如何降低中空闆周轉箱的(de)生産成本

    目前國内外對(duì)周轉箱的(de)結構設計一般是由經驗得(de)出的(de)尺寸标準和(hé)範圍确定的(de)，通(tōng)過試驗發現問題再對(duì)設計方案加以改進。一般來(lái)說，産品的(de)尺寸及相關結構要素的(de)組合對(duì)産品的(de)力學安全性的(de)影(yǐng)響最大(dà)，傳統的(de)方法并不能确定它們的(de)影(yǐng)響情況。因此，采用(yòng)有限元分(fēn)析法對(duì)産品進行強度、剛度檢驗，估算(suàn)承載能力及對(duì)産品的(de)設計進行優化(huà)是必要的(de)，也(yě)是有效的(de)。本文運用(yòng)Pro/E 2. 0軟件建立了(le)中空闆周轉箱的(de)3D實體模型，應用(yòng)ANSYS對(duì)箱體的(de)結構進行有限元分(fēn)析，得(de)出各結構因素對(duì)周轉箱強度的(de)影(yǐng)響，爲周轉箱的(de)改進設計提供依據。

    中空闆周轉箱的(de)結構比較複雜(zá)，使得(de)模型的(de)建立、求解和(hé)分(fēn)析大(dà)都比較困難，因此在討(tǎo)論結構強度影(yǐng)響因素的(de)時(shí)候可(kě)以對(duì)模型适當簡化(huà)，其他(tā)條件相同，討(tǎo)論其中一個(gè)參數如高(gāo)度、長(cháng)寬比、厚度等對(duì)其應力分(fēn)布的(de)影(yǐng)響，得(de)到周轉箱的(de)力學特性和(hé)參數最優值，完成周轉箱改進設計。

1、首先我們要建立幾何模型

    我們選用(yòng)的(de)是東莞市潤鵬中空闆制品廠生産的(de)果蔬周轉箱。結構參數爲:長(cháng)440 mm，寬300 mm，高(gāo)240 mm，壁厚2 mm。由于周轉箱結構比較複雜(zá)，同時(shí)在分(fēn)析過程中需要不斷修改尺寸，因此首先在Pro/ E裏建模，再導入ANSYS中進行網格劃分(fēn)。周轉箱模型如圖1所示。

    中空闆周轉箱最大(dà)應力發生在四個(gè)拐角處(見下(xià)圖)，即三個(gè)面相交處，說明(míng)在拐角處容易産生應力集中，由于材料是在靜載條件下(xià)，而且使用(yòng)的(de)是塑性材料，從圖中可(kě)看出應力集中的(de)影(yǐng)響很小，且建模時(shí)對(duì)小圓角部位進行了(le)簡化(huà)，也(yě)産生了(le)一些影(yǐng)響，因此暫不考慮圓角處應力集中。

    其餘部位受力較均勻，應力相對(duì)比較大(dà)的(de)位置在加強筋處，說明(míng)對(duì)于箱類塑料包裝容器，加強筋是提高(gāo)強度和(hé)剛性的(de)重要因素。正常工作壓力下(xià)，不考慮應力集中影(yǐng)響，周轉箱大(dà)部分(fēn)所受的(de)應力值都小于4 MPa，遠(yuǎn)小于材料的(de)許用(yòng)應力13.5MPa，說明(míng)材料抵抗破壞的(de)能力還(hái)有很大(dà)潛力，周轉箱結構有很大(dà)的(de)改進空間，整個(gè)箱體設計趨于保守。因此，爲節省材料，降低成本，分(fēn)析各結構參數對(duì)周轉箱強度影(yǐng)響，對(duì)其進行改進設計是很有必要的(de)。

3周轉箱結構改進設計

    根據分(fēn)析結果，爲節省材料，降低成本，對(duì)箱體的(de)結構尺寸做(zuò)進一步的(de)改進。改進後周轉箱尺寸如下(xià):長(cháng)450 mm，寬300 mm，高(gāo)240 mm，脫模斜度爲10，加強筋尺寸爲厚度t1= 1 mm，高(gāo)h1= 8 mm圓角半徑爲8 mm。将改進後的(de)模型進行有限元分(fēn)析。

    箱體最大(dà)變形量爲3. 587 mm，所受的(de)最大(dà)應力爲9. 658 MPa，仍在材料的(de)許用(yòng)範圍之内，箱體的(de)質量由0.92 kg減少到0. 71 kg，減少了(le)0. 21 kg的(de)制造材料，使中空闆周轉箱廠家的(de)材料成本降低了(le)近22. 83 % 。

    在Pro /E 2. 0平台上建立周轉箱的(de)三維模型，通(tōng)過數據轉換導入ANSYS 10. 0中，對(duì)周轉箱結構進行了(le)應力分(fēn)析。

    由分(fēn)析結果可(kě)以看出，周轉箱最易發生應力集中的(de)部位是四個(gè)拐角處，因此選擇合适的(de)過渡圓角是減小應力集中的(de)關鍵;周轉箱承受力的(de)主要部位是加強筋，說明(míng)加強筋的(de)合理(lǐ)設計是提高(gāo)周轉箱強度的(de)關鍵。

    根據分(fēn)析結果，對(duì)箱體進行了(le)改進設計，使之在保證安全可(kě)靠的(de)同時(shí)，節約材料，降低成本。