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玻璃制造模具 郭宏伟 1 内容提要 1 概述2 模具的分类3 模具材料4 模具的设计5 模具的安装和维护 2 1 概述 单件玻璃制品的机械成形都是在具有一定形状内腔的模具中进行的 因此 玻璃制品的质量很大的程度上与模具的材质 结构 加工精度和其维护情况有密切的关系 模具在成形玻璃制品中占有重要地位 而成形机械只是用机械的方法管理模具的设备 当前 模具的设计还在很大程度上依赖于经验 特别是在两步成形时 初形模的设计仍是一个课题 迄今尚欠成熟 有待发展和改进 3 2 模具的分类 玻璃制品的成形方法较多 模具的种类也很繁杂 按不同的方法可将它们分类如下 按成形方式分类 一 压模包括压 吹法的初型模 和压制成形的模具 它的特点是冲头决定制品的内形 模腔决定制品的外形 二 吹模包括压 吹法的成型模和吹 吹法的全套模具 么及一次吹制的成型模 制品的外形由模具的内腔来决定 制品的内形由外形和壁厚决定 在吹制时自然形成 4 按成形的阶段分类 一 初型棋指两步成形时形成雏形的模具 二 成型模包括一步成形的模具和二步成形的最终成形的模具 5 按润滑方式分类 一 敷模模内壁敷有润滑涂层 多用于吹制空心薄壁制品 在成形时制品与模具作相对旋转 一般采用水冷却 此模亦称冷模 二 热模多用于空心厚壁制品的成形 模具采取风冷 并用油润滑或加涂润滑涂层 6 按结构分类模具还可按不同部位进行分类 有口模 芯子 冲头 身模和底模等 一 按模具结构类别按结构不同 模具分为两大类别 即可拆模和不可拆模 1 不可拆模它是整体模 为了改善成形条件和有利制品脱模 模具内壁应有不小于2 5 的角度 冲头的角度还应大些 属于不可拆模的有 压制成形用的压模 压 吹法成形的初型模和某些吹泡机用的初型模 2 可拆模 它是由对称的两片半模组成 能开能合 为了避免模具在开合时错位 在两引模的接触处制成凸凹结构 用以定位 7 按模具的支承方法分类铰链式和夹钳式 1绞链式支承模具这种支承装置与模具铸为一体 见图 这样不仅使模具制造复杂化 而且使模具壁在有支承装置处加厚 致使模壁厚度不均 这样 在成形制品时温度制度难于保证 同时安装和拆卸也不方便 特别是当模具磨损报废时 支承装置也得一道抛弃 8 2 夹钳式支承模具见图为模具的夹钳式支承 根据模具外形尺寸选择相应号的夹钳 将模具装在夹钳上 夹钳与纹链铸为一休 模具的开合由夹钳操纵 9 按模具的开合机构分类模具的开合机构有两种 一种是机械凸轮 另一种是气缸 或液压油缸 1 凸轮开合的模其如图 凸轮盘1压迫与模具夹钳2相连的滚轮3作径问运动 滚轮3通过左右推臂4开合模具 多数吹泡机采用此种机构 10 2 气缸开合的模具如图 气缸开合机构主要使用在气动或液压传动的制瓶机上 当气缸活塞向右运动时 模具被打开 反之 当气缸活塞向左运动时 模具闭合 11 3 模具材料 模具材料的要求 1 材质致密 易于加工2 化学稳定性好3 高的比热和热传导率4 热时胀系数小 抗热裂性好5 耐磨性好6 应有较高的粘合温度 12 常用材料 13 国内外对模具村料进行了大量的工作 已逐渐以合金铸铁代替普通铸铁 实践证明 合金铸铁的耐磨性和扰氧化能力较普通铸铁都有显著提高 