3合1洗發(fā)露瓶體吹塑模具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+三維UG+文檔】
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第 1 章 緒 論
1.1 引言
塑料,由于具有一系列優(yōu)異的物理力學(xué)性能、化學(xué)性能和易成型加工工藝性能而在輕工、農(nóng)業(yè)、國防、航天航空、機(jī)械制造、建筑材料、交通運(yùn)輸、等部門及與人們的日常生活密切相關(guān)的諸多方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用。如果離開了塑料,那么難以想象我們的生活、工作等環(huán)境會(huì)成為什么樣子。也正是由于塑料模具有許多特殊的性能,很快的從替代部分金屬、木材、皮革等材料而發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的一類話材料,并躋身于金屬、纖維、硅酸鹽三大類傳統(tǒng)材料之行列,成為現(xiàn)代工業(yè)四大基礎(chǔ)材料之一,應(yīng)用于人類活動(dòng)與生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。
塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè),是隨著石油化工工業(yè)的飛速發(fā)展而發(fā)展的。迄今為止,它僅有近百年的發(fā)展史。我國的塑料工業(yè)由于歷史原因起步較晚,自20世紀(jì)40年代僅能生產(chǎn)酚醛和賽璐珞兩種塑料,而且產(chǎn)量也很少(200t/年)。解放后至50年代末,我國建成并投產(chǎn)了萬噸級(jí)聚氯乙烯裝置。70年代中末期從國外引進(jìn)了幾套石油化工裝置,使我國的塑料工業(yè)有了兩次飛躍發(fā)展。特別是在改革開放后,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國的塑料工業(yè),不論是原材料生產(chǎn),還是成型設(shè)備(包括塑料成型模具)、加工工藝技術(shù)等方面也都有了很大的發(fā)展,建立健全了我國自己塑料制品的生產(chǎn)體系,并逐步接近于國際先進(jìn)水平。
塑料作為三大合成材料(合成樹脂、合成橡膠、合成纖維)之一,已經(jīng)成為我國工業(yè)體系中的一個(gè)重要支柱。在塑料制品的生產(chǎn)中,高效的生產(chǎn)設(shè)備、先進(jìn)的模具技術(shù)以及先進(jìn)的成型工藝技術(shù),是必不可少的三大技術(shù)要素。
1.2 吹塑成型模具的地位
現(xiàn)代吹塑件生產(chǎn)中,合理的吹塑成型工藝、先進(jìn)的擠出吹塑設(shè)備,以及高精度、高效率的型坯擠出設(shè)備是當(dāng)代吹塑成型加工中必不可少的三個(gè)重要因素,缺一不可。吹塑成型模具對(duì)完成塑料加工工藝要求、塑料制品使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的、全自動(dòng)的吹塑設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其效能。產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具制造和創(chuàng)新為前提的。
我國擠出吹塑模具產(chǎn)品水平自21世紀(jì)以來也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在多層共擠吹塑模具方面,因?qū)S弥破返募夹g(shù)要求,瓶壁已能達(dá)到七層組織結(jié)構(gòu);汽車用的異形燃油箱,為了有較好的防滲性,油箱的主體為多層結(jié)構(gòu),油箱從接縫附近起到縫脊,為單層結(jié)構(gòu)。其層次結(jié)構(gòu)為單層(HDPE)/多層(HDPE/粘結(jié)劑/PA/粘結(jié)劑/HDPE)/單層(HDPE)。在精密吹塑模具方面,不僅能控制制品的精確容量,還能通過厚度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來保證多層型坯壁厚均勻。這也顯示了目前我國吹塑成型技術(shù)已達(dá)到了較高水平,并將在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。
在國民生活中,去考察某個(gè)國家的科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)水平,塑料的生產(chǎn)與應(yīng)用情況是中有標(biāo)志之一。塑料的加工與應(yīng)用和塑料工業(yè)的發(fā)展快慢,對(duì)國家科技與生產(chǎn),以及國民經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展是不言而喻的。
縱觀世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí),產(chǎn)品暢銷,自然要求模具的制造技術(shù)能跟上。目前,世界模具市場(chǎng)仍供不應(yīng)求,可見研究和發(fā)展模具技術(shù)、提高模具技術(shù)水平,對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”;德國給模具工業(yè)冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”;羅馬尼亞視為“模具就是黃金”;新加坡則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”。模具工業(yè)在世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中處于十分重要的位置。可以斷言,隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展,人們生存在“塑料世界”中,吹塑模具在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中將處于十分重要的地位。
1.3 吹塑模具的發(fā)展趨勢(shì)
我國塑料模具工業(yè)起步晚,底子薄,與國外發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)的政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和在改革開放仿真的引導(dǎo)下,我國的吹塑模具也得到了迅速的發(fā)展,高效率、自動(dòng)化、大型、精密模具在整個(gè)塑料模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)方面來看,除了加深理論研究及標(biāo)準(zhǔn)化方面以外,吹塑成型模具的發(fā)展趨勢(shì),還有如下兩方面:
(1)高效率、自動(dòng)化 各行業(yè)所使用的瓶、罐、桶等中空塑料制品‘隨著 工業(yè)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,其需要的數(shù)量迅速的增加。為此,應(yīng)大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu),如高效冷卻以縮短成型周期;擠出型坯的供給及轉(zhuǎn)位機(jī)械化結(jié)構(gòu)。高速及精確自動(dòng)化的擠出成型機(jī)械以先進(jìn)的吹塑模具,對(duì)改善吹塑件質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品成本起了很大的作用。
(2)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) CAD/CAM/CAE(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造/工程)技術(shù)是現(xiàn)代模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要的里程碑。實(shí)踐證明,CAD/CAM/CAE是塑件各種成型方式制品的設(shè)計(jì)、機(jī)頭與模具設(shè)計(jì)及制造的發(fā)展方向。CAD/CAM/CAE技術(shù)用于吹塑模具主要有以下優(yōu)點(diǎn):
