一种新型可重复利用的便捷快递包装袋设计

权江坤 梁遥 邹春龙

摘 要：随着网购需求量陡增，快递包装量快速增长，由快递包装引起的环保问题也日益凸显。当前解决方案多采用材料可降解的包装产品或规范包装尺寸，而缺少包装袋重复利用的可行方案。文章设计了一种新型包装袋，用于中小型快递，通过一次按压锁止顶盖实现包装袋的机械锁紧，并通过扫码解锁，有效减少过度包装，可操作性和安全性较强，易于快速推广

关键词：中小型快递;重复利用：机械锁紧：包装袋

中图法分类号：TB48文献标识码：A

１ 引言

近年来，电子商务等数字经济新业态的创新发展带动了我国快递包裹数量的持续增长，２０２１ 年全年，我国快递业务量达１ ０８３ 亿件，同比增长２９．９％［１］ ，包裹数量占全球一半以上。据估算，我国快递业每年消耗的各种包装产品可布满近２０ 万个标准足球场，胶带用量近１７０ 亿ｍ［２］ ，并与快递业务量呈同步快速增长趋势，对日常生活和生态环境造成的影响已不容忽视。大多数在用的解决方案涉及可降解包装材料的使用以及规范包装以减少快递过度包装方面。在国家大力推广快递分类合理包装的当下，本文设计了一款利用机械结构进行锁紧且针对中小型快递可以重复利用的便捷环保包装袋。

２ 快递包装袋整体方案设计

本设计主要是由锁紧打包机构、包装袋主体、包装袋顶盖和打包带组成，设计示意图如图１ 所示。

装袋在开锁时，锁紧打包机构锁松，从里面抽出打包带，打开包装袋顶盖并取出物品，快递员对其进行回收。第二次使用时将物品放入后，盖上顶盖，将打包带穿入锁紧装置，最后对锁紧装置进行按压完成打包。

３ 打包袋锁紧机构设计

如图２ 所示，快递包装袋主要分为锁紧状态和解锁状态。若１ 号件（打包带）处于束缚状态，整个包装袋就保持锁紧状态。打包带束缚与否是通过按压或者回弹２ 号件（锁止顶盖）控制，然后带动３ 号件（压盖一体顶柱）上下往复移动，从而实现锁紧和解锁。

３．１ 打包袋锁紧功能设计

打包袋锁紧过程：按下３ 号件（锁止顶盖），两侧１ 号件（顶针）卡在３ 号件（锁止压盖）凹槽处，使锁止压盖连接一体的顶柱将打包带压紧，防止打包带滑出，使包装袋处于锁紧状态。如图３ 所示。

３．２ 打包袋开锁及回收

打包袋解锁过程：扫码通过指令→电磁铁通电→顶针吸出→锁止压盖回弹，带动锁止压盖连接一体的顶柱回弹，将打包带松开，使包装袋处于解锁状态。如图４ 所示。

取件人在取件时，用特定的取件器扫描锁止压盖上的二维码和条形码获取解锁数据，使电磁铁产生相应的磁力，通过磁力带动两侧的顶针移动至平衡位置，此时弹簧再推动锁止压盖上移，锁止压盖上的顶柱松开，使打包带处于松开状态，锁紧模块解锁，快递员将装置回收以便再利用。

４ 锁芯顶针强度校核

当锁止压盖连接的弹簧处于下压状态时，整个机构处于锁紧状态，依靠锁芯顶针对锁止压盖内凹处的接触，卡住锁止压盖并维持锁紧状态。锁芯顶针是整个包装袋的主要受力部件。

根据数据统计，我国中小型快递质量一般在１０ ｋｇ以内。从金属耐用性［３］ 等方面考虑，顶针选用Ａｌ?Ｚｎ?Ｍｇ 合金最为合适， 其最大许用应力［ σ ］ 为６００ＭＰａ［４～５］ 。受力处为圆形截面，由式（１）求出其所受最大切应力。

其中，Ｆ 为截面处所受剪力，Ｒ 为截面半径。

根据第三强度理论，由式（２）求出其相当应力。

其中，σ 为顶针所受正应力０ ＭＰａ，τ 为顶针所受切应力。

在１０ ｋｇ 载荷的作用下，对顶针进行整体受力分析，如图５ 所示。其最大应力２８２ ＭＰａ ＜ ［ σ ］ ＝６００ ＭＰａ，计算出应力为３６０．２ ＭＰａ＜［σ］ ＝６００ ＭＰａ。锁芯顶针零件和材料可以满足装置中小型包装工作要求。

５ 结束语

本文设计的快递包装袋在拥有可重复利用特点的同时，还拥有快捷锁紧的特点，使其重复利用更加便捷。这些特点有助于对其进行快速推广［６～７］ ，为中小型快递的包装环保问题提供切实可行的设计方案。

参考文献：

［１］ 郑淼．快递包装绿色发展的实践探索［Ｊ］．天津中德应用技术大学学报，２０２２（４）：９２?９６．

［２］ 高昂，程越，李柏晨，等．快递包装分类标准化研究［Ｊ］．中国标准化，２０２２（１５）：１１８?１２１．

［３］ 李艳芬，袁涛．金属材料损伤分析中的物理冶金分析技术研究［Ｊ］．冶金與材料，２０２２，４２（５）：６６?６８．

［４］ 陈丽晖．高强度铝合金构件弹塑性稳定性分析［Ｄ］．长春：吉林大学，２０２２．

［５］ 李臻宇，王研艳，叶魁，等．一种新型快递打包袋［Ｐ］．中国，ＣＮ２１１２２４５９３Ｕ，２０２０?０８?１１．

［６］ 邓凯凯． 一种可重复利用的快递打包盒［ Ｐ］． 中国，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．

作者简介：

权江坤（２００１—），本科，研究方向：精密测量技术。

梁遥（２００１—），本科，研究方向：精密测量技术。

邹春龙（１９８８—），讲师，研究方向：精密测量技术（通信作者）。