电器开关包装优化设计研究

目的提高电器开关外包装结构缓冲性能,降低物流成本,尽量减少在运输及储存过程中发生损坏现象。方法依据产品属性,分别针对瓦楞外包装材料和缓冲材料的选择及整体包装结构设计进行了阐述,并对整体包装进行了跌落测试。同时通过减小包装体积、减轻包装质量等方法降低了物流成本,并对原有包装及新包装的原材料及物流成本进行了综合对比分析。结论新的整体包装解决方案明显提升了对产品的保护性能,新包装综合成本相对于原包装成本降低了8.11%。此电器开关包装优化设计方案具有可行性。     

基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计

目的 在保障机械结构强度的前提下,对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计,对机械强度进行CAE有限元仿真,并进行振动跌落冲击测试,以降低成本提高产品价值。方法 首先分析产品的使用功能,设计新型包装方案,将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构,建立力学模型,进行底强度分析以及稳定性计算;然后运用SolidWorks建立3D模型,运用ANSYS Workbench进行仿真评估;最后生产出新型包装,并根据包装测试标准进行了测试。结果 新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑,节约了100%的铁质包装材料,并通过了冲击振动跌落测试。优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求,满足运输稳定性的功能要求。结论 本文以价值工程理念为指导,优化设计的新包装结构,在满足产品功能的同时节约了成本,是价值工程在包装优化领域极好的运用,为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。     

包装测试在包装方案优化中的应用分析

本文主要针对包装测试在包装方案优化中的应用展开研究,对包装测试的特征与目的进行分析,结合具体的包装案例进行探讨,介绍原来的包装方案以及相应的包装测试要求,考虑客户对于包装方案的要求后对包装方案进行优化,并且进行相应的包装测试以及与原包装方案的比较分析,以判断优化后的包装方案的可行性与可靠性分析。验证运输包装方案的优化设计可以提高对产品的保护性能,并且能够有效降低包装的综合成本。     

液晶电视包装件跌落仿真及结构优化

目的 在提升液晶电视包装泡沫抗冲击性能的基础上进行结构优化设计,以减少包装成本。方法 利用HyperMesh建立带有包装的液晶电视整机有限元模型,并验证模型的有效性。依据企业跌落标准,采用LS-DNYA开展液晶电视仿真跌落分析,基于仿真结果运用OptiStruct对包装结构进行拓扑优化,最后对比优化前后的结果。结果 仿真跌落分析中,前面和后面跌落工况下液晶电视的加速度峰值最大,分别为220.01g和183.40g。包装结构优化后加速度峰值均有所降低,其中后面跌落工况下降最大,为23.41%,同时优化后的结构相对原始结构质量降低6.73%。结论 经过结构优化后的包装泡沫,有效提升了液晶电视在跌落冲击中的安全性能,降低了生产成本。     

空气净化器包装跌落易损部件仿真优化设计研究

目的探索使用仿真软件优化家电产品易损部件结构。方法通过一定工程经验的预审预判,确认关键薄弱部件,运用有限元软件对其进行了跌落仿真分析,得到了易损件的等效应力等。结果根据产品薄弱件的动态力学反馈的数据,对结构易损处进行的优化设计。结论仿真方法可用于类似产品结构优化设计,缩短对产品结构优化的周期,在整机包装成本不变的前提下,通过改进易损件的结构抗冲击性能,提升包装运输可靠性。     

纸箱包装优化设计降低包装综合成本案例评析

分析优化设计纸箱配纸和箱型、改善纸箱的版面设计和优化包装结构设计降低包装综合成本,并通过典型案例说明降低包装成本的关键在于降低包装综合成本。     

基于流固耦合的钢桶跌落仿真及结构优化

目的 为了实现钢桶轻量化设计,对考虑流固耦合的钢桶进行跌落仿真分析,在保证其抗跌落性能的条件下,对钢桶关键结构进行优化设计。方法 以210 L钢桶为例,利用Ansys Workbench建立有限元模型,进行垂直跌落、棱跌落和角跌落等3种工况下的仿真分析;建立优化设计模型,进行多目标优化设计。结果 得到钢桶在3种工况下的总变形量和等效应力情况,并发现钢桶跌落时的薄弱位置位于底部和环筋处,且在角跌落工况下受到的总变形量和等效应力最大;通过改变钢桶的壁厚和环筋距离进行多目标优化设计,得出优化设计点,当壁厚设置为1.1 mm,环筋位置对称且均为233.17 mm时,能够减小钢桶的重量并保证其抗跌落性能。结论 通过对钢桶进行跌落强度流固耦合仿真分析和多目标优化设计,获得满足结构强度、减少材料用量的优化结构,降低了包装成本,为包装产品轻量化设计提供理论支持和设计参考。     

