毕业设计（论文）-3合1洗发露瓶体吹塑模具设计.doc

目 录摘要Abstract第 1 章 绪论11.1 引言11.2 吹塑成型模具的地位11.3 吹塑模具的发展趋势2第 2 章 吹塑成型概述42.1 吹塑成型的定义42.2 基本的加工过程42.3吹塑成型方法概述4第 3 章 产品与模具分析63.1吹塑件结构分析63.2吹塑件的材料分析83.3 吹塑模具结构分析93.4 吹塑模具材料分析11第4章 吹塑模工艺分析与模具设计124.1 挤出吹塑机头尺寸计算124.1.1出模膨胀系数选择124.1.2挤出机头设计原则124.2吹塑模具型腔144.2.1分型面选择144.2.2型腔表面处理144.2.3型腔尺寸的计算154.3吹塑模具顶部镶块和底部镶块设计164.4 3和1洗发水瓶吹塑模具的夹坯口与余料槽设计184.4.1剪口尺寸194.4.2剪口部位194.5吹塑模具的冷却系统设计204.5.1冷却系统设计原则204.5.2开设冷却系统214.6吹塑模具的排气系统设计234.7中空制品缺陷的产生原因及解决措施24第5章成型设备与成型工艺275.1挤出机的选择与技术参数275.2成型工艺27第6章挤出吹塑机械的操作与保养296.1注塑机的操作296.2吹塑模具的保养306.3操作过程注意事项30结 束 语32参 考 文 献33致 谢34附录35 3合1洗发露瓶体吹塑模具设计摘要：根据3合1洗发水瓶的用途和使用要求进行分析，合理设计3合1洗发水瓶的形状造型结构，包括容积、壁厚、外形、底部和瓶口螺纹等的设计，并根据吹塑工艺选择制3合1洗发水瓶的材料。3合1洗发水瓶吹塑模设计，采用平行移动式模具，设计内容包括模具材料选择、模具型腔、模具主体、冷却系统、切口部分、嵌块部分、排气孔槽和导向部分等。根据本次设计的3合1洗发水瓶的功能、材料及各个工艺特点，吹塑工艺采用挤出吹塑，3合1洗发水瓶的成型包括成型设备和成型工艺条件等的分析设计。关键词：矿泉水瓶;吹塑模;挤出吹塑；模具设计。全套图纸加扣 3012250582Design for 3 gather 1 shampoo bottles blow mouldAbstract:According to the function, material and process characterists of mineral water bottles, the blow process used extrusion blow in this paper, The forming of mineral water bottles contained the analysis and design of moulding equipments, moulding process conditions, etc.According to the3 in1shampoo bottle uses and requirements analysis, rational design of3 in1shampoo bottle shape modeling structure, including volume, wall thickness, shape, the bottom and the bottle mouth screw and the design, and according to the blow molding process selection for3 in1shampoo bottle material.3 in1shampoo bottle blowing mold design, using parallel movable mold, the design content includes mold material selection, mold cavity, the mold body, cooling system, cut, insert part, exhaust hole groove and the guide part.According to the design of the3 in1shampoo bottle features, materials and various process characteristics, blow molding process using extrusion blow molding,3 in1shampoo bottle molding includes forming device and process conditions analysis and design.Keywords: 3 in1shampoo bottle; blow molding; Extrusion blow molding; mould design.II第 1 章 绪 论1.1 引言塑料，由于具有一系列优异的物理力学性能、化学性能和易成型加工工艺性能而在轻工、农业、国防、航天航空、机械制造、建筑材料、交通运输、等部门及与人们的日常生活密切相关的诸多方面都得到了非常广泛的应用。如果离开了塑料，那么难以想象我们的生活、工作等环境会成为什么样子。也正是由于塑料模具有许多特殊的性能，很快的从替代部分金属、木材、皮革等材料而发展成为国民经济中不可缺少的一类话材料，并跻身于金属、纤维、硅酸盐三大类传统材料之行列，成为现代工业四大基础材料之一，应用于人类活动与生产的各个领域。塑料工业是一门新兴的工业，是随着石油化工工业的飞速发展而发展的。迄今为止，它仅有近百年的发展史。我国的塑料工业由于历史原因起步较晚，自20世纪40年代仅能生产酚醛和赛璐珞两种塑料，而且产量也很少（200t/年）。