果汁水瓶吹塑模毕业设计.docx

1、果汁水瓶吹塑模毕业设计目 录1 引言12 吹塑件结构与材料分析22.1 吹塑件的结构分析22.2 吹塑件的材料分析3 3 吹塑模具的结构与材料分析5 3.1吹塑模结构分析53.11 手动铰链式模具53.12 平行移动式模具 53.13 挤出吹塑模具63.2 吹塑模具的材料分析 74 挤出吹塑机头尺寸计算 74.1出模膨胀系数选择84.2 挤出机头设计原则 85 吹塑模具的型腔的设计 105.1分型面选择105.2型腔表面处理 105.3型腔尺寸计算 106 吹塑模具的颈部及底部嵌块设计 137 吹塑模具的夹坯口与余料槽设计 157.1剪口尺寸 157.2剪口部位 158 吹塑模具的冷却系统设计

2、168.1 冷却系统设计原则 168.2 开设冷却系统 179 吹塑模具的排气系统设计 1910 成型设备选择2011 中空制品缺陷的产生原因及解决措施20参考文献 241 引言中空吹塑成型主要适合加工包装容器和中空制品适于该种成型的原料有：高压聚乙烯(HDPE)、低压聚乙烯(LDPE)、硬聚氯乙烯(HPVC)、软聚氯乙烯(SPVC)、纤维紊塑料、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)为主。因为聚乙烯制品无毒，容易加工，聚氯乙烯价廉，透明性和印刷性能较好。中空成型是把熔融状态的塑料制成型坯，置入模具内闭合模具通入压缩空

3、气(气压为2.75Kgcm)，将型坯吹胀成模腔形状制品在模内保压条件下，冷却定型开模取出。根据成型方法的不同，可以分为以下五种形式。（1） 挤出吹塑成型目前我国以该种方法为主。熔融型坯是用挤出机挤出。其优点是设备和模具简单，缺点是型坯壁厚不易均匀，从而引起塑件壁厚差异。（2） 注射吹塑成型利用注射模制成型坯，然后把热型坯移入中空吹塑模进行吹塑成型。其优点是壁厚均匀无飞边，不需后加工。由于坯料有底，因此制件底都无拼合缝，强度好生产效率也高。但设备与模具价格较贵。多用于小而精度高的制件且大批量生产。（3） 拉伸吹塑成型这种方法是在注吹的基础上，增加了将型坯延伸的工序。该方法和双向拉伸模的原理相同。

4、可使分子双轴取向、塑件透明度提高，强度增加。尤其是可以利用这种方法使聚丙烯取代聚氯乙烯透明制品。多用于高精度高强度高透明度的制品。（4） 多层吹塑成型该方法有共挤吹塑法和多段注吹法。现在实用还是共挤吹塑法。其原理是挤出机头挤出多层型坯，供中空吹塑。多层化的目的，无非是改善容器性能：降低渗透性(加入聚偏氯乙烯层PVDC)，遮光(黑色层)、绝热层(发泡层)，降低可燃性(充填层)花色装饰(着色装饰层)等。（5）片材吹塑成型将压延、挤出成型的片材再加热，使之软化放入型腔，闭模后在片材中间吹入压缩空气，定型后取出制品。本方法进一步发展即是目前的吸塑成型。2 吹塑件结构与材料分析2.1 吹塑件结构分析塑件

5、主要根据使用要求设计，由于塑料有其特殊物理机械性能，因此在塑件设计时必须充分发挥其性能上的优点，避免和补偿其缺点，在满足要求的前提下，塑件设计应尽可能简化模具结构，符合成型工艺要求。a塑件设计尽量壁厚均匀，无过薄过厚的部分。外径设计应考虑吹胀比(图1中Bd=B) B=2.14.1，多取B=2:1。这样可缩小机头尺寸。b塑件长度也应考虑延伸比S (图1中S=cb)，S越大塑件强度越高，但也要结合保证塑件的实用剐度和实用壁厚，因此延伸比取SB=46较合适。c瓶盖与瓶口部分应采用螺纹结合，也有采用凸缘或凸环结合的如图2，一般采用梯形螺纹，不选用细牙螺纹，为了使合模面上的飞边不致影响螺纹旋合，螺纹可设