1) 可使模具設(shè)計(jì)效率提高2 ~ 10倍,易于模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)與修改。
2) 有助于采用數(shù)控機(jī)床加工制造模具。
3) 可提高模具型腔的精度與性能,大大縮短試模時(shí)間。
4) 提高對(duì)塑件與制品種類的適應(yīng)性。
分析、優(yōu)化吹塑模具冷卻的CAD系統(tǒng)要建立兩個(gè)數(shù)據(jù)文件:一個(gè)是操作數(shù)據(jù)文件,包括塑料與模具材料的性能、型坯溫度、制品取出溫度、制品的公稱壁厚與最大壁厚、制品與型坯的質(zhì)量、制品的總表面積、原先的冷卻時(shí)間(對(duì)已有模具)等。根據(jù)這些數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)可計(jì)算要散出去的制品熱量。二是模具結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件,包括描述冷卻設(shè)計(jì)所需要的全部數(shù)據(jù),如冷卻通道類型、直徑、長(zhǎng)度與間距等。
吹塑模具冷卻的CAD系統(tǒng)通過二維或三維模擬??梢栽谟?jì)算機(jī)顯示屏上顯示制品的高溫與低溫區(qū),以優(yōu)化模具的冷卻性能,提高產(chǎn)量,還可以提高制品冷卻的均勻性,改善制品的性能。
目前,全國普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件基本成熟。隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡(jiǎn)化。在推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)大力開展企業(yè)信息化工程,可從計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)開始逐步向計(jì)算機(jī)集成制造乃至向虛擬制造發(fā)展、深化和提高。用于模具設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)軟件正向著智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)字化方向發(fā)展。
第 2 章 吹塑成型概述
2.1吹塑成型的定義
中空吹塑成型主要適合加工包裝容器和中空制品.適于該種成型的原料有:高壓聚乙烯(HDPE)、低壓聚乙烯(LDPE)、硬聚氯.乙烯(HPVC)、軟聚氯乙烯(SPVC)、纖維紊塑料、聚苯乙烯(Ps)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(Pc)等。目前常用的吹塑制品原料是以聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)為主。因?yàn)榫垡蚁┲破窡o毒,容易加工,聚氯乙烯價(jià)廉,透明性和印刷性能較好。中空成型是把熔融狀態(tài)的塑料制成型坯,置入模具內(nèi)閉合模具通入壓縮空氣(氣壓為2.7~5Kg/cm),將型坯吹脹成模腔形狀制品在模內(nèi)保壓條件下,冷卻定型開模取出。
2.2基本的加工過程
吹塑成型加工過程可由5個(gè)步驟組成:
(1)將選用的塑料加熱熔融,使用擠出機(jī)或注射機(jī)在一定的溫度下,讓塑料熔融,通過擠出機(jī)頭或注射模具制成管狀型坯;
(2)將半熔融型坯放到吹塑模具內(nèi),閉合模具并用夾緊裝置鎖緊模具;
(3)利用輔助的空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣充入模具將管坯吹脹;
(4)將型坯附在模具壁上后冷卻定型;
(5)冷卻定型后,開模取出制品。
多數(shù)情況下,中空制品需要加工,例如去除飛邊、印刷、貼標(biāo)簽、灌入產(chǎn)品等。一些制品上的鉆孔、研磨操作等可用自動(dòng)操作設(shè)備完成。
2.3吹塑成型方法概述
根據(jù)成型方法的不同,可以分為以下五種形式。
(1) 擠出吹塑成型
目前我國以該種方法為主。熔融型坯是用擠出機(jī)擠出。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和模具簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是型坯壁厚不易均勻,從而引起塑件壁厚差異。
(2) 注射吹塑成型
利用注射模制成型坯,然后把熱型坯移入中空吹塑模進(jìn)行吹塑成型。其優(yōu)點(diǎn)是壁厚均勻無飛邊,不需后加工。由于坯料有底,因此制件底都無拼合縫,強(qiáng)度好生產(chǎn)效率也高。但設(shè)備與模具價(jià)格較貴。多用于小而精度高的制件且大批量生產(chǎn)。
(3) 拉伸吹塑成型
這種方法是在注吹的基礎(chǔ)上,增加了將型坯延伸的工序。該方法和雙向拉伸模的原理相同。可使分子雙軸取向、塑件透明度提高,強(qiáng)度增加。尤其是可以利用這種方法使聚丙烯取代聚氯乙烯透明制品。多用于高精度高強(qiáng)度高透明度的制品。
(4) 多層吹塑成型
該方法有共擠吹塑法和多段注吹法。現(xiàn)在實(shí)用還是共擠吹塑法。其原理是擠出機(jī)頭擠出多層型坯,供中空吹塑。多層化的目的,無非是改善容器性能:降低滲透性(加入聚偏氯乙烯層PVDC),遮光(黑色層)、絕熱層(發(fā)泡層),降低可燃性(充填層)花色裝飾(著色裝飾層)等。
(5)片材吹塑成型
將壓延、擠出成型的片材再加熱,使之軟化放入型腔,閉模后在片材中間吹入壓縮空氣,定型后取出制品。本方法進(jìn)一步發(fā)展即是目前的吸塑成型。
第 3章 產(chǎn)品分析與模具設(shè)計(jì)
3.1 吹塑件結(jié)構(gòu)與材料分析
3.1.1 吹塑件結(jié)構(gòu)分析
塑件主要根據(jù)使用要求設(shè)計(jì),由于塑料有其特殊物理機(jī)械性能,因此在塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn),避免和補(bǔ)償其缺點(diǎn),在滿足要求的前提下,塑件設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),符合成型工藝要求。
a.塑件設(shè)計(jì)盡量壁厚均勻,無過薄過厚的部分。外徑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮吹脹比BUR=D1/D2(式中BUR吹脹比;D1容器的最大內(nèi)直徑;D2型坯的內(nèi)直徑) BUR=2.1~4.1,多取BUR=2:1。這樣可以容易制得壁厚均勻的容器。
b.塑件長(zhǎng)度也應(yīng)考慮延伸比S S=c/b,S越大塑件強(qiáng)度越高,但也要結(jié)合保證塑件的實(shí)用剮度和實(shí)用壁厚,因此延伸比取S·B=4~6較合適。
c.瓶蓋與瓶口部分應(yīng)采用凸緣結(jié)合,也有采用螺紋或凸環(huán)結(jié)合的,一般采用倒斜度凸緣,正向斜度凸緣,這樣有利于瓶蓋與瓶體的裝配。
d.塑件側(cè)壁與底部的交接部分,一般不允許設(shè)計(jì)成尖角,二界面角采用圓弧過渡,三界面角可用球面過渡。(R=0.3×)只有造型裝飾部分可采甩尖角。
e.塑件支承面,特別注意要減少結(jié)合縫與支承面的重合部分。因切口的存在將影響塑件放置的平穩(wěn)性。同時(shí)也要增加底部剛度。
f.塑件的外表面,在無特殊的要求時(shí),應(yīng)做粗糙的外表面。尖似磨沙玻璃,或做成絨面,木紋面,皮革面等。
容積:
V=450ml
容器的平均壁厚:
t=1mm
外形:
采用橢圓形容器,這種形狀的吹塑制品是針對(duì)圓形和方形制品的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)的。它綜合了它們的優(yōu)點(diǎn),在強(qiáng)度和剛度、變形性等力學(xué)性能方面都較好;外觀造型好,開發(fā)應(yīng)用頗多。
吹塑制品的外形的幾何外形設(shè)計(jì)除了考慮其實(shí)用性外,還應(yīng)注意美術(shù)造型、裝飾圖案、花紋,以增加制品的直觀美.