含铜 铬的合金铸铁 其结构为铁素体加珠光体 下表中载有部分国内外合金铸铁的化学成分 14 4 模具的设计 随着玻璃制品成形的机械化和自动化 对模具设计提出了越来越高的要求 模具设计的准确程度 直接影响制品的质量和成形机的产量 模具的设计包括两个内容 一个是模具和有关配件的外形尺寸设计 另一个是模具内腔的设计 包括压制成形的冲头 前者应该考虑模具各部件之间及模具与夹钳的配合和成形工艺的要求 后者是根据制品重量 形状和尺寸 以及成形的方法来设计的 15 瓶罐一般由 瓶头 瓶颈 瓶肩 瓶身及瓶底 大口罐头瓶无瓶颈 五个部分组成 16 设计步骤 1 根据制品质量 重量 瓶高和瓶头重选择成形模和初形棋夹钳 参照教材查表 2 造型设计要使制品造型美观 便于拿放和频繁的搬运 还要能做最紧密的堆放 瓶身横截面以圆形为最佳 瓶肩也以圆浑为好 近乎圆锥形 瓶底要经常与物件接触 它要比瓶身厚些 一般为瓶身厚的1 5倍 小于500毫升的 和2倍 500毫升的 17 3 稳定度的确定瓶罐在生产中和使用时 都要求它放置平稳 这就要求它有大的瓶底和偏低的重心 所谓稳定度是指瓶底接触面直径和制品重心高度之比 一般小口瓶瓶身高度 h 与直径 d 之上比不大于2 5d 大口瓶不大于2d 4 初形模的设计 a确定过容量率 b确定延伸量 c雏形的确定 5 绘制初形模工作图 6 选定初型模其他配件 根据口模号选定口模套筒 导向套简 封气套筒 芯予 芯子接头 夹环 漏斗和扑气头等 7 绘制成形模工作图 根据瓶口外径选定吹气头号 根据瓶底直径选定底模号 最后绘图 18 5 模具的安装和维护 登记入库 精心存放 防止表面损伤 在安装前 要对模具的表面状态进行检验 提高模具的使用寿命 在安装时 要求各部件 夹具 模体 冲头 模环 模底等的垂直轴线要准确重合 它们的水平接触面之间要互相平行 并与成形机的垂直轴成正交 19 模具的润滑1 热模的润滑热模可采用锭子油 石蜡 松香油 滑石粉等润滑剂涂抹于内表面 立即引起燃烧产生大量气体 达到润滑的目的 一般的机油在高温下会结渣 影响制品表面的质量 采用润滑剂带来的问题是 产生油烟会恶化劳动环境 结留残渣将增加模具的清洗次数 而且 施用一般润滑剂 成形一个雏形涂抹一次 操作麻烦 近年来 研究试用润滑涂层代替一般的润滑剂 它具良好的润滑性 热稳定性和抗水性 可将润滑剂的施用时间间隔延长至1 6小时 且可减少模具清洗次数及显著减少油烟和结垢 20 2 敷模的润滑涂层与热模不同在生产薄壁空心玻璃制品时 模具 敷模 采用润滑涂层 这种涂层可以吸水 当它吸水后与玻璃料接触立即产生水蒸汽 润滑模具 吸水和蒸发循环进行 便构成了润滑作业 这种涂层由基物 填充物和模子粉三种物料组成 基物有干性油 亚麻仁油 橄榄油等 填充物包括锌白 红丹 松香等 模子粉有木屑 木炭粉 石墨粉等 先将基物 填充物和模子粉按一定比例调成粘稠糊状料 用软刷均匀地涂在预先清洗过的模具内表面上 并再撒上一些模子粉 最后再在一定温度下保温 使之固定 这种涂层采用相对较软和多孔材料 可以吸水 当它吸水后 与进入模腔的玻璃料接触立即产生水蒸气 润滑模具 阻止了玻璃料与模腔内壁的密切接触 吸水和蒸发水循环作业 构成了润滑作业 21 模具的清洗模具的修理质量管理