6、计成断续状。d塑件侧壁与底部的交接部分，一般不允许设计成尖角，二界面角采用圆弧过渡，三界面角可用球面过渡。（R=0.3)只有造型装饰部分可采甩尖角。e.塑件支承面，特别注意要减少结合缝与支承面的重合部分。因切口的存在将影响塑件放置的平稳性。同时也要增加底部刚度。f塑件的外表面，在无特殊的要求时，应做粗糙的外表面。尖似磨沙玻璃，或做成绒面，木纹面，皮革面等。容积：V=380ml容器的平均壁厚：t=1mm外形：采用椭圆形容器，这种形状的吹塑制品是针对圆形和方形制品的缺点进行改进的。它综合了它们的优点，在强度和刚度、变形性等力学性能方面都较好；外观造型好，开发应用颇多。吹塑制品的外形的几何外形设计除

7、了考虑其实用性外，还应注意美术造型、装饰图案、花纹，以增加制品的直观美.底部： 通常很少以整个平面作为制品的支承面，并要尽量减小支承面。对于瓶类制品来说，一般采用环形支承面，若以整个平面作为支承面。在钳贴熔接部分因存在钳切毛边而凸起，制品放置不稳，采用环形支承面，情况大为改善，且增加了制品底部的刚度。从生产工艺可知，挤出吹塑制品的底部，一般都是型坯的夹断处，是制品力学性能的薄弱部位。制品在底部夹缝处的壁厚，比其他部位厚，收缩率也较大，故容易产生翘曲现象，影响制品的直立。因此，制品底部应设计成内凹形。制品的转角处及内凹处，均作较大的圆弧过渡。口部：为使容器口部能更好地与盖及密闭器配合，容器口部有

8、螺纹结构设计。在挤出吹塑成型中，容器口部的外直径是由吹塑模具的模腔尺寸决定的；容器口部的内直径由吹塑模具的吹气型芯的外直径尺寸决定的。这时，容器口部的厚度是由型坯压缩形成的。若型坯壁的厚度发生变化，容器口部的内径也会发生变化。生产时，容器口部还会产生收缩、凹陷等不良现象。为使容器口部与密封盖或封闭器配合紧密，需对容器口部进行二次切削加工。挤压式的柔性瓶，如眼药水瓶、滴液瓶，其容器孔口的直径很小，可采用吹气针方式。 图1果汁水瓶结构图 2.2吹塑件的材料分析吹塑用塑料的性能比较见表1表1 吹塑用塑料的性能比较材料密度刚度耐冲击强度耐热性透明性POM116612ABS67677CA381171PC

9、36324LDPE11111417HDPE9103310PP129617PS659810PVC249121材料选择聚丙烯。聚丙烯的性能：聚丙烯（PP）是塑料中的后起之秀。是由丙烯单体（CHCHCH）聚合而成。是无毒、无味、半透明塑料。具有质轻的特点，其密度为0.900.91g/cm，是通用塑料中密度最低的一种。聚丙烯具有优良的耐热性，长期使用温度可高达100120，短期使用温度为140，无载荷时使用温度可达150，聚丙烯是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能经受135的消毒温度的品种。以PP为基材的多层容器可在温度高达90条件下进行热灌装或消毒处理。聚丙烯的耐低温性不如聚乙烯，力学强度、刚性和耐应

