浅谈电视机结构设计及包装缓冲优化

浅谈电视机结构设计及包装缓冲优化

摘要：在电视机实际产品设计过程中，结构设计和包装设计其关系非常密切，在产品设计过程中应该也要考虑到产品的运输安全和包装设计的经济性上必须得到保证，对缓冲材料的特基本性能也要符合缓冲包装的力学原理。基于此，本文对电视机结构设计及包装缓冲相关话题进行阐述，以供相关设计人员参考。

关键词：电视机结构设计；机械冲击脆值；缓冲包装设计

近年来，随着我国工业水平的不断提高，产品的结构设计及包装设计也随之不断创新，以满足现代人们日渐提高的产品使用体验及产品自身的生产需求。家电产品结构和包装设计应该作为一个整体工作而存在，例如在进行电视机结构的初步设计时，也会考虑到包装的相关问题，在电视机包装设计系统的应用中破损边界得到了越来越广泛的应用，多种元素量变化颠覆了包装设计者对传统包装设计的理解，认识到确保在产品安全上应用矩形脉冲估算方法较为传统，并不能解决各个因素对产品的冲击问题，若想解决上述问题，必须找到预测产品破损的方法，才能有效降低产品损失。通过有效利用有限元数值模拟软件，争取达到缩短设计周期、降低成本、优化设计的目的。

一、电视机结构设计的要点分析

1.1内部结构模块化

模块化是一种新的标准化形式，是标准化原理综合运用的产物。模块化设计与传统产品设计方法的主要区别在于，传统产品设计方法是以“某一个产品”为中心展开的，把其中含有相同或相似的功能单元分离出来，电视机内部结构模块化设计的优点在于同一模块与其它模块通过组合可以构成多种新产品，因此模块化设计是实现产品多样化的最佳途径。采用模块化设计时，原有技术以模块形式存在，拿过来就可用，只需研制部分含有新技术内容的新模块即可构成新产品，不必一切从头开始，从而大大减少了新品研制工作量，缩短了设计周期及生产准备周期，可使新品尽快上市。

1.2模块接口标准化

模块是一种具有标准化含意的通用部件，它具有相对独立的功能和较强的互换性能，它不是仅用于某一个产品的专用部件，而是某一类产品的通用部件。用标准化原理进行统一、归并和简化，以通用单元的形式独立存在，这就是由分解而得到的模块。为保证模块的通用互换和兼容，模块设计有标准的接口（机械接口或电气接口）。同时，模块化设计还易于实现产品的更新，因为新产品一般是以原有技术为基础加上部分新技术构成的。

1.3电视机壳功能多用化

通常一套电视机壳模具只能成形一种规格的电视机壳，而功能多用化的机壳模具通过改换个别模具镶块，可成形兼容多款液晶面板、多种光学规格、多款造型、甚至相邻两种尺寸的电视机壳。采用一套模具成形多款兼容的电视机壳的难点在于：不同规格的液晶面板外形尺寸可能不同、面板排线数量或位置不同、背光安装尺寸可能不同、亦可能因外观款式变化导致内部装配结构变化。因此，电视机结构设计师在设计电视机壳结构时，必须与电视机外观设计师及模具设计师密切配合，对需多款兼容的电视机壳的形体款式、外形尺寸，结构形式等统筹考虑，能统一者尽量统一，为机壳模具功能多用化奠定基础。

1.4模具功能多用化

多款兼容的电视机外形尺寸取成一致完全可行，但是，多款兼容也给机壳模具功能多用

化设计的复杂性带来成倍的增长。为解决机壳模具功能多用化带来的困难，中框限位液晶面

板的限位块在模具上设计为可换镶块，或者限位块采用粘贴的方式。液晶面板的侧排线采用

最大兼容法，需要对液晶面板进行资源优先排序、对结构进行归类，在结构简化与资源兼容

之间进行取舍。对于背光规格的兼容，膜片增减可以通过中框加贴或去掉硅胶限位条来实现，主要是灯条的排布需要在设计初期就要进行结构设计统筹，对背板固定、散热效果、主观效

