LMD工艺在吹塑模具制造中的应用

1、LMD工艺在吹塑模具制造中的应用摘要：当今的吹塑模具制造商在承受比以往更需能够帮助他们加快模具制造的技术，获得更低本钱与响应客户要求的能力。为解决PET吹塑制瓶模具生产中存在加工效率低下等问题，分析了PET制瓶流程，围绕制瓶设备配吹塑模具，设计型腔零件反面半圆柱车削加工专用夹具，使外表粗糙度到达工艺要求。提升工序的生产效率。关键词：LMD工艺;吹塑模具;应用中图分类号：TQ320.66文献标识码：A文章编号：1671-2064202113-0075-02近年来，我国饮料行业迅猛开展。饮料品种开展处瓶装饮用水，碳酸饮料等十几种类型。一些新型功能性饮料产量逐步增长。饮料包装中，PET瓶占据主导地位

2、，PET瓶具有良好的透光率，化学稳定性强，瓶体强度高，单耗小，可回收利用。对氧气有良好的阻隔性。PET瓶生产过程复杂，涉及枯燥，吹塑等系列工艺环节，为满足包装工艺等需要，PET瓶有较高的物理性能要求，目前国内PET吹塑瓶高端设备中，国外进口设备占据较大比重，设备价格普遍较高。PET吹瓶模具价格设备总值的1/4，PET瓶自主设计能力成为制约饮料行业开展的瓶颈。精度稳定，制件合格，价格低廉的高速PET瓶吹模具国产化具有重要的战略意义。国内众多厂家生产的吹塑制瓶模具质量良莠不齐，存在模具质量达不到进口设备配套要求等问题，急需改进加工工艺，促进市场竞争力的提升。本文根据稳定吹塑模生产工艺，缩短产品生产

3、周期的要求，分析LMD工艺，围绕KRONESH24制瓶设备配备的吹塑模具，研究型腔零件生产工艺流程，对型腔零件的工艺路线，切削参数等进行研究，为优化吹塑模具加工工艺，提高生产效率提供参考方案。1PET飲料瓶生产工艺LMD是有Smith提出的心适应时频分析算法，将复杂的多分量信号分解成多个PE分量相加，将全部PE分量瞬时幅值与频率组合获得原始信息完备的时频分布。LMD分解算法是对原始信号进行自适应分析，反映故障信息的本质，适应于故障特征提取，LMD方法首先被应用于脑电图信号灯生物医学信号处理，具有自适应性，正交性等特征【1】。PET是一种热塑性聚酯，在软性饮料包装领域，碳酸饮料包装所用的PET瓶

4、生产主要采用注塑瓶坯双向拉伸吹塑成形。PET饮料瓶成形工艺中，能在一台设备中完成生产全过程的非法为一步法成型工艺。生产者红，未定型的PET瓶坯，经双向拉伸使PET材料超出应变强化极限。PET材料大分子链取向结晶，使得PET瓶体成型，PET饮料瓶复杂生产工艺的每个环节，如瓶坯与瓶型的几何形状，拉伸速率等，都会对制品性能产生较大影响【2】。瓶坯注塑是获得PET饮料瓶吹塑毛坯的重要步骤，PET树脂分子易与溶体发生水分解反应，影响产品的物理性能。在注塑前将PET树脂经3小时，150枯燥处理，获得制品的最正确性能。瓶坯注塑关键是注塑成型模具，在一定压力下通过浇注系统注射到成型模腔。注塑成型模具主要由浇注

5、系统，顶出机构等根本局部组成。拉伸吹塑是将加热后的PET瓶坯置于吹塑模型腔内，吹塑成型，拉伸吹塑工艺常用拉伸杆拉伸瓶坯轴向，拉伸后制品抗冲击强度，外表光洁度得到提高。预吹是吹瓶中的重要步骤，拉伸杆下降时开始预吹低压气体，吹气流量是控制预吹效果的重要因素，预吹瓶形状决定吹塑制品的合格率，预吹压力缺乏易造成PET瓶形状异常。含气饮料瓶拉伸比通常选取10：1，拉伸比过小会影响瓶子的综合力学性能。2KRONES吹塑制瓶设备本文研究吹塑模具应用于KRONESH24吹塑制瓶设备，通过一定的工艺手段吹成瓶子，引进德国的吹瓶机可直接连接饮料灌装机，能实现每小时80000个PET瓶的生产力。KRONES多年来致

