3×4的堆碼方式，產(chǎn)品的總重量為12×36=436kg，加上緩沖墊和紙箱的重量也不足500kg，但為了安全起見選用8mm厚的箱板。國內(nèi)點對點運輸采用汽車運輸，一般汽車內(nèi)堆高限位2.5m，根據(jù)包裝箱尺寸運輸中可堆碼兩層，因此底板和蓋板選用12mm的板材。根據(jù)內(nèi)裝物的數(shù)量，以及操作空間，箱子的內(nèi)尺寸取值為920×920×800，外尺寸為950×950×950。箱子各面板的結(jié)構(gòu)尺寸如表2所示，箱子裝卸堆碼時采用叉車，因此采用D4型膠合板托盤，方便叉車叉取，托盤的尺寸如表3所示。

表2 箱板尺寸

表3 托盤尺寸

2 結(jié)束語

液力變矩器作為自動擋轎車的重要部件之一，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，人們對車輛的要求越來越高，國內(nèi)變矩器行業(yè)的發(fā)展不斷壯大，變矩器產(chǎn)品的流通越來越頻繁，本文為變矩器的運輸包裝提供了一定的方案，為企業(yè)后期變矩器產(chǎn)品的運輸包裝提供一定的依據(jù)。

[1] 彭國勛,運輸包裝[M].北京∶印刷工業(yè)出版社,2006.

[2] 孫宏嶺,武文斌,物流包裝實物[M].北京∶中國物資出版社,2003.

[3] 劉冰.分體柜式空調(diào)機的紙質(zhì)緩沖包裝設計及其仿真分析[D].江南大學,2012.

[4] 趙榮麗,李克天,何衛(wèi)鋒,陳戊華,鐘彬城.變壓器運輸包裝緩沖襯墊設計[J].包裝工程,2010,21∶19-22.

[5] 張書彬,陳文朗.電飯鍋的蜂窩紙板緩沖包裝設計[J].包裝工程,2007,08∶121-122.

[6] 舒祖菊,王寶霞,何敏麗,袁艷,葛先平.蝶閥的運輸包裝設計[J].包裝工程,2010,17∶10-12.