合肥华凌股份有限公司 安徽省合肥市 230601
摘要：目前，家用电器已成为人们生产与生活中必不可少的一部分。本文详细探讨了家用电器的跌落测试原理及包装设计计算。
关键词：家用电器；跌落测试；包装
产品从工厂到消费者手中时，要经过很多环节。所以，为了保证产品的完美可靠，除了要求产品满足一定的结构强度外，产品的包装设计及跌落测试也要符合相关的标准要求。
一、家用电器概述
家用电器（HEA）主要指在家庭及类似场所中使用的各种电器和电子器具。又称民用电器、日用电器。家用电器使人们从繁重、琐碎、费时的家务劳动中解放出来，为人类创造了更为舒适优美、更有利于身心健康的生活和工作环境，提供了丰富多彩的文化娱乐条件，已成为现代家庭生活的必需品。
二、跌落测试简介
跌落试验又名“包装跌落测试机”，为产品包装后在模拟不同的棱、角、面于不同的高度跌落于地面时的情况，从而了解产品受损情况及评估产品包装组件在跌落时所能承受的堕落高度及耐冲击强度。从而根据产品实际情况及国家标准范围内进行改进、完善包装设计。一般情况下，产品包装后，要求按照有关标准规定的取样方法，按普通包装的跌落高度要求进行跌落测试。
1、测试原理：提起试验样品至预定高度，按其预定状态自由落下，与混凝土地面或冲击台面相撞。
2、测试设备：包装跌落台用于测试产品包装后，坠落时受损情况。
3、测试方法：①在进行跌落测试前，包装应打开，被检查的包装材料和产品应没有损坏，产品功能应没有问题。②选择合适的测试标准，按预定状态和高度跌落产品，混凝土地面或冲击台面不能有铺垫物。③在跌落4次后，拆开包装，检查产品和包装有无问题，并进行记录。若无问题，重新包装好（按产品最初的包装）继续余下的跌落。④当完成所有要求的跌落后，打开包装并测定整个产品的包装和功能。
4、通过标准：产品没有任何损耗、损坏，所有喷油图案和指示保持清晰。产品功能完全没有问题。
5、跌落顺序为：A底面、B底角、C长边面、D短边面、E顶长棱边、F顶面、G对应的底角（如图1所示）。
图1 健伍产品跌落测试顺序
6、注意事项：①若产品需邮寄，则跌落高度应选择1m以上，或向上提高一个跌落等级。②更多的客户会选择按包装的重量进行跌落测试，但不同的客户跌落测试标准会有少许差异。③若无跌落测试台时，可用人的双手将包装好的产品托出，应跌落的角、棱、面部位应放在最低位，应保证每次的跌落高度基本相同，同时，每次的跌落都应是自由落体运动，以尽可能减少其测试误差。
三、包装材料的选择
1、内卡材料有纸卡（瓦楞纸δ5）、纸桨托、发泡胶、珍珠棉、泡泡袋等。要根据不同的国家和不同的产品来选择。
2、由于环保要求，发泡胶内卡将逐渐淘汰。如果由于产品重量较重，或体积较大，或精度较高，或跌落条件较严酷，而不得不采用发泡胶包装时，要注意发泡胶的净体积不能超出彩盒总体积的15%。要在不影响强度的前提下，发泡胶内卡尽可能采用框架结构，局部掏空，减少发泡胶的净体积。
3、发泡胶材料，一般选取中发泡。
4、彩盒材料为纸板厚2mm、厚3mm（特殊场合下选用）；卡通箱材料为瓦楞纸厚5mm。
四、根据自由落体设计所包装产品的重量
探讨其与跌落测试的关系，以提高跌落测试通过的可行性，并降低其包装费用。
可设定以下字母所代表的意义及单位：
v--物体自由落体到达地面时的瞬时速度。单位：米/秒（m/s）。
h--自由落体的高度。单位：米（m）
g--重力加速度的数值。单位：米•每秒平方（m•s2）。
m--物体的质量。单位：千克（kg）。
P--动量。单位：千克•米/秒（kg•m/s）
EP--重力势能。单位：焦尔J（kg•m/s2=N•m）
则有：
当m2＞5，m1＜4.33
当m1≤5，m2≤5.775
同理，可得：
当m3＞10，m2＜8.94
当m2≤10，m3≤11.18