基于惯性释放多工况拓扑优化泡沫缓冲包装结构

目的 在跌落冲击工况下,对风管机包装泡沫进行优化设计,得到缓冲性能可靠的泡沫优化方案,以降低包装成本.方法 通过OptiStruct与LS-DYNA联合仿真,建立带有包装的风管机整机有限元模型,并通过跌落实验验证有限元模型的准确性.获取所有工况泡沫载荷响应;其次通过OptiStruct开展拓扑优化,同时施加多工况载荷,并以惯性释放法作为边界条件,最后得到满足所有跌落工况要求的轻量化优化方案.结果 新泡沫方案较原方案质量减少了30％,各跌落实验工况加速度峰值均有所下降,产品跌落实验合格;仿真与实验加速度峰值相似度达到90％以上,泡沫失效位置一致.结论 结构拓扑优化方法可以在保证包装结构可靠性的前提下,降低包装成本.     

基于Hyperworks/LS-Dyna的包装件跌落仿真及包装优化

目的 针对嵌入式洗碗机的包装设计方案进行跌落仿真分析,进一步优化降低方案成本,得出符合生产制造的轻量化设计理论。方法 首先使用Hypermesh与LS-DYNA进行联合仿真,模拟包装件六面工况下跌落的响应情况;其次使用OptiStruct优化模块对下衬垫进行拓扑优化设计,根据衬垫变形情况设置合理优化工况,优化的约束条件加入衬垫制造约束,得到满足包装需求的最轻量化的方案。结果 优化后的最终方案可制造性加强,成本降低1.1元,且优化前后试验采集的易损件响应加速度有不同程度降低,达到优化目标。结论 轻量化设计理论在包装领域具有普适性,设计完成后,可以通过拓扑优化的技术路线进一步优化设计方案,降低包装成本,达到降本增效的目的。     

基于价值工程与振动冲击测试的包装结构优化设计

目的为了满足价值工程节约成本的要求,对某出口海外的木包装容器结构进行优化设计。方法首先对产品功能进行分析,设计新包装的结构方案,由原有的卧式包装优化为用材更少的立式包装,然后运用理论力学知识对泵体进行稳定性计算和底座强度分析,然后运用CATIA建立三维模型,运用有限元分析软件Ansys Workbench对模型进行强度校核,最后根据国际安全运输协会包装测试标准对样品进行振动、冲击、跌落测试。结果新包装通过了振动冲击跌落测试,优化后的木包装容器满足抗冲击的强度要求,满足不会发生倾覆的功能要求,木材用料节约了40%,铁支架材料节约了100%,每年全球公司节约成本约360万元。结论新包装在满足产品功能的基础上,大大节约了成本,满足了价值工程以最少的费用换取所需要的功能的要求;同时也为跨国包装设计工程师提供一种包装解决方案和技术参考。     

产品结构及其包装的优化设计方法

开发新产品时有必要根据包装的需要设计结构，并综合考虑其包装设计。即合理选择原材料及结构，提高产品自身强度，减少缓冲材料使用量；简化产品的包装结构设计，减少包装对环境污染，降低包装成本。这是一个多目标，有复杂约束条件的问题，难于用常规优化技术求解。文中通过实例说明产品结构及其包装的实用优化设计方法。     

瓦楞纸箱尺寸的优化设计

以产品为类直方体、外包装容器为瓦楞纸箱的托盘包装系统为研究对象,提出了能同时降低包装用料成本和仓储成本的瓦楞纸箱尺寸优化设计方法。介绍了优化设计方案,分别建立了瓦楞纸箱省料模型和托盘装载优化模型,从瓦楞纸箱设计、托盘装载、仓储空间各个环节进行优化,以提高托盘表面利用率和仓储空间利用率,降低包装成本,并给出了纸箱尺寸优化流程。     

Topology optimization of structures under multiple loading cases with a new compliance–volume product

This article proposes a new topology optimization method for the design of structures under multiple loading cases. The design is formulated as a multi-objective optimization problem by minimizing a new compliance–volume product, which optimizes the overall stiffness and volume simultaneously to avoid the empirical decision on design constraints and obtain an even lower structural volume. A normalized exponential weighted criterion (NEWC) method is included in the multi-objective optimization problem for the capture of the entire Pareto frontier. A weight evaluation method, in terms of the fuzzy multiple-attribute group decision-making (FMAGDM) theory, is incorporated in the problem to evaluate the weights of the objectives and guarantee the optimal design in an acceptable level. The solid isotropic material with penalty (SIMP) method is used to represent the dependence of elemental densities on material properties. Three typical numerical examples are employed to show the effectiveness of the proposed method.     

