机载电子设备的缓冲包装设计

董伟　张巧凤

摘 要：通过对缓冲包装设计理论进行研究，针对机载电子设备越来越精密、集成度越来越高的特点，提出适合于机载电子设备缓冲包装的方法，并按照局部缓冲包装法对某机载电子设备的缓冲包装进行设计。

关键词：机载电子设备；缓冲包装；运输包装

机载电子设备（以下简称“设备”）作为机载产品的重要组成部分，行业内对其全寿命周期的研制过程都有严格的要求，而运输包装作为一个重要环节，一直以来没有引起足够重视，属于薄弱环节[ 1 ]。作为技术密集型产品，随着技术的发展，设备和其内部元器件越来越精密，集成度越来越高，在运输、存储和装卸等过程中更容易损伤，而设备经常发生的外表面磨損、内部走线线束松动以及个别零件变形都是由于包装运输不当导致[ 2 ]。

针对设备开展的缓冲包装设计，应结合设备的特点[ 3 ]，如：设备外部有电连接器和安装支点等突出物；设备根据其在飞机安装的位置不同，其能够承受的最大加速度（脆值）不同；设备多为不规则外形，外壳经常设计有加强筋等斜面等。缓冲包装设计从以下几个方面进行介绍。

1 缓冲包装方法的选择

缓冲包装设计方法有全面缓冲、局部缓冲、悬浮式全面缓冲等三种。在选择缓冲包装设计方法时，因为设备外表面不是规则面，所以无法选择全面缓冲包装法，因为设备可以承受一定的加速度，基于成本考虑，不需要采用悬浮式缓冲包装法，所以，通常设备采用局部缓冲包装。下面以某设备进行局部缓冲包装设计为例，介绍缓冲包装的设计。

2 缓冲包装设计步骤

2.1 一般步骤

缓冲包装设计按以下步骤执行：A.确定所有有关的因素，它们包括产品的特性、重量、脆值、尺寸及其他特点（如凸起部分或非支承表面等）、产品的数量、预计的运输环境条件（尤其是跌落高度、包装容器冲击部位、大气条件以及运输方式等）；B.确定防护产品的最经济的缓冲包装材料及方法；C.计算或估算需要用来补偿蠕变的缓冲衬垫的厚度余量；

2.2 基本参数的确定

在开展缓冲设计时，需确定以下参数：A.产品特性：包括产品的长、宽、高的外形尺寸（A×B×C），重量（W）；B.脆值：产品的脆值是机载电子设备在破坏和发生功能失效前在任何方向所能承受的最大加速度。目前民机机载设备产品约为20G，军机机载设备产品约为40G；C.跌落高度（H）：按照HB5871.1规定，设备类产品的包装件流通条件为Ⅰ级（运输距离远、转运次数多，可能遇到粗暴的装卸作业）。按照HB5871.4规定，包装件流通条件为Ⅰ级，重量小于25KG时，其跌落高度为900mm。

2.3 缓冲包装材料的选择

目前GJB/Z 85缓冲包装设计手册中，常用的缓冲材料有聚氨酯、聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、气泡薄膜等几种。其中聚乙烯泡沫具有密度低、重量轻、隔热、防水和良好的缓冲性能等优点，考虑到采购渠道和使用经验方面，本文推荐选用聚乙烯泡沫作为缓冲包装材料。该种材料可以针对设备有突出物的特点，在包装时及时对相应区域进行裁剪修改，方便操作。

2.4 缓冲包装材料的厚度

2.4.1计算方法

确定缓冲材料的厚度按照以下情况进行计算：

对于已经确定了缓冲材料和产品的接触面积A的情况下，需确定厚度，按以下公式进行计算：

a）由公式σm=WG/A求出最大应力；

b）找出缓冲系数C-最大静应力σm曲线中对应最大应力值的缓冲系数C；

c）根据公式T=CH/G，求出缓冲材料的最小厚度T。

2.4.2示例

某设备，如图1所示，其重量为15KG，外形尺寸为320mm

×256.3mm×194mm，其脆值为40G，要保证从90CM的高处跌落而不破损，缓冲材料选用密度为0.037g/cm3的聚乙烯泡沫，计算产品上下接触面的缓冲材料所需最小厚度。

由于上下接触面是产品的外表面全面缓冲，所以已知了接触面积A，则按照计算方法中的第一种方法进行计算即可。

a）由公式σm=WG/A求出最大应力：

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

b）找出缓冲系数C-最大静应力σm曲线中对应最大应力值的缓冲系数C；从缓冲材料C-σm曲线，密度为0.037g/cm3的聚乙烯泡沫对应的σm=0.7×105pa时，缓冲系数C=5.2。

c）根据公式T=CH/G，求出缓冲材料的最小厚度T。

T=CH/G=（5.2×90）/40=11.7cm

由此可以计算出，上下接触面的最小厚度为11.7cm。

3 结语

我国机载电子设备的运输包装由于一些条件所限，缓冲包装设计经验还不够成熟，设计人员往往是冗余设计或盲目设计，导致缓冲包装没有起到应有的作用，缓冲包装设计作为设备运输包装的重要部分，只要设计人员充分认识缓冲包装设计的重要性，以标准为依据，合理选取设计防护材料，积极积累经验，才能使设备的运输包装真正满足包装、装卸、运输等要求。

参考文献：

[1] 朱兰琴，杨文芳，李雨.某机载电子设备机架隔振缓冲系统设计[J].振动与冲击，2015，34（11）：183-187.

[2] 生建友.谈军用电子设备的包装[J].包装工程，2013，34（011）：121-125.

[3] 罗少锋，郭宝华，闫济军.对军品包装设计要求的系统思考[J].包装工程，2010（1）：115-118.

作者简介：董伟（1986-），男，汉族，内蒙古锡林郭勒盟人，工学学士，工程师，主要从事机载电子设备结构设计。