底部:
通常很少以整個(gè)平面作為制品的支承面,并要盡量減小支承面。對(duì)于瓶類制品來說,一般采用環(huán)形支承面,若以整個(gè)平面作為支承面。在鉗貼熔接部分因存在鉗切毛邊而凸起,制品放置不穩(wěn),采用環(huán)形支承面,情況大為改善,且增加了制品底部的剛度。
從生產(chǎn)工藝可知,擠出吹塑制品的底部,一般都是型坯的夾斷處,是制品力學(xué)性能的薄弱部位。制品在底部夾縫處的壁厚,比其他部位厚,收縮率也較大,故容易產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象,影響制品的直立。因此,制品底部應(yīng)設(shè)計(jì)成內(nèi)凹形。制品的轉(zhuǎn)角處及內(nèi)凹處,均作較大的圓弧過渡。
口部:
為使容器口部能更好地與蓋及密閉器配合,容器口部有凸緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在擠出吹塑成型中,容器口部的外直徑是由吹塑模具的模腔尺寸決定的;容器口部的內(nèi)直徑由吹塑模具的吹氣型芯的外直徑尺寸決定的。這時(shí),容器口部的厚度是由型坯壓縮形成的。若型坯壁的厚度發(fā)生變化,容器口部的內(nèi)徑也會(huì)發(fā)生變化。生產(chǎn)時(shí),容器口部還會(huì)產(chǎn)生收縮、凹陷等不良現(xiàn)象。為使容器口部與密封蓋或封閉器配合緊密,需對(duì)容器口部進(jìn)行二次切削加工。擠壓式的柔性瓶,如眼藥水瓶、滴液瓶,其容器孔口的直徑很小,可采用吹氣針方式。
圖1 3和1洗發(fā)水瓶結(jié)構(gòu)圖
3.1.2吹塑件的材料分析
吹塑用塑料的性能比較見表1
表1 吹塑用塑料的性能比較
材料
密度
剛度
耐沖擊強(qiáng)度
耐熱性
透明性
POM
1
1
6
6
12
ABS
6
7
6
7
7
CA
3
8
11
7
1
PC
3
6
3
2
4
LDPE
11
11
1
4
17
HDPE
9
10
3
3
10
PP
12
9
6
1
7
PS
6
5
9
8
10
PVC
2
4
9
12
1
材料選擇聚氯乙烯。
聚氯乙烯的性能:
聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯單體(VC)聚合而成。是無毒、無味、半透明塑料。具有質(zhì)量輕(密度為1.15~2.00g/cm)、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕性好、電絕緣性好、印刷性能好且原料來源豐富、價(jià)格低廉、用途廣等特點(diǎn),自工業(yè)化生產(chǎn)以來,是熱塑性通用塑料中耗能和生產(chǎn)成本最低的品種,一直占有很重要的地位。
聚氯乙烯塑料具有對(duì)水蒸氣和氧良好的阻隔性,其阻隔性是通用塑料中的最佳的品種。聚氯乙烯還對(duì)于酸、堿、鹽等眾多物質(zhì)有很好的耐腐蝕性,故可以用于制造許多物質(zhì)的包裝容器。它的的力學(xué)性能取決于聚合物的分子量、增塑劑及填料的含量。聚合物分子量越大,力學(xué)性能、耐寒性、熱穩(wěn)定性越高,但是加工困難;分子量低則相反。
聚丙烯的成型性能:
聚氯乙烯是典型的無定形聚合物,沒有明顯的熔點(diǎn),它在80~85℃開始軟化,130℃開始具有塑性,170℃以上開始熔融流動(dòng),140℃以上開始少量分解,隨著溫度的升高,分解速度加快,190℃以上大量放出氯化氫,由于熔融溫度與分解溫度接近,且穩(wěn)定性差,因此,成型困難,需要加入穩(wěn)定劑提高分解溫度,使之易于加工。它的成型溫度范圍狹窄,通??刂圃?50~180℃之間,其設(shè)備及模具,除了需選擇耐腐蝕材料制造以外,對(duì)機(jī)頭、擠出機(jī)、模具也要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。
聚氯乙烯材料在不同的加熱溫度范圍,會(huì)形成不同的物理狀態(tài)。80~85℃可視為聚氯乙烯的光澤轉(zhuǎn)換溫度,低于該溫度范圍吹制的中空制品,硬且表面粗糙,高于該溫度則它吹制的產(chǎn)品表面具有光澤且力學(xué)性能好。
聚氯乙烯中空制品的應(yīng)用:
聚氯乙烯塑料容器廣泛用于化妝品、藥用瓶、食用瓶、飲料瓶、化學(xué)工業(yè)品容器等,改性后的PVC可用于吹塑大型工業(yè)制件。
3.2 模具的結(jié)構(gòu)與材料分析
3.2.1吹塑模具結(jié)構(gòu)分析
擠出吹塑機(jī)一般包括擠出機(jī)、機(jī)頭、鎖模裝置、模具、供氣裝置、電氣控制裝置及混料機(jī)、上料機(jī)、色母料計(jì)量加料機(jī)、模溫自控機(jī)、機(jī)械手(自動(dòng)取出裝置)、型坯壁厚測(cè)量裝置、制品旋口或修整裝置、粉粹機(jī)及回料造粒機(jī)、表面印刷機(jī)等輔助設(shè)備。它按照鎖模裝置的形式來區(qū)分,有兩種典型的裝置:手動(dòng)鉸鏈?zhǔn)侥>摺⑵叫幸苿?dòng)式模具。
1)手動(dòng)鉸鏈?zhǔn)侥>?
該種結(jié)構(gòu)形式與玻璃吹塑模相同。模腔由兩個(gè)半模形成,在它的一側(cè)裝有鉸鏈,另一側(cè)裝有開模手柄和閉模銷子。(如圖2)。這種結(jié)構(gòu)一般用于小量生產(chǎn)或試制,成批的生產(chǎn)不采用,且多用于小尺寸的中空塑件。
圖2 手動(dòng)鉸鏈?zhǔn)侥>?
1—— 鉸鏈 2—— 型腔 3——鎖緊零件 4—— 手柄
2)平行移動(dòng)式模具
該種結(jié)構(gòu)由兩半個(gè)相同模腔構(gòu)成,通過合模機(jī)使之閉合。模具(如圖3)的安裝采用直接安裝法為好,即在模具上做出螺紋孔,用螺釘穿過合模機(jī)安裝板直接緊固。目前生產(chǎn)幾乎都采用該種結(jié)構(gòu)形式。
圖3 平行移動(dòng)式模具圖
綜合考慮,本課題擬采用平行移動(dòng)式模具,其基本結(jié)構(gòu)包括兩半部分,其中一半作為定模,另一半作為動(dòng)模。它是由模具型腔、模具主體、冷卻系統(tǒng)、切口部分、排氣孔槽和導(dǎo)向部分等組成。
3)擠出吹塑模具
擠出吹塑是應(yīng)用很廣泛的塑件成型方法,它適用于將PE、PP、PVC熱塑性工程塑料、熱塑性彈性體等聚合物及各種共混物制成各類包裝容器、存儲(chǔ)罐與桶,還可成型工程配件(如汽車上的燃油箱、儀表板、保險(xiǎn)桿、計(jì)算機(jī)的工作臺(tái)、外殼及冰箱門等)。
擠出吹塑模具的結(jié)構(gòu):
吹塑模具主要由兩半凹模構(gòu)成。因模頸圈與各夾料塊較易磨損,故一般做成單獨(dú)的嵌塊,以便于修復(fù)或更換。它們也可與模體做成一體。吹塑模具起雙重作用:賦予制品形狀與尺寸,并使之冷卻。
擠出吹塑模具的特點(diǎn):
與注射成型模具相比,擠出吹塑模具有以下特點(diǎn):
1)吹塑模具型腔受到的壓力為型坯的吹脹壓力, 而注射模具型腔內(nèi)的壓力要高得多(10~40 MPa)。因此,吹塑模具對(duì)材料的要求較低,選擇范圍較寬。
2)吹塑模具只有凹模,且其型腔一般不需經(jīng)硬化處理,除非要求長(zhǎng)期生產(chǎn)。而注射模包括型芯與型腔。
3)注射模腔內(nèi)熔體通過流動(dòng)來成型,吹塑模腔內(nèi)型坯則通過膨脹來成型,這可減小制品上的流痕與結(jié)合縫及模腔的磨損等問題。
4)由于沒有型芯,吹塑制品上較深的凹陷也能脫模,不需設(shè)置像注射模所廣泛采用的滑塊、頂桿或凸輪等。
5)吹塑模與真空成型模有相似之處,但其造價(jià)較低。
3.2.2吹塑模具的材料分析
