多功能笔记本电脑纸质缓冲包装衬垫的结构设计^[1]

本例所述的多功能笔记本电脑缓冲衬垫，系针对市场上现有的笔记本电脑结构形式、性能特点及保护要求，运用纸质包装材料，设计了一种在储运期间具有缓冲保护作用，在消费者购买以后可以作为散热垫和鼠标垫使用的多功能笔记本电脑缓冲包装衬垫结构，并实现了全纸化设计。下面，结合前述的包装设计程序，简要叙述这种多功能包装衬垫的结构设计过程。

1.确定选题（提出设计要求和设计思路）

确定的选题是设计一种用于笔记本电脑的缓冲包装衬垫。设计要求表述如下。

（1）尽可能实现包装件再利用，减少包装废弃物排放。设计的缓冲包装衬垫应具有两种以上的功能。

（2）突出绿色环保、节材减碳的设计理念。

（3）能尽量满足批量生产的要求。

（4）结构新颖，具有一定创新性。

基于上述设计要求，初步考虑选择瓦楞纸板或蜂窝纸板作为缓冲材料；衬垫应能在完成储运防护功能以后再用于其他场合，拟考虑实现缓冲保护、散热及鼠标垫等功能；产品应能方便地实现折叠及展开动作；整体造型美观、装潢方案与产品设计要求相符。

2.设计调研

笔记本电脑产品特性及现有包装形式分析。

笔记本电脑，又称手提电脑或膝上型电脑，是一种小型、可携带的个人电脑，一般重1～3kg，主要由外壳、显示屏、处理器、硬盘、内存、电池、声卡和显卡等组成。

①产品特性。

笔记本电脑是精密的电子类产品，内部结构复杂，易损零部件较多；表面装潢细致精美，易被刮伤；在储运过程中易受到冲击、振动、静压力（由堆码产生）等因素的影响，使其损坏。

现代笔记本电脑CPU运行频率高，发热量大，使用时需考虑散热问题。而大多数笔记本电脑的散热孔都设计在两侧或后面；其底部为主板及显卡位置，有较高的散热要求。

目前，笔记本电脑已是寻常电子设备，在各层次学生中应用广泛。本设计定位于学生笔记本的缓冲包装衬垫设计。因此，所涉及的使用环境为宿舍、教室和室外。缓冲包装衬垫设计时需考虑这一特点。

②现有包装形式分析。

由调研可知，目前笔记本电脑的缓冲包装形式有很多。就其材质和结构特点来说，主要有EPS/EPE发泡塑料衬垫，瓦楞纸板折叠衬垫，纸浆模塑衬垫及复合结构包装衬垫，等等。其中，EPS发泡塑料衬垫回收困难，对环境的危害大；EPE发泡塑料衬垫成本偏高、加工制造难度大；瓦楞纸板折叠衬垫成型工艺复杂，生产效率低；纸浆模塑制品的模具生产成本较高，不适应笔记本电脑更新换代较快的特点，也制约了纸浆模塑缓冲衬垫的应用；而复合结构包装衬垫大多是纸质和塑料复合，其加工工艺复杂，成本偏高，废弃物的处理也比较困难。从已有产品的性能来看，传统的缓冲包装衬垫只起防护作用，且均属一次性用品。在绿色环保意识大行其道的今天，上述缓冲包装材料及结构显然不够环保。

3.制定方案

基于以上分析，便可针对设计要求制定初步的整体设计方案。由于本方案侧重结构设计，缓冲防护功能的具体分析和详细设计暂不做考虑。

（1）多功能衬垫结构的实现。

缓冲防护功能。全纸化缓冲包装衬垫可以选择瓦楞纸板材料和蜂窝纸板材料。考虑到瓦楞纸板折叠结构的诸多缺陷，本设计计划以经过预处理（预压缩）的蜂窝纸板作为主要材料。初步分析，预压缩压溃以后的蜂窝纸板在二次加载时无须达到首次加载时的应力峰值（图9-12），直接进入屈服平台，可以实现产品的缓冲保护。

图9-12　普通蜂窝纸板的性能

散热功能和鼠标垫功能。考虑使用架空结构使笔记本电脑在使用状态下悬空，利用空气对流散热的原理实现缓冲衬垫的散热功能。为此，把缓冲包装衬垫设计为上下两体，其中上体又分为大小两块，小块位于上方，合拢于下衬垫上，用来支撑笔记本电脑，使其悬空；大块位于下方，使用时翻转下来，用以实现鼠标垫的功能。

