礦泉水瓶吹塑模具設計-塑料瓶子吹塑?！救SUG模型】【含9張CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 XXXX畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計說明書 題 目： 塑料瓶吹塑模具設計 學 號： 姓 名： 班 級： 專 業(yè)： 指導教師： 學 院： 答辯日期：20 年 月 日 摘要 本次設計的課題為塑料瓶吹塑模具的設計。瓶的形狀是腔大口小，要是采用普通的注射模設計，型芯將難以脫離。雖然可以采用變型芯，但那樣會使模具成本大幅度增加，且設計難度比較大。因此塑料瓶模具為上吹型中空吹塑模具，采用嵌塊式結構，水路冷卻，結構簡單，耐用，便于更換部件，生產效率比較高。模具由動模板、定模板、切割環(huán)、?？谇秹K、夾坯口、余料槽以及固定板等部件組成。 關鍵詞：定模板； 動模板； 嵌塊； 冷卻 Abstract This design topic for the plastic bottle blow molding mold design. The shape of the bottle is cavity big piece, if USES the ordinary injection mould design, core will be hard to escape. Although variant core can be used, but it will increase the mold cost greatly, and the design difficulty is larger. Accordingly on the plastic mould for blowing type hollow blow molding mold, adopts the embedded block structures, water cooling, simple structure, durable, convenient for replacement components, the production efficiency is higher. Mould by dynamic templates, template, cutting ring, die insert, clamp mouth, chute and the fixed plate parts. Keywords: Unmovable mould plate；Movable mould plate；Inlay piece；Cooling 前言 中空吹塑成型是指通過充氣使組合模具內的塑膠預成型物膨脹并緊貼模具型面的中空制品成型方法。主要用于吹膜。 中空吹塑 ( 又稱吹塑模塑 ) 是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品的方法，是第三種最常用的塑料加工方法，同時也是發(fā)展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模 ( 凹模 ) ，與注塑成型相比，設備造價較低，適應性較強，可成型性能好 ( 如低應力 ) 、可成型具有復雜起伏曲線 ( 形狀 ) 的制品。 吹塑成型起源于 19 世紀 30 年代。直到 1979 年以后，吹塑成型才進入廣泛應用的階段。這一階段，吹塑級的塑料包括：聚烯烴、工程塑料與彈性體；吹塑制品的應用涉及到汽車、辦公設備、家用電器、醫(yī)療等方面；每小時可生產 6 萬個瓶子也能制造大型吹塑件 ( 件重達 180kg) ，多層吹塑技術得到了較大的發(fā)展；吹塑設備已采用微機、固態(tài)電子的閉環(huán)控制系統(tǒng)，計算機 CAE/CAM 技術也日益成熟；且吹塑機械更專業(yè)化、更具特色。 中空制品的吹塑包括三個主要方法：擠出吹塑：主要用于未被支撐的型坯加工；注射吹塑：主要用于由金屬型芯支撐的型坯加工；拉伸吹塑：包括擠出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑兩種方法，可加工雙軸取向的制品，極大地降低生產成本和改進制品性能。此外，還有多層吹塑、壓制吹塑、蘸涂吹塑、發(fā)泡吹塑、三維吹塑等。但吹塑制品的 75 %用擠出吹塑成型， 24 %用注射吹塑成型， 1 %用其它吹塑成型；在所有的吹塑產品中， 75 %屬于雙向拉伸產品。擠出吹塑的優(yōu)點是生產效率高，設備成本低，模具和機械的選擇范圍廣，缺點是廢品率較高，廢料的回收、利用差，制品的厚度控制、原料的分散性受限制，成型后必須進行修邊操作。注射吹塑的優(yōu)點是加工過程中沒有廢料產生，能很好地控制制品的壁厚和物料的分散，細頸產品成型精度高，產品表面光潔，能經濟地進行小批量生產。缺點是成型設備成本高，而且在一定程度上僅適合于小的吹塑制品。 中空吹塑的工藝條件，要求吹脹模具中型坯的壓縮空氣必須干凈。