吹塑模具材料的選擇要綜合考慮導(dǎo)熱性能、強(qiáng)度、耐磨性能、拋光性能、成本以及所用塑料與生產(chǎn)批量等因素。例如,對(duì)會(huì)產(chǎn)生腐蝕性揮發(fā)物的塑料(PVC),要采用耐腐蝕性材料來制造模具或最在模腔上鍍耐腐蝕金屬。
下面介紹吹塑模具采用的幾種材料。
(1)鋁;鋁是擠出吹塑模具較早采用也是目前普遍采用的材料。鋁的導(dǎo)熱性能高、機(jī)械加工性與可延性好、密度低,但硬度低、易磨損,當(dāng)然鋁合金的耐磨性會(huì)高些。鋁模具的使用壽命約為1×10~2×10次。
(2)銅基合金;銅鈹合金是吹塑模具較常用的一種材料,具有很好的導(dǎo)熱性能、硬度、耐磨性、耐腐蝕性與機(jī)械韌性,主要缺點(diǎn)是成本高、機(jī)械加工性能比鋁差。銅鈹合金可通過機(jī)械加工、鑄造與熱擠壓來制造模具。
銅鈹合金多數(shù)用于制造夾料嵌塊,與鋁模具配合使用。有時(shí)(尤其是對(duì)腐蝕性塑料),整套吹塑模具均由銅鈹合金制成。銅鈹合金模具易于通過焊接或鑲嵌法來修補(bǔ)。
除銅鈹合金外,還有Ni/Si/Cu、Cr/Cu與鋁/青銅合金。
(3)鋼主要用于制造PVC與工程塑料的吹塑模具,這是因?yàn)殇摰挠捕?、耐磨性與韌性極高,通過蝕刻可取得極好的表面花紋。鋼的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性能差,要通過冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及冷卻流體的溫度與流動(dòng)狀態(tài)等來補(bǔ)償。對(duì)腐蝕性塑料(如PVC),要采用不銹鋼。鋼模具可采用機(jī)械加工、冷擠壓、鑄造或焊接來制造。鋼模具的使用壽命可達(dá)10次。
普通工具鋼還用于制造要承受磨損的吹塑模具零件,如夾料嵌塊、拉桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等。但總的來說,鋼在制造吹塑模具方面用得較少。
(4)其他材料:鋅合金的導(dǎo)熱性良好、成本低,可用于鑄造大型模具或形狀不規(guī)則模具,還可通過機(jī)械加工來制造模具。鋅鎳合金也用作吹塑模具材料。
中空吹塑模用材料有:鑄鐵、鋼、鋁、鍍銅、鋅等。 鑄鐵用于手動(dòng)鉸鏈模及小批量生產(chǎn)中,大批量生產(chǎn)中一般不用,因它傳熱慢、剛性低、不適批量生產(chǎn)。鋁制模有重量輕、傳熱快、易加工等優(yōu)點(diǎn),巳廣泛應(yīng)用,由于其硬度低、耐久性差,故在必要部分采用銅質(zhì)嵌件。鋼材適用于大批量生產(chǎn),一般采用碳素結(jié)構(gòu)鋼。在要求較嚴(yán)時(shí)采用合金結(jié)構(gòu)鋼,目前采用較少,鈹銅強(qiáng)度低、傳熱快、耐磨,適于大批量生產(chǎn),但成本高.一般用于冷卻系統(tǒng)。鋅基臺(tái)金易于鑄造成型、傳熱快、適于大型精細(xì)模具。
第4章 吹塑模工藝分析與模具設(shè)計(jì)
4.1 擠出吹塑機(jī)頭尺寸計(jì)算
4.1.1 出模膨脹系數(shù)選擇
日前各種資料所列的材料的出模膨脹系數(shù)均有差異,有的差異較大,與實(shí)際生產(chǎn)也有出入。一方面,這種系數(shù)受到加工溫度、螺桿的性能、螺桿轉(zhuǎn)速、機(jī)頭的性能等多方面因素的影響。加上實(shí)際生產(chǎn)中往往采用混合材料,因此,具體某種材料的系數(shù)在生產(chǎn)中摸索。校正是必要的。表2為總結(jié)出來的系數(shù)。聚氯乙烯的出模膨脹系數(shù)取1.10。
表2 材料的出模膨脹系數(shù)
塑料名稱
代號(hào)
出模膨脹系數(shù)
高密度聚乙烯
HDPE
1.04~1.90
低密度聚乙烯
LDPE
1.30~1.65
聚氯乙烯
PVC
1.05~1.10
聚丙烯
PP
1.55~1.80
聚苯乙烯
PS
1.30~1.60
聚對(duì)苯二甲酸乙二酯
PET
1.10~1.35
4.1.2 擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)原則
從各類日化用品瓶及藥葫瓶的整體外形、各種瓶體統(tǒng)計(jì)來看,一般瓶體直徑是瓶口的2.5倍,這種比值正好是吹脹比的中間值。因此設(shè)計(jì)機(jī)頭時(shí),就以瓶口螺墳外徑或瓶口外徑為基礎(chǔ),再以使用材料的出模膨脹系數(shù)計(jì)算,得出機(jī)頭口模的計(jì)算公式。機(jī)頭口模內(nèi)徑的計(jì)算公式:
Dd=〔Dmax/[B(S+1)]
=(80/2(1.3+1)
=17.4
式中
Dmax—— 模具型腔瓶身的外徑(最大尺寸),取Dmax =80mm;
Dd——機(jī)頭口模內(nèi)徑;
S——材料的出模膨脹系數(shù)。取1.3;
B—— 吹脹比;
—— 口模內(nèi)徑公差,取0.072。
模口:
吹塑中空容器時(shí),??诓糠旨词谴倒懿糠帧T诖邓軙r(shí),因它是戚型塑件口部,故要保證尺寸也要保證切斷余料。(如圖4)。
圖4 (錐形口模口)(球形???
型坯尺寸:
塑料制品最大直徑與型坯直徑的比值稱為吹脹比,吹脹比f 可表示為
f= …………………………………………(1)
式中,
D---制品最大直徑(mm);取D=80mm.
d---型坯直徑(mm)。
吹脹比要選擇適當(dāng),過大容易造成制品壁厚不均勻,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),通常取吹脹比f=2~4。
取f=2 則:
d===40mm
型坯設(shè)計(jì)成圓管形狀:
一般要求型坯橫截面形狀與制品外形輪廓相似。例如,若吹塑圓形橫截面的瓶子,型坯應(yīng)為圓管形狀;若吹塑方桶,則型坯為方管形狀.這樣做的目的是使型坯各部位塑料的吹塑的吹脹比一直,從而使制品壁厚均勻。另外,還要注意塑料的收縮率,對(duì)于尺寸精度要求不高的容器類塑料制品,成型收縮率對(duì)制品的影響不大;但對(duì)于有刻度的定量容器類和瓶口有螺紋的制品,要注意收縮率對(duì)制品精度的影響。
機(jī)頭芯捧外徑:
當(dāng)吹脹比確定后,便可采用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算擠出機(jī)擠頭的口??p隙(成型機(jī)頭口模與芯棒之間的間隙)。
b=ksf
=1.25×1×2
=2.5mm
式中,
b---機(jī)頭的口模縫隙(mm);
s---制品壁厚(mm),取s=1mm;
k---修正系數(shù),一般取1.0~1.5,對(duì)與粘度大的塑料,k 取小值。
取k=1.25
生產(chǎn)實(shí)踐證明, 用以上公式計(jì)算得到的機(jī)頭、口模內(nèi)徑、芯棒外徑擠出來的半熔坯管,經(jīng)吹塑成型后,瓶口的縱向飛邊少,有時(shí)基本上沒有飛邊,同時(shí)瓶底的切口線最短,強(qiáng)度最好。
4.2吹塑模具的型腔
4.2.1分型面選擇
設(shè)計(jì)吹塑模具時(shí)首先要考慮的一個(gè)問題是分型面的選擇,其位置由吹塑制品的形狀確定。對(duì)橫截面為橢圓形的容器,分型面通過其直徑設(shè)置;對(duì)橢圓形容器,分型面通過橢圓形的長(zhǎng)軸;矩形容器的分型面可通過中心線或?qū)蔷€,其中后者可減小吹脹比,但與分型面相對(duì)的拐角部位壁厚較小。對(duì)某些制品,要設(shè)置多個(gè)分型面。
本塑件為橢圓形容器,分型面通過橢圓形的長(zhǎng)軸。如圖5所示:
圖 5
4.2.2 型腔表面處理
對(duì)許多吹塑制品的外表面都有一定的質(zhì)量要求,有的要雕刻文字圖案,有的要做成鏡面、絨面、皮革紋面等,因此,要針對(duì)不同的要求對(duì)型腔表面采用不同的加工方式,如采用噴砂處理將型腔表面做成絨面,采用鍍鉻拋光處理將型腔表面做成鏡面,采用電化學(xué)腐蝕處理將型腔表面做成皮革紋面等。