A similarity score-based two-phase heuristic approach to solve the dynamic cellular facility layout for manufacturing systems

The dynamic cellular facility layout problem (DCFLP) is a well-known NP-hard problem. It has been estimated that the efficient design of DCFLP reduces the manufacturing cost of products by maintaining the minimum material flow among all machines in all cells, as the material flow contributes around 10–30% of the total product cost. However, being NP hard, solving the DCFLP optimally is very difficult in reasonable time. Therefore, this article proposes a novel similarity score-based two-phase heuristic approach to solve the DCFLP optimally considering multiple products in multiple times to be manufactured in the manufacturing layout. In the first phase of the proposed heuristic, a machine–cell cluster is created based on similarity scores between machines. This is provided as an input to the second phase to minimize inter/intracell material handling costs and rearrangement costs over the entire planning period. The solution methodology of the proposed approach is demonstrated. To show the efficiency of the two-phase heuristic approach, 21 instances are generated and solved using the optimization software package LINGO. The results show that the proposed approach can optimally solve the DCFLP in reasonable time.     

磁性液体密封结构的优化设计

在磁性液体密封的理论及现有设计原则的基础上,建立了以磁铁体积最小和极靴长度最小为目标的密封结构优化设计的数学模型。利用带有约束条件的多目标混合遗传算法,通过Matlab编程与Ansys软件的交互运算,实现了对密封结构的优化设计。结合具体实例的计算结果并与初始值的比较表明,在保证密封耐压的前提下,优化后的结构参数可以使磁铁体积减小74.7%,极靴长度减小5.45%,漏磁减小84.5%。     

圆柜内机缓冲衬垫多目标优化设计

目的 基于有限元软件研究圆柜内机包装件静态载荷下的力学特性，并进行多目标优化设计。方法 利用CREO建立三维模型、ANSYS Workbench建立有限元模型，对圆柜内机包装件进行静力学分析。以上缓冲衬垫的5条筋条厚度和2侧壁厚作为设计变量，以上缓冲衬垫的质量、包装件的最大变形量和最大等效应力作为目标函数建立优化模型。基于OSF试验设计方法和Kriging模型，采用多目标遗传算法进行多目标优化设计。结果 优化前的包装件最大变形量为1.511 3 mm，最大等效应力为0.327 6 MPa。优化后包装件的筋条和侧壁厚度显著降低，上缓冲衬垫质量减少了27%，整体强度无显著降低。结论 建立的多目标优化设计方法合理且Kriging模型精度较高，在保证缓冲防护效果的基础上，实现了轻量化设计，降低了包装成本。     

汽车司机座椅骨架的运输包装优化

介绍了汽车司机座椅骨架原有包装状态,分析了原有包装存在的问题,然后对其进行了包装改进优化,包括包装方案的确定、包装材料的选择、托盘单元的装货方式和包装步骤等,并对改进优化后的方案进行了校核——运输包装测试。结果表明,优化后的包装单位产品包装体积节省了0.03m3,单个产品包装成本节省了2.72元,单位产品运输成本节省了4.01元。     

缓冲衬垫设计CAD的研究与开发

在深入研究已知产品的外形尺寸、脆值、缓冲材料性能参数、运输条件、流通条件和衬垫参数的条件下,缓冲包装设计的理论.从而开发软件以求得最经济的缓冲衬垫,并得到其外形尺寸和结构.     

Efficient Packaging Design in Logistics

This paper investigates the possibilities of cost reduction in packaging logistics, from primary package, to secondary package to transport module. The paper highlights the fact that packaging optimization based on space utilization and packaging optimization based on the total cost are different. Finally, a Windows^®-based software package COPS is described to assist the packaging designer and logistics manager to develop efficient packaging design in logistics.     

Concurrent optimization of assembly tolerances for quality with position control using scatter search approach

Tolerance allocation to individual parts in any assembly should be a vital design function with which both the design and manufacturing engineers are concerned. Generally design engineers prefer to have tighter tolerances to ensure the quality of their design, whereas manufacturing engineers prefer loose tolerances for ease of production and the need to be economical. This paper introduces a concurrent tolerance approach, which determines optimal product tolerances and minimizes combined manufacturing and quality related costs in the early stages of design. A non-linear multivariable optimization model is formulated here for assembly. A combinatorial optimization problem by treating cost minimization as the objective function and stack-up conditions as the constraints are solved using scatter search algorithm. In order to further explore the influence of geometric tolerances in quality as well as in the manufacturing cost, position control is included in the model. The results show how position control enhances quality and reduces cost.