注射吹塑空氣壓力為 0.55 ～ 1MPa ；擠出吹塑壓力為 0.2l ～ 0.62MPa ，而拉伸吹塑壓力經常需要高達 4MPa 。在塑料凝固中，低壓使制品產生的內應力低，應力分散較均勻，且低應力可改進制品的拉伸、沖擊、彎曲等性能。 中空吹塑又分為注射吹塑、擠出吹塑和拉伸吹塑，注射吹塑是用注射成形法先將塑料制成有底型坯，再把型坯移入吹塑模內進行吹塑成形。擠出吹塑成形過程，管坯直接由擠出機擠出，并垂掛在安裝于機頭正下方的預先分開的型腔中；當下垂的型坯達到規(guī)定的長度后立即合模，并靠模具的切口將管坯切斷；從模具分型面的小孔通入壓縮空氣，使型坯吹脹緊貼模壁而成型；保壓，待制品在型腔中冷卻定型后開模取出制品。用于中空吹塑成形的熱塑性塑料品種很多，最常用的原料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和熱塑性聚酯等，常用來成形各種液體的包裝容器，如各種瓶、桶、罐等。區(qū)分擠出吹塑和注塑吹塑（包括注拉吹）的方法是觀察制品底部，底部有一個肚臍樣的注塑點的是注塑吹塑或注拉吹制品，底部有一條合模線的是擠出吹塑制品[10]。 本次設計的課題為塑料瓶吹塑模具的設計，采用嵌塊式結構，結構簡單，耐用，便于更換部件，生產效率比較高。 25 1、模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1模具工業(yè)的概況 在討論注塑模設計之前，先要對國內外的塑料模具工業(yè)的狀況、塑料模具工業(yè)的發(fā)展方向有一個較清晰的了解，這也就使我們對本課題的意義有所了解。首先要對模具有一個整體的認識。模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產品的基礎工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎，模具的質量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上被稱為“工業(yè)之母”，對國民經濟發(fā)展起著不容質疑的作用。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)” ；日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。自塑料問世后的幾十年以來，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料。 目前在國民經濟的各個部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設備、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機、收錄機、洗衣機、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經向塑料化方向發(fā)展。目前，世界的塑料產量已超過有色金屬產量的總和。 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎裝備。用塑料模具生產的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、生產率高、產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。塑料模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 1.2我國塑料模具工業(yè)技術現(xiàn)狀及地區(qū)分布 在中國，人們已經越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發(fā)能力。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。還能生產厚度僅為0. 08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。注塑模型腔制造精度可達0. 02 ~ 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 u m，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10~30萬次，淬火鋼模達50 ~100萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的50~80%相比，差距較大。 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM I、SM II等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。