本塑件沒有在外表面做特殊的處理,而是在吹塑成型之后在其表面印刷了文字與圖案,這就要求塑件在成型過程中將其表面質(zhì)量光滑平整,增強(qiáng)制品的美感。
4.2.3 型腔尺寸的計(jì)算
容器類的制件一般要求不嚴(yán)格,成型收縮率影響不大,但對(duì)有刻度的部分或螺紋處,收縮率就有相當(dāng)?shù)挠绊?,體積越大影響也越顯著。各種塑料的吹塑成型收縮率見表3。聚丙烯的收縮率取2%。
表3 塑料吹塑成型時(shí)收縮率
塑料名稱
收縮率(%)
塑料名稱
收縮率(%)
聚縮醛及其共聚物
1~3
聚丙烯
1.2~2
尼龍6
0.5~2
聚碳酸酯
0.5~0.8
低密度聚乙烯
1.2~2
聚苯乙烯及其改性品
0.5~0.8
高密度聚乙烯
1.5~3.5
聚氯乙烯
0.6~0.8
D=〔d(1+S)-△/2〕
D=〔202(1+0.8%)-2.9/2〕
=(202×100.8%-1.45)
=202.166
D=〔80(1+0.8%)-1.28/2〕
=(80×100.8%-0.64〕
=80
△3=〔38(1+0.8%)-0.56/2〕
=(38×100.8%-0.28〕
=38.024
式中
D——模具型腔尺寸;
d—— 塑件高度方向尺寸,設(shè)計(jì)要求得到的產(chǎn)品尺寸;
d——塑件長(zhǎng)軸尺寸,設(shè)計(jì)要求得到的產(chǎn)品尺寸;
d3 ——塑件短軸尺寸,設(shè)計(jì)要求得到的產(chǎn)品尺寸;
S——材料收縮率的中間值,取S的中間值;
——塑件尺寸公差,一般取5~6級(jí),本塑件取6級(jí); △=2.9、△=1.28、△3=0.8;
——模具型腔尺寸公差,一般取△/5
定模板結(jié)構(gòu)如下圖6所示:
圖6 定模板
為了防止定模板磨損以及定模板的定位,定模板固定在底板上。底板結(jié)構(gòu)如下圖7所示:
圖7 底板
4.3吹塑模具的頸部嵌塊及底部嵌塊設(shè)計(jì)
成型容器頸部的嵌塊主要有模頸圈與剪切塊,剪切塊位于模頸圈之上,有助于切去頸部余料,減小模頸圈的磨損。模頸圈與剪切塊由工具鋼制成。如圖8所示定徑進(jìn)氣桿插入型坯內(nèi)時(shí),可把型坯擠入模頸圈的凸緣槽內(nèi)形成實(shí)心的凸緣,進(jìn)氣桿端部則可成型容器頸部的內(nèi)表面。
圖8 容器頸部的定徑成型法
1.容器頸部 2.模頸圈 3.剪切塊 4.剪切套 5.帶齒旋轉(zhuǎn)套筒 6.定徑進(jìn)氣桿 7.頸部余料
本次3和1洗發(fā)水瓶凸緣鑲塊設(shè)計(jì)采用多層錐形結(jié)構(gòu),如下圖9所示:
圖9 凸緣鑲塊
吹塑模具底部一般設(shè)置單獨(dú)的嵌塊,以擠壓、封接型坯的一端,并切去尾料。設(shè)計(jì)模底塊時(shí)應(yīng)主要考慮夾料口刃與尾料槽,它們對(duì)吹塑制品的成型與性能有重要影響。因此,對(duì)它們有四方面要求。
(1)要有足夠的強(qiáng)度、剛度與耐磨性,以在反復(fù)的合模過程中承受擠壓型坯熔體產(chǎn)生的壓力。
(2)夾料區(qū)的厚度一般比制品壁的大些,積聚的熱量較多。為此,夾料嵌塊要選用導(dǎo)熱性能高的材料來制造。同時(shí)要考慮夾料嵌塊的耐用性,銅鈹合金是一種理想的材料。當(dāng)然,由鋼制成的夾料嵌塊使用壽命會(huì)更長(zhǎng),但導(dǎo)熱性能較差。對(duì)軟質(zhì)塑料,夾料嵌塊一般可用鋁做成,并與模體做成一體。
(3)接合縫通常是吹塑容器最薄弱的部位,故要在合模后但未切斷尾料前把少量熔體擠入接合縫,以適當(dāng)增加其厚度與強(qiáng)度。
(4)應(yīng)能切斷尾料,形成整齊的切口。
本次3和1洗發(fā)水瓶底部嵌塊設(shè)計(jì)如下圖10所示:
圖10 底部嵌塊
4.4 3和1洗發(fā)水瓶吹塑模具的夾坯口與余料槽設(shè)計(jì)
擠出吹塑模摸底部分的作用是擠壓、封接型坯尾部、切去余料,并要求不留明痕跡,同時(shí)保證塑件底部具有一定壁厚。圖11所示為模底部分結(jié)構(gòu)示意圖.圖8中夾坯刃口2及余料槽1為摸底部分的關(guān)鍵部位.。夾坯刃口寬度b值的選取要適當(dāng),過小會(huì)減小塑件接合縫的厚度,從而影響接合強(qiáng)度,一般對(duì)于小型塑件b值取1~2mm ,對(duì)于大型塑件b值取2~4mm。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的塑件,b 取3mm余料槽的作用是容納剪切下來的余料,通常開設(shè)在刃口后面的分型面上,其單邊深度(h/2)常取型坯壁厚的80%~90%。夾角常取30°~90°,此處取60°隨夾坯刃口寬度增大而增大,較小的角有利增加接合縫的塑料量,提高接合縫的強(qiáng)度。
圖11 模底部分結(jié)構(gòu)示意圖
1—模具本體 2—型腔 3—夾坯刃口 4—余料槽
4.4.1剪口尺寸
對(duì)不同材料應(yīng)選不同數(shù)值。下表4為推薦數(shù)值表。
表4 剪口尺寸
材料
b(mm)
材料
b(mm)
聚縮醛及其共聚物
0.5
30°
聚丙烯
0.3~0.4
15°~45°
尼龍-6
0.5~4
30°~60°
聚苯乙烯及其改性品
0.3~1
30°
聚乙烯(低密度)
0.1~4
15°~45°
聚乙烯(低密度)
0.2~4
15°~45°
聚氯乙烯
0.5
60°
對(duì)于聚氯乙烯,b取0.5mm,取60°
4.4.2 剪口部位
底部剪口位置,如圖12。上部剪口位置,如圖11。剪口部分的制造是關(guān)鍵部位,剪口接合面的光潔度要高。熱處理后,經(jīng)磨削和研磨加工,在大量生產(chǎn)中應(yīng)鍍硬鉻拋光。
H= R=0.3×
圖12 底部剪口部位
4.5 吹塑模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了縮短制品在模具內(nèi)的冷卻時(shí)間并保證制品的各個(gè)部位都能均勻冷卻,模具冷卻管道應(yīng)根據(jù)制品各部位的壁厚進(jìn)行布置。例如,塑料瓶口部位一般比較厚,在設(shè)計(jì)冷卻管道時(shí)就應(yīng)加強(qiáng)瓶口部位的冷卻。
4.5.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1)一般塑件的壁厚越厚,水管孔徑越大。其塑件的壁厚、孔徑的大小以及孔的位置關(guān)系可參考表5選取。
表5 塑件的壁厚、孔徑的大小以及孔的位置
壁厚
回路直徑
2
8~10
4
10~12
6
12~15
D=(1~3)d
p=(3~5) d
本塑件壁厚為1mm,參考表2,選取回路直徑10mm。
2)冷卻水孔的數(shù)量越多,模具內(nèi)溫度梯度越小,塑件冷卻越均勻。
3)冷卻通道可以穿過模板與鑲件的交界面,但是不能穿過鑲件與鑲件的交界面,以免漏水。
4)盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等,當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí),冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等,當(dāng)壁厚不均勻時(shí),壁厚處應(yīng)強(qiáng)化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔,距離要小。
5)應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。如果進(jìn)水與出水溫差過大,將會(huì)使模具的溫度分布不均勻,一般情況下,進(jìn)水與出水溫度差不大于5°。
