组合式物流箱设计

王玉，张景航，丁建平，薛泽佳，杨泰玮，俞长玺

辽宁科技大学 应用技术学院，鞍山 114051

摘要：本文紧扣节能减排、绿色设计主题，设计了可重复使用的物流箱，解决了快递行业纸盒包装箱不可重复使用问题。组合式物流箱箱体零部件数量少、通用化程度高、组合方便。本文基于榫卯结构重点设计了箱体部件间联接结构，精选了箱体部件材质，优化了部件结构强度。本产品经济效益、社会效益、环保效益显著。

关键词：快递物流箱；榫卯结构；重复使用；绿色设计。

0引言

2017年，我国快递年业务量已突破800亿件。网购带来便捷的同时，产生的大量快递包装被随意扔掉，造成严重资源浪费和环境污染。前段时间，国务院办公厅转发国家发改委等八部门联合发布的《关于加快推进快递包装绿色转型的意见》，对推进快递包装“绿色革命”作出部署。据不完全统计，在各类快递包装中，纸质包装占了八成。作为快递包装的主要使用材料，纸质包装盒的回收之路却困难重重。“绿色快递”到底“卡”在哪儿？

2018年我国快递行业瓦楞纸消耗量达到823.3万吨，占纸质材料的96.17%。其他纸质类包装，包括运单和文件袋封套以及间接包装材料胶带芯等，合计占比3.83%。快递垃圾的扩张速度如此恐怖！从2000年开始，在短短20年间就迅速成为了我国的环境保护一大难题！

1选题背景

物流箱也称为周转箱，广泛用于民用日常生活用品及工业小件产品物品运输包装。能耐酸耐碱、耐油污，无毒无味，可用于盛放食品等，清洁方便，零件周转便捷、堆放整齐，便于管理。其合理的设计，优良的品质，适用于工厂物流中的运输、配送、储存、流通加工等环节。周转箱可与多种物流容器和工位器具配合，用于各类仓库、生产现场等多种场合，在物流管理越来越被广大企业重视的今天，周转箱帮助完成物流容器的通用化、一体化管理，是生产及流通企业进行现代化物流管理的必备品。

现有的物流箱一般采用单材料箱体，箱门单一设置，物料装卸方向单一，且每个箱体之间是独立的，不能进行组合，在大规模运输的时候，独立的箱体容易晃动，易对箱内运输的商品造成损伤，为此，我们针对现有技术存在的上述不足提出了一种组合式物流箱。

本设计为大学生创新创业设计项目，组合式快递物流箱设计基于市场实际出发，参考同类快递物流箱与组合板件的榫卯链接。解决了快递行业对纸制品的消耗和对不能进行回收利用的纸制品造成的环境污染等问题。本产品结构简单、可重复利用、快速组装等优点，适合在物流运输行业广泛推广和发展，具有较好的社会效益、经济效益、环保效益。

2产品设计

本产品设计基于组合式设计理念，箱体为方形六面体。主要包括底板、顶板，四个侧面板、锁紧机构组成。见图1组合式物流箱结构图，其中顶板1与底板4结构相同，可互换；侧板3为4块结构相同板，侧板与侧板之间为榫卯结构卡接，侧板3与底板4之间；侧板3与顶板1之间皆为榫卯结构卡接（不用螺钉）。锁紧机构2用于箱体安全保护，防止在物流运送过程中箱体被打开（现有物流箱没有这种保护）。

榫卯结构是一种将凹凸部分结合在两种板材结构上的连接方式。凹部和凸部相互咬合，起到连接和稳固的作用。榫卯结构，板材与板材之间采用插接锁止机构固定。保证产品的强度。见图2组合式物流箱顶板/底板，为锁紧机构开槽及榫卯结构开孔。

2.1榫卯结构设计方案

（1）.上盖板：见图1，本设计中上盖1与底板4是通用的，可互换；上盖板1与侧板3相连时采用插接式设计并与旋钮锁止机构相配合，将整个物流箱封闭并锁死。如图2组合式物流箱上/下盖板所示。

