曾令揚(yáng)，王傳龍

（普拉斯包裝材料有限公司，四川 宜賓 644007）

酒類商品在送達(dá)終端客戶前，需要經(jīng)歷較為漫長(zhǎng)的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程，亦需要適應(yīng)各類儲(chǔ)運(yùn)條件。其中，電商渠道的運(yùn)輸條件則更具挑戰(zhàn)性，也對(duì)包裝提出了更高的要求。無(wú)論是天地式上下開(kāi)啟包裝盒還是書型翻開(kāi)式包裝盒，酒瓶的固定方式以兩端固定為主，即瓶底、瓶頸的限位與固定。鏤空、開(kāi)窗式包裝盒及透明包裝盒還要求酒瓶不翻轉(zhuǎn)、不跳瓶。書型盒的瓶底通常使用吸塑、泡沫、注塑件進(jìn)行固定；瓶頸則通常使用彈力繩（或稱金線）、魔術(shù)帶進(jìn)行固定。作為傳統(tǒng)的固定方式，彈力繩、魔術(shù)帶既有自己的優(yōu)勢(shì)，也有自己的不足。

1 塑膠按扣與傳統(tǒng)固定方式的對(duì)比分析

書型盒使用彈力繩，性價(jià)比高，金色外皮具有一定裝飾性，對(duì)開(kāi)盒后的展示效果影響較小。它先系于吸塑、泡沫、珍珠棉上，再放入酒瓶，這就需要預(yù)留一定的長(zhǎng)度，以滿足酒瓶的放入與取出。彈力繩的直徑一般為2.5 mm 左右，受力后伸長(zhǎng)變形較大，加上預(yù)留長(zhǎng)度，就明顯削弱了固定瓶頸的效果。彈力繩也易老化，功能衰減明顯。魔術(shù)帶具備一定柔性，兩端粘接后，限位、固定效果好，開(kāi)啟方便，在提升產(chǎn)品檔位層次方面的作用有限，書型盒中提取酒瓶的便捷性有待提高。為了便于放入手指提取酒瓶，使用彈力繩和魔術(shù)帶時(shí)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，需在瓶蓋兩側(cè)或者瓶蓋頂部做一個(gè)較寬、較深的凹槽，從而對(duì)整個(gè)展示平面造成較大影響。針對(duì)這些不足或需求，本文將設(shè)計(jì)一種塑膠按扣，并探究其優(yōu)化方案。

該塑膠按扣使用ABS 或PP 材料，其材料的流動(dòng)性、著色性、表面噴涂和電鍍性能均良好，使用注塑工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品具備良好韌性。故塑膠按扣可采用電鍍、噴涂等工藝進(jìn)行表面處理，能有效提高自身質(zhì)感，再加上塑膠面板的裝飾提質(zhì)作用，共同促進(jìn)產(chǎn)品整體質(zhì)感的提升。塑膠按扣與塑膠面板結(jié)合使用，限位、固定功能優(yōu)良，提取酒瓶的便捷性有較大提高，亦無(wú)須在瓶蓋兩側(cè)或者頂部設(shè)置凹槽，提升了整個(gè)展示面的完整性和簡(jiǎn)約性。該按扣結(jié)構(gòu)適用于全塑書型盒、紙塑復(fù)合材料書型盒。

2 塑膠按扣的設(shè)計(jì)

2.1 按扣的位置選擇

酒瓶在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題有撞擊破碎、瓶蓋斷頭、防偽失效、跳瓶打轉(zhuǎn)。其中撞擊破碎與緩沖材料選擇、緩沖空間預(yù)留、固定牢固與否有關(guān)；瓶蓋斷頭問(wèn)題常見(jiàn)于高瘦型瓶蓋，與酒瓶上端固定位置有關(guān)，亦即與按扣位置有關(guān)。這些高瘦型瓶蓋下管較短而上端高度較高，受力時(shí)就會(huì)形成長(zhǎng)臂式杠桿效應(yīng)，在支點(diǎn)亦即下管與酒瓶瓶口配合處產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，俗稱瓶蓋斷頭。瓶蓋斷頭后，密封失效，白酒流失。故瓶頸處的固定，一般位于瓶蓋下管位置，亦即酒瓶瓶口位置，能有效避免瓶蓋出現(xiàn)斷頭問(wèn)題。當(dāng)瓶蓋屬于矮胖型時(shí)，限位、固定位置適當(dāng)下移，亦即向瓶肩方向移動(dòng)，如此可增加瓶蓋與瓶頸高度，優(yōu)化酒瓶展示比例。常見(jiàn)的一種防偽失效，是防偽標(biāo)或防偽結(jié)構(gòu)受力破損、褶皺，影響消費(fèi)者的信任度。這亦是按扣設(shè)計(jì)所需要考慮的。