6、力于提供符合饮料，化装品等包装需求的全套生产设备。KRONES吹塑瓶设备由瓶坯整理与吹瓶圈组成，瓶坯整理局部包括升降机与理坯机。PET瓶坯通过升降机滑道上升输送到理坯机顶部，将PET瓶坯分开，以瓶坯坯口向上的姿态滑入供给轨道。经整理后的PET瓶坯由倾斜供给轨道送入加热炉头瓶坯传送星轮，芯轴杆与轴头机械作用下，瓶坯加载于传输带，传入加热烘炉。PET瓶坯经加热区时，加热90，加热炉使用九层不等距直排红外线管状辐射器实现加热温度。经加热后进入吹塑站的PET瓶借颈环被固定在吹塑模内。吹塑喷嘴下移，顶住瓶坯底端进行轴向拉伸。预吹压力通常选择12-25bar，预吹结束时，PET瓶根本成型。3吹塑制瓶流程精

7、密机械KRONESH24吹塑制瓶设备生产的PET饮料瓶，原始形状设计参考以色列生产的某饮料外观，吹塑模具由型腔零件与瓶底零件，凹坑零件组成成型曲面，模具结构中的其余零件，共同完成模具的开合功能。【3】型腔零件是以色列瓶型吹塑模具中体积最大的典型零件。型腔零件的材料选择是决定吹塑模具质量的重要因素，相关零件应具有良好的尺寸稳定性，导热性，市场供选择的塑料模具材料包括预硬塑料模具钢等。以色列瓶型模具用于加工PET饮料瓶，要求模具比较清洁，对制品的透明度要求较高，要求零件材料具有较好的抛光性能。零件材料硬度增高使研磨困难加大，硬度增高，要到达较小的外表粗糙度需抛光时间增长。选用欧标模具钢为型腔零件材

8、料，实验抽检，硬度能满足吹塑模具型腔外表抛光需要。4型腔零件加工方案吹塑模具通过两半型腔零件与瓶底模具零件开合动作，型腔零件是吹塑模具的核心零件，要求进行抛光处理。外形与吹瓶机模架相互配合。型腔零件为典型多工位加工零件。单个型腔零件整体外形为半圆柱形，外轮廓与成型型腔曲面有很高的相对位置精度要求。为完成多工位的高精度加工，需分析零件加工要点，保证加工精度。生产现场对型腔零件加工工艺规划需考虑加工质量要求较高，型腔零件型腔曲面等属于吹塑模具工作外表，装配基面加工面积大，生产现场工艺规划中，先安排主要外表的加工。为保证两半型腔零件的相对位置精度，工艺方案以导柱孔为基准，将两半型腔零件进行配对加工。

9、根据模具金加工车间针对吹塑模模型零件制定的工艺，满足其加工工艺原那么，反面半圆柱面加工中采用数控加工中心进行粗加工。使用铣削方法加工的半圆柱依靠数控系统圆弧插补运算得到，半圆柱形状误差过大导致模具安装误差大。采用铣削型腔零件反面圆柱面加工方式加工效率交底，设备占用率高，型腔零件加工反面半圆柱面加工质量方面有待进一步改进。5腔零件加工工艺改进车削加工是回转体零件加工方式的首选，选择车削加工方法能有效提高加工效率。防止出现的外表粗糙度不一致等加工缺陷。吹塑模型腔零件以轴向对称剖面为分型面，采用两个型腔零件配对车削思路，设计车削加工专用夹具。数控车床安装联接法兰，尾部使用活络顶尖定位。车削加工后外表