技術比較見表1 表1: 國內外塑料模具技術比較表 項目 國外 國內 注塑模型腔精度 0. 005~0. 01mm 0.02~0.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01~0. 05 μm Ra0.20 μm 非淬火鋼模具壽命 10-60萬次 10~30萬次 淬火鋼模具壽命 160~300萬次 50~100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足10% 標準化程度 70~80% 小于30% 中型塑料模生產周期 一個月左右 2~4個月 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距，但在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%. 2000年總產值為270億元，占世界總量的5%。2008年總產值為450億元，近十年來增長率為15%以上。但從總體上看，自產自用占主導地位，商品化模具僅為1/3左右，國內模具生產仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口逐漸下降，模具技術和水平也有長足的進步。近年來，模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復雜、長壽命等中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；股份制改造步伐加快，等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產最為集中的省份是廣東和浙江，這2個省的模具產值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好。我國模具年生產總量雖然已位居世界第三，但設計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面： (a)國內自配率不足80％，中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60％。 (b)企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構都不夠合理。 (c)模具產品水平和生產工藝水平總體上比國際先進水平低很多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長很多。 (d)開發(fā)能力弱，經濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例較低，水平也較低，不重視產品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。 (e)模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。 (f)與國際先進水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。 縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術水平的高低，決定著產品的質量、效益和新產品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術和產品，現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術產業(yè)的一部分，是國民經濟的裝備產業(yè)，其技術、資金與勞動相對密集。提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎，其大量應用可縮短模具設計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質量。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對知識的更新與學習，實現(xiàn)產、學、研相結合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術創(chuàng)新，提高模具設計制造水平。在教學中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術，逐步走向網絡化、智能化環(huán)境，實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)是一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來[9]。 