（2）翻折及封口结构的实现。

①翻折结构的实现。衬垫在作为缓冲衬垫及散热垫使用过程中，要重复进行上部结构件的翻折以取出或放入笔记本电脑，因此翻折结构要有较高的抗拉强度及耐折度，选用内外贴面牛皮纸作为纸质铰链，则可以满足这一要求，其结构形式如图9-13所示，内外贴面在翻折中心处接触，能很好地实现翻折功能。

图9-13　翻折结构

1-外贴面纸；2-翻盖；3-内贴面纸；4-底座

②封口结构的实现。如图9-14所示，包装衬垫的翻盖下部与底座之间设有一组吸合磁铁，结合上下翻盖之间的坡面结构，可以使该结构自动锁合封口，并方便用户多次启闭翻盖。

图9-14　封口结构(www.daowen.com)

1-翻盖上部；2-翻盖下部；3-上吸合磁铁；4-下吸合磁铁；5-底座

（3）产品的外观处理。

①符合环保要求的表面装饰处理。

包装衬垫的内外均采用牛皮箱板纸贴面。在装潢设计时，底色为纸张本色，只在表面采用单色油墨印刷从而构成简洁、明快的图案，在凸显个性和品牌特色的同时给人以原生态的亲切感，体现了绿色环保的设计理念。

②传统“中国风”与商品现代感的结合。

由于设计对象并不是简单的一次性缓冲包装衬垫，为更好地实现其后续功能，更好地体现绿色、低碳设计理念，设计者通过加入“京剧脸谱”这一元素而使产品蕴含浓厚的中国风（图9-15），给消费者以独特的视觉感受。

图9-15　装潢图案设计

4.设计展开

（1）衬垫整体结构设计。

本设计的核心是由蜂窝纸板经模切、预压缩并使用包装纸贴面修饰成型。整体结构采用了全纸化包装设计，主要材料为蜂窝纸板和牛皮箱板纸；通过多功能结构设计，延伸了包装的使用功能，使其不仅可以像普通电脑包装衬垫一样起保护电脑的作用，还能在之后电脑的使用过程中充当散热垫的作用，同时，还巧妙地融合了鼠标垫的功能。

如图9-16所示，缓冲包装衬垫主要由翻盖上部1、翻盖下部3及底座2经内外贴面纸分别贴面构成，底座2和翻盖上下部1、3均为经过模切预压的蜂窝纸板（图9-17）。其中，4是蜂窝纸板的原始状态，5是压缩以后的状态，贴面材料为牛皮纸或其他韧性纸张，分为内贴面纸6、外贴面纸7，用以保证其表面耐磨性和铰链强度。

图9-16　缓冲衬垫整体结构

1-翻盖上部；2-底座；3-翻盖下部；4-蜂窝纸板原始状态；5-蜂窝纸板预压状态；6-内贴面纸；7-外贴面纸

图9-17　经模切预压处理的蜂窝纸板

如图9-18所示，在翻盖上部与底座接合处设有吸合磁铁1，结合上下两翻盖之间的斜切结构2，可以使该结构方便地启闭。

图9-18　吸合磁铁与斜切结构示意图

1-吸合磁铁；2-斜切结构

（2）贴面结构。

如图9-19、图9-20所示，设计方案中使用的内外贴面均为牛皮箱板纸或其他韧性纸张经切割、压痕、折叠形成，用淀粉胶进行贴面，便于废弃物的回收处理。

图9-19　外贴面纸

图9-20　内贴面纸

图9-21和图9-22是根据上述设计方案制作的笔记本电脑缓冲包装衬垫实样图。其中，前者是衬垫整体作为散热垫和鼠标垫使用的状态；后者是闭合后作为缓冲包装衬垫使用时的状态。此时，翻盖上部的磁铁与底座上的磁铁相互吸合，衬垫整体闭合。

图9-21　电脑使用状态

图9-22　电脑包装闭合状态

如今，全纸化包装已成为电子产品包装的主流趋势，而多功能包装产品则更好地体现了低碳、环保的设计理念。本方案较好地实现了预定的设计要求，完成了一种笔记本电脑的多功能缓冲包装衬垫的结构设计，并初步进行了装潢方案设计。