中空吹塑模具设计课件

1、项目7中空吹塑模具设计7.1任务导入7.2饮料瓶吹塑模具设计7.3任务实施7.4任务测试返回第1页，共44页。7.1任务导入完成图7-1所示饮料瓶的设计加工,要求如下:1.材料要求PP工程塑料。2.技术要求壁厚0.5mm,吹塑成型。3.知识点要求吹塑成型工艺设计,吹塑产品设计原则,吹塑模具设计。4.达标要求模具结构合理。返回第2页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计7.2.1吹塑成型模具的分类、特点及成型工艺中空吹塑成型是将处于高弹态的塑料型坯置于模具型腔中,将压缩空气注入型坯之中使其吹胀并贴于模具型腔壁上,经过冷却定型而得到一定形状的中空塑件的加工方法。根据成型方法不同,可分为以下几大类:1

2、.挤出吹塑成型(见图7-2)挤出吹塑成型是中空塑件的主要成型方法,特点是成型模具结构简单、投资少、操作容易,适于多种塑料的中空吹塑成型。缺点是不易保证壁厚均匀,塑件需后加工去除飞边。下一页返回第3页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计成型过程:截取一段挤出机挤出的管状型坯,趁热放入吹塑模具之中,闭合模具夹紧型坯上下两端,然后用吹管注入压缩空气,使型坯被吹胀并紧贴于模具型腔表面,经过保压、冷却、定型、排气后开模取出塑件。吹塑过程中影响挤出吹塑工艺和中空制品质量的因素主要有以下几方面:(1)吹气压力。吹塑中,压缩空气有两个作用,一是使管坯胀大而紧贴模腔壁,形成需要的形状;二是起冷却作用。上一页下一

3、页返回第4页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计根据塑料品种和型坯温度的不同,空气压力也不一样,一般控制在0.20.7MPa,最适宜压力应能使制品在成型后外形、花纹等表露清晰。一般空气压力在0.21MPa。对黏度大、模量高的聚碳酸酯塑料空气,压力取大值;对黏度小的聚酰胺塑料,压力取较低值。对于薄壁大型容器,需采用较高的吹气压力来保证制品的完整;反之,对于厚壁容器,则吹气压力取小值。(2)充气速度。为了缩短吹气时间,获得较均匀的厚度和较好的表面,充气速度(单位时间内流过的空气体积)要尽可能大一些,但也不宜过大,否则会给制品带来不良影响,一是会在空气进口处造成真空,使这部分的型坯内陷,而当型坯完全

4、吹胀时,内陷部分会形成横隔膜片;其次是口模部分的型坯有可能被极快的气流拉断,造成废品。为此需要加大吹管口径或适当降低充气速度。上一页下一页返回第5页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计(3)吹胀比。吹胀比指的是型坯的吹胀倍数。型坯的尺寸和质量一定时,吹胀比随制品尺寸变化。吹胀比大,制品壁厚变薄,可节约原料,但吹胀困难,制品的强度和刚度降低;吹胀比过小,原料消耗增加,壁厚增加,有效容积减小,制品冷却时间延长,成本升高。一般吹胀比为24,大型薄壁制品取1.21.5;小型厚壁制品为24,甚至为57。(4)模温。为保证制品质量,模具的温度应分布均匀,模温一般保持在2050。模温过低,会使夹口处塑料的延

5、伸性降低,不易吹胀,并使制品在此部分加厚,同时使成型困难,制品的轮廓和花纹等也不清楚。模温过高,会使冷却时间延长,生产周期加长;制品脱模变形,收缩增大。上一页下一页返回第6页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计模温的高低取决于塑料的品种,当塑料的玻璃化温度较高时,可以采用较高的模温(如PC);反之,则尽可能降低模温(PE、PP)。通常随着制品壁厚的增加,冷却时间延长。有时除对模具进行冷却外,还可对成型制品进行内部冷却,即向制品内部通入各种冷却介质(如液氮、二氧化碳等)进行直接冷却。(5)冷却时间。型坯吹胀后应进行冷却,冷却时间控制着制品的外观质量、性能和生产效率,增加冷却时间,可防止塑料因弹性

6、回复而引起的形变,制品外形规整,表面质量好;但会因制品的结晶度增大而降低韧性和透明度,延长生产周期,降低生产效率。冷却时间太短,制品会产生应力而出现孔隙。上一页下一页返回第7页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计通常在保证制品充分冷却定型的前提下再加快冷却速率,以提高生产效率。2.注射吹塑成型注射吹塑成型的优点是壁厚均匀无飞边,无须后加工,塑件底部强度高,但设备与模具的投资较大,故多用于小型塑件的大批量生产,如图7-3所示。成型过程:首先由注射模具制造管坯,管坯成型在周壁带有微孔的空心型芯上,成型后趁热将其放入吹塑模具中,从型芯的管道内通入压缩空气,使型坯吹胀紧贴于模具型腔壁上,再经过保压、冷