1.3 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向 在信息社會和經濟全球化不斷發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟快速方面發(fā)展，技術含量不斷提高，模具生產向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發(fā)展。 模具技術的發(fā)展趨勢主要是：① CAD、CAM、CAE的廣泛應用及其軟件的不斷先進和CAD／CAM／CAE技術的進一步集成化、一體化、智能化；② PDM(產品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計算機輔助工藝設計管理)、KBE(基于知識工程)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及Internet平臺等信息網絡技術的不斷發(fā)展和應用；③ 高速、高精加工技術的發(fā)展與應用；④ 超精加工、復合加工、先進表面加工和處理技術的發(fā)展與應用；⑤ 快速成型與快速制模(RP／RT)技術的發(fā)展與應用；⑥ 熱流道技術、精密測量及高速掃描技術、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應用；⑦ 模具標準化及模具標準件的發(fā)展及進一步推廣應用；⑧ 優(yōu)質模具材料的研制及正確選用；⑨ 模具自動加工系統(tǒng)的研制與應用；⑩ 虛擬技術和納米技術等的逐步應用[1]。 1.4 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢 計算機輔助設計((Computer Aided Design, CAD)是當代計算機應用的一個重要領域。隨著計算機硬件和軟件技術水平的迅速提高，CAD技術及其應用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術應用的一個十分重要的方面，塑料模具計算機輔助設計、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國內外普遍關注的熱點。 三十多年來，國外注射模CAD技術發(fā)展相當迅速。70年代己開始應用計算機對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內的流動情況進行分析。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內塑料熔體的流動過程，使設計人員可以依據(jù)理論分析并結合自身的經驗，在模具制造前對設計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質量。近十年來，注射模CAD技術在不斷進行理論和實驗研究的同時，十分注意向實用化階段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實際使用中不斷改進、提高和完善。 2塑件成型工藝的可行性分析 2.1塑件分析 圖2-1 零件圖 2.2塑件的材料分析 　【英文全稱】High Density Polyethylene 　 　【英文縮寫】HDPE 　　 【中文全稱】高密度聚乙烯 　　 【常用俗稱】低壓乙烯 　　 【組成單體】乙烯 　　 【基本特性】高密度聚乙烯是一種不透明白色臘狀材料，比重比水輕，比重為0.941～0.960g，柔軟而且有韌性，但比LDPE略硬，也略能伸長，無毒，無味。 　 　【燃燒特性】易燃，離火后能繼續(xù)燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍色，燃燒時會熔溶，有液體滴落，無黑煙冒出，同時，發(fā)出石臘燃燒時發(fā)出的氣味。 　 　【主要優(yōu)點】耐酸堿，耐有機溶劑，電絕緣性優(yōu)良，低溫時，仍能保持一定的韌性。表面硬度，拉伸強度，剛性等機械強度都高于LDPE，接近于PP，比PP韌，但表面光潔度不如PP。 　 　【主要缺點】機械性能差，透氣差，易變形，易老化，易發(fā)脆，脆性低于PP，易應力開裂，表面硬度低，易刮傷。難印刷，印刷時，需進行表面放電處理，不能電鍍，表面無光澤。 　　 【應用場合】用于擠出包裝薄膜，繩索，編織袋，漁網，水管；注塑低檔日用品及外殼，非承載荷構件，膠箱，周轉箱；擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。 　 　【注塑工藝】HDPE有數(shù)不清的應用，范圍從可重復使用的薄壁飲料杯到5－gsl罐，消費國內生產的HDPE的1/5。注塑品級一般熔體指數(shù)5～10，有具有韌性較低流動性品級和具有可加工性的較高流動性品級。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應力開裂應用，如小型發(fā)動機燃料箱和90－gal垃圾罐。