解放后至50年代末，我国建成并投产了万吨级聚氯乙烯装置。70年代中末期从国外引进了几套石油化工装置，使我国的塑料工业有了两次飞跃发展。特别是在改革开放后，随着我国国民经济的高速发展，我国的塑料工业，不论是原材料生产，还是成型设备（包括塑料成型模具）、加工工艺技术等方面也都有了很大的发展，建立健全了我国自己塑料制品的生产体系，并逐步接近于国际先进水平。塑料作为三大合成材料（合成树脂、合成橡胶、合成纤维）之一，已经成为我国工业体系中的一个重要支柱。在塑料制品的生产中，高效的生产设备、先进的模具技术以及先进的成型工艺技术，是必不可少的三大技术要素。 1.2 吹塑成型模具的地位 现代吹塑件生产中，合理的吹塑成型工艺、先进的挤出吹塑设备，以及高精度、高效率的型坯挤出设备是当代吹塑成型加工中必不可少的三个重要因素，缺一不可。吹塑成型模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制品使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的、全自动的吹塑设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能。产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。我国挤出吹塑模具产品水平自21世纪以来也取得了长足的进步。在多层共挤吹塑模具方面，因专用制品的技术要求，瓶壁已能达到七层组织结构；汽车用的异形燃油箱，为了有较好的防渗性，油箱的主体为多层结构，油箱从接缝附近起到缝脊，为单层结构。其层次结构为单层（HDPE）/多层(HDPE/粘结剂/PA/粘结剂/HDPE)/单层（HDPE）。在精密吹塑模具方面，不仅能控制制品的精确容量，还能通过厚度调节机构来保证多层型坯壁厚均匀。这也显示了目前我国吹塑成型技术已达到了较高水平，并将在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用。在国民生活中，去考察某个国家的科学和生产技术水平，塑料的生产与应用情况是中有标志之一。塑料的加工与应用和塑料工业的发展快慢，对国家科技与生产，以及国民经济的巨大发展是不言而喻的。纵观世界经济的发展，经济发展较快时，产品畅销，自然要求模具的制造技术能跟上。目前，世界模具市场仍供不应求，可见研究和发展模具技术、提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”；德国给模具工业冠之为“金属加工业的帝王”；罗马尼亚视为“模具就是黄金”；新加坡则把模具工业作为“磁力工业”。模具工业在世界各国经济发展中处于十分重要的位置。可以断言，随着现代化技术的迅速发展，人们生存在“塑料世界”中，吹塑模具在国民经济发展过程中将处于十分重要的地位。1.3 吹塑模具的发展趋势我国塑料模具工业起步晚，底子薄，与国外发达国家相比存在很大的差距。但在国家产业的政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和在改革开放仿真的引导下，我国的吹塑模具也得到了迅速的发展，高效率、自动化、大型、精密模具在整个塑料模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造技术方面来看，除了加深理论研究及标准化方面以外，吹塑成型模具的发展趋势，还有如下两方面：（1）高效率、自动化 各行业所使用的瓶、罐、桶等中空塑料制品随着 工业技术进一步发展，其需要的数量迅速的增加。为此，应大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；挤出型坯的供给及转位机械化结构。高速及精确自动化的挤出成型机械以先进的吹塑模具，对改善吹塑件质量、提高生产效率、降低产品成本起了很大的作用。 （2）全面推广CAD/CAM/CAE技术 CAD/CAM/CAE(计算机辅助设计/制造/工程)技术是现代模具技术发展的一个重要的里程碑。实践证明，CAD/CAM/CAE是塑件各种成型方式制品的设计、机头与模具设计及制造的发展方向。CAD/CAM/CAE技术用于吹塑模具主要有以下优点：1） 可使模具设计效率提高2 10倍，易于模具的优化设计与修改。2） 有助于采用数控机床加工制造模具。3） 可提高模具型腔的精度与性能，大大缩短试模时间。4) 提高对塑件与制品种类的适应性。分析、优化吹塑模具冷却的CAD系统要建立两个数据文件：一个是操作数据文件，包括塑料与模具材料的性能、型坯温度、制品取出温度、制品的公称壁厚与最大壁厚、制品与型坯的质量、制品的总表面积、原先的冷却时间（对已有模具）等。根据这些数据，计算机可计算要散出去的制品热量。二是模具结构数据文件，包括描述冷却设计所需要的全部数据，如冷却通道类型、直径、长度与间距等。吹塑模具冷却的CAD系统通过二维或三维模拟。可以在计算机显示屏上显示制品的高温与低温区，以优化模具的冷却性能，提高产量，还可以提高制品冷却的均匀性，改善制品的性能。目前，全国普及CAD/CAM/CAE技术的条件基本成熟。随着计算机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在推广应用CAD/CAM/CAE技术的基础上，应大力开展企业信息化工程，可从计算机辅助工艺设计开始逐步向计算机集成制造乃至向虚拟制造发展、深化和提高。用于模具设计制造的计算机软件正向着智能化、集成化、网络化及数字化方向发展。