6)標(biāo)記處冷卻通道的水流方向。
7)合理確定冷卻水管接頭的位置。水管接頭應(yīng)設(shè)在不影響操作的地方,接頭應(yīng)根據(jù)用戶的要求選用。
8)冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象,設(shè)計(jì)時(shí)要通盤考慮。
吹塑成型的制品冷卻時(shí)間占成型周期的60%以上,對(duì)厚壁制品達(dá)90%。因此,制品的冷卻效率對(duì)吹塑成型生產(chǎn)率有很大影響。冷卻不均勻會(huì)使制品各部位的收縮率不一樣,引起制品翹曲、瓶頸歪斜等現(xiàn)象,還可能使制品過早發(fā)生機(jī)械破壞。
型坯被吹脹與模腔接觸后的冷卻由三個(gè)連續(xù)的過程構(gòu)成,即制品壁內(nèi)的傳熱——模具壁內(nèi)的傳熱——冷卻流體中的對(duì)流傳熱。
4.5.2 開設(shè)冷卻系統(tǒng)
在吹塑模具內(nèi)開設(shè)冷卻系統(tǒng)的方式有三種,分述如下。
第一種方式是在模具型腔背面的壁內(nèi)鑄造出冷卻通道,并用端板來密封,通過入口來引入較大流量的冷卻流體,見圖13.該冷卻通道通過改變冷卻流體的流向來形成湍流狀態(tài),以提高冷卻效率。像鋁、銅鈹合金這類材料具有多孔性,因此其鑄造通道一般主要用環(huán)氧樹脂會(huì)硅酸脂來浸漬,但這會(huì)降低傳熱性能。
圖13 鑄造式冷卻通道
第二種方式如圖14所示,在模壁內(nèi)嵌入冷卻彎管,這主要用于鋁、銅鈹合金或鋅合金鑄造的模具中。這里,彎管之間的距離對(duì)應(yīng)上述孔道之間的距離。用銅制成的彎管具有高的傳熱性能。此法較簡(jiǎn)單,可提高冷卻流體的湍流程度,避免其泄漏,但管道不易清洗。
圖14 嵌入彎管式冷卻
第三種方式為噴霧冷卻,即如圖15所示,在模壁內(nèi)通過一組噴管噴射出水霧。此法主要用于大型模具,以減少模具質(zhì)量。
吹塑制品各部位的壁厚是不同的,而冷卻時(shí)間由最厚部分確定,且冷卻不均勻會(huì)使制品產(chǎn)生翹曲與殘余應(yīng)力。因此,吹塑模具一般要采用多段冷卻。對(duì)容器類模具,一般分為頸部、模體與底部三段,這樣,各段可設(shè)置不同的溫度,以均勻地冷卻制品。
圖15 噴霧冷卻法
1.模腔 2.水霧 3.密封側(cè)板 4.排水口 5.入水口
本次設(shè)計(jì)吹塑模具冷卻系統(tǒng)采用第二種方式,每半模開設(shè)兩排水道,冷卻時(shí)間為15s
水道結(jié)構(gòu)如下圖16所示
圖16 水道
4.6吹塑模具的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
吹塑模排氣不良會(huì)使塑件表面產(chǎn)生斑紋、麻坑及成型不完整等缺陷,影響塑件質(zhì)量。由于吹塑模兩半模合模面的平面度較高和表面粗糙度值低,而且沒有推桿,因此不能像注射模那樣利用合模面間隙會(huì)推桿配合間隙排氣,必須另外設(shè)排
氣槽或排氣孔,或者利用模具嵌件間隙排氣。排氣的部位應(yīng)選在空氣最易儲(chǔ)留及型坯最后吹脹貼膜的部位,如模具型腔的角部、凹坑處。有時(shí)也可開設(shè)在分型面上,排氣孔直徑通常為0.5~1.0
本模具采用在分型面上開設(shè)槽排氣 。
4.7中空制品缺陷的產(chǎn)生原因及解決措施
在擠出吹塑成型時(shí),即使是選用了優(yōu)質(zhì)的塑料成型機(jī)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的模具和高質(zhì)量的材料,由于一時(shí)的操作不當(dāng)或工藝參數(shù)波動(dòng),也可能在成型中產(chǎn)生各種缺陷。表6列出了擠出吹塑成型常見缺陷的產(chǎn)生原因及解決措施。
表6 擠出吹塑成型常見缺陷的產(chǎn)生原因及解決措施。
序號(hào)
成型缺陷
產(chǎn)生原因
解決措施
1
制品縱向壁厚不均勻
①型坯自垂現(xiàn)象嚴(yán)重
②制品縱向兩個(gè)橫截面直徑相差太大
① 降低型坯熔體溫度;提高型坯擠出溫度;調(diào)整型坯控制裝置
② 適當(dāng)改變制品設(shè)計(jì);采用底吹法成型
2
制品橫向壁厚不均勻
① 型坯擠出歪斜
② 模套與模芯內(nèi)外溫度差較大
③ 制品外型不對(duì)稱
④ 型坯吹脹比過大
① 調(diào)整口模間隙寬度偏差,使型坯壁厚均勻;閉模前,拉直型坯
② 提高或降低模套加熱溫度,改善口模內(nèi)外溫度偏差
③ 閉模前,對(duì)型坯進(jìn)行預(yù)夾緊和預(yù)擴(kuò)張,使型坯適當(dāng)向薄壁方向偏移
④ 降低型坯吹脹比
3
制品翹曲
① 冷卻不足
② 吹脹氣壓不足
③ 制品冷卻不均勻
④ 型坯壁厚差異較大
① 延長(zhǎng)型坯吹脹時(shí)間;降低模具冷卻溫度、型坯熔體溫度
② 適當(dāng)提高吹脹氣壓
③ 清理、排出模具冷卻管道的水垢及阻礙物;調(diào)整模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
④ 調(diào)整型坯壁厚;調(diào)整型坯控制裝置
序號(hào)
成型缺陷
產(chǎn)生原因
解決措施
4
制品內(nèi)壁或外表面受污染
① 壓縮空氣不清潔
② 使用的邊角料骯臟或混入雜物
③ 部分樹脂降解,甚至炭化
④ 儲(chǔ)料缸機(jī)頭漏油
① 增加氣水或氣油分離器存水和油的排放次數(shù)
② 加強(qiáng)邊角回料處理清潔工作或減少其回用量
③ 盡量減少設(shè)備的停機(jī)時(shí)間;降低加熱溫度;及時(shí)拆卸及清理機(jī)頭口模
④ 更換儲(chǔ)料缸密封件
5
制品底部夾坯接縫強(qiáng)度太弱
① 閉模速度不正確
② 模具關(guān)閉時(shí)間錯(cuò)誤
③ 型坯熔體溫度不準(zhǔn)確
④ 模具夾坯口設(shè)計(jì)錯(cuò)誤
⑤ 模具冷卻溫度不足
① 采用快-慢閉合速度
② 調(diào)整模具關(guān)閉時(shí)間
③ 降低或提高型坯熔體溫度
④ 適當(dāng)加大刀口角度或加深刀口深度或加大刀口的寬度
⑤ 降低模具夾坯接縫區(qū)域的冷卻溫度
6
制品在分型線的印跡不良
① 型坯吹脹氣壓低
② 分型線處排氣不良
③ 模具分型面不平整
④ 模具脹模
① 加大型坯吹脹氣壓
② 修整該處的排氣槽
③ 修整模具分型面,校正模具導(dǎo)柱
④ 提高模板鎖緊壓力
7
飛邊太多太厚
① 模具脹模,鎖模壓力不足
② 模具刀口磨損,導(dǎo)柱偏移
③ 吹脹時(shí),型坯歪斜
④ 夾坯刀口處逃料槽太淺或刀口深度太淺
⑤ 型坯充氣啟動(dòng)過早
① 提高模具鎖模壓力,適當(dāng)降低吹脹氣壓
② 修理模具刀口,校正或更換模具導(dǎo)柱
③ 校正型坯與吹氣桿的中心位置
④ 修整模具,加深逃料槽或刀口的深度
⑤ 調(diào)整型坯充氣時(shí)間
序號(hào)
成型缺陷
產(chǎn)生原因
解決措施
8
制品脫模困難
① 制品吹脹冷卻時(shí)間過長(zhǎng),模具冷卻溫度低
② 模具設(shè)計(jì)不良,型腔表面有毛刺
③ 啟模時(shí),前后模板移動(dòng)速度不均衡
④ 模具安裝錯(cuò)誤
① 適當(dāng)縮短型坯吹脹時(shí)間;提高模具溫度
② 修整模具;減少凹槽深度,凸筋斜度為1:50或1:100,使用脫模劑
③ 修理鎖模裝置,使前后模板移動(dòng)速度一致
④ 重修安裝模具,校正兩半模的安裝位置
第5章 成型設(shè)備與成型工藝
5.1 擠出機(jī)的選擇與技術(shù)參數(shù)