10、力开裂性都超过高密度聚乙烯，聚丙烯是一种非极性塑料，具有优良的化学稳定性，并且结晶度越高，化学稳定性越好。聚丙烯具有有优良的耐弯曲疲劳性，很适宜制造盖体合一的容器，带铰链的双层壁的吹塑工具箱等。聚丙烯的成型性能：聚丙烯的熔点较高，冷却速率较大，型坯热封性差，易在闭模时夹断。聚丙烯的收缩率较大，约为1.0%2.5%，收缩会随制品壁厚、成型工艺、填料加入量的不同而变化。聚丙烯具有良好的成型性，可采用挤出吹塑、注射吹塑、注射拉伸吹塑等方法制成中空容器。聚丙烯中空制品的应用：聚丙烯制得的容器广泛用于食品（如番茄酱、调味品的包装）、药品、化妆品、化学试剂包装；它更适宜要求热灌装、高接触透明度时使用；聚丙

11、烯还可用来吹塑工业制件，如双层壁中空制件、带铰链的工具箱、箱包、耐热容器等。3 吹塑模具的结构与材料分析3.1吹塑模具结构分析3.11手动铰链式模具该种结构形式与玻璃吹塑模相同。模腔由两个半模形成，在它的一侧装有铰链，另一侧装有开模手柄和闭模销子。(如图2)。这种结构一般用于小量生产或试制，成批的生产不采用，且多用于小尺寸的中空塑件。图2 手动铰链式模具 1 铰链 2 型腔 3锁紧零件 4 手柄3.12 平行移动式模具该种结构由两半个相同模腔构成，通过合模机使之闭合。模具(如图3)的安装采用直接安装法为好，即在模具上做出螺纹孔，用螺钉穿过合模机安装板直接紧固。目前生产几乎都采用该种结构形式。图

12、3 平行移动式模具图综合考虑，本课题拟采用平行移动式模具，其基本结构包括两半部分，其中一半作为定模，另一半作为动模。它是由模具型腔、模具主体、冷却系统、切口部分、排气孔槽和导向部分等组成。3.13 挤出吹塑模具挤出吹塑是应用很广泛的塑件成型方法，它适用于将PE、PP、PVC热塑性工程塑料、热塑性弹性体等聚合物及各种共混物制成各类包装容器、存储罐与桶，还可成型工程配件（如汽车上的燃油箱、仪表板、保险杆、计算机的工作台、外壳及冰箱门等）。挤出吹塑模具的结构：吹塑模具主要由两半凹模构成。因模颈圈与各夹料块较易磨损，故一般做成单独的嵌块，以便于修复或更换。它们也可与模体做成一体。吹塑模具起双重作用：赋

13、予制品形状与尺寸，并使之冷却。挤出吹塑模具的特点：与注射成型模具相比，挤出吹塑模具有以下特点：吹塑模具型腔受到的压力为型坯的吹胀压力， 而注射模具型腔内的压力要高得多（1040 MPa）。因此，吹塑模具对材料的要求较低，选择范围较宽。吹塑模具只有凹模，且其型腔一般不需经硬化处理，除非要求长期生产。而注射模包括型芯与型腔。注射模腔内熔体通过流动来成型，吹塑模腔内型坯则通过膨胀来成型，这可减小制品上的流痕与结合缝及模腔的磨损等问题。由于没有型芯，吹塑制品上较深的凹陷也能脱模，不需设置像注射模所广泛采用的滑块、顶杆或凸轮等。另外，吹塑模与真空成型模有相似之处，但其造价较低。3.2吹塑模具的材料分析吹

14、塑模具材料的选择要综合考虑导热性能、强度、耐磨性能、抛光性能、成本以及所用塑料与生产批量等因素。例如，对会产生腐蚀性挥发物的塑料（PVC），要采用耐腐蚀性材料来制造模具或最在模腔上镀耐腐蚀金属。下面介绍吹塑模具采用的几种材料。（1）铝；铝是挤出吹塑模具较早采用也是目前普遍采用的材料。铝的导热性能高、机械加工性与可延性好、密度低，但硬度低、易磨损，当然铝合金的耐磨性会高些。铝模具的使用寿命约为110210次。（2）铜基合金；铜铍合金是吹塑模具较常用的一种材料，具有很好的导热性能、硬度、耐磨性、耐腐蚀性与机械韧性，主要缺点是成本高、机械加工性能比铝差。铜铍合金可通过机械加工、铸造与热挤压来制造模具

