小口玻璃瓶成型模設(shè)計(jì)

1、小口玻璃瓶成型模設(shè)計(jì)- 吹法制瓶陳忠祥，王忠和摘要： 介紹用行列機(jī)吹- 吹法生產(chǎn)小口玻璃瓶時(shí)成型模的設(shè)計(jì)與制造。關(guān)鍵詞：玻璃瓶模具；成型模；吹- 吹法中圖分類號(hào)：TQ171.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1000-2871(1999)04-0024-06Design of Narrow Neck Bottle MouldCHEN Zhong-xiang,WANG Zhong-he1 引言在行列機(jī)吹- 吹法制瓶中，玻璃成型模設(shè)計(jì)、制造的質(zhì)量取決于產(chǎn)品的規(guī)格尺寸和容積公差等各項(xiàng)要求。因此，在按照瓶子形狀對(duì)其進(jìn)行成模內(nèi)腔設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的是成模 ( 含底 ) 的滿口容量、內(nèi)腔尺寸制造公差、容量公差及模

2、具翻轉(zhuǎn)中心值y或x、安裝方式的選擇和冷卻等方面的問題，并結(jié)合行列機(jī)生產(chǎn)的實(shí)際和不同瓶型的成型特點(diǎn)綜合考慮后，才能設(shè)計(jì)制造出符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)模具。成型模的設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造中的重要環(huán)節(jié)。本文就小口玻璃瓶成型模設(shè)計(jì)作一系統(tǒng)的介紹，供玻璃行業(yè)同仁們參考。2 設(shè)計(jì)方法2.1 成模內(nèi)腔(含底)滿口容量Vfo設(shè)計(jì)首先根據(jù)所要設(shè)計(jì)的瓶型瓶重G滿口容量V,由公式計(jì)算出其瓶口以下的成模內(nèi)腔( 含底 ) 滿口容量VFO。V=(Vf+V)-V 口+WM(1)式中：V一玻璃料所占的容量， V=0.4G(ml), 一般玻璃料3密度取 2.5g/cm 3V口一瓶子的口部所占容量W一瓶子的收縮率，因瓶型而異，一般地：(

3、1)長(zhǎng)頸圓瓶(如640ml啤酒瓶)，W取0.9%1.2%,(2)多角形瓶(如方瓶、六棱形角等瓶)，W取1.2%1.5%，(3)橢圓形瓶、扁瓶，W取1.5%1.8%。2.2 計(jì)算成模滿口(含底 ) 容量VFM計(jì)算一般根據(jù)瓶子形狀按1:1比例精確繪制，然后分段進(jìn)行測(cè)值計(jì)算累加而得。一般瓶子分4 段：口部容量V 瓶頸與瓶肩部容量 V 瓶身部容量Vc和瓶底容量VdoVf由公式確定:VF=(Vb+Vc+Vd)-V a+W(Vb+V+V)尸(1+ W)(V B+V+V)-V A (2)分段求積法同初模內(nèi)腔容量求法是一樣的，即把每一段又分割成許多間隔均勻的平截正圓錐體和圓柱體組成。其平截正圓錐體和圓柱體容積

4、公式如下：V平截正圓錐體=兀 h(D12+D1 D2+D22)/12000(3)V平截圓柱體=兀 hD2/4000(4)每一 “小段”分割的間隔一般取10m域5mm取值越小，計(jì)算越精確?？诓縑a計(jì)算方法一般是把口部外觀放大 5 倍繪制測(cè)算其值較精確，或者把每一“小段”都看成圓柱體計(jì)算直徑平均值，其值按算術(shù)平均值計(jì)算代入公式，把一段值累加求 Vao 640ml啤酒瓶冠形口為標(biāo)準(zhǔn)型， V=9.31ml , 一般瓶口是冠形口系列產(chǎn)品，設(shè)計(jì)成模Vf時(shí)，其Va值都按9.3ml處理。對(duì)于瓶底為深凹底的( 如圖 1 所示 ) ，所占球缺體積計(jì)算按公式處理。V球缺體=兀 h2(3R-h)/3000=兀 h(3