7、却、定型、排气后开模取出塑件。上一页下一页返回第8页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计3.注射拉伸吹塑成型注射拉伸吹塑成型的优点是可使材料分子具有双轴取向作用,制品透明性好,强度显著提高。成型过程:将注射成型的型坯趁热移入吹塑模具,用拉伸杆进行轴向拉伸后再通入压缩空气使其吹胀,经过保压、冷却、定型、排气后开模取出塑件,如图7-4所示。目前在生产中已经将注射型坯、型坯加热、拉伸吹塑、开模取件这四个工序集中在同一台专用设备上进行,每个工位相隔90。上一页下一页返回第9页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计4.多层吹塑多层吹塑是将不同种类的塑料经特定的挤出机头形成一个坯壁分层而又粘接在一起的型坯,

8、再将其放入到吹塑模具成型中空制品的方法。该工艺是为了解决产品着色装饰、回口料应用、立体效应和提高气密性等难题。5.片层吹塑将压延或挤出成型的片材加热,使之软化,放入吹塑模具型腔,闭模后在片材间吹入压缩空气而得到中空制品。上一页下一页返回第10页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计7.2.2塑料瓶的结构设计1.瓶颈部设计瓶颈部是吹管配合的部位,同时又是形成不同形状瓶颈的部位。瓶颈部的形状依设计方案而异,大致可分为有螺纹与无螺纹两类。有螺纹瓶颈是用于旋上瓶盖的瓶颈。瓶盖可以是塑料的,也可以是金属的。由于普通螺纹在两半模分开时易产生干涉现象,损及螺纹,所以吹塑瓶颈的螺纹设计成特殊截面形状。塑料瓶用螺

9、纹标准与玻璃瓶标准不同,螺距一般不小于0.75mm,螺距大对模具制造及产品均有好处;螺纹的长度一般为直径的2倍,需长螺纹时壁厚应增加,且要计算收缩量。上一页下一页返回第11页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计螺纹截面形状分为两种:(1)通用螺纹。用于各种塑料瓶颈,截面为梯形,如图7-5所示。螺纹有一圈、一圈半和两圈三种,如图7-6所示。(2)修正螺纹。修正螺纹应用于瓶盖旋转紧后有一定内压的瓶口,截面为斜梯形,如图7-7所示。2.瓶底部塑料瓶的瓶底均为凹入式,目的是能在平面上直立放置,如图7-8(a)所示。也有为了自动灌装液体,在瓶底上做出止转槽的形式,如图7-8(b)所示。上一页下一页返回第

10、12页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计无论是用挤出吹塑还是注射吹塑,瓶底部分的脱模方向必须垂直于开模方向,所以瓶底部分也必须用嵌件。一般瓶底凹入不深的,虽然可以水平脱模,但在挤吹时也必须用嵌件,以剪断余料。3.瓶体部瓶体部分为瓶造型的主要部位,依用途不同而设计成各种形状。但无论截面为何种形状,均不能有妨碍脱模的部分。因为瓶体是最薄的部分,如略有阻碍,则脱模后必然变形而成为废品。有手柄的瓶,手柄部分也是吹成的,这种瓶大都用挤出吹塑。4.吹胀比塑件的最大直径与型坯直径之比BR:上一页下一页返回第13页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计5.延伸比塑件的长度与型坯之比,用SR表示。为保证制品的强

11、度、壁厚,一般SR伊BR=46。6.制品的斜度一般原则,最小斜度:1/边;推荐斜度:2/边。7.圆角如果不是厚壁制品,则不要将制品设计成尖角或尖边的形状。对圆柱形制品,边缘的圆弧半径应不小于制品直径的1/10,对矩形制品,圆弧半径应大于0.15倍的模具型腔深度。上一页下一页返回第14页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计7.2.3塑料瓶吹塑模具设计1.瓶体部的模具设计设计瓶体部模具时需要考虑的问题如下。1)分型面的选择一般常见的瓶体截面形状如图7-9所示。圆形在其直径上分型,如图7-9(a)所示;椭圆形沿其长轴分型,如图7-9(b)所示;矩形沿其对角线分型,如图7-9(c)所示;但有柄时则需沿

12、柄部的平分线上分型;多边形在其对角线上分型,如图7-9(d)所示;有凹入的多边形则须考虑凹入部分不阻碍脱模,可沿其对称线上分型,如图7-9(e)所示。上一页下一页返回第15页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计瓶体轴线方向的断面轮廓多种多样,依产品造型人员的设计,必须考虑吹成后瓶壁的均匀性。用注射吹塑法可以在注射模具中把瓶坯预先做成厚薄不均的形状,在吹成时能获得较均匀的瓶壁厚度。用挤出吹塑时虽然也可以改变瓶坯的厚度,但不能改变其直径。2)排气设计因为在模具闭合时腔体内存在着大量的空气,故在吹胀时要尽快的把空气排出,以使瓶体紧贴于模腔壁上,完整地成型。如果某一局部有空气滞留,外形便不完整而成为废

