稻谷壳制环保产品制造工艺与模具设计

【前言】稻谷壳制环保产品制造工艺与模具设计由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。产品的结构并不复杂,但所用材料为稻谷壳(糠)等植物纤维,即糠粉经过细磨,按一定比例掺以粘结剂、辅助剂等,通过专用轧机加工成质地均匀、结构紧密、表面光滑、有一定柔软度和韧性的片;料片在受挤压时,料片可黏合,纤维粒有微量的流动。因此,绿色环保产品成形时,其成形工...

目前,快餐盒均由塑料模塑成形和纸桨模压成形,盒、盖连体,使用方便,但缺点也明显。发泡性塑料餐具经国家权威部门科学试验证明,使用过程中会产生有毒性物质,对人体造成伤害。同时,其使用后不可降解,产生白色污染。而纸桨、非发泡性塑料产品,原料来源于纸桨或塑料原料,会造成资源的浪费,使用后的回收利用成本高,形成新的污染。而稻谷壳制植物纤维一次性绿色环保餐具,它在资源上、环境保护等方面突出的优势成为佼佼者。

通过对稻谷壳制一次性植物纤维绿色环保餐具的研究,盘类、小碗等产品的生产工艺基本成熟,已批量生产并外销。但由于稻谷壳制一次性植物纤维材料在其可塑性、拉深性、方向各向异性等方面的局限性,系列产品开发的品种不配套,特别是容积大、深度大的碗,及市场需求量大的快餐盒等产品的工艺技术欠成熟,生产工序多、效率低和成本高,直接影响企业的经济效益。目前,通过多次反复的试验、试生产,得到稻谷壳制一次性绿色环保型快餐盒的新的成形工艺和模具设计。

1产品分析

稻谷壳制一次性绿色环保型快餐盒现设计为盒、盖分体。由于盖体为浅盘形,已大批量生产,技术已成熟,产品投入市场并得到认可。现重点研究盒体部分,盒体如图1所示,其结构不是很复杂,厚度为1~1.1mm,要求边平整无毛刺,外形圆滑无变形,缘口规则能与盖体合扣严密,颜色为金黄色即稻谷壳本色。

2材料及轧片工艺的改进

产品的结构并不复杂,但所用材料为稻谷壳(糠)等植物纤维,即糠粉经过细磨,按一定比例掺以粘结剂、辅助剂等,通过专用轧机加工成质地均匀、结构紧密、表面光滑、有一定柔软度和韧性的片;料片在受挤压时,料片可黏合,纤维粒有微量的流动。因此,绿色环保产品成形时,其成形工艺和模具设计都有一定的难度,特别是深度大、容积大、形状复杂的产品加工难度更大,如:快餐盒采用了新的材料配方、冷冲压缩工艺和模具设计。快餐盒材料与浅盘类产品的原料区别主要有:一方面原料粒度更小,稻谷壳(糠)是碾米厂的主要副产品,一般粒度为20~30目,原来用于浅盘材料细磨到粒度为100目,而快餐盒材料通过细磨到120~150目;另一方面增加了粘结剂的比例,减少了水分比例,增加部分辅助剂,如:剂等,稻谷壳粉、粘结剂和辅助剂的质量比为70∶28∶2,经搅拌,混合均匀,调制成快餐盒的基本材料。改善了材料的拉深性能和韧性,制成片料抗拉性能提高,进入型腔顺畅,材料流动性提高。轧片工艺方面也进行了很大改进,通过对轧片机的改造,增加轧制次数和不同方向的轧制,提高材料纤维粒度的分布均匀性,使植物纤维的分布更均匀,改善料片组织结构的方向性,从而获得一种质地更均匀、结构更紧密、表面更光滑、柔韧性和拉深强度更好的片状材料,提高冲压模塑过程的成功率。经试验测得该片料在含水量为10%~12%时,拉深可达1.0%,压力在400~600kN时,材料有较好的流动性和黏合度;干燥后(含水量小于1%时)料片收缩率在2.4%~2.8%。

3产品成形工艺的设计

3.1确定基本工序

根据产品形状可知,该产品可由片料拉深获得,其工序可初定为:落料、拉深、切边和整形。但由于轧制片料刚度较差,料片自动送入压力机难度大,试验证明其成品率低,因不宜采用级进模,而采用单工序模致使工序多,不利批量生产,因此,目前采用复合模设计从而较好地解决了问题。轧片机轧制的料片宽度为300mm,符合快餐盒毛坯长度要求,考虑到工序安排及成本等因素,料片在轧制时可自动切成300mm×220mm,人工送料进行冲压模塑成形。料片在进入型腔前,防止材料过多进入型腔,增大进料阻力,先进行落料工序。稻谷壳制材料拉深强度差,试验测得材料的拉深率约1%,不利于产品拉深,加工深度大于30mm以上产品要采用预拉深或其他的结构形式,特别是四角圆角部分,材料的变化复杂,经反复试验,四角部分采用切口,因此,在快餐盒模具设计时用四角切口、预拉深工序。材料进入型腔后,通过冲压、保压,料片在型腔中有拉深、纤维流动、黏合及成形等复杂的变化,最后获得的毛坯要求修边进行整形,保证缘口整齐。经确定该冲压工序为:落料、切口、预拉深、压缩成形及切边等多工序。

3.2工艺方案的确定

为了提高产品的生产效率和产品合格率,通过多次试验,在工艺方案编制和模具设计中,采用了不同于冷冲压工艺和塑料成形工艺的新工艺———冷冲压缩模塑成形工艺方法:落料、切口、预拉深、压缩成形、切边及脱模等,并根据其工艺特点设计了一种新型模具,采用复合冷冲压缩成形工艺将多道工序在一次冲压过程中完成。

4模具设计

根据产品材料的特点,制订的工艺路线,设计快餐盒模具结构如图2所示。其工作过程:片料送至落料凸模3上,下模座上行到一定的位置时,落料凸模3与落料凹模13配合,实行落料;下模座上行,四周切角刀片14与落料凸模3配合,对盒坯四角切口;下模上行,盒坯凹模4上行,凸模1在弹力作用下先与料片接触,将料片进行预拉深送进型腔,盒坯凹模4继续上升,坯料在盒坯凸模1和盒坯凹模4的型腔拉深压缩成形,当凸模1与凹模4接触配合继续上行,切边圈16将与凹模4配合,进行切边,与此同时高压施于凸、凹模上对盒坯料进行挤压成形。坯料在凸模、凹模、切边圈形成的一个密闭型腔内,由于强大的外力(最大压力保压)作用下,坯料有拉深,有流动,有黏合。保压3~4s后,开模,取出产品,完成一个工作循环。

5工艺的创新

产品成形的一个工作循环内工作压力、行程和产品成形工序与工作时间变化如图3所示。首先,该绿色环保快餐盒由片材加工而成,很自然可以考虑采用冲压成形工艺,但是,该材料具有一定的收缩率和流动性,而拉深率很小,因此仅单方面从冲压考虑并不能解决所有问题,特别是材料的特性决定四角会产生材料的聚集,因此结合其他成形工艺,如:塑料压缩模4结论在机械设计中引入CAD技术,是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力。通过对摩托车握把的结构和运动分析,得出了合理的检具结构设计和精确的运动数据,缩短了设计周期,保证了产品质量和提高了生产效率。