5、a 2+h2)/6000(5)對(duì)于成模內(nèi)腔（含底）容量Vf計(jì)算也可用微積分法建 立函數(shù)來求解，但計(jì)算過程過于繁瑣，如借助于計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì)制圖，則整個(gè)過程變得簡(jiǎn)易。圖12.3 成模滿口（含底）容量校核首先把設(shè)計(jì)的Mo視為理想滿口容量，而計(jì)算的Vf當(dāng)作所要加工的成模內(nèi)腔滿口 （含底）容量，容量核算就是計(jì)算兩 者差值| Vfo-Vf | , 一般若| Vfo-Vf | >2ml,則需重新修改 成模內(nèi)腔尺寸。通常情況下是修改成模內(nèi)腔瓶身直徑尺寸 D,瓶身容量Vc對(duì)整個(gè)成模的Vf影響最大。I VFo-Vf | =兀 h | D2-Di 2 | /4000（6）因?yàn)樾薷暮笾睆紻i值相對(duì)于瓶身D值來

6、說一般相差 很小，當(dāng)| D-Di | )0.30.6mm時(shí)，則對(duì)瓶身高度值 h進(jìn) 行微量修改。必須注意成模在實(shí)際加工中，首先應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙尺寸 加工制造出1副成模，弁測(cè)得其成模的 Vf,然后同設(shè)計(jì)的 Vfo進(jìn)行比較，其誤差不超過 2ml,則設(shè)計(jì)和制造出的成模 視為合格，否則采取修改模底圓弧面高度及其他相關(guān)尺寸 的方法來修正其成模滿口容量值。1.4 模具內(nèi)腔尺寸制造公差及瓶子公差在設(shè)計(jì)成模內(nèi)腔的加工精度時(shí)應(yīng)給定一個(gè)合理的加工制造公差值，則可制造出精度較高的成模內(nèi)腔，從而能 生產(chǎn)出高精度幾何尺寸的瓶子來。成模內(nèi)腔制造尺寸公差 由公式確定。S= ±0.035 %(7)對(duì)所確定的公差值應(yīng)使其能

7、補(bǔ)償模具可能發(fā)生的誤差和制造變形，最重要的公差是變化幅度最窄的瓶口尺寸 公差，這在設(shè)計(jì)瓶口尺寸時(shí)應(yīng)予以認(rèn)真考慮。為了保證所 制制品高度，其內(nèi)腔高度尺寸按每100mm曾加0.25mm設(shè)計(jì)。由于制造方面的誤差和內(nèi)腔磨損程度的不同及玻璃料 溫、機(jī)速的波動(dòng)而造成所吹制的瓶子重量、滿口容量、尺 寸等產(chǎn)生波動(dòng)，這是正常的，成模內(nèi)腔設(shè)計(jì)是否成功主要是看所吹制的瓶子是否滿足產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)標(biāo)GB4544-96及企標(biāo)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。一般地：(1)瓶子的滿口容量公差規(guī)定:200300m1(公稱容量) V=± 6ml5001000m1(公稱容量):AV=± 10ml(2)高度公差：Th=± ( 0

8、.6+0.004H )(3)瓶身外徑公差(圓形瓶):AT=± (0.5 ±0.012D)1.5 成模翻轉(zhuǎn)值y及安裝方式的選擇1.5.1 單滴成模翻轉(zhuǎn)值y及安裝方式的選擇根據(jù)瓶口以下的高度h兼顧行列機(jī)更換產(chǎn)品便捷而 定。常見的翻轉(zhuǎn)值y或x選擇見表1所示。表1高度h(mm)130180180210210270270 310x 或 y(mm)80100115120 或 130對(duì)于瓶口以下高度h>220mmW瓶子，在設(shè)計(jì)時(shí)最好采用高抱鉗，高抱鉗比普通抱鉗可增加50mmW的夾緊位置，特別是用于初模抱鉗可使模具抱合得更緊密。單滴模具常用的抱鉗直徑為 小130、小150、小175三

