EPE材料在汽车钣金配件包装中的应用与设计

材料的缓冲特性，设计出了专门针对“五门一盖”类钣金配件的EPE缓冲内衬.与原多片粘合式五层瓦楞纸内衬相比，提高了缓冲包装效果，降低了钣金包装货损，同时控制了包装成本。

【关键词】缓冲内衬 售后配件 钣金包装

汽车售后配件的包装在整个物流体系中扮演着极其重要的角色。配件包装形象折射着企业形象。配件包装信息包含有产品的防伪功能。配件包装的好坏决定了配件在存储和物流过程的损耗程度。配件包装成本的高低将最终影响到配件产品的终端竞争力。因此，对配件包装进行持续的降本增效方面的研究，对于配件生产或经营企业来说具有十分重要的意义[1]。本文主要针对上汽通用五菱汽车股份有限公司售后配件“五门一盖”类汽车钣金配件进行包装分析，优化改进了现有的多片黏合式五层瓦楞纸内衬包装，结合零件结构，设计出了专门的EPE缓冲内衬，并经过一定时间和范围的批量测试，验收了改进效果。本次研究对其他配件的缓冲包装设计也具有一定的参考价值。

1 汽车钣金包装现状分析

（1）“五门一盖”产品的特点：“五门一盖”是指左右前、后门，尾门，以及发盖。单件重量一般在5kg-30kg范围之间，这类配件长宽尺寸一般在1140mm-1700mm之间。属于汽车外覆盖件，产品尺寸大、易变形，特别是四个边角尖锐处，容易折弯变形或戳包装箱；

（2）产品物流环境分析：因产品较大，仓储时为节约场地和便于取货多采用4件-6件卧式堆叠于货架上的方式，而运输时为提高装载率多为直接立式摆放于运输车上的方式。因此，产品包装需在不同方向均要有一定抗压的效果。

（3）原产品包装特点：原“五门一盖”采用多片黏合式五层瓦楞纸内衬置于钣金的四个边角处，装入五层瓦楞纸箱。多片黏合式五层瓦楞纸内衬是采用若干五层瓦楞纸板利用胶水粘连而成，具有较好的缓冲性能，同时原材料成本较低。但由于是胶水粘连，钣金边角锋利，很容易切断内衬，同时多片纸板的粘贴加工费时费力，时间和人工成本较高。

（4）包装改进的要求：①确保良好的缓冲包装效果。②设计的缓冲内衬加工方便，具有一定的通用性。③包装综合成本控制：更换EPE后，内衬成本总体可控（增幅不超过原成本的15%）。

2 EPE缓冲材料特点

2.1 EPE简介

EPE（Expandable Polyethylene），是可发性聚乙烯，又称珍珠棉。是非交联闭孔结构，它是以低密度聚乙烯（LDPE）为主要原料挤压生成的高泡沫聚乙烯制品。EPE不但具有回弹性好、密度低、耐候性好、耐腐蚀、阻水和易回收等优点，而且缓冲理论较为成熟，是传统包装材料的理想替代品[2]。EPE还具有良好的加工性能，可根据不同要求设计任意形状（EPE异形加工），便于大规模作业。目前广泛应用于高档家具、家用电器、仪器仪表、工艺礼品领域。

2.2 EPE的特性

EPE材料具有良好的双向缓冲性能。依据GB/T8167-1987《包装用缓冲材料动态压缩试验方法》，使用缓冲材料试验机，对试验样品的动态压缩特性进行测试，取不同冲击高度和静应力下获得的5次连续冲击中后4次的最大加速度的平均值来绘制缓冲材料的最大加速度-静应力曲线[3]，如图1所示。

3 EPE钣金内衬的设计与优化

3.1 EPE内衬尺寸设计

（1）等效跌落高度的确定。等效跌落高度代表包装件在流通过程中跌落冲击能量的大小。一般有两种方法确认：一是经验公式法，另一种是标准量值法。本次我们采用经验公式法。钣金配件为人工装卸，采用如下经验公式[4]：

式中：H为跌落高度，W为配件重量。

以五菱宏光尾门为例，取W=18kg，则其跌落高度H=70cm

（2）产品脆值的选取。采用查表类比法，参考美国军用标准（MIL HDBK 304），拟取G=60[5]。

（3）内衬尺寸设计。钣金内衬属于局部缓冲包装，利用缓冲系数—最大应力曲线设计缓冲包装.缓冲系数取较小值时缓冲材料厚度就小.在缓冲系数C-最大应力曲线δm做水平切线，切点对应最大应力与最小缓冲系数δm=1.5， Cmin=3.8。根据公示：