从动量的计算结果得知，由于跌落高度发生了改变，因而当物体的质量m1≥4.33～5和m2＞5～5.775，在这两个区段内，物体的动量随着质量的增加而跌落时的动量并没有相应增加。也就是说，包装成箱的产品重量尽可能不在m1≥4.33～5kg内，最好在m2＞5～5.775kg内。同理当m2≥8.94～10和m3＞10～11.18，也会出现类似的情况。
设定物体跌落每次的效果是一样的，即重力势能是相等的：m1gh1=m2gh2=m3gh3
m1=m2h2/h1=0.750m2 m2=m1h1/h2=1.333m1
则有：
当m2＞5，m1＜3.75
当m1≤5，m2≤6.667
同理，可得：
当m3＞10，m2＜8.0
当m2≤10，m3≤12.5
从重力势能的计算结果得知，由于跌落高度发生了改变，因而当物体的质量m1≥3.75～5和m2＞5～6.667，在这两个区段内，物体的重力势能随着质量的增加而跌落时的重力势能并没有相应增加。也就是说，包装成箱的产品重量尽可能不在m1≥3.75kg～5kg内，最好在m2＞5kg～6.667kg内。同理，当m2≥8.0～10和m3＞10～12.5时，也会出现类似的情况。
五、根据装柜量和货盘尺寸设计包装产品的尺寸
1、国际标准货盘尺寸。最常用的货盘尺寸为12005mm×8005mm×115mm；12005mm×10005mm×115mm。
纸板的厚度为30mm，堆放货物的高度约为1800mm，货盘最大承重量是1000kg。
2、货柜尺寸。
①20尺（ft）：5902×2350×2392（mm），实际容量（CBM）29.5。注意计算时L保留≥300mm，H、W保留≥45mm。
②40尺（ft）：12036×2350×2392（mm），实际容量（CBM）60。注意计算时L保留≥500mm，H、W保留≥45mm。
由于卡通箱的制造误差或装箱后卡通箱一般体积可能略有增大，因而计算装柜量时，长宽高要留有一定的富余空间。譬如长度方向的富余空间较大时，可用其宽度尺寸来弥补。即一个单位长度加富余空间可改为一个单位长度加一个单位宽度或改为两个单位宽度等，其它可以此类推。
六、跌落测试通不过的解决方法
在跌落过程中，经常会遇到跌落测试通不过的情况。要求用简单可靠的包装降低包装成本、减少包装体积，减少运输费用和库存费用。但简单及低成本的包装又很难满足通过测试的高度，因此遇到这类问题可采用以下几种解决办法：
1、若以重量选择跌落高度，重量尽可能选取较小值，在同一跌落高度内重量尽可能选取较小值。
2、改善产品结构：针对跌落试验易发生问题的部位，重点改善此位置的紧固结构，增加加强筋或支撑零件，改善结构的可靠性。
3、更改包装内的产品布局和位置，如电源线和电源线插头应合理摆放。
4、更改内卡的位置，内卡或左右、或上下、或前后放置。
5、若内卡用纸托，局部要加筋加凸台，增加凹凸感，提高纸托强度。纸板折叠改善折叠形状，也可要求纸波纹的方向。
6、增加辅助包装：在已发生问题的部位增加纸卡。若用纸托做内卡，可在纸托的四侧增加一圈纸板。
7、更改内卡材料：对于重量比较重的家电产品，如电脑、彩电等，直接采用发泡胶做内卡，从而增加保护面积。
七、结语
当人们购买到中意的家用电器时，可曾想到其价格中有一部分是包装运输成本。当进行家用电器的设计及研发时，如何进行包装设计，才能用最少的包装材料、最低的包装成本及运输费用，保证产品的包装及跌落测试符合相关标准的要求。因此，对家用电器的跌落测试及包装设计计算进行探讨的工作对降低产品成本十分有益。
参考文献：
[1]黄发喜.家用电器包装设计及跌落测试解决方法[J].中国包装工业，2014（07）.
[2]张北.家用电器的跌落测试原理及包装设计计算[J].中国包装工业，2014（08）.
论文作者:吴宗科
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/30
标签：测试论文; 产品论文; 高度论文; 单位论文; 势能论文; 重量论文; 包装设计论文; 《基层建设》2019年第10期论文;