第 2 章 吹塑成型概述2.1吹塑成型的定义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。2.2基本的加工过程吹塑成型加工过程可由5个步骤组成：（1）将选用的塑料加热熔融，使用挤出机或注射机在一定的温度下，让塑料熔融，通过挤出机头或注射模具制成管状型坯；（2）将半熔融型坯放到吹塑模具内，闭合模具并用夹紧装置锁紧模具；（3）利用辅助的空气压缩机的压缩空气充入模具将管坯吹胀；（4）将型坯附在模具壁上后冷却定型；（5）冷却定型后，开模取出制品。多数情况下，中空制品需要加工，例如去除飞边、印刷、贴标签、灌入产品等。一些制品上的钻孔、研磨操作等可用自动操作设备完成。2.3吹塑成型方法概述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。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。第 3章 产品分析与模具设计3.1 吹塑件结构与材料分析3.1.1 吹塑件结构分析塑件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BUR=D1/D2(式中BUR吹胀比；D1容器的最大内直径；D2型坯的内直径) BUR=2.14.1，多取BUR=2:1。这样可以容易制得壁厚均匀的容器。b塑件长度也应考虑延伸比S 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凸缘结合，也有采用螺纹或凸环结合的，一般采用倒斜度凸缘，正向斜度凸缘，这样有利于瓶盖与瓶体的装配。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=450ml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，容器口部有凸缘结构设计。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 3和1洗发水瓶结构图 3.1.2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POM116612ABS67677CA381171PC36324LDPE11111417HDPE9103310PP129617PS659810PVC249121材料选择聚氯乙烯。聚氯乙烯的性能：聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体（VC）聚合而成。是无毒、无味、半透明塑料。具有质量轻（密度为1.152.00g/cm）、强度高、耐化学腐蚀性好、电绝缘性好、印刷性能好且原料来源丰富、价格低廉、用途广等特点，自工业化生产以来，是热塑性通用塑料中耗能和生产成本最低的品种，一直占有很重要的地位。聚氯乙烯塑料具有对水蒸气和氧良好的阻隔性，其阻隔性是通用塑料中的最佳的品种。聚氯乙烯还对于酸、碱、盐等众多物质有很好的耐腐蚀性，故可以用于制造许多物质的包装容器。它的的力学性能取决于聚合物的分子量、增塑剂及填料的含量。聚合物分子量越大，力学性能、耐寒性、热稳定性越高，但是加工困难；分子量低则相反。聚丙烯的成型性能：聚氯乙烯是典型的无定形聚合物，没有明显的熔点，它在8085开始软化，130开始具有塑性，170以上开始熔融流动，140以上开始少量分解，随着温度的升高，分解速度加快，190以上大量放出氯化氢，由于熔融温度与分解温度接近，且稳定性差，因此，成型困难，需要加入稳定剂提高分解温度，使之易于加工。它的成型温度范围狭窄，通常控制在150180之间，其设备及模具，除了需选择耐腐蚀材料制造以外，对机头、挤出机、模具也要进行专门的设计。聚氯乙烯材料在不同的加热温度范围，会形成不同的物理状态。8085可视为聚氯乙烯的光泽转换温度，低于该温度范围吹制的中空制品，硬且表面粗糙，高于该温度则它吹制的产品表面具有光泽且力学性能好。聚氯乙烯中空制品的应用：聚氯乙烯塑料容器广泛用于化妆品、药用瓶、食用瓶、饮料瓶、化学工业品容器等，改性后的PVC可用于吹塑大型工业制件。3.2 模具的结构与材料分析3.2.1吹塑模具结构分析挤出吹塑机一般包括挤出机、机头、锁模装置、模具、供气装置、电气控制装置及混料机、上料机、色母料计量加料机、模温自控机、机械手（自动取出装置）、型坯壁厚测量装置、制品旋口或修整装置、粉粹机及回料造粒机、表面印刷机等辅助设备。它按照锁模装置的形式来区分，有两种典型的装置：手动铰链式模具、平行移动式模具。1）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2）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）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：1）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。2）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。3)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。4)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。5)吹塑模与真空成型模有相似之处，但其造价较低。3.2.2吹塑模具的材料分析吹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。