一般的HDPE熔點為142℃，分解溫度為300℃；注塑溫度的可調區(qū)間較大。注塑時，一般使用溫度為180℃--230℃；因是烯烴類塑料，它不吸水，生產時，不需烘干，但為了產品質量，可用60℃溫度烘干1hr，以排出浮水；聚乙烯的熔體粘度大，流長比小，薄壁制品可能缺膠，因此，澆口和流道相對較大；制品易帶靜電，表面易吸埃。收縮率為16‰；溢邊值為0.05mm(指塑料件在成型時候，跑毛邊的臨界值)。 【產品性能】：高密度聚乙烯為無毒，無味，無臭的白色顆粒，熔點為130℃，相對密度為0941-0960，它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機械強度好，介電性能，耐環(huán)境應力開裂性亦較好[8]。 2.3塑件的尺寸精度分析 按塑件的尺寸MT精度要求,未標注公差為自由，按HDPE材料模塑件公差等級（GB/T 14486-1993）選取一般精度要求MT5[1]。 2.4塑件的使用性能分析 塑件外表面光亮耐磨，平整，精度不高，整體無變形即可。 2.5塑件的表面質量分析 該塑件要求外形美觀，外表面粗糙度均取Ra0.8μm。內表面無要求。塑件制品內、外表面成型后方不可見邊緣有缺陷，邊緣面要求平整。 3 模具方案論證 3.1 塑件的設計原理 塑料瓶采用上吹型中空吹塑，嵌塊式結構。中空吹塑的基本工作過程主要包括以下幾個步驟： a. 擠出管狀熔坯（或稱型坯）； b. 模具夾住型坯； c. 通入壓縮空氣，將型坯吹脹成模腔形狀，空氣壓力一般為0.26～0.49兆帕； d. 制品在模內充分冷卻，保持壓力； e. 放出制品內的壓縮空氣； f. 開模時取出制品。 3.2塑件的方案選擇 方案一、采用上吹型中空吹塑，在桶口和捅底分別設有?？谇秹K和模底嵌塊。由于?？诤湍５啄p比較快，易于更換就可以延長模具的使用壽命，節(jié)省資金。 方案二、采用吹型中空吹訴，但不設有嵌塊結構，由于桶口和瓶底凹坑易使其相應部位磨損，一旦磨損，便要全部更換，即不經濟也不省時。 綜上所述，采用方案一。具體結構如下： 圖3-1 塑料瓶模具示意圖 4 礦泉水瓶擠出吹塑機頭尺寸計算 4.1 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，與實際生產也有出入。一方面，這種系數(shù)受到加工溫度、螺桿的性能、螺桿轉速、機頭的性能等多方面因素的影響。加上實際生產中往往采用混合材料，因此，具體某種材料的系數(shù)在生產中摸索。校正是必要的。表2為總結出來的系數(shù)。高密度聚乙烯的出模膨脹系數(shù)取1.6。 4.2 擠出機頭設計原則 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。因此設計機頭時，就以瓶口螺墳外徑或瓶口外徑為基礎，再以使用材料的出模膨脹系數(shù)計算，得出機頭口模的計算公式。機頭口模內徑的計算公式 = 式中 D1—— 模具型腔瓶口的外徑(最大尺寸)取D1=36mm. D——機頭口模內徑 m——材料的出模膨脹系數(shù)。取1.6 b—— 修正系數(shù) 取3. ?z—— 口模內徑公差,取0.07 4.3 ?？诘脑O計 吹塑中空容器時，?？诓糠旨词谴倒懿糠?。在吹塑時，因它是戚型塑件口部。 故要保證尺寸也要保證切斷余料。 圖 錐形口?？? 4.4型坯下垂與膨脹比 型坯擠出后，仍處于熔融狀態(tài)，其自身的重量會造成型坯下垂伸長，通常稱之為型坯下垂。 型坯下垂會造成壁薄或壁厚不均。因此，在可能的條件下，要盡力控制型坯下垂伸長。通常用加快擠出型坯速度、減少型坯在空間停留的時間等方法來解決。 型坯自機頭擠出后，因壓力消除而膨脹，其膨脹的計算方法可按下面經驗公式[11] (4-2) 式中 X---膨脹比(HDPE膨脹率為15%～65%，取50%) D---型坯離口模后的實際直徑 d---機頭口模直徑 在生產中，型坯離模膨脹現(xiàn)象應控制，通常采用升高料溫、選擇合適的辦法。 X= 4.5 機頭芯捧外徑 當吹脹比確定后,便可采用如下經驗公式計算擠出機擠頭的口?？p隙(成型機頭口模與芯棒之間的間隙)。 b=ksf =1.25×1×2 =2.5mm 式中, b---機頭的口?？p隙(mm); s---制品壁厚(mm),取s=1mm; k---修正系數(shù),一般取1.0-1.5,對與粘度大的塑料,k 取小值。 取k=1.25 生產實踐證明， 用以上公式計算得到的機頭、口模內徑、芯棒外徑擠出來的半熔坯管，經吹塑成型后，瓶口的縱向飛邊少，有時基本上沒有飛邊，同時瓶底的切口線最短，強度最好。 5 注射成型機的選擇和校核 5 .1中心入料式機頭 本套模具為上吹型中空吹塑模具，選用中心入料式機頭，其采用支架來支撐分流體與芯棒，支架設置有若干條分流肋。這樣，熔體流經支架時被分成了若干股，之后重新匯合。因此，這類機頭又可稱為支架式機頭。 這類機頭的流徑較短，各熔體的停留時間相差較小，型坯周向壁厚較均勻，熔體降解的可能性較小。因此。這累機頭可用于PVC等熱敏性塑料。 