2.2 按扣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

有一類干電池倉(cāng)，倉(cāng)蓋可繞轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)，按扣按下即可鎖住，掰動(dòng)按扣翻轉(zhuǎn)倉(cāng)蓋即可打開(kāi)，操作方便，如圖1 所示。借鑒此類電池倉(cāng)按扣結(jié)構(gòu)及原理，新設(shè)計(jì)一款塑膠按扣，用于限位、固定酒瓶瓶頸位置。塑膠按扣與塑膠面板相結(jié)合使用，固定牢固，扣合、開(kāi)啟方便。為使按扣有足夠的剛性與強(qiáng)度，按扣主體設(shè)計(jì)為拱形，寬度15 mm，壁厚3 mm，塑性變形部位壁厚1.5 mm，右上側(cè)手扳位置壁厚1.8 mm，與，倒扣長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為2.5 mm ；塑膠面板上設(shè)置擋塊，高、寬均為2 mm，置于按扣內(nèi)側(cè)，能有效阻止按扣中部向外受力導(dǎo)致脫扣現(xiàn)象的發(fā)生；按扣塑性變形轉(zhuǎn)角及手扳位置與塑性變形部位均采用大轉(zhuǎn)角處理，以分散形變產(chǎn)生的應(yīng)力，如圖2 所示。按扣塑性變形位置未作減料處理，以保證外觀完整性及剛性、強(qiáng)度。至此，按扣的限位、固定功能及按壓鎖扣、開(kāi)啟翻轉(zhuǎn)功能均已實(shí)現(xiàn)。

圖1 電池倉(cāng)按扣

圖2 酒包裝塑膠按扣

為了在翻轉(zhuǎn)按扣的同時(shí)，將瓶頸及瓶蓋翹起抬升，遂將按扣尾部延長(zhǎng)、彎曲，對(duì)瓶頸形成包圍之勢(shì)，如圖3 所示。尾部寬度、壁厚均與主體一致，以確保翹起抬升瓶頸時(shí)所需的剛度和強(qiáng)度。按扣主體與尾部在轉(zhuǎn)軸附近易折斷，故在轉(zhuǎn)軸附近設(shè)置2 mm 厚的加強(qiáng)筋，以提高尾部抬升耐受力。受該產(chǎn)品原型空間影響，按扣尾部基本實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶頸的翹起抬升，但無(wú)法再做進(jìn)一步的彎曲防刮處理，退而求其次，在尾部邊緣進(jìn)行圓角處理，以實(shí)現(xiàn)避免刮壞防偽標(biāo)、刮傷瓶蓋的目的。與彈力繩、魔術(shù)帶相比，按扣已同時(shí)具備固定瓶頸及抬升瓶頸功能，瓶蓋左右兩側(cè)或者頂部的凹槽亦可取消。按扣內(nèi)側(cè)粘貼絨布類材料，能有效減少儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的瓶蓋磨花問(wèn)題。模具澆口設(shè)置于尾端，減小內(nèi)應(yīng)力對(duì)按扣功能的影響，避免按扣從中間斷裂。

圖3 按扣扣鎖與開(kāi)啟

在實(shí)際操作過(guò)程中，按扣可繞轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)90°。向上翻轉(zhuǎn)時(shí)，按扣尾部順勢(shì)將瓶頸向上抬升，為后續(xù)取瓶動(dòng)作做好準(zhǔn)備、預(yù)留空間。開(kāi)啟、翻轉(zhuǎn)、取瓶，整個(gè)動(dòng)作連貫性強(qiáng)，操作方便，一氣呵成?？坻i時(shí)，瓶頸放入按扣V 形內(nèi)，瓶頸下移帶動(dòng)按扣翻轉(zhuǎn)，再摁下倒扣直至一聲脆響，即可限位、固定瓶頸，體驗(yàn)感良好。

