如何降低中空板周转箱的生产成本

    目前国内外对周转箱的结构设计一般是由经验得出的尺寸标准和范围确定的，通过试验发现问题再对设计方案加以改进。一般来说，产品的尺寸及相关结构要素的组合对产品的力学安全性的影响最大，传统的方法并不能确定它们的影响情况。因此，采用有限元分析法对产品进行强度、刚度检验，估算承载能力及对产品的设计进行优化是必要的，也是有效的。本文运用Pro/E 2. 0软件建立了中空板周转箱的3D实体模型，应用ANSYS对箱体的结构进行有限元分析，得出各结构因素对周转箱强度的影响，为周转箱的改进设计提供依据。

    中空板周转箱的结构比较复杂，使得模型的建立、求解和分析大都比较困难，因此在讨论结构强度影响因素的时候可以对模型适当简化，其他条件相同，讨论其中一个参数如高度、长宽比、厚度等对其应力分布的影响，得到周转箱的力学特性和参数最优值，完成周转箱改进设计。

1、首先我们要建立几何模型

    我们选用的是东莞市润鹏中空板制品厂生产的果蔬周转箱。结构参数为:长440 mm，宽300 mm，高240 mm，壁厚2 mm。由于周转箱结构比较复杂，同时在分析过程中需要不断修改尺寸，因此首先在Pro/ E里建模，再导入ANSYS中进行网格划分。周转箱模型如图1所示。

    中空板周转箱最大应力发生在四个拐角处(见下图)，即三个面相交处，说明在拐角处容易产生应力集中，由于材料是在静载条件下，而且使用的是塑性材料，从图中可看出应力集中的影响很小，且建模时对小圆角部位进行了简化，也产生了一些影响，因此暂不考虑圆角处应力集中。

    其余部位受力较均匀，应力相对比较大的位置在加强筋处，说明对于箱类塑料包装容器，加强筋是提高强度和刚性的重要因素。正常工作压力下，不考虑应力集中影响，周转箱大部分所受的应力值都小于4 MPa，远小于材料的许用应力13.5MPa，说明材料抵抗破坏的能力还有很大潜力，周转箱结构有很大的改进空间，整个箱体设计趋于保守。因此，为节省材料，降低成本，分析各结构参数对周转箱强度影响，对其进行改进设计是很有必要的。

3周转箱结构改进设计

    根据分析结果，为节省材料，降低成本，对箱体的结构尺寸做进一步的改进。改进后周转箱尺寸如下:长450 mm，宽300 mm，高240 mm，脱模斜度为10，加强筋尺寸为厚度t1= 1 mm，高h1= 8 mm圆角半径为8 mm。将改进后的模型进行有限元分析。

    箱体最大变形量为3. 587 mm，所受的最大应力为9. 658 MPa，仍在材料的许用范围之内，箱体的质量由0.92 kg减少到0. 71 kg，减少了0. 21 kg的制造材料，使中空板周转箱厂家的材料成本降低了近22. 83 % 。

    在Pro /E 2. 0平台上建立周转箱的三维模型，通过数据转换导入ANSYS 10. 0中，对周转箱结构进行了应力分析。

    由分析结果可以看出，周转箱最易发生应力集中的部位是四个拐角处，因此选择合适的过渡圆角是减小应力集中的关键;周转箱承受力的主要部位是加强筋，说明加强筋的合理设计是提高周转箱强度的关键。

    根据分析结果，对箱体进行了改进设计，使之在保证安全可靠的同时，节约材料，降低成本。