機載電子設備的緩沖包裝設計

董偉　張巧鳳

摘 要：通過對緩沖包裝設計理論進行研究，針對機載電子設備越來越精密、集成度越來越高的特點，提出適合于機載電子設備緩沖包裝的方法，并按照局部緩沖包裝法對某機載電子設備的緩沖包裝進行設計。

關鍵詞：機載電子設備；緩沖包裝；運輸包裝

機載電子設備（以下簡稱“設備”）作為機載產品的重要組成部分，行業內對其全壽命周期的研制過程都有嚴格的要求，而運輸包裝作為一個重要環節，一直以來沒有引起足夠重視，屬于薄弱環節[ 1 ]。作為技術密集型產品，隨著技術的發展，設備和其內部元器件越來越精密，集成度越來越高，在運輸、存儲和裝卸等過程中更容易損傷，而設備經常發生的外表面磨損、內部走線線束松動以及個別零件變形都是由于包裝運輸不當導致[ 2 ]。

針對設備開展的緩沖包裝設計，應結合設備的特點[ 3 ]，如：設備外部有電連接器和安裝支點等突出物；設備根據其在飛機安裝的位置不同，其能夠承受的最大加速度（脆值）不同；設備多為不規則外形，外殼經常設計有加強筋等斜面等。緩沖包裝設計從以下幾個方面進行介紹。

1 緩沖包裝方法的選擇

緩沖包裝設計方法有全面緩沖、局部緩沖、懸浮式全面緩沖等三種。在選擇緩沖包裝設計方法時，因為設備外表面不是規則面，所以無法選擇全面緩沖包裝法，因為設備可以承受一定的加速度，基于成本考慮，不需要采用懸浮式緩沖包裝法，所以，通常設備采用局部緩沖包裝。下面以某設備進行局部緩沖包裝設計為例，介紹緩沖包裝的設計。

2 緩沖包裝設計步驟

2.1 一般步驟

緩沖包裝設計按以下步驟執行：A.確定所有有關的因素，它們包括產品的特性、重量、脆值、尺寸及其他特點（如凸起部分或非支承表面等）、產品的數量、預計的運輸環境條件（尤其是跌落高度、包裝容器沖擊部位、大氣條件以及運輸方式等）；B.確定防護產品的最經濟的緩沖包裝材料及方法；C.計算或估算需要用來補償蠕變的緩沖襯墊的厚度余量；

2.2 基本參數的確定

在開展緩沖設計時，需確定以下參數：A.產品特性：包括產品的長、寬、高的外形尺寸（A×B×C），重量（W）；B.脆值：產品的脆值是機載電子設備在破壞和發生功能失效前在任何方向所能承受的最大加速度。目前民機機載設備產品約為20G，軍機機載設備產品約為40G；C.跌落高度（H）：按照HB5871.1規定，設備類產品的包裝件流通條件為Ⅰ級（運輸距離遠、轉運次數多，可能遇到粗暴的裝卸作業）。按照HB5871.4規定，包裝件流通條件為Ⅰ級，重量小于25KG時，其跌落高度為900mm。

2.3 緩沖包裝材料的選擇

目前GJB/Z 85緩沖包裝設計手冊中，常用的緩沖材料有聚氨酯、聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、氣泡薄膜等幾種。其中聚乙烯泡沫具有密度低、重量輕、隔熱、防水和良好的緩沖性能等優點，考慮到采購渠道和使用經驗方面，本文推薦選用聚乙烯泡沫作為緩沖包裝材料。該種材料可以針對設備有突出物的特點，在包裝時及時對相應區域進行裁剪修改，方便操作。

2.4 緩沖包裝材料的厚度

2.4.1計算方法

確定緩沖材料的厚度按照以下情況進行計算：

對于已經確定了緩沖材料和產品的接觸面積A的情況下，需確定厚度，按以下公式進行計算：

a）由公式σm=WG/A求出最大應力；

b）找出緩沖系數C-最大靜應力σm曲線中對應最大應力值的緩沖系數C；

c）根據公式T=CH/G，求出緩沖材料的最小厚度T。

2.4.2示例

某設備，如圖1所示，其重量為15KG，外形尺寸為320mm

×256.3mm×194mm，其脆值為40G，要保證從90CM的高處跌落而不破損，緩沖材料選用密度為0.037g/cm3的聚乙烯泡沫，計算產品上下接觸面的緩沖材料所需最小厚度。

由于上下接觸面是產品的外表面全面緩沖，所以已知了接觸面積A，則按照計算方法中的第一種方法進行計算即可。

a）由公式σm=WG/A求出最大應力：

σm=WG/A=（15×9.8×40）/（320×256.3×10-6）=0.7×105pa

b）找出緩沖系數C-最大靜應力σm曲線中對應最大應力值的緩沖系數C；從緩沖材料C-σm曲線，密度為0.037g/cm3的聚乙烯泡沫對應的σm=0.7×105pa時，緩沖系數C=5.2。

c）根據公式T=CH/G，求出緩沖材料的最小厚度T。

T=CH/G=（5.2×90）/40=11.7cm

由此可以計算出，上下接觸面的最小厚度為11.7cm。

3 結語

我國機載電子設備的運輸包裝由于一些條件所限，緩沖包裝設計經驗還不夠成熟，設計人員往往是冗余設計或盲目設計，導致緩沖包裝沒有起到應有的作用，緩沖包裝設計作為設備運輸包裝的重要部分，只要設計人員充分認識緩沖包裝設計的重要性，以標準為依據，合理選取設計防護材料，積極積累經驗，才能使設備的運輸包裝真正滿足包裝、裝卸、運輸等要求。

參考文獻：

[1] 朱蘭琴，楊文芳，李雨.某機載電子設備機架隔振緩沖系統設計[J].振動與沖擊，2015，34（11）：183-187.

[2] 生建友.談軍用電子設備的包裝[J].包裝工程，2013，34（011）：121-125.

[3] 羅少鋒，郭寶華，閆濟軍.對軍品包裝設計要求的系統思考[J].包裝工程，2010（1）：115-118.

作者簡介：董偉（1986-），男，漢族，內蒙古錫林郭勒盟人，工學學士，工程師，主要從事機載電子設備結構設計。