熔體流經支架后形成的匯合線會降低制品性能，尤其對薄壁制品。在分流肋表面上，熔體所受的剪切速率較大，其分之取向也較大，這會降低熔體匯合線的強度。為提高熔體匯合線的強度，要使聚合物分子重新纏結，在支架后開設U形流道以延長熔體的停留時間[11]。 5.2注塑機的選擇 該塑料瓶重量為93g,,故選用XS-Z-125型注射機[11] 一次注射量 125cm 螺桿直徑 38mm 注射壓力 119.6MP 鎖模力 490KN 壓板行程 180mm 模具最大厚度 200mm 模具最小厚度 70mm 壓板尺寸 330×440mm 拉桿空間 190×300mm 5.3注塑機的校核 a、注射壓力的效核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，HDPE塑件的注塑壓力一般要求為40～120MPa，所以該注塑機的注塑壓力符合條件。 b、鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模力。 PROE測量零件單側投影面積為：A=1610.72mm3 型腔壓力Pc可按下式粗略計算： Pc=kP (4-1) 式中：Pc為型腔壓力，MPa； P為注射壓力，MPa； K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內選取。 所以 ，Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機的額定鎖模力： T>KPcA 式中：T為注塑機的額定鎖模力，KN； A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2； KpcA=1.2×45×1610.7=86.98KN 所以T=86.98KN >KPcA成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。 6成型零部件的設計 6.1分型面 設計吹塑模具首先要考慮的一個 問題是分型面的選擇，其一般在于使兩半模對稱，減小吹脹比，易于制品拖模。因此，分型面的位置由吹塑制品的形狀確定。 對橫截面為圓形的容器，分型面通過其直徑設置，因此塑料瓶采用過中心對稱分型。如下圖A-A 圖5-1 分型面的確定 6.2型腔表面 吹塑的模具腔表面應稍微有點粗糙。否則，會造成模具型腔的排氣不良，夾留有氣泡，使制品出現(xiàn)“桔皮紋”的表面缺陷，還會導致系統(tǒng)的冷卻速度低而且不均勻，使制品上各處的收縮率不一樣。由于PE吹塑模具的溫度較低，加上型坯吹脹壓力較小，吹脹的型坯不會楔入至粗糙型腔表面的波谷，而是位于并跨過波峰，這樣，可保證制品有光滑的表面，并提供微小的網狀通道，使模強易于排氣。 對模腔作噴沙處理，就可以形成粗糙的表面?？捎媒饎偸⑹⑸?、或硬沙礫來噴沙，噴沙沙礫要適當。對小PE瓶，可采用60#～120#的粒度，較大的粗度，LDPE要采用較細的粒度。 6.3型腔尺寸 尺寸主要由制品的外行尺寸 并同時考慮制品的收縮率來確定。收縮率一般是指室溫（22攝氏度）下模腔尺寸與成型24h后制品尺寸之間的差異。以HDPE其收縮率的80%～90%是在成型后的24h內發(fā)生的。 影響吹塑制品收縮率的因素有多種。結晶制品的制品收縮率要比非結晶的大；對結晶塑料（例如PE），收縮率隨著制品的壁厚而增加，這是因為冷卻速率較小會導致有序的晶體增加；提高型芯的熔體溫度雖然不會明顯影響制品的外部尺寸，但會使較多的收縮出現(xiàn)在壁內，這是因為較高的熔體溫度可減小應變恢復與吹脹應力；吹脹氣壓較高或模具溫度較低，可減少收縮率；加入的填料也會影響制品的收縮率；吹塑制品的收縮率還有方向性，縱向的收縮率要比橫向的少大些[11]。 = = 式中 D——模具型腔尺寸。 d1—— 塑件高度方向尺寸。設計要求得到的產品尺寸 d2——塑件短軸尺寸。設計要求得到的產品尺寸 Scp——材料收縮率的中間值。取Scp=2.5% △ ——塑件尺寸公差。一般取5- 6級。 ——模具型腔尺寸公差。一般取△/5 6.4模具夾坯口刃 應切斷尾料。 夾坯口刃的設計： 夾坯口刃是一個重要的參數(shù)。B過小會減小容器接合縫的厚度，降低其接合強度，甚至切斷接合縫，無法吹脹型坯；b過則無法切斷尾料，甚至無法使模具閉合。要根據(jù)塑料特性、容器壁厚與容積、合模厚度與尾料夾角來確定b值。對任性較大的塑料， b要小些；合模速度較低時，b也可以取小些。 根據(jù)經驗，用HDPE吹塑的容積小于200L的大桶容器時，可這樣來確定b: b=v 式中，b的單位為mm, V的單位為L。對于小瓶（10mL），b可取0～0.3）。大于200mL的取0.5～4mm之間。 圖6-4 模低切口 因此塑料瓶的切口寬取b=5 尾料槽的設計： 在夾坯口刃的下方開設尾料槽，其位于模具分橫面上。下圖給出了尾料槽的結構。 尾料槽的深度對吹塑的成型與制品自動休整有很大的影響，尤其對直徑大、壁厚小的型坯。