T=CH/G （式2）

计算缓冲内衬厚度，T=4.4Cm。由于4.4cm属于特殊尺寸，考虑EPE供应商原材料进货、备料等因素，可结合实际情况酌情采用4cm或5cm或混合使用。根据公式

A=WG/δm （式3）

计算缓冲内衬的面积，使用最大应力时对应缓冲内衬面积安全性较高，A=1176CM2，结合“五门一盖”钣金形状，缓冲内衬一般设计为3个-4个局部衬垫，平均每个衬垫面积为A/3或A/4。

3.2 EPE内衬校核与优化

（1）内衬强度校核。在缓冲设计时，应校核缓冲内衬在载荷方向上与缓冲材料的接触部分的强度。如果该部位不能承受冲击中的最大应力，则需要重新计算尺寸。[δ]=[G]×W/A×104，经计算[δ]=9.2kpa>δm， [δ]是配件的许用应力。

（2）挠度校核。内衬尺寸的面积与厚度之比超过一定厚度时，内衬容易挠曲或变弯，其最小承载面积Amin与厚度T之比应符合Kerstner经验公式：Amin/（1.33T）2>1[6]。

3.3 EPE内衬的结构设计

由于“五门一盖”钣金配件的堆放方式，我们使用的包装箱为0203形的双搭扣纸箱。EPE缓冲内衬位于钣金件四处边角处。在实际进行“五门一盖”各内衬的结构设计时，需考虑每个内衬在配件及包装箱中的位置，考虑配件在对应位置的形状结构。内衬长宽尺寸选用时还需考虑钣金与纸箱内壁的空间距离。综合以上这些，再根据前面计算的尺寸数据，利用绘图软件（CAD/UG）绘制五菱宏光的内衬如图2所示。同理，可分别设计出使用于不同车型“五门一盖”类钣金内衬。

4 设计方案的验证

4.1 包装防护效果验证

我们采用的验证方法分为跌落试验和道路运输试验。跌落试验中，将各“五门一盖”类钣金使用新EPE内衬包装后，按照纸箱的不同方向在60cm-150cm范围进行自由跌落、振动，测试验证内衬设计效果。道路运输试验中，选取了河北、内蒙古、辽宁、江苏、山东、浙江6个发货量大、运输距离远的省份，在这其中挑选8家货损最高的经销商站点，在这8家站点订购的“五门一盖”中，有记录的采用一批新EPE内衬包装，并跟踪物流。确认站点收货后进行电话访问，询查站点最后的到货状态，并发送《配件新包装路试服务站信息反馈表》，由站点接收负责人反馈照片等相关信息。最终根据实际反馈的信息表明，道路运输测试采用新的EPE缓冲内衬后不仅100%无货损，而且站点普遍反馈改进效果良好，也提升了企业形象和客户满意度。

4.2 包装成本控制方面

实践证明，通过设计结构合理的EPE缓冲内衬替代原多片黏合式五层瓦楞纸内衬，综合成本得到有效控制，个别型号甚至成本有所降低。以五菱宏光尾门为例，原采用多片粘合式五层瓦楞纸内衬，采用的4个内衬的外尺寸为300×260×260，对应使用的纸板面积合计10.104平米，成本42.44元。而新设计的EPE缓冲内衬（密度为25KG/M3），总重量1252.4g，成本为38.67元，比原纸内衬还降低了9%的材料成本。由于EPE内衬使用3cm-5cm不等的片材通过热熔粘连后即可使用，与原采用胶水粘合纸板的内衬加工后还需等待2小时相比，加工时间大大节省。

综合以上两点：通过设计合理的结构、选用合适的用量，EPE缓冲内衬就能较好适用于“五门一盖”类钣金包装防护中。

结语

随着人们对环保的不断重视，EPE作为新型的环保材料，其使用范围也将越来越广。通过对这类新型环保材料的研究，选用合适的材料密度和厚度，以及对结构进行持续的优化设计，必能将其在配件包装中应用的优点发挥的越来越明显。

参考文献

[1]徐炜峰，舒童.汽车配件的缓冲包装设计[J].包装工程，2007，28（11）：101-102.

[2]张洪波，叶梁玉.刘朝阳.EPE缓冲包装优化设[J].包装工程，2006，27（6）：211-212.

[3]冯勇.EPE缓冲材料双向性能比较分析[J].中国包装工 业，2007（10）：47-48.

[4]彭国勋.运输包装[M].北京：印刷工业出版社，1999.