塑料注吹模具芯棒的研究开发.docx

塑料注吹模具芯棒的研究开发张涵进(轻工业杭州机电设计研究院, 浙江 杭州 310004)摘 要: 通过对塑料注吹模型坯结构参数、吹胀比、型坯壁厚以及芯棒形成的研究分析, 确定了系列芯棒的结构参数, 生产出了合格注吹塑料制品。关 键 词: 注吹模具;中图分类号: tq 320. 51前言型坯; 吹胀比; 芯棒文献标识码: a坯的内外表面均为椭圆形, 椭圆比一般不超过 31。瓶口外径d 1 , 以及螺纹形状、螺距、升角等都要与 瓶盖的相应尺寸一致。塑料瓶体的壁厚一般0. 8 mm , 凹底高 h 1 取 1 2 mm , 瓶口部分厚度取1 mm 。瓶口处厚度的增加 有利于增强螺纹的刚性, 提高瓶口与瓶盖的密封性。其余过渡圆弧半径由吹塑工艺和外形美观等因素确定。3. 2吹胀比的确定由图 2 可知, 吹胀比是容器直径d 2 与型坯体直径d 1、d 2 之比, 它越大, 引起吹塑后制品壁厚分布不均匀 的可能性也越大。 吹胀比一般应小于 31, 个别情况或制品局部可达 41。笔者实测了在进口设备和模具中生产的多种合格塑料瓶的外径 d 2、坯小径 d 1、坯大 径 d 2、吹胀比d 2 /d 1d 2/d 2, 测量结果如表 1 所列。 表 1合格塑料瓶吹胀比实测表塑料的注射吹塑 (简称注吹) 是一种综合了注射与吹塑特性, 并采用“无流道模具”技术的成型方法, 在国 外已有 40 多年的发展历史。注吹成型的塑料容器具有 成型尺寸 ( 尤其是颈部螺纹尺寸) 精度高、瓶口平整度 好, 壁厚均匀, 表面光洁度与透明度较高, 底部光滑, 无 飞边, 无接合缝的特点。主要代替容量一般在 1 升以下 的玻璃瓶, 用于包装药品、化妆品、食品、日用品及化学 品等。2 注吹模具的基本结构形式和特征无论是三工位还是四工位注吹机都要有多组芯棒 装置和两组模具 ( 即型坯模具和吹塑模具) , 这就是注吹模具, 如图 1 所示。 它们由热流道喷嘴装置, 型坯模 腔体, 芯棒, 吹塑模腔体, 模架, 以及冷却系统等组成。3 型坯结构参数确定只有好的型坯图才能成型出良好的型坯, 并吹塑 出良好的制品。型坯图如图 2 所示, 设计时应从下列几 方面考虑:3. 1塑料制品结构参数确定 根据用户要求确定选用的塑料和形状 ( 圆形或椭圆)。圆形瓶要确定瓶口外径d 1、瓶身全高 h 2 , 瓶直径d 2 和凹底高 h 1 , 如图 3 所示。瓶身全高 h 2 与其瓶口 外径d 1 之比一般不应超过 101, 否则可能造成芯棒弯曲, 导致型坯壁厚分布不均, 从而影响制品的质量。椭圆形瓶的椭圆比 (即宽度与深度之比值) 小于 1. 51 时, 采用圆形的型坯; 椭圆比不超过 21 时, 采用圆 形芯棒和椭圆形型坯模型腔; 椭圆比大于 21 时, 型规格数据60 m l 60 m l (保险环) 80 m l20 m l40 m l100 m l120m l瓶外径d 2坯小径 d 1 坯大径 d 2 吹胀比30. 514. 51535. 820. 220. 754122. 522. 939. 521. 521. 94219. 120. 845. 825. 52650. 223. 325. 5d 2/d 1 2. 1 2. 03 1. 77 1. 73 1. 82 1. 79d 2/d 21. 83 1. 802. 2 2. 02 1. 8 1. 76 2. 15 1. 97由表 1 可知, 吹胀比取值范围为 1. 7 2. 3。3. 3型坯壁厚的确定 由塑料瓶的外径和吹胀比就可算出型坯的外径。再根据它们两者质量相等的原理, 估算出型坯的壁厚。收稿日期: 2002204208作者简介: 张涵进 (1962- ) , 男, 浙江义乌人, 高级工程师, 主要从事塑料机械、塑料模具以及轻工机械设计、开发和研究工作,发表论文多篇.轻工机械 2003 年 第 1 期23研究设计制造张涵进塑料注吹模具芯棒的研究开发然后按吹塑工艺的要求, 并考虑芯棒头吹气或肩吹气特点, 确定型坯的壁厚。壁厚一般取 2 5 mm 。壁厚大 于 6 mm 时, 难以调节型坯温度。型坯颈部尺寸应考虑 塑料的收缩率, 塑料种类及加工条件等因素。 聚烯烃 (p e、p p ) 收缩率为 1. 6% 2. 0% , pc、p s、pa n 的收 缩率约 0. 5% 。型坯尺寸和形状确定后, 就可开始设计 模具和芯棒。4 注吹模具芯棒的结构设计4. 1 芯棒的结构形式确定芯棒的结构形式有两种: 一种是加热型芯棒, 如图4 所示; 另一种是非加热型芯棒, 如图 5 所示。