通過以上設(shè)計(jì),擠出機(jī)選擇SJ—30/25B,它是國產(chǎn)中小型擠出機(jī),其具體技術(shù)參數(shù)如下:
擠出機(jī):
螺桿直徑 /mm 30
螺桿長(zhǎng)徑比(L/D) 25
螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 15—225
驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 /kV 5.5
加熱功率/kV 4.8
加熱區(qū)段 3
生產(chǎn)能力(kg/h) 1.5—22
型坯機(jī)頭:
儲(chǔ)料缸容積/L 2
口模最大直徑/mm 60
加熱區(qū)段 2
加熱功率/KV 4.7
合模裝置:
合模力/KN 23.8
模板尺寸/mm 200X262
壓縮空氣壓力/MPa 0.6
制品容積/L 0.01-1.8
5.2 成型工藝
1)工藝流程 成型工藝流程見圖18。
成型工藝流程圖18
PVC洗發(fā)水瓶,可根據(jù)企業(yè)的運(yùn)作情況,選用干混料或料粒成型的工藝路線。干混料直接成型,可以降低瓶的生產(chǎn)成本;如果從市場(chǎng)上購置顆粒料,則可以省去原料準(zhǔn)備的設(shè)備投資。
2)成型工藝條件 PVC干混料擠出吹塑工藝條件如下:150~180℃
擠出機(jī)加熱溫度:
1段為150~160℃,2段為160~175℃,3段為175~185℃,接頭為155~165℃,機(jī)頭為175~185℃;
模具溫度:20~40℃;
吹氣壓力:0.2~0.5 MPa;
成型周期時(shí)間:25~30s(其中,吹氣時(shí)間14~16s,放氣及冷卻時(shí)間5~10s)。
第6章擠出吹塑機(jī)械的操作與保養(yǎng)
6.1吹塑機(jī)的操作
在操作吹塑機(jī)之前,應(yīng)詳細(xì)閱讀設(shè)備使用說明書,并按下述步驟操作:
(1)開機(jī)
1)按工藝條件的規(guī)定,設(shè)定擠出機(jī)的各加熱斷的溫度;在擠出機(jī)加熱溫度達(dá)到設(shè)定溫度之后,再加熱保溫一定的時(shí)間(約0.5h)。
2)擠出機(jī)、鎖模裝置、機(jī)械手等,進(jìn)行無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn);檢查各個(gè)安全緊急裝置的工作狀況。
3)在可編程序控制器上,按工藝條件規(guī)定,設(shè)定各點(diǎn)型坯壁的厚度。
4)低速啟動(dòng)擠出機(jī),對(duì)擠出機(jī)進(jìn)行逐點(diǎn)加料。待型坯擠出正常,各控制裝置顯示的數(shù)值符合工藝要求時(shí),逐步提高擠出機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度至工藝要求的轉(zhuǎn)速。
5)大量加入物料,調(diào)節(jié)型坯壁厚度。
6)進(jìn)入正常操作。
(2)吹塑成型
1)確定成型的工藝條件。根據(jù)成型塑料的性能、制品性能要求、模具的種類,確定以下控制點(diǎn)的成型條件:
A.擠出機(jī)。擠出機(jī)的各區(qū)域的加熱溫度;擠出機(jī)進(jìn)料段冷卻水的流量或壓力;螺桿的轉(zhuǎn)速及負(fù)載電流;熔體壓力;過濾網(wǎng)的目數(shù)及層數(shù)。
B.機(jī)頭。型坯溫度;型坯壁厚控制點(diǎn)曲線。
C.鎖模裝置。模具溫度;成型周期時(shí)間(包括型坯預(yù)夾擴(kuò)張、預(yù)閉模、閉模、吹脹、放氣、啟模等待時(shí)間);閉模速度;鎖模壓力。
2)操作要點(diǎn)。在吹塑成型生產(chǎn)時(shí),應(yīng)掌握以下操作要點(diǎn):
A.熟悉塑料材料的成型加工性能。
B.控制好擠出機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速及熔體壓力。
C.控制好型坯的壁厚及質(zhì)量。
D.為減少型坯自重下垂,在允許的條件下,加快型坯的擠壓速度,縮短模具等待時(shí)間。
E.吹脹壓力足夠,吹脹速度以快為好。
F.確保型坯吹脹時(shí)的充分排氣。
G.在保證制品的最后壁厚充分冷卻的前提下,適當(dāng)縮短成型周期時(shí)間。
(3)關(guān)機(jī) 擠出吹塑機(jī)停止生產(chǎn),可按下述步驟操作:
1)遇設(shè)備檢修或暫停生產(chǎn),可關(guān)停擠出機(jī),保持其他加熱段繼續(xù)加熱。
2)較長(zhǎng)時(shí)間停止生產(chǎn),可在關(guān)機(jī)前15min,適當(dāng)降低擠出機(jī)加熱溫度機(jī)轉(zhuǎn)速,減少料桶內(nèi)物料。關(guān)機(jī)時(shí),擠出機(jī)內(nèi)存料需排空、切斷加熱、清除機(jī)頭內(nèi)物料、更換過濾網(wǎng);模具型腔涂抹防銹油。
3)長(zhǎng)時(shí)間停止生產(chǎn),應(yīng)對(duì)擠出吹塑機(jī)組各部件做好清潔及防繡護(hù)理工作,排氣儲(chǔ)放槽、冷卻裝置的存水,排放油槽的工作油;切斷電源、水源、起源。
6.2吹塑模具的保養(yǎng)
每一套模具往往造價(jià)及為昂貴,對(duì)于技術(shù)狀況良好的擠出吹塑機(jī),只要加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng),按操作規(guī)程運(yùn)轉(zhuǎn),是很少出現(xiàn)故障的。因此對(duì)于每一套模具,必須要進(jìn)行嚴(yán)格的保養(yǎng)。
機(jī)器的保養(yǎng)包括機(jī)器的日常維修,設(shè)備潤(rùn)滑,設(shè)備防銹、防腐蝕,環(huán)境的清潔衛(wèi)生等。且對(duì)于重要部件,應(yīng)加以重點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)。
⑴型坯機(jī)頭的清理。 在擠出吹塑成型中,樹脂及添加劑長(zhǎng)期受熱,會(huì)析出一些低相分子質(zhì)量物,黏附??谔幓蚍e聚在機(jī)頭的流道死角,從而使擠出的型坯出現(xiàn)條紋,影響外觀質(zhì)量。因此必須對(duì)機(jī)器定期的或者不定期的進(jìn)行拆卸機(jī)頭,對(duì)它進(jìn)行全面的清理。
⑵模具的保養(yǎng)。 模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套,要長(zhǎng)期的保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)柱及導(dǎo)套有松動(dòng)現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)更換。模具的排氣槽和冷卻水道也應(yīng)定期的除垢、更換管件等。模具的型腔及分型面有必要時(shí),也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行拋光和機(jī)械加工。
⑶伺服系統(tǒng)的維護(hù)。 伺服系統(tǒng)中的程序發(fā)生器、口模間隙檢出器等,是由精密的電子元件組成的。平時(shí)應(yīng)用罩子遮蓋,避免灰塵、油污進(jìn)入;其安裝環(huán)境,不應(yīng)該出現(xiàn)異常高溫、高濕、搞震動(dòng)。系統(tǒng)內(nèi),不管是高壓油路還是低壓油路,都要裝過濾器。伺服閥若出故障,多數(shù)是雜質(zhì)引起的。在對(duì)其進(jìn)行調(diào)試和安裝時(shí),應(yīng)用工業(yè)專用紙擦拭閥件。
