成品周轉(zhuǎn)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計及注塑成形工藝研究

劉海艷，劉淑艷，張雷，劉有江，張麗娜，王秋雨，王銳，李志國

(北方華安集團(tuán)有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161046)

外購的普通周轉(zhuǎn)箱由于不是針對各種實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，箱內(nèi)尺寸不能滿足各種產(chǎn)品需求。在成品周轉(zhuǎn)過程中，由于箱體尺寸與各產(chǎn)品零部件不匹配，導(dǎo)致零部件在周轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，造成返修、返檢，甚至直接報廢，給產(chǎn)品的生產(chǎn)和交驗(yàn)帶來了困擾，也給工廠造成了不必要的損失。為此，結(jié)合塑料制品價格低廉、強(qiáng)度高、可回收利用的特點(diǎn)，展開了成品周轉(zhuǎn)箱通用化研究，實(shí)現(xiàn)一箱多用，從根本上有效地解決了周轉(zhuǎn)過程產(chǎn)品磕碰的問題[1—3]。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計

對工廠現(xiàn)行生產(chǎn)各產(chǎn)品零部件裝箱尺寸進(jìn)行了統(tǒng)計和分類，選取了具有代表性的彈體作為設(shè)計基礎(chǔ)，結(jié)合工廠現(xiàn)行生產(chǎn)各產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了一個母箱及配套卡板，采用更換卡板的方法，結(jié)合塑料制品成形特點(diǎn)、裝箱重量、塑料周轉(zhuǎn)箱強(qiáng)度、工人勞動強(qiáng)度，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。箱體技術(shù)參數(shù)見表1，箱內(nèi)配備4塊卡板，通過卡板插入位置的變化，實(shí)現(xiàn)一箱多用[4—5]。箱體結(jié)構(gòu)見圖 1。

表1 箱體技術(shù)參數(shù)Tab.1 Technical parameters

圖1 箱體結(jié)構(gòu)Fig.1 Box structure

1.2 箱體外壁及加強(qiáng)筋設(shè)計

為減少原材料使用，箱體外壁初始設(shè)計采用網(wǎng)格+加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)形式，但該結(jié)構(gòu)形式需要復(fù)合開模，增加了注塑模具復(fù)雜程度，需增加模具成本約5萬元[6]。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，確定為外壁封閉+加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)形式，注塑模具設(shè)計為一個方向開模，簡化了模具，降低了制造成本。

1.3 箱體提手設(shè)計

成品周轉(zhuǎn)箱搬運(yùn)主要以單人操作為主，考慮裝入零部件后的重量，箱體提手成為了搬運(yùn)便利性和使用壽命的關(guān)鍵。若提手強(qiáng)度不足，就易發(fā)生斷裂、彎曲現(xiàn)象，直接影響到周轉(zhuǎn)箱的使用效果[7—9]。初始設(shè)計為在箱體外壁的中上部挖出一個長方形的提手，缺點(diǎn)在于在裝入不同產(chǎn)品的情況下，操作者手指插入時，手指被零部件擋住，無法用力[10]。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，改為利用箱體口平面處的翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，增加加強(qiáng)筋形成提手，解決了操作不便問題，箱體外壁及提手結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 箱體外壁及提手結(jié)構(gòu)Fig.2 The outer wall of the box body and a handle structure

2 箱體注塑加工

2.1 原材料選擇

結(jié)合工廠塑料制品加工現(xiàn)狀，綜合考慮各種塑料價格與性能差異[11—12]，反復(fù)論證后確定周轉(zhuǎn)箱原材料為高密度聚乙烯(1.45萬元/噸)，同時添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%的碳酸鈣，既降低生產(chǎn)成本，又解決了試制過程中出現(xiàn)的箱體、卡板強(qiáng)度不足等問題[13—14]。

2.2 注塑加工

選用1600M3型注塑機(jī)，將注塑模具安裝在設(shè)備上，先對模厚、頂針等工裝進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完畢，再打開料筒加熱按鈕，加熱0.5 h，直至料筒溫度達(dá)到設(shè)置溫度后，啟動液壓泵。將烘干好的高密度聚乙烯原材料經(jīng)自動上料裝置運(yùn)送到料斗中。在工藝允許范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)試，并摸索出最佳的工藝參數(shù)，其中，溫度參數(shù)見表2，注塑參數(shù)見表3。

表2 溫度參數(shù)Table2 Temperature parameters ℃

表3 注塑參數(shù)Table3 Injection molding parameters

2.3 加工成品及試驗(yàn)結(jié)果

對加工出的100套成品周轉(zhuǎn)箱箱體、卡板尺寸、外觀質(zhì)量進(jìn)行了檢驗(yàn)，均滿足設(shè)計要求。進(jìn)行了產(chǎn)品裝箱及堆垛試驗(yàn)，根據(jù)不同產(chǎn)品，通過插入不同位置卡板滿足相應(yīng)的裝箱要求，最大裝箱質(zhì)量可達(dá)54 kg。在堆垛試驗(yàn)中，將裝有54 kg產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)箱4個堆垛在一起，靜止放置48 h，觀察箱體有無變形現(xiàn)象，具體產(chǎn)品裝箱示意圖見圖3，堆垛試驗(yàn)示意圖見圖4。經(jīng)一系列試驗(yàn)驗(yàn)證，均滿足產(chǎn)品使用要求。將周轉(zhuǎn)箱應(yīng)用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的周轉(zhuǎn)，經(jīng)一段時間的生產(chǎn)證驗(yàn)，所有周轉(zhuǎn)產(chǎn)品無磕碰現(xiàn)象[15]。

圖3 產(chǎn)品裝箱示意Fig.3 Product packing diagram

圖4 堆垛試驗(yàn)Fig.4 Stacking test

3 結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐證明，該周轉(zhuǎn)箱設(shè)計合理，實(shí)現(xiàn)了一箱多用，箱體強(qiáng)度滿足使用要求。采用的高密度聚乙烯塑料價格低廉，可回收利用，制造成本較低，箱體制造工藝性良好，適合大批量生產(chǎn)，采用該周轉(zhuǎn)箱可有效解決產(chǎn)品磕碰問題。

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