10、质量一致性好。到达设计规定的外表质量要求【4】。吹塑模型零件中复杂成型曲面是实现丰富瓶型的重要因素。结合公司生产实际，将工艺路线转变为粗加工精加工局部精修整的工艺方案。传统加工工艺中，粗加工无法满足直接精加工的要求，由半精加工进行再次整体切削。粗加工完成后，高性能NC机床加工尺寸精度符合直接加工条件。可采取小直径刀具进行局部精修整。防止了重复加工。精加工过程中加工区域重叠等问题为认为因素引起，可以通过引入针对性的变成软件防止，结合公司生产实际需求，选用Tebis软件。Tebis要包括新产品设计，刀具与模具设计，自动编程等。刀具路径生成功能快捷。应用Tebis区域划分功能解决精加工中区域重叠的问

11、题，防止加工区域重复，加工轨迹更均匀光滑。使用Tebis软件清角区域自动计算功能，设定的型腔曲面精工后需清角区域合理，圆角加工质量好。6型腔曲面高速精加工外表粗糙度实验6.1单因素铣削实验精密机械模具型腔采用手工抛光工艺，单位时间金属去除量小，加工后外表粗糙度对抛光工序加工余量影响大。采用实验方法研究外表粗糙度随切削工艺参数的变化规律，通过建立外表粗糙度预估模型，为合理选择吹塑模具型腔零件切削参数提供理论依据。设备具有加速度与加加速度平滑处理功能，能防止高速为加工时发生数据饥饿限制给进速度等现象。选用SANSDVIKCoroMillPlura整体硬质合金涂层求铣刀，CoroMillPlura铣

12、刀可经受恒定高切削速度。实验采用工件外表质量测量仪器为SURFTESTSV-3100W4型外表粗糙度仪，是具有高精度的新产品。采用单因素铣削实验，研究型腔高速加工外表粗糙度变化规律。实验选择150x50x30mm的矩形块状，实验前经粗加工获得90°台阶状轮廓，球头立铣刀轴线与被加工面呈45°夹角。采用高等切削沿斜面插补。铣削加工获得工件外表刀痕间距均匀，外表粗糙测量垂直于进给防渗取样。将实验零件置于90°V型块中，粗糙度取样沿斜面插补方向，实际轮廓粗糙度分析范围取4mm，1.2085格里兹模具外表粗糙度切削参数组合为，进给量f2=0.075，.轴向切削深度ap=0

13、.15mm。6.2基于外表粗糙度的高速加工切削参数优化合理选择切削参数对工件加工效率具有积极意义。通过正交试验选择高速加工切削参数。生产实践中，试制新产品，需花费时间，消耗人力做实验。全面实验能较准确的反映现实规律，但困难大，正交试验优点是对大量全面实验因素组合进行简化，挑选具有代表性的试验点，寻找各因素的最优水平。正交试验获得最优切削参数组合为，Vc=270m/min，ap=0.15mm，fz=0.08mm/tooth，正交试验获得零件外表粗糙度變化规律与单因素切削变化趋势一致，正交试验次数有限，比照实验结果有一定的差异。正交试验优选最正确切削参数中，径向ac与fz处于相对较小值。忽略加工效

14、率的切削参数优化实验在实际生产中缺乏指导意义。以外表粗糙度为优化目标，通过恒定金属切削除率寻求切削参数。外表粗糙度变化范围在0.383-0.921m，不同切削参数进行组合后，对被加工外表粗糙度影响较大。在恒定金属切削除率精铣加工实验中，切削速度高的铣削参数组合可获得外表质量较高，相关参数交互作用实验获得外表粗糙度最小。获得最小外表粗糙度的优化切削参数组合为Vc=300m/min，ap=0.15mm，.金属切削率Q=0.04777mm3/min，加工效率得到明显提升。7结语本文针对精密机械进口制瓶配套模具国产化，吹塑模生产效率低下等问题，分析PET制瓶流程，围绕设备配瓶吹塑模具加工技术，通过现场实际加工实验比照，对型腔工艺路线等进行了系统研究，为提高产品质量土功能参考方案。参考文献【1】聂婷.基于LMD和ELM的铝电解槽故障诊断方法研究D.中国矿业大学，2021.【2】jabs.TheBalticSearegion：hardandsoftsecurityrecon