槽深過小使尾料受到過大的壓力的擠壓，是模具尤其是夾坯口刃受到過高的應變，甚至則不能與完全閉和，難以切斷尾料；若槽深過大，尾料則不能與槽壁接觸，無法快速冷卻，其熱量會傳至容器結合縫，使之軟化，休整時，會對接合縫產生拉伸。每半邊模具的尾料槽深度最取型坯壁厚的80%～90% 尾料的夾角α也要適當，常取30°～90°夾坯口刃寬度較大時α一般取大值。α較小 時有助于把少量熔體擠入接合縫中11]。 6.5模具頸部嵌塊 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。剪切塊的開口可為錐形的，夾角一般為60°。模頸圈與剪切塊由工具鋼制成，并硬化至HRC37～42。 定頸進氣桿插入型坯時，可把型坯擠入模頸圈的螺紋槽內，形成實心螺紋，進氣桿端部則可成型容器頸部的內表面。剪切塊口刃與進氣桿的剪切套配合，切斷頸部余料。 6.5頸部嵌塊 7模具排氣 7.1 模具排氣 成型容積相同的容器時，吹塑模具內要排出的空氣量要比注射成型的大許多。注射成型的模具要排出的空氣量最多等于注射模具內的熔體量。而對吹塑模具，要排除的空氣體積等于模腔容積減去完全合模瞬時型坯已被吹脹后的體積，其中后者占較大比例，但仍有一定的空氣夾留在型坯與模腔之間，尤其對桶、罐、燃油箱之類的大容積吹塑制品。以吹塑120L大桶為例，模腔容積為145L，完全合模瞬時型坯已被吹脹成體積約90L。此外，與注射成型模具相比，吹塑模腔內的壓力很?。ㄒ话愕扔?MP）。因此，對吹塑模具的排氣性能要求較高（尤其是形腔拋光的模具）。 若夾留在型腔與型坯之間的空氣無法完全或盡快排出，型坯就不能快速地吹脹，吹脹后不能與模腔良好的接觸（尤其是棱角部位），會使制品表面粗糙、凹痕等缺陷，表面文字、圖案不夠清晰，影響制品的外觀性能與外部形狀，尤其當型坯擠出時，出現(xiàn)條痕或發(fā)生溶體斷裂。排氣不良還會延長制品的冷卻時間，降低其機械性能，造成其壁厚不均勻。為此，要設法提高吹塑模具的排氣性能。 瓶體部分在閉模時有大量空氣，在吹賬時應盡快把空氣排出，以使瓶體能完整地成型，緊貼于模腔壁上。如果某一局部有空氣滯留，外形即不完整成為廢品。 最有效的辦法是在分型面上設排氣槽，而截面突然改變處也應設排氣孔。 a.分型面上的排氣槽 分型面是模具主要的排氣部位，合模后應盡可能多快的排出空氣。否則，會在制品上對應分型面部位出現(xiàn)縱向凹痕。這是因為制品上分型面處因夾留空氣而無法快速冷卻、溫度尚較高的部位產生了拉力。 排氣槽的選取要恰當，不應在制品上留下痕跡，尤其對外觀要求較高的制品（例如化妝品瓶），這于塑料特性、吹脹氣壓及容器的閉厚和容積有關。型腔的分型面的接觸面上應適當減小，以使兩個半模能密合。因為吹塑機的瑣模遠小于注射機，為了增大分型面的鎖模壓強，一般都沿型腔周圍留有3～10的空隙。而排氣槽則開在留下的接觸面上。槽深0.1mm，一般用平面磨床精磨而成，槽寬10～25mm,依模具大小而定。而一付模具在分型面上的槽數(shù)也依型腔的容積而定，在型腔的兩邊各開三條以上的排氣槽。 b.隅角部的排氣 在桶肩及桶底的周圍，是容易滯留空氣的所在。而桶肩及桶底有時是用嵌件組成的，不便設排氣槽。即便可以設排氣槽，而有時由于桶底的造型不同，往往在這些部位易使空氣滯留。因此必須設排氣孔。大致有以下幾種方式：a)為盲孔排氣，用于型腔小的模具，儲留氣量不大。盲孔徑為0.6～1.2mm，深25～35mm.一般都在試模后發(fā)現(xiàn)有局部憋氣時采用，新模不用。b)為漏斗形，型腔有深凹的最凹處，徑孔自0.2～0.5mm，根據(jù)所用的材料而定，如聚乙烯，聚丙烯，PET,孔徑要小。制造時應先鉆小洞，待試模后決定?？讖降拇笮‰m然與排氣快慢有關系，但孔的位置更是關鍵。如果孔的位置正確，孔徑雖小也可以排出儲留的氣體。c)為排氣栓塞，一般作成六角形柱體，用圓柱在六角上削去0.1～0.2平面，嵌入需要排氣的部位。由于型腔表面多為弧面，所以栓塞型腔精加工以前嵌入。但應注意在精加工時不可被切屑堵塞氣息。d)為燒結金屬通氣塞，一般用銅燒結合金[11] 。 本套模具在分型面排氣。 7.1分型面排氣 6.2 模具的冷卻 模具的冷卻效果量否直接影響水桶的表面質量，所以冷卻系統(tǒng)的設計在吹塑中很重要.如果冷卻不均勻,吹出的成品質量的表面便有明顯的差異，十分影響外觀。 模具的冷卻方法可分為外冷法、內冷法與后冷卻這三種。外冷法較為常用，其又可以分為以下四種： 第一種方式是在模具入口引入較大流量的冷卻流體，設置的折流板形成的迷宮式流道有助于形成湍流狀態(tài)，提高冷卻效果。密封端板打開后即可清理冷卻通道。象鋁。銅鈹合金這類材料具有多孔性，因此其鑄造通道一般要用環(huán)氧樹脂浸漬，以防止冷卻流體滲入模腔內，但這會降低熱傳導性。 第二種方法是在模腔內從縱、橫方向鉆出冷卻通道。模具由機械加工制造時，就可以用這種方式。在孔內設置螺旋銅片可以加劇流體的湍流速度。冷卻通道一般取6～15mm，對大型模具可達30mm.?？讖捷^大時要求冷卻流體有較高的流率，既要求配置大功率的泵送裝置。