成品周轉箱結構設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

(北方華安集團有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161046)

外購的普通周轉箱由于不是針對各種實際產品進行結構設計，箱內尺寸不能滿足各種產品需求。在成品周轉過程中，由于箱體尺寸與各產品零部件不匹配，導致零部件在周轉過程中出現磕碰現象，造成返修、返檢，甚至直接報廢，給產品的生產和交驗帶來了困擾，也給工廠造成了不必要的損失。為此，結合塑料制品價格低廉、強度高、可回收利用的特點，展開了成品周轉箱通用化研究，實現一箱多用，從根本上有效地解決了周轉過程產品磕碰的問題[1—3]。

1 結構設計

1.1 箱體結構設計

對工廠現行生產各產品零部件裝箱尺寸進行了統計和分類，選取了具有代表性的彈體作為設計基礎，結合工廠現行生產各產品零部件結構特點，設計了一個母箱及配套卡板，采用更換卡板的方法，結合塑料制品成形特點、裝箱重量、塑料周轉箱強度、工人勞動強度，進行了優化設計。箱體技術參數見表1，箱內配備4塊卡板，通過卡板插入位置的變化，實現一箱多用[4—5]。箱體結構見圖 1。

表1 箱體技術參數Tab.1 Technical parameters

圖1 箱體結構Fig.1 Box structure

1.2 箱體外壁及加強筋設計

為減少原材料使用，箱體外壁初始設計采用網格+加強筋的結構形式，但該結構形式需要復合開模，增加了注塑模具復雜程度，需增加模具成本約5萬元[6]。經過優化設計，確定為外壁封閉+加強筋的結構形式，注塑模具設計為一個方向開模，簡化了模具，降低了制造成本。

1.3 箱體提手設計

成品周轉箱搬運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便利性和使用壽命的關鍵。若提手強度不足，就易發生斷裂、彎曲現象，直接影響到周轉箱的使用效果[7—9]。初始設計為在箱體外壁的中上部挖出一個長方形的提手，缺點在于在裝入不同產品的情況下，操作者手指插入時，手指被零部件擋住，無法用力[10]。經過優化設計，改為利用箱體口平面處的翻轉結構，增加加強筋形成提手，解決了操作不便問題，箱體外壁及提手結構見圖2。

圖2 箱體外壁及提手結構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

結合工廠塑料制品加工現狀，綜合考慮各種塑料價格與性能差異[11—12]，反復論證后確定周轉箱原材料為高密度聚乙烯(1.45萬元/噸)，同時添加質量分數為20%～30%的碳酸鈣，既降低生產成本，又解決了試制過程中出現的箱體、卡板強度不足等問題[13—14]。

2.2 注塑加工

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

表2 溫度參數Table2 Temperature parameters ℃

表3 注塑參數Table3 Injection molding parameters

2.3 加工成品及試驗結果

對加工出的100套成品周轉箱箱體、卡板尺寸、外觀質量進行了檢驗，均滿足設計要求。進行了產品裝箱及堆垛試驗，根據不同產品，通過插入不同位置卡板滿足相應的裝箱要求，最大裝箱質量可達54 kg。在堆垛試驗中，將裝有54 kg產品的周轉箱4個堆垛在一起，靜止放置48 h，觀察箱體有無變形現象，具體產品裝箱示意圖見圖3，堆垛試驗示意圖見圖4。經一系列試驗驗證，均滿足產品使用要求。將周轉箱應用于相關產品生產過程的周轉，經一段時間的生產證驗，所有周轉產品無磕碰現象[15]。

圖3 產品裝箱示意Fig.3 Product packing diagram

圖4 堆垛試驗Fig.4 Stacking test

3 結論

生產實踐證明，該周轉箱設計合理，實現了一箱多用，箱體強度滿足使用要求。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，采用該周轉箱可有效解決產品磕碰問題。

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