6.3擠出吹塑機(jī)的安全操作
擠出吹塑機(jī)的安全操作已引起越來越多的企業(yè)的重視。它是企業(yè)高效率生產(chǎn)、設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行、人身不受意外傷害的重要保證。
(1)制定好安全操作程序 所有的操作程序必須是強(qiáng)制性的,操作者比需嚴(yán)格按照程序來操作。
(2)機(jī)器的安全防護(hù) 為了防止一時(shí)疏忽,或不按操作規(guī)程啟動(dòng)機(jī)器,而損壞機(jī)器,可在機(jī)器上安裝過載保護(hù)和安全保護(hù)裝置
(3)防止人身意外傷害為防止出現(xiàn)人身意外傷害,所有機(jī)器的傳動(dòng)部位,應(yīng)裝上安全防護(hù)罩;制品脫模取出口應(yīng)有安全門;機(jī)器的加熱區(qū)域應(yīng)有安全及保溫防護(hù)罩;設(shè)備的關(guān)鍵部位應(yīng)該安裝緊急剎車按鈕、報(bào)警器。
結(jié) 束 語
為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了,在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中不僅重溫了我之前所學(xué)習(xí)的知識(shí),也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情的能力,還讓我學(xué)會(huì)了如何去做好一件事情。在本次課程設(shè)計(jì)過程中,自己獨(dú)立設(shè)計(jì),向指導(dǎo)老師請(qǐng)教設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的的疑難問題,同時(shí)和同學(xué)們相互探討,相互學(xué)習(xí)和照顧,相互監(jiān)督。讓我深刻的領(lǐng)悟到謙虛求知以及相互合作的重要性
畢業(yè)設(shè)計(jì),它是我們學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它也是我們把所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練的一種模式,更是為我們我們邁向社會(huì),從事職業(yè)工作奠定了良好的基礎(chǔ).“學(xué)而不思則罔,思而不學(xué)則殆”,通過這次課程設(shè)計(jì),讓我我深刻地體會(huì)到了這句千古名言的真正含義.本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是一個(gè)學(xué)習(xí)和思考的結(jié)合,只有在不斷地學(xué)習(xí)和思考的過程中才能收獲到豐盛成果,這為我將來能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).
通過這次模具設(shè)計(jì),我在很多方面的能力都有了顯著地提高。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次塑料模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練,從而培養(yǎng)和提高我們地獨(dú)立工作能力,同時(shí)也鞏固與擴(kuò)充了塑料成型模具等課程所學(xué)的內(nèi)容,掌握塑料成型模具設(shè)計(jì)的方法和步驟,掌握塑料成型模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能,懂得了怎樣分析零件的工藝性,怎樣確定工藝方案,了解了模具的基本結(jié)構(gòu),提高了計(jì)算能力,繪圖能力,熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí),獨(dú)立思考的能力和動(dòng)手能力等都有了顯著地提高。
在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,充分的體現(xiàn)出個(gè)人單獨(dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情,從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié),從而加以彌補(bǔ)。
在此感謝對(duì)我?guī)椭^的同學(xué)們,謝謝你們對(duì)我的幫助和支持,讓我感受到同學(xué)的友誼。更要感謝各位指導(dǎo)老師,感謝你們?cè)谡n程設(shè)計(jì)期間對(duì)我不厭其煩的教導(dǎo),感謝你們那循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪,感謝你們那開朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度助我順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
35
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致 謝
光陰似箭,白駒過隙。轉(zhuǎn)眼間四年的大學(xué)生活即將結(jié)束,這為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將接近尾聲,這讓我對(duì)大學(xué)幾年來所學(xué)知識(shí)即將迎來一個(gè)對(duì)自己和老師的總的匯報(bào)。在這為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程里,我重溫了之前所學(xué)的知識(shí),并且新學(xué)習(xí)了很多的新知識(shí),特別在對(duì)3和1洗發(fā)水瓶吹塑模具的設(shè)計(jì)過程中,使通過AutuCAD、UG等軟件對(duì)造型以及參數(shù)分析,使我更加熟練而全面的掌握了這些軟件的使用和操作,使我對(duì)模具的設(shè)計(jì)有了更加全面的掌握和創(chuàng)新。同時(shí)在設(shè)計(jì)中查閱了大量關(guān)于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、金屬材料和塑料材料等方面的書籍和網(wǎng)絡(luò)資料,使我擴(kuò)展了在機(jī)械行業(yè)的相關(guān)知識(shí)。
本次對(duì)課題是一個(gè)吹塑成型設(shè)計(jì),這是塑料成型中應(yīng)用也非常廣的成型方法。擠出吹塑成性口模、刀口以及余料槽的設(shè)計(jì),這是我以前沒接觸過的知識(shí),因此,這需要我自己去查資料來一點(diǎn)點(diǎn)自學(xué),這也鍛煉了我的自學(xué)能力。另外在機(jī)械制圖中掌握了標(biāo)注零件的規(guī)則和許多細(xì)節(jié)性問題,使我更加熟練的掌握了這些軟件的使用和具體操作,在提高我設(shè)計(jì)速度。同時(shí)也為我以后的工作打下了基礎(chǔ)。
總之通過對(duì)3合1洗發(fā)水瓶身吹塑模具的研究與設(shè)計(jì)過程,使我理解并掌握了許多工程制圖與設(shè)計(jì)的重要事項(xiàng)與具體步驟,使我受益良多。在這里,我要特別感謝我的指導(dǎo)老師彭庚新老師。彭老師給了我很多的幫助,
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