與傳統(tǒng)的固定方式相比，按扣結(jié)構(gòu)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但也存在一些不足，如安放按扣結(jié)構(gòu)的空間足夠時(shí)，可將尾部尺寸延長(zhǎng)，開(kāi)啟翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，瓶頸向上抬升就會(huì)減小側(cè)移幅度，有助于開(kāi)啟體驗(yàn)感的提升；受功能性、空間緊湊性、外觀完整性、簡(jiǎn)潔性及表面處理的影響，塑性變形空間較大，低溫條件下有一定折斷風(fēng)險(xiǎn)，需與材料結(jié)合改進(jìn)。對(duì)此，文章將結(jié)合經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和仿真分析，進(jìn)一步探究按扣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，如圖4 所示。

圖4 按扣的優(yōu)化與探究

3 塑膠按扣的優(yōu)化與探究

按扣剛度與強(qiáng)度提升方面，增設(shè)加強(qiáng)筋優(yōu)于增加壁厚。壁厚繼續(xù)增加，會(huì)導(dǎo)致冷卻縮水現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而影響外觀；而按扣外圍邊緣增加筋邊，對(duì)產(chǎn)品脫模及整體外觀影響均較小，既能增加按扣剛性與強(qiáng)度，也能起到裝飾邊的作用。按扣尾部適當(dāng)延長(zhǎng)并向外彎曲，可避免尾端刮壞防偽標(biāo)、刮傷瓶蓋，亦可減小瓶頸抬升過(guò)程中的側(cè)移幅度，使抬升過(guò)程更加順暢。

鑒于該按扣結(jié)構(gòu)塑性變形空間較大，變形長(zhǎng)度較短，低溫條件下有一定折斷風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)對(duì)按扣塑性變形部位進(jìn)行局部?jī)?yōu)化并用仿真分析進(jìn)行應(yīng)力分布比較，以期低成本、高效率地選擇一個(gè)更合理的優(yōu)化方案做進(jìn)一步驗(yàn)證?；诋a(chǎn)品原型，按扣倒扣位置及尺寸不宜變動(dòng)；面板擋塊位于按扣內(nèi)側(cè)，按扣內(nèi)側(cè)圓角不宜過(guò)大，防止擋塊功能失效。圖5 為按扣原型仿真應(yīng)力分布圖，應(yīng)力集中于外側(cè)圓角與底部平面銜接處，應(yīng)力越集中，該區(qū)域顏色越紅，也更容易破損、斷裂。圖6 增大外側(cè)圓角，應(yīng)力集中情況未能得到緩解。圖7 按扣底部?jī)?nèi)拱，圖8 按扣底部外凸，均不能有效分散底部應(yīng)力。

圖5 按扣原型仿真應(yīng)力分布

圖6 外側(cè)圓角加大

圖7 底部?jī)?nèi)拱

圖8 底部外凸

圖9 中，將按扣外側(cè)圓角減小，應(yīng)力分散效果明顯。圖10 中，在塑性變形根部轉(zhuǎn)角外側(cè)局部增加厚度，可提高根部變形耐受強(qiáng)度，應(yīng)力分布總體分散，未見(jiàn)明顯集中?？蛇x這兩種方式做進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖9 外側(cè)圓角減小

圖10 根部外側(cè)局部加厚

4 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)闡述了酒類包裝中塑膠按扣的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、功能優(yōu)勢(shì)，還根據(jù)該結(jié)構(gòu)實(shí)際使用情況，借助經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)及仿真分析結(jié)果逐步明確了優(yōu)化方向。優(yōu)化后，按扣耐受強(qiáng)度得到提高，對(duì)外觀及生產(chǎn)脫模影響較小，能進(jìn)一步避免按扣翻轉(zhuǎn)刮壞防偽標(biāo)、刮傷瓶蓋；塑性變形底部及根部的細(xì)節(jié)處理，從理論上改善了變形的應(yīng)力分布，為解決潛在的低溫折斷風(fēng)險(xiǎn)又向前邁進(jìn)了一步。待條件成熟，將結(jié)合材料改良，對(duì)優(yōu)化方案做進(jìn)一步的實(shí)踐驗(yàn)證。