兩相鄰孔道之間的孔徑的3～5倍（例如35～50），孔壁與模腔之間的距離為孔徑的1～2倍，以均勻、充分地冷卻制品。鉆孔式冷卻通道易于清理，設計不合理時便于修改。 第三種方式，在模壁內嵌入冷卻彎管，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應上述孔道之間的距離。彎管用銅制成時具有高的熱性能。這種方式比較簡單，可提高冷卻流體的湍流程度與傳熱性能，避免其泄露，但管道不易清理。 第四種方式為噴霧冷卻，在模壁空腔內通過一組噴管噴射出水霧。此方式主要用于大型模具，以減少模具質量。 吹塑制品各部位的壁厚一般是有差異的，而冷卻時間由最厚的部位確定，且冷卻不均勻會使制品產生翹曲與殘余應力。通過以上分析，第二種縱、橫方向鉆出冷卻通道，簡單方便，易于加工，故采用此種方式。 圖7-2 冷卻通道 8擠出吹塑機械的操作與保養(yǎng) 8.1開機與停機 擠出吹塑機械的啟動要按下述步驟進行。 a.按要求設定各加熱段溫度； b.各加熱段達到預定溫度并保溫一定時間，螺桿開始以最低的速度連續(xù)地旋轉，然后逐漸提高轉速至要求的值； c.型坯擠出穩(wěn)定后，開始吹塑操作。 停止吹塑生產時要按以下步驟進行： a.暫停生產1h以內時，停止螺桿轉動，機筒與機頭的各加熱段仍按加工要求設定溫度； b.暫停生產1～8h后，停止螺桿轉動，各加熱段設定較低溫度（例如HDPE135℃）； c.停止生產8h以上時，停止螺桿的轉動及機筒與機頭的加熱。但這樣，留在機筒的熔體會冷卻、收縮，產生氧化、降解。為此，最好的操作：適當降低機筒上對應過度段與計量段的溫度（例如對HDPE為160℃），螺桿低速轉動，以把機筒內的熔體排出，最后停止螺桿及加熱[8] 。 8.2吹塑模具的保養(yǎng) 吹塑模具夾坯口刃磨損后，要由熟練的制模工人來修復。 吹塑模具頸部的剪切塊與進氣桿上的剪切套是關鍵部件，要保持良好狀態(tài)，必要時更換。例如，剪切口刃被不均勻磨損后，成型的容器在使用時頸部會發(fā)生泄露現(xiàn)象。 吹塑模具冷卻孔道因堵塞或腐蝕而影響冷卻介質的流動時，應立即清洗。 吹塑模具的導銷要定期潤滑，每工作一年，至少要工作一次，以確保兩半模對準，提高模具壽命。 每當停機生產或吹塑模具要庫存時，要用壓縮空氣吹凈里面的冷卻孔道，模腔要涂上防護劑[8]。 結 論 為期三個月的畢業(yè)設計已接近尾,回顧這緊張而充實的三個月的學習生活,感覺收益頗豐!在畢業(yè)設計前期，我們在注塑廠進行了一周的參觀實習，通過這段時間的觀察、了解，我對注塑模具有了比較具體的感性認識。我查找了一些相關資料，結合實習的收獲，初步制訂了畢業(yè)設計的寫作提綱。在于占江老師的指導下，我對塑料模具的概念、具體內容進行了進一步的研究。在設計期間，我閱讀、摘錄了許多相關資料，對塑料模具的認識進一步深化，積累了大量的感性材料。有時候為了某一個疑點去廠里做進一步了解，向工廠的老師傅請教，他們幫助我解決了很多難題，再次向他表示感謝！ 通過這三個多月的畢業(yè)設計，我學著獨立解決問題，提高了自己分析問題、解決問題的能力，為以后進入社會打下了基礎。在設計過程中培養(yǎng)了多聽、多問、多記的習慣，將使我終身受益。 在畢業(yè)設計過程中我得到了于占江老師的辛勤指導，在此我深表感謝。 由于本人水平有限，文中難免不足之處，懇請各位評審老師批評、指正。 致 謝 經過近三個月的努力，塑料瓶的設計終于得以順利完成。 在設計過程中,于占江老師自始至終給我大力支持和諄諄教誨。我的每一點進步，每一個成功的喜悅的背后，都有于占江老師無微不至的關懷和幫助。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，謙和平易的待人處事方式，都使我受益匪淺。在此,我向他表示衷心感謝！ 在設計過程中，也得到了系領導和其他同學以及工人師傅的關心和幫助。在此，請允許我向他們表示真誠的謝意! 最后，感謝畢業(yè)設計評審委員會的老師們百忙之中對我的設計批評指正。 參 考 文 獻 [1] 陸寧. 實用注塑模設計[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社,1997. [2] 《塑料模設計手冊》編寫組[M].，塑料模設計手冊 [3] 張克惠，注塑模設計[M].，西北工業(yè)大學出版社,1995.1. [4] 王樹勛，模具實用技術綜合手冊[M].，廣州華南進工大學出版社,1995.6. [5] 宋玉恒，塑料注射模具設計實用手冊[M].，北京航空工業(yè)出版社,1994.8. [6] 陳秀寧，機械設計基礎.浙江大學出版社[M].,1993.7. [7] 宋玉恒，塑料注塑模具設計使用手冊[M].，航空工業(yè)出版社，1994.8. [8] 工程畫教研室.機械制圖、大連理工大學[M].，北京高等教育出版社,1993.5. [9] 馬金俊，塑料模具設計[M].，中國科學技術出板社，1994.8. [10] 黃漢雄，塑料吹塑技術[M].，化學工業(yè)出版社，1996.1.