15、。铜铍合金多数用于制造夹料嵌块，与铝模具配合使用。有时（尤其是对腐蚀性塑料），整套吹塑模具均由铜铍合金制成。铜铍合金模具易于通过焊接或镶嵌法来修补。除铜铍合金外，还有Ni/Si/Cu、Cr/Cu与铝/青铜合金。（3）钢主要用于制造PVC与工程塑料的吹塑模具，这是因为钢的硬度、耐磨性与韧性极高，通过蚀刻可取得极好的表面花纹。钢的主要缺点是导热性能差，要通过冷却系统的设计及冷却流体的温度与流动状态等来补偿。对腐蚀性塑料（如PVC），要采用不锈钢。钢模具可采用机械加工、冷挤压、铸造或焊接来制造。钢模具的使用寿命可达10次。普通工具钢还用于制造要承受磨损的吹塑模具零件，如夹料嵌块、拉杆、导柱、导套等。

16、但总的来说，钢在制造吹塑模具方面用得较少。（4）其他材料：锌合金的导热性良好、成本低，可用于铸造大型模具或形状不规则模具，还可通过机械加工来制造模具。锌镍合金也用作吹塑模具材料。中空吹塑模用材料有：铸铁、钢、铝、镀铜、锌等。 铸铁用于手动铰链模及小批量生产中，大批量生产中一般不用，因它传热慢、刚性低、不适批量生产。铝制模有重量轻、传热快、易加工等优点，巳广泛应用，由于其硬度低、耐久性差，故在必要部分采用铜质嵌件。钢材适用于大批量生产，一般采用碳素结构钢。在要求较严时采用合金结构钢，目前采用较少，铍铜强度低、传热快、耐磨，适于大批量生产，但成本高一般用于冷却系统。锌基台金易于铸造成型、传热快、适

17、于大型精细模具。4 矿泉水瓶挤出吹塑机头尺寸计算4.1 出模膨胀系数选择日前各种资料所列的材料的出模膨胀系数均有差异，有的差异较大，与实际生产也有出入。一方面，这种系数受到加工温度、螺杆的性能、螺杆转速、机头的性能等多方面因素的影响。加上实际生产中往往采用混合材料，因此，具体某种材料的系数在生产中摸索。校正是必要的。表2为总结出来的系数。聚丙烯的出模膨胀系数取1.6。表2 材料的出模膨胀系数塑料名称代号出模膨胀系数高密度聚乙烯HDPE1.041.90低密度聚乙烯LDPE1.301.65聚氯乙烯PVC1.051.10聚丙烯PP1.551.80聚苯乙烯PS1.301.60聚对苯二甲酸乙二酯PET1

18、.101.3542 挤出机头设计原则从各类日化用品瓶及药葫瓶的整体外形、各种瓶体统计来看，一般瓶体直径是瓶口的2.5倍，这种比值正好是吹胀比的中间值。因此设计机头时，就以瓶口螺坟外径或瓶口外径为基础，再以使用材料的出模膨胀系数计算，得出机头口模的计算公式。机头口模内径的计算公式：D=+b （1） =（301.6+3）=21.75式中D 模具型腔瓶口的外径(最大尺寸)，取D=58mm.D机头口模内径m材料的出模膨胀系数。取1.6b 修正系数，取3. 口模内径公差,取0.072模口：吹塑中空容器时，模口部分即是吹管部分。在吹塑时，因它是戚型塑件口部，故要保证尺寸也要保证切断余料。(如图4)。图4

19、(锥形口模口)(球形模口)型坯尺寸：塑料制品最大直径与型坯直径的比值称为吹胀比，吹胀比f 可表示为f=Dd （2）式中，D-制品最大直径(mm);取D=60mm.d-型坯直径(mm)。吹胀比要选择适当,过大容易造成制品壁厚不均匀,根据经验,通常取吹胀比f=24。取f=2 则d=Df =602=30mm型坯设计成圆管形状一般要求型坯横截面形状与制品外形轮廓相似。例如,若吹塑圆形横截面的瓶子,型坯应为圆管形状;若吹塑方桶,则型坯为方管形状.这样做的目的是使型坯各部位塑料的吹塑的吹胀比一直,从而使制品壁厚均匀。另外,还要注意塑料的收缩率,对于尺寸精度要求不高的容器类塑料制品,成型收缩率对制品的影响不