（2）锁紧机构：旋钮锁止机构是通过旋转旋钮从而带动锁止连杆将顶板（底板）于侧板相连并将其锁死固定。

（3）侧板：侧板共有四块与上下顶（底）板共同组成一个密闭箱体，侧板的上边与下边各有三个凸起且中间最大的凸起上制有两个通孔，这是与顶板上的锁止连杆相配合的锁止孔。如图2组合式物流箱顶板/底盖所示，在侧板的两侧制有类似于门轴的插接设计，这大大加强了侧板与侧板间的结构强度。侧板链接处采用45°倒角设计使结合间隙变得更小，使其受力分散等优点。

2.2使用方法

将底板带旋钮的一面朝上放置，见图3物流箱三维组装图，根据改图位置要求，将侧板组装成如图4侧板组装所示，将四个侧板依次插入与其相对应得槽口处并把侧板与侧板间的卡扣插紧。再将底板与侧板组装，此时，可以将待状物品放入箱内，加入减震隔离气袋。再将顶板装上卡扣与侧板卡紧，旋钮旋至锁止状态。此时物流箱的大体已经组装完成了。最后将快递单号贴纸贴在旋钮上，这样还能保证在快递单不破损的前提下让物流箱的安全度提高。

在快递送达后，可将物流箱按照组装的相反顺序将其拆解，拆解后的物流箱的体积将大大减小，见图5。这使得在同类不可拆解得物流箱当中将为快递车的装载量提高。

3、组合式物流箱创新点

（1）组合式物流箱组合板件结构优化设计，减轻质量增加强度；

（2）组合式物流箱组合板件榫卯联接插接方便，可靠性高；

（3）组合式物流箱组合板件装配体基于三维建模优化设计；

（4）三维模型抗压力分析计算，箱体+充险袋减震性良好，

（5）箱箱体折解／组合方便，不需要借助工具；

（6）箱体组合部件间可拆／装次高，部件间通用性好。

4、先进性体现

（1）组合灵活，折装组合方便快捷，产品采用了固定规格的板件，由少数的板件可以自由组成多种规格的物流箱。而各板间的固定采用了卡销，可以方便快捷的进行拆卸和组合，在物流终点中，设置收纳箱以回收拆卸后的板件和卡销。

（2）材料可选类型多，可根据运输的物品和工作环境的要求进行选择。如簿板铝合金，可降解包装材料，PVC等，

（3）抗压减震性好，产品在组合后在结构上形成可啮合的齿牙，方便多个物流箱的堆叠，在运输中是物流箱成为一个整体以减小震动。由榫卯结构组成的连接提体使物流箱不会在运输中出现因震动引起的结构松动。

（4）可重复利用充气袋，满足不同型状物品箱内固定，节省内部填充材料。

（5）组合式物流箱零件较少，通用性好，便于重组，对于派送件和回收件比例不成正比时，可将物流箱进行拆解运输，大大的节约了运输空间。

（6）箱体抗压，减震性远远优于传统物流箱，由于结构和材料的原因可使整个箱体的承重远高于普通纸箱。

（7）榫卯结构折装方便强度高，产品板件间的拼接采用了榫卯结构，组成了这种特殊柔性结构体，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形，在震动荷载下通过变形抵消一定的能量。两相邻板件间在设计上采用交错的榫、卯，在使用时只需进行简单的拼接后在使用卡销固定，这种结构保证了组合式物流箱的可行性，相较于一体式物流箱也能具有相近的抗破环能力。

（8）节能环保符合降低碳排放要求。当采用可回收材料时物流箱可进行二次重塑。解决了不可回收材料对环境的污染。

5、产品应用

未来，中国快递行业将继续保持快速增长。我国快递行业市场潜力很大：一方面，综合国力迅速提升，国内生产总值跃居世界第二位，国家基础设施迅速改善，各具特色的区域发展格局初步形成，产业结构调整取得积极进展，社会基本稳定，法治逐步完善，中国经济进入有史以来最好的发展阶段；另一方面，“五化”(市场化、城镇化、信息化、工业化、国际化)进程为快递行业提供了巨大的市场契机。预计2026年，业务收入将突破1.5万亿元，业务总量超过1400亿件。未来我国快递行业发展向好。

参考文献：

1. 贾旭光.一种新型可循环利用快递包装箱设计[J].《物流技术》2017，04

2. 张鸣燕.周转箱循环系统设计思路[J].《中国新技术新产品》2013，19

3. 汤黎明，吴敏等.组合式多功能急救器械箱的设计与配置[J].《万方医学》2010，03

作者简介：王玉，（2000-），男，满族，鞍山岫岩人，学生，研究方向：汽车服务工程。