一種新型可重復利用的便捷快遞包裝袋設計

權江坤 梁遙 鄒春龍

摘 要：隨著網購需求量陡增，快遞包裝量快速增長，由快遞包裝引起的環保問題也日益凸顯。當前解決方案多采用材料可降解的包裝產品或規范包裝尺寸，而缺少包裝袋重復利用的可行方案。文章設計了一種新型包裝袋，用于中小型快遞，通過一次按壓鎖止頂蓋實現包裝袋的機械鎖緊，并通過掃碼解鎖，有效減少過度包裝，可操作性和安全性較強，易于快速推廣

關鍵詞：中小型快遞;重復利用：機械鎖緊：包裝袋

中圖法分類號：TB48文獻標識碼：A

１ 引言

近年來，電子商務等數字經濟新業態的創新發展帶動了我國快遞包裹數量的持續增長，２０２１ 年全年，我國快遞業務量達１ ０８３ 億件，同比增長２９．９％［１］ ，包裹數量占全球一半以上。據估算，我國快遞業每年消耗的各種包裝產品可布滿近２０ 萬個標準足球場，膠帶用量近１７０ 億ｍ［２］ ，并與快遞業務量呈同步快速增長趨勢，對日常生活和生態環境造成的影響已不容忽視。大多數在用的解決方案涉及可降解包裝材料的使用以及規范包裝以減少快遞過度包裝方面。在國家大力推廣快遞分類合理包裝的當下，本文設計了一款利用機械結構進行鎖緊且針對中小型快遞可以重復利用的便捷環保包裝袋。

２ 快遞包裝袋整體方案設計

本設計主要是由鎖緊打包機構、包裝袋主體、包裝袋頂蓋和打包帶組成，設計示意圖如圖１ 所示。

裝袋在開鎖時，鎖緊打包機構鎖松，從里面抽出打包帶，打開包裝袋頂蓋并取出物品，快遞員對其進行回收。第二次使用時將物品放入后，蓋上頂蓋，將打包帶穿入鎖緊裝置，最后對鎖緊裝置進行按壓完成打包。

３ 打包袋鎖緊機構設計

如圖２ 所示，快遞包裝袋主要分為鎖緊狀態和解鎖狀態。若１ 號件（打包帶）處于束縛狀態，整個包裝袋就保持鎖緊狀態。打包帶束縛與否是通過按壓或者回彈２ 號件（鎖止頂蓋）控制，然后帶動３ 號件（壓蓋一體頂柱）上下往復移動，從而實現鎖緊和解鎖。

３．１ 打包袋鎖緊功能設計

打包袋鎖緊過程：按下３ 號件（鎖止頂蓋），兩側１ 號件（頂針）卡在３ 號件（鎖止壓蓋）凹槽處，使鎖止壓蓋連接一體的頂柱將打包帶壓緊，防止打包帶滑出，使包裝袋處于鎖緊狀態。如圖３ 所示。

３．２ 打包袋開鎖及回收

打包袋解鎖過程：掃碼通過指令→電磁鐵通電→頂針吸出→鎖止壓蓋回彈，帶動鎖止壓蓋連接一體的頂柱回彈，將打包帶松開，使包裝袋處于解鎖狀態。如圖４ 所示。

取件人在取件時，用特定的取件器掃描鎖止壓蓋上的二維碼和條形碼獲取解鎖數據，使電磁鐵產生相應的磁力，通過磁力帶動兩側的頂針移動至平衡位置，此時彈簧再推動鎖止壓蓋上移，鎖止壓蓋上的頂柱松開，使打包帶處于松開狀態，鎖緊模塊解鎖，快遞員將裝置回收以便再利用。

４ 鎖芯頂針強度校核

當鎖止壓蓋連接的彈簧處于下壓狀態時，整個機構處于鎖緊狀態，依靠鎖芯頂針對鎖止壓蓋內凹處的接觸，卡住鎖止壓蓋并維持鎖緊狀態。鎖芯頂針是整個包裝袋的主要受力部件。

根據數據統計，我國中小型快遞質量一般在１０ ｋｇ以內。從金屬耐用性［３］ 等方面考慮，頂針選用Ａｌ?Ｚｎ?Ｍｇ 合金最為合適， 其最大許用應力［ σ ］ 為６００ＭＰａ［４～５］ 。受力處為圓形截面，由式（１）求出其所受最大切應力。

其中，Ｆ 為截面處所受剪力，Ｒ 為截面半徑。

根據第三強度理論，由式（２）求出其相當應力。

其中，σ 為頂針所受正應力０ ＭＰａ，τ 為頂針所受切應力。

在１０ ｋｇ 載荷的作用下，對頂針進行整體受力分析，如圖５ 所示。其最大應力２８２ ＭＰａ ＜ ［ σ ］ ＝６００ ＭＰａ，計算出應力為３６０．２ ＭＰａ＜［σ］ ＝６００ ＭＰａ。鎖芯頂針零件和材料可以滿足裝置中小型包裝工作要求。

５ 結束語

本文設計的快遞包裝袋在擁有可重復利用特點的同時，還擁有快捷鎖緊的特點，使其重復利用更加便捷。這些特點有助于對其進行快速推廣［６～７］ ，為中小型快遞的包裝環保問題提供切實可行的設計方案。

參考文獻：

［１］ 鄭淼．快遞包裝綠色發展的實踐探索［Ｊ］．天津中德應用技術大學學報，２０２２（４）：９２?９６．

［２］ 高昂，程越，李柏晨，等．快遞包裝分類標準化研究［Ｊ］．中國標準化，２０２２（１５）：１１８?１２１．

［３］ 李艷芬，袁濤．金屬材料損傷分析中的物理冶金分析技術研究［Ｊ］．冶金與材料，２０２２，４２（５）：６６?６８．

［４］ 陳麗暉．高強度鋁合金構件彈塑性穩定性分析［Ｄ］．長春：吉林大學，２０２２．

［５］ 李臻宇，王研艷，葉魁，等．一種新型快遞打包袋［Ｐ］．中國，ＣＮ２１１２２４５９３Ｕ，２０２０?０８?１１．

［６］ 鄧凱凱． 一種可重復利用的快遞打包盒［ Ｐ］． 中國，ＣＮ１０８１９０２２１Ｂ，２０１９?１１?１５．

［７］ ＧＯＮＧ Ｊ，ＬＵ Ｘ，ＨＥ Ｊ，ｅｔ ａｌ． Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｎｄ ｓａｆｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｅｘｐｒｅｓｓ ｐａｃｋｉｎｇ ｂｏｘｅｓ ［ Ｊ ］． ＭＡＴＥＣ Ｗｅｂ ｏｆＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓ，２０２０，３２５：０２００３．

作者簡介：

權江坤（２００１—），本科，研究方向：精密測量技術。

梁遙（２００１—），本科，研究方向：精密測量技術。

鄒春龍（１９８８—），講師，研究方向：精密測量技術（通信作者）。