20、大;但对于有刻度的定量容器类和瓶口有螺纹的制品,要注意收缩率对制品精度的影响。机头芯捧外径：当吹胀比确定后,便可采用如下经验公式计算挤出机挤头的口模缝隙(成型机头口模与芯棒之间的间隙)。 b=ksf （3） =1.2512 =2.5mm式中,b-机头的口模缝隙(mm);s-制品壁厚(mm),取s=1mm;k-修正系数,一般取1.01.5,对与粘度大的塑料,k 取小值。取k=1.25生产实践证明， 用以上公式计算得到的机头、口模内径、芯棒外径挤出来的半熔坯管，经吹塑成型后，瓶口的纵向飞边少，有时基本上没有飞边，同时瓶底的切口线最短，强度最好。5 吹塑模具的型腔5.1分型面选择设计吹塑模具时首先要

21、考虑的一个问题是分型面的选择，其位置由吹塑制品的形状确定。对横截面为圆形的容器，分型面通过其直径设置；对椭圆形容器，分型面通过椭圆形的长轴；矩形容器的分型面可通过中心线或对角线，其中后者可减小吹胀比，但与分型面相对的拐角部位壁厚较小。对某些制品，要设置多个分型面。本塑件为椭圆形容器，分型面通过椭圆形的长轴。如图5所示:图 55.2 型腔表面处理对许多吹塑制品的外表面都有一定的质量要求，有的要雕刻文字图案，有的要做成镜面、绒面、皮革纹面等，因此，要针对不同的要求对型腔表面采用不同的加工方式，如采用喷砂处理将型腔表面做成绒面，采用镀铬抛光处理将型腔表面做成镜面，采用电化学腐蚀处理将型腔表面做成皮革

22、纹面等。本塑件在外表面上雕刻图案以增强制品的刚度和强度5.3 型腔尺寸的计算容器类的制件一般要求不严格，成型收缩率影响不大，但对有刻度的部分或螺纹处，收缩率就有相当的影响，体积越大影响也越显著。各种塑料的吹塑成型收缩率见表3。聚丙烯的收缩率取2%。表3 塑料吹塑成型时收缩率塑料名称收缩率（%）塑料名称收缩率（%）聚缩醛及其共聚物13聚丙烯1.22尼龙60.52聚碳酸酯0.50.8低密度聚乙烯1.22聚苯乙烯及其改性品0.50.8高密度聚乙烯1.53.5聚氯乙烯0.60.8D=d(1+S)-/2D=120(1+2%)-0.68/2 =(120102%-0.34) =122.06D=90(1+2%

23、)-0.68/2 =(90102%-0.34) =91.46式中 D模具型腔尺寸；d 塑件高度方向尺寸，设计要求得到的产品尺寸；d塑件短轴尺寸，设计要求得到的产品尺寸；S材料收缩率的中间值，取S=2% 塑件尺寸公差，一般取56级， 、取0.68；模具型腔尺寸公差，一般取/5腹板结构如下图6所示：图6 腹板6吹塑模具的颈部嵌块及底部嵌块设计成型容器颈部的嵌块主要有模颈圈与剪切块，剪切块位于模颈圈之上，有助于切去颈部余料，减小模颈圈的磨损。模颈圈与剪切块由工具钢制成。如图8所示定径进气杆插入型坯内时，可把型坯挤入模颈圈的螺纹槽内形成实心的螺纹，进气杆端部则可成型容器颈部的内表面。图8 容器颈部的定