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。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、适于大型精细模具。第4章 吹塑模工艺分析与模具设计4.1 挤出吹塑机头尺寸计算4.1.1 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。聚氯乙烯的出模膨胀系数取1.10。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PET1.101.354.1.2 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：Dd=Dmax/B(S+1) =（80/2(1.3+1)=17.4式中Dmax 模具型腔瓶身的外径(最大尺寸)，取Dmax =80mm；Dd机头口模内径；S材料的出模膨胀系数。取1.3；B 吹胀比； 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 (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= （1）式中，D-制品最大直径(mm);取D=80mm.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=40mm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 =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。4.2吹塑模具的型腔4.2.1分型面选择设计吹塑模具时首先要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。对横截面为椭圆形的容器，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 54.2.2 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纹面等。本塑件没有在外表面做特殊的处理，而是在吹塑成型之后在其表面印刷了文字与图案，这就要求塑件在成型过程中将其表面质量光滑平整，增强制品的美感。4.2.3 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=202(1+0.8%)-2.9/2 =(202100.8%-1.45) =202.166D=80(1+0.8%)-1.28/2 =(80100.8%-0.64 =803=38(1+0.8%)-0.56/2 =(38100.8%-0.28 =38.024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塑件长轴尺寸，设计要求得到的产品尺寸；d3 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的中间值；塑件尺寸公差，一般取56级，本塑件取6级； =2.9、=1.28、3=0.8；模具型腔尺寸公差，一般取/5定模板结构如下图6所示：图6 定模板为了防止定模板磨损以及定模板的定位，定模板固定在底板上。底板结构如下图7所示：图7 底板4.3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凸缘槽内形成实心的凸缘，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3和1洗发水瓶凸缘镶块设计采用多层锥形结构，如下图9所示：图9 凸缘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3和1洗发水瓶底部嵌块设计如下图10所示：图10 底部嵌块4.4 3和1洗发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3mm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60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4.4.1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）0.141545聚乙烯（低密度）0.241545聚氯乙烯0.560对于聚氯乙烯，b取0.5mm，取604.4.2 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4.5 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。4.5.1 冷却系统设计原则1）一般塑件的壁厚越厚，水管孔径越大。其塑件的壁厚、孔径的大小以及孔的位置关系可参考表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1mm,参考表2，选取回路直径10mm。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）合理确定冷却水管接头的位置。水管接头应设在不影响操作的地方，接头应根据用户的要求选用。8）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他结构发生干涉现象，设计时要通盘考虑。