不论⾼矮凳,中间有个圆圆的洞,是什么作⽤?

作者: 苏澄宇

来源: 把科学带回家

发布日期: 2024-05-01 06:01:22

本文探讨了塑料椅中间孔洞的设计原因,包括方便生产铸造、排气、冷却以及运输和使用时的便利性。

你⼀定注意过⼀个设计问题,很多塑料⼩板凳中间都有⼀个孔洞。其实不只是⼩板凳,⼏乎所有的塑料椅,包括公交⻋上的,都有洞,有的还不⽌⼀个洞。这当然不是为了⽅便你放屁⽤的,⽽是有其他设计理由。其中⼀个理由便是⽅便⽣产铸造。塑料椅的⼯业⽣产主要是通过注射成型过程完成的。这是⼀个涉及将熔融材料注⼊模具的制造过程。塑料颗粒⾸先被放⼊注射成型机的料⽃中,然后通过加热桶加热⾄熔融状态。

加热桶内部有⼀个旋转的螺杆,帮助混合并推动塑料向前移动。当熔融塑料被推⾄桶的前端时,它被注射进闭合的模具内。模具是按照最终产品的形状精密制造的,塑料进⼊模具后会填充模具的空腔。注⼊模具的塑料在模具内冷却并开始固化,成型为所需的形状。这⼀步骤是通过模具中的冷却线路来实现的,通常会循环冷却⽔或油以控制温度。塑料完全冷却并固化后,模具会打开,成型的塑料部件通过顶针等机械部件被推出模具,之后便可以取下。

⽽脱模取出椅⼦的时候就会涉及到⼀个问题,如果这个椅⼦的模具设计出的是不带孔的,这会想取下来就会特别难。因为孔洞可以减少模具表⾯与塑料之间的接触⾯积,从⽽减少两者之间的吸附⼒。这使得塑料部件在模具开启时更容易从模具表⾯脱离。⽽且,在注射成型过程中,模具内部的空⽓需要被排出以防⽌空⽓被困导致缺陷。孔洞可以作为排⽓⼝使⽤,帮助模具内部的空⽓顺利排出,减少空⽓困留造成的问题,如空洞或不完整填充。

还有⼀点,孔洞能够改善塑料部件的冷却过程,因为它们允许冷却液体或⽓体更均匀地通过塑料部件的厚度,特别是在较厚的部分。这有助于减少由于冷却不均匀导致的内部应⼒和翘曲,从⽽使部件更容易脱模。重点是⽣产这样的椅⼦模具也相对⽐较便宜,⽐较省料,那⼤多数⽣产塑料椅的⼚家都会⽤这样的模具了。所以,⼀般这种有洞的塑料椅都⽐较便宜。接下来就要运输这些椅⼦了,椅⼦肯定是叠着放的,省空间。

如果椅⼦上没有孔洞,你就会体会到搬运塑料椅的痛苦了。当多个塑料椅⼦叠放在⼀起时,椅背之间的紧密贴合可能会导致空⽓被挤出,形成低⽓压区。如果没有适当的通⻛⼝或孔洞,这种低⽓压状态可能会产⽣⼀个轻微的真空效应,使得椅⼦之间相互粘连,难以分开。通过在椅⼦的设计中加⼊孔洞,可以允许空⽓流通,即使在椅⼦叠放得⾮常紧密的情况下,也可以保持⽓压的平衡。

这样,当需要拆分叠放的椅⼦时,因为没有形成强烈的真空吸附效应,椅⼦之间可以更容易地被分开。最后,有的椅⼦孔⽐较⼤,⽅便伸⼿下去,这样更好⽤⼿拿取。⾄于为什么不⽅形或其他多⻆形孔,这是因为圆形孔洞能够更均匀地分布在材料周围的应⼒。⽅形或其他带有⻆的孔洞往往在⻆部集中应⼒,这可能导致材料在这些点更容易发⽣裂纹或断裂。圆形孔洞由于没有尖锐的⻆,因此不会形成应⼒集中点,从⽽增加了椅⼦的结构强度和耐⽤性。

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