24、径成型法1.容器颈部 2.模颈圈 3.剪切块 4.剪切套 5.带齿旋转套筒 6.定径进气杆 7.颈部余料本次汽水水瓶螺纹镶块设计采用锥形结构，如下图9所示：图9 螺纹镶块吹塑模具底部一般设置单独的嵌块，以挤压、封接型坯的一端，并切去尾料。设计模底块时应主要考虑夹料口刃与尾料槽，它们对吹塑制品的成型与性能有重要影响。因此，对它们有四方面要求。（1）要有足够的强度、刚度与耐磨性，以在反复的合模过程中承受挤压型坯熔体产生的压力。（2）夹料区的厚度一般比制品壁的大些，积聚的热量较多。为此，夹料嵌块要选用导热性能高的材料来制造。同时要考虑夹料嵌块的耐用性，铜铍合金是一种理想的材料。当然，由钢制成的夹料嵌

25、块使用寿命会更长，但导热性能较差。对软质塑料，夹料嵌块一般可用铝做成，并与模体做成一体。（3）接合缝通常是吹塑容器最薄弱的部位，故要在合模后但未切断尾料前把少量熔体挤入接合缝，以适当增加其厚度与强度。（4）应能切断尾料，形成整齐的切口。本次矿泉水瓶底部嵌块设计如下图10所示： 图10 底部嵌块7果汁水瓶吹塑模具的夹坯口与余料槽设计挤出吹塑模摸底部分的作用是挤压、封接型坯尾部、切去余料,并要求不留明痕迹,同时保证塑件底部具有一定壁厚。图11所示为模底部分结构示意图.图8中夹坯刃口2及余料槽1为摸底部分的关键部位.。夹坯刃口宽度b值的选取要适当，过小会减小塑件接合缝的厚度，从而影响接合强度，一般对

26、于小型塑件b值取12mm ，对于大型塑件b值取24mm。对于本次设计的塑件，b 取2mm余料槽的作用是容纳剪切下来的余料，通常开设在刃口后面的分型面上，其单边深度（h/2）常取型坯壁厚的80%90%。夹角常取3090,此处取80随夹坯刃口宽度增大而增大，较小的角有利增加接合缝的塑料量，提高接合缝的强度。图11 模底部分结构示意图1模具本体 2型腔 3夹坯刃口 4余料槽7.1剪口尺寸对不同材料应选不同数值。下表4为推荐数值表。表4 剪口尺寸材料b(mm)材料b(mm)聚缩醛及其共聚物0.530聚丙烯0.30.41545尼龙-60.543060聚苯乙烯及其改性品0.3130聚乙烯（低密度）0.14

27、1545聚乙烯（低密度）0.241545聚氯乙烯0.560对于聚丙烯，b取0.4mm，取307.2 剪口部位底部剪口位置，如图12。上部剪口位置，如图11。剪口部分的制造是关键部位，剪口接合面的光洁度要高。热处理后，经磨削和研磨加工，在大量生产中应镀硬铬抛光。H= R=0.3图12 底部剪口部位8 吹塑模具的冷却系统设计为了缩短制品在模具内的冷却时间并保证制品的各个部位都能均匀冷却，模具冷却管道应根据制品各部位的壁厚进行布置。例如，塑料瓶口部位一般比较厚，在设计冷却管道时就应加强瓶口部位的冷却。8.1 冷却系统设计原则1）一般塑件的壁厚越后，水管孔径越大。其塑件的壁厚、孔径的大小以及孔的位置关

28、系可参考表5选取。表5 塑件的壁厚、孔径的大小以及孔的位置壁厚回路直径28104101261215D=（13）dp=(35) d本塑件壁厚为2mm,参考表2，选取回路直径8mm。2)冷却水孔的数量越多，模具内温度梯度越小，塑件冷却越均匀。3）冷却通道可以穿过模板与镶件的交界面，但是不能穿过镶件与镶件的交界面，以免漏水。4）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等，当壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔，距离要小。5）应降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过大，将会使模具的温度分布不均匀，一般情况下，进水与出水温度差不大于5。6）标记处冷却通道的水流方向。7）合理确定冷却水管