吹塑成型的制品冷却时间占成型周期的60%以上，对厚壁制品达90%。因此，制品的冷却效率对吹塑成型生产率有很大影响。冷却不均匀会使制品各部位的收缩率不一样，引起制品翘曲、瓶颈歪斜等现象，还可能使制品过早发生机械破坏。型坯被吹胀与模腔接触后的冷却由三个连续的过程构成，即制品壁内的传热模具壁内的传热冷却流体中的对流传热。4.5.2 开设冷却系统在吹塑模具内开设冷却系统的方式有三种，分述如下。第一种方式是在模具型腔背面的壁内铸造出冷却通道，并用端板来密封，通过入口来引入较大流量的冷却流体，见图13.该冷却通道通过改变冷却流体的流向来形成湍流状态，以提高冷却效率。像铝、铜铍合金这类材料具有多孔性，因此其铸造通道一般主要用环氧树脂会硅酸脂来浸渍，但这会降低传热性能。图13 铸造式冷却通道第二种方式如图14所示，在模壁内嵌入冷却弯管，这主要用于铝、铜铍合金或锌合金铸造的模具中。这里，弯管之间的距离对应上述孔道之间的距离。用铜制成的弯管具有高的传热性能。此法较简单，可提高冷却流体的湍流程度，避免其泄漏，但管道不易清洗。图14 嵌入弯管式冷却第三种方式为喷雾冷却，即如图15所示，在模壁内通过一组喷管喷射出水雾。此法主要用于大型模具，以减少模具质量。吹塑制品各部位的壁厚是不同的，而冷却时间由最厚部分确定，且冷却不均匀会使制品产生翘曲与残余应力。因此，吹塑模具一般要采用多段冷却。对容器类模具，一般分为颈部、模体与底部三段，这样，各段可设置不同的温度，以均匀地冷却制品。 图15 喷雾冷却法1.模腔 2.水雾 3.密封侧板 4.排水口 5.入水口本次设计吹塑模具冷却系统采用第二种方式，每半模开设两排水道，冷却时间为15s水道结构如下图16所示图16 水道4.6吹塑模具的排气系统设计吹塑模排气不良会使塑件表面产生斑纹、麻坑及成型不完整等缺陷，影响塑件质量。由于吹塑模两半模合模面的平面度较高和表面粗糙度值低，而且没有推杆，因此不能像注射模那样利用合模面间隙会推杆配合间隙排气，必须另外设排气槽或排气孔，或者利用模具嵌件间隙排气。排气的部位应选在空气最易储留及型坯最后吹胀贴膜的部位，如模具型腔的角部、凹坑处。有时也可开设在分型面上，排气孔直径通常为0.51.0本模具采用在分型面上开设槽排气 。4.7中空制品缺陷的产生原因及解决措施在挤出吹塑成型时，即使是选用了优质的塑料成型机、结构设计合理的模具和高质量的材料，由于一时的操作不当或工艺参数波动，也可能在成型中产生各种缺陷。表6列出了挤出吹塑成型常见缺陷的产生原因及解决措施。表6 挤出吹塑成型常见缺陷的产生原因及解决措施。序号成型缺陷产生原因解决措施1制品纵向壁厚不均匀型坯自垂现象严重制品纵向两个横截面直径相差太大 降低型坯熔体温度；提高型坯挤出温度；调整型坯控制装置 适当改变制品设计；采用底吹法成型2制品横向壁厚不均匀 型坯挤出歪斜 模套与模芯内外温度差较大 制品外型不对称 型坯吹胀比过大 调整口模间隙宽度偏差，使型坯壁厚均匀；闭模前，拉直型坯 提高或降低模套加热温度，改善口模内外温度偏差 闭模前，对型坯进行预夹紧和预扩张，使型坯适当向薄壁方向偏移 降低型坯吹胀比3制品翘曲 冷却不足 吹胀气压不足 制品冷却不均匀 型坯壁厚差异较大 延长型坯吹胀时间；降低模具冷却温度、型坯熔体温度 适当提高吹胀气压 清理、排出模具冷却管道的水垢及阻碍物；调整模具冷却系统设计 调整型坯壁厚；调整型坯控制装置序号成型缺陷产生原因解决措施4制品内壁或外表面受污染 压缩空气不清洁 使用的边角料肮脏或混入杂物 部分树脂降解，甚至炭化 储料缸机头漏油 增加气水或气油分离器存水和油的排放次数 加强边角回料处理清洁工作或减少其回用量 尽量减少设备的停机时间；降低加热温度；及时拆卸及清理机头口模 更换储料缸密封件5制品底部夹坯接缝强度太弱 闭模速度不正确 模具关闭时间错误 型坯熔体温度不准确 模具夹坯口设计错误 模具冷却温度不足 采用快-慢闭合速度 调整模具关闭时间 降低或提高型坯熔体温度 适当加大刀口角度或加深刀口深度或加大刀口的宽度 降低模具夹坯接缝区域的冷却温度6制品在分型线的印迹不良 型坯吹胀气压低 分型线处排气不良 模具分型面不平整 模具胀模 加大型坯吹胀气压 修整该处的排气槽 修整模具分型面，校正模具导柱 提高模板锁紧压力7飞边太多太厚 模具胀模，锁模压力不足 模具刀口磨损，导柱偏移 吹胀时，型坯歪斜 夹坯刀口处逃料槽太浅或刀口深度太浅 型坯充气启动过早 提高模具锁模压力，适当降低吹胀气压 修理模具刀口，校正或更换模具导柱 校正型坯与吹气杆的中心位置 修整模具，加深逃料槽或刀口的深度 调整型坯充气时间序号成型缺陷产生原因解决措施8制品脱模困难 制品吹胀冷却时间过长，模具冷却温度低 模具设计不良，型腔表面有毛刺 启模时，前后模板移动速度不均衡 模具安装错误 适当缩短型坯吹胀时间；提高模具温度 修整模具；减少凹槽深度，凸筋斜度为1：50或1：100，使用脱模剂 修理锁模装置，使前后模板移动速度一致 重修安装模具，校正两半模的安装位置第5章 成型设备与成型工艺5.1 挤出机的选择与技术参数通过以上设计,挤出机选择SJ30/25B,它是国产中小型挤出机,其具体技术参数如下：挤出机：螺杆直径 /mm 30螺杆长径比(L/D) 25螺杆转速 (r/min) 15225驱动电机功率 /kV 5.5加热功率/kV 4.8加热区段 3生产能力(kg/h) 1.522型坯机头：储料缸容积/L 2口模最大直径/mm 60加热区段 2加热功率/KV 4.7合模装置：合模力/KN 23.8模板尺寸/mm 200X262压缩空气压力/MPa 0.6 制品容积/L 0.01-1.8 5.2 成型工艺1)工艺流程 成型工艺流程见图18。 成型工艺流