13、品。最有效的排气法是在分型面上设排气槽,而瓶颈的肩部及瓶底的隅部为容易滞留空气的死角,应设漏斗形排气孔。所有角以及截面突然改变处也应设排气孔。上一页下一页返回第16页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计(1)分型上的排气槽的设计。分型面的排气槽尺寸如图7-10所示。型腔分型面的接触面积应适当减小,以使两个半模能密切贴合。因为吹塑机的锁模力远小于注射机,故为了增大分型面上的锁模压强,一般都沿型腔周围留有315mm宽的接触面(依型腔容积而定)。接触面外只在两半模的任何一半上去掉0.20.5mm的空隙,而排气槽则开在留下的接触面上。槽深小于0.1mm,一般用工具磨床精磨而成;槽宽1025mm,依模具

14、大小而定。每一副模具在分型面上的槽数也依型腔的容积而定,在型腔的两边各开三条以上的排气槽。上一页下一页返回第17页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计(2)瓶颈的肩部及瓶底的隅部的排气设计在瓶肩及瓶底的周围,容易发生困气,而瓶肩及瓶底有时是用嵌件组成的,不便设排气槽,因此必须设排气孔。排气孔的形式依具体情况而异,大致有如图7-11所示的几种形式。图7-11(a)所示为盲孔排气,用于型腔小的模具,储留气体量不大,孔径为0.61.2mm,深为2535mm。一般都在试模后发现有局部憋气时才增加盲孔排气。图7-11(b)所示为料斗形孔,型腔最凹处,如聚乙烯、聚丙烯、PET孔径要小。聚氯乙烯孔径可大些。

15、同时也根据型腔的容积而定,制造时应先钻小孔,待试模后再决定最后的孔径。孔径的大小虽然与排气快慢有关,但孔的位置更是关键。如果孔的位置正确,则孔径虽小也可以排出储留的气体。上一页下一页返回第18页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计图7-11(c)所示为排气栓塞,一般做成六角形柱体,用圆柱在六角上削去0.10.2mm平面,所以栓塞应在型腔精加工以前嵌入。但应注意在精加工时不可被切屑堵塞气隙。图7-11(d)所示为烧结金属通气栓塞,一般用烧结铜合金。(3)冷却系统设计。吹塑模具的冷却效果直接影响瓶子的表面质量,所以冷却系统是模具的重要组成部分。2.瓶颈部模具设计瓶颈部是吹塑模的入料和送气的部位。瓶

16、颈的设计各不相同,大致可分为:有螺纹瓶颈、无螺纹瓶颈、大口径瓶颈、自灌注密封瓶颈四类。这里我们只介绍有螺纹和无螺纹两种形式。上一页下一页返回第19页，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计3.瓶底部的设计瓶底成型,挤出吹塑与注射吹塑有所不同。(1)挤出吹塑。挤出吹塑的瓶坯为管形,在吹胀前要将管形瓶坯夹在两个半模之间。底部的成型是先由瓶底的切口处剪断,瓶底切口由两个半模各构成其一半,可以用两块整瓶底板,也可以用嵌件做成。在产量大时,用嵌件较好,以便于更换。在瓶底切口设计中,切口设计的适当与否,直接影响到瓶底部的融合质量。选择合适的切口角度,可使瓶底缝融合良好、瓶子的强度提高。上一页下一页返回第20页

17、，共44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计(2)注射吹塑的瓶底。注射吹塑时,瓶坯是由瓶底部进料注射成的,图7-19所示为一旋转式注射吹塑机的原理简图。塑料熔体由瓶坯模的瓶底部注入,在瓶口部成型螺纹。机器旋转到第二工位时,进入吹塑模具,由芯杆上的吹口把瓶体吹胀成型。第三工位时由脱模板把成品脱出。瓶坯模也是由两个半模合成的,其底部为注射瓶坯时的浇口。有些特殊形状的瓶底,在做成瓶坯时已经将它预成型(如某些局部加厚等)。瓶模的底如果有深凹槽(如在装入液体后旋上瓶塞时的止转作用的多沟槽等),则瓶底模要从轴方向脱出,不必做成两半模。注射吹塑的瓶底不存在切除余料问题,所以无须做出切口。上一页下一页返回第21页，共

18、44页。7.2饮料瓶吹塑模具设计当采用卧式多腔注射吹塑机成型时,模具装于有后侧导柱的模架上,上下两半模由上模板的升降开闭,此时的瓶底模也应做成上下两个半模。如瓶底部有凹入,则依塑料种类的不同,允许的凹入深度也不同。对聚乙烯、聚丙烯类材料,可以凹入4mm,其他材料可以凹入0.6mm。如果凹入量大于此值,则可用气缸使之横向推出。4.成型收缩与吹胀压力吹塑成型时,同样也有成型收缩存在,型腔尺寸设计时要把收缩考虑到里面,尺寸计算见项目三的成型零件尺寸设计。各种不同塑料的成型收缩率见表7-3。吹塑成型时所需的压缩空气压力也依材料而异,具体数值见表7-4。上一页返回第22页，共44页。7.3任务实施本塑件采取注射吹塑工艺成型,