果等统一考虑。至于造型款式则可以通过加装装饰件、前壳下巴换款、新开模芯、铝前壳新

开挤型模或变更加工工艺等方式实现。

三、脆值的确定及电视机包装缓冲的优化

据有关分析，由于结构失效引起的液晶面板、膜片，导光板的破损、跳脱、摩擦损伤等

问题是导致结构失效的主要影响因素，还有外壳的局部开裂、变形等，因此，在设计产品和

包装时要仔细分析液晶面板、膜片导光板、外壳和包装四者之间的受力关系，在提高产品脆

值的同时，寻求到产品设计和包装设计之间成本的平衡。这其中脆值的确定很重要，脆值的

确定方法常用有两种：经验估算法和试验测定法，试验测定法需要使用测录仪器和试验设备，成本相对较高但试验数据比较精确。现在在产品流通的过程里减少破损最有效与最普遍的方

法就是缓冲包装，通过在产品的包装里添加部分缓冲材料大量吸收产品流通过程中包装内外

的冲击力，使产品有效规避或减少振动引起的损坏，这也是所谓的缓冲材料隔振作用。设计

人员在对电视机结构设计时，也应该考虑包装结构及缓冲材料的结构、尺寸等，针对电视机

产品缓冲包装设计上的问题，首先，需要制定一定的规定与要求，控制包装的产品流通过程

中存在的外部条件，确保流通过程中产品能够承受的最大加速度。其次，可以承受的最大加

速度相对较低的产品，必须对重新设计其关键结构，使其承受力有效地提高。依据流通产品

的承受力以及包装材料的特点，设计产品缓冲结构，进而使产品的最佳尺寸得到确定。对运

输中的破损率以及成本等多方面的因素进行综合的考虑，优化产品包装结构的设计。再次，

依据客户的需求及国家的相关标准，对原型运输包装进行试验，如果试验的结果与预期不符，应依据试验的结果修改相关数据。

四、缓冲包装设计的传统方法及有限元数值模拟的应用

近年来计算机技术的发展迅猛，在机电产品设计优化中采用数值模拟方法，给电视机结

构设计及包装设计带来了最新成果。很多电视机和其他机电产品企业的结构设计人员将设计

经验和数值模拟有机结合，通过不断的设计、模拟与试验比对，建立一套适合自己公司的产

品设计系统。在电视机包装缓冲方面，发泡聚苯乙烯（EPS）作为目前家电行业中使用最广泛的缓冲材料，对其静态和动态特性研究已经非常成熟。缓冲包装设计的基本方法是缓冲系数-

最大应力曲线（C-m）法与最大加速度-静应力曲线（G-s）法。作为辅助产品和包装设计的一

个重要工具，越来越广泛的应用有限元仿真软件，通过对产品进行仿真跌落分析，从而达到

优化产品设计和包装设计的目的。在产品和包装设计完成后，运用数值模拟的方法提前对产

品的包装和产品的设计进行了解，有效优化产品和包装设计。有限元仿真软件对于跌落时产

品和包装的各个位置的应力和变形，及指定位置的加速度曲线，这些我们评价设计的关键指

标都能计算出来。但是，由于有限元模型中理论材料参数和产品外壳和包装的真实材料参数

之间存在的差异，选取的电视机不同计算部位，结构件之间的联结和接触的处理方法不同，

以及阻尼值的考虑等多种因素，实际的试验结果和模拟结果无论使用哪种有限元软件都会有

些出入的。在实验中，因为试验设备和人为操作的元素，有限元仿真模拟的处理是按照理想

跌落方向进行的，而试验中对缓冲包装件跌落方向却不能与模拟完全保证一致，这就导致了

试验结果出现了一定的误差。因此，模拟数值结果在实际设计中，只能作为参考来使用，不

能成为根本设计标准。

五、结语

综上所述，电视机产品结构和包装设计虽然是—个多目标、多约束要求的任务，但同时

也作为—个整体任务而存在。在实际产品设计中，除了要满足产品自身功能外，也要考虑到