图 4加热型芯棒结构简图图 1安装在模架内的模具1- 支座腔体 6-冷却孔道2- 充模喷嘴夹板拉杆孔 7- 螺钉11- 下模板 12-3- 上模板 4- 键5- 型坯模图 5非加热型芯棒结构简图8- 芯棒 9- 型坯模颈圈 10-充模喷嘴 13- 主流道体 14-1- 锁紧螺母2- 锁紧环3- 弹簧 4- 芯棒体 5- 芯棒头8- 芯棒头插槽 9- 固定螺丝6- 芯棒杆 7- 芯棒杆套流道颈圈底座 16- 加热棒底模块17- 吹塑模腔体 18- 吹塑模15-19-加热型芯棒在内部通入循环介质 (油) 控制和调节型坯温度, 以满足吹塑工艺的要求, 保证制品质量, 这 在开机和气温低时尤为重要, 但其结构复杂, 密封要求 高, 加工困难, 费用大, 对注吹机要求也高。非加热型芯棒结构简单, 制造成本低, 但型坯的温 度不稳定, 特别在开机时, 芯棒温度较低和环境温度较 低时, 型坯散热快, 对产品质量有影响。一般在注吹机带有芯棒加热装置时, 选用加热型 芯棒。4. 2 芯棒结构参数确定图 2型坯图图 3瓶尺寸24l ig h t i n d us t ry m a ch in e ry研究设计制造张涵进 塑料注吹模具芯棒的研究开发芯棒的直径与长度主要由型坯确定, 很明显芯棒体直径要比瓶颈部内径小些, 以便瓶子脱模。芯棒的不 同轴度应在 0. 05 0. 08 mm 以内, 有利于型坯的壁厚 均匀。用活塞通过设置在芯棒后端的六角螺母、弹簧及 星形螺母来移动芯杆以打开或关闭压缩空气出口。 当排列;(3) 使芯棒型坯在注射时涨模力的中心 (而不是型 坯轴向长度上的中心) 与合模中心一致, 否则容易引起 瓶颈飞边;(4) 芯棒上固定螺丝要朝上, 防止由于螺丝松动掉 入模腔中而损坏模具;(5) 芯棒与模具要有轴向定位, 使型腔模体轴向受 力封闭, 减少转塔受力变形。6开发应用实例根据以上分析与数据我们设计了 20 m l 9 腔, 40 m l 6 腔, 60 m l 4 腔, 80 120 m l 3 腔注吹模具系列, 并 已在若干塑料瓶生产厂家应用。20 m l 9 腔注吹模的瓶 坯图如图 6 所示。瓶颈部小, 芯棒 l /d较大 ( 大于 81 时) 或使用加热型芯棒时, 采用头部吹气法, 如图 5a 所示, 以减小芯棒的弯曲; 当芯棒 l /d 较小, 瓶颈部较大或其肩部较难 吹胀, 以及型坯要在较高温度下吹胀时, 气口要设在芯棒肩部, 如图 5b 所示。肩部吹气结构中, 空气可不通过 芯棒的全长, 型坯可保持较高的温度。在靠近配合面开设 1 圈深 0. 1 0. 25 mm 的环形槽, 避免因收缩引起 螺纹错位, 同时还起密封作用。芯棒应与型坯模具及吹塑模具的颈圈采用小间隙配合 (h /h 配合, 平均间隙约为 0 0. 015 mm ) 以保证 芯棒与模腔的同轴度。芯棒尾端与芯棒夹架配合采用间隙配合 (h /g 配 合) , 以补偿芯棒在高温的型坯模具与低温的吹塑模具之间热膨胀的差异。4. 3材料图 620 m l 型坯图芯棒采用合金钢 5c rm nm o 或 4c rm n s im ov ,7结束语我们在消化吸收国外技术的基础上, 设计开发了 系列注吹模具, 并在国产注吹机上生产出了合格的制 品。其结构参数合理, 加工制造与装配的精度都能得到 保证, 从而使其生产能力和制品的质量均达到国外同 类产品的水平, 为我国注吹模具技术的发展起到了一 定的推动作用。热处理 c 60。5设计要点及注意事项注吹模具芯棒的设计要点及注意事项如下:( 1) 掌握各工位阶段的时间及循环周期对模具的 影响;(2) 按注射量和模具有效空间决定模具的腔数和re sea rch an d d eve lopm en t of the m ould m an dre lthrough in jec t ion b low m o ld in gzha n g h an 2jin g(h angzho u p ro jec t and r e sea rch in st itu te o f e lec t rom ech an ica l in l igh t indu st ry, h angzho u 310004, c h ina)a bstra c t: a cco rd in g to th e re sea rch an d an a ly sis o n st ru c tu ra l p a ram e te r, b low 2up ra t io , p a r iso n th ick n e ss an d m an d re l p a t te rn o f th e in jec t io n b low m o u ld in g b lan k , yo u co u ld de te rm in e th e st ru c tu ra l p a ram e te r o f th e m an d re l an d p ro du ce qu a lif ied in jec t io n b low p la st ic p ro du c t.keyword s: in jec t io n b low m o ld in g; p