9、種，選擇時(shí)圓柱形瓶子按瓶身直徑，而異形瓶是按最大對(duì)角線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)，其成型模安裝方式(抱鉗直徑、安裝定位孔距 M特征值Sy或初模Sx）見表2抱鉗直徑（mm）安裝定位孔距M（m130222815055（高抱鉗）3417562（高抱鉗）特征值Sy（或初模Sx）y-10（初模 Sx=x+10）y-16（Sx=x+16）（Sx=x+66高抱鉗）y-23（Sx=x+23）（Sx=x+73高抱鉗）*成模安裝的特征值Sy：抱鉗止口根部至成模上平面距離Sy=y-Hy初模安裝的特征值Sx:抱鉗止口根部至初模口模上平 面距離Sx=x+HxHx、Hy為成模安裝尺寸，見圖2所示異氣孔的$-0 8方軌航熱槽圖21.5.2

10、 雙滴模具翻轉(zhuǎn)值x或y和安裝方式選擇一般雙滴料行列機(jī)生產(chǎn)批量大、機(jī)速快，適用于啤酒瓶、酒瓶等系列產(chǎn)品，BLHX140行列機(jī)常用的模具抱鉗為 2#板式四點(diǎn)夾持式抱鉗，2#抱鉗直徑有 小136、小152兩種 2#抱鉗適用于瓶口以下高度為 92343、瓶體最大外徑為小114的產(chǎn)品。在選擇成型模裝配方式之前，必須先選定 初模的裝配方式，對(duì)于同一臺(tái)行列機(jī)來說，在瓶型、瓶口以下高度相近時(shí)（hw 50mm）盡量選擇同一翻轉(zhuǎn)值 x或y 和模具安裝方式。如450ml和500ml啤酒瓶口以下的高度相差值為13mm， 同在六雙行列機(jī)上生產(chǎn)，則可選擇其模具翻轉(zhuǎn)值和安裝方式相同，這樣有利于模具安裝與調(diào)節(jié)。雙滴料行列機(jī)B

11、LH6X14A 2#抱鉗的模具翻轉(zhuǎn)值x或y和模具安裝方式（ 成模 4 種、初模3 種 ） 見表 3。一般情況下，翻轉(zhuǎn)值x或y選擇就應(yīng)考慮成、初模懸掛“耳朵”厚度盡量相近，即結(jié)合Sx、 Sy 特征值和耳朵相對(duì)厚度（5 >25mm）（ 2）成、初模安裝方式的選擇基本一致。在瓶口以下高度尺寸為135250mm寸，成模與初模安裝方式可能不一致。3 模具的冷卻為了保證產(chǎn)品成型的質(zhì)量和數(shù)量，希望成型模具能在高溫下工作，且模內(nèi)溫度波動(dòng)越小越好，這樣成型的瓶子表面就越光滑，玻璃料分布越均勻，強(qiáng)度就越高，但這與成?？焖倮鋮s成型實(shí)際生產(chǎn)要求是相矛盾的。若成模內(nèi)腔過熱（溫度550650C）,則模具會(huì)粘連玻璃，

12、 瓶子則變形；若過冷（溫度350400 C）,會(huì)造成瓶子表面 鍛造狀缺陷。因此必須把握好成型模內(nèi)腔溫度的冷與熱的“度”，處理好這一矛盾體。瓶子在成型模內(nèi)的冷卻適當(dāng)與否， 除了和模具的設(shè)計(jì)有關(guān)外，還與冷卻內(nèi)壓力與風(fēng)量、 玻璃在成型模內(nèi)的時(shí)間、正吹氣壓力與時(shí)間的波動(dòng)、對(duì)模具的重量比和表面積比等因素有關(guān)。因此，模具的冷卻應(yīng)從其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行如下處理：(1)為了提高散熱能力，六雙、八雙行列機(jī)雙滴成 模在模具外徑表面車削散熱槽或銃散熱片 (見圖2所示)以 增加散熱面積，十雙帶真空輔助成型的進(jìn)口行列機(jī)模具， 由于機(jī)速更快，一般采用成模內(nèi)部冷卻方式，即在成模內(nèi) 腔周圍均布加工幾十個(gè)8垂直冷卻孔，通過模底風(fēng)板冷卻

13、，相對(duì)地單滴行列機(jī)由于機(jī)速較低，其冷卻只要調(diào)節(jié)風(fēng) 冷與機(jī)速即可，其模具結(jié)構(gòu)上不需作特別處理。(2)如要求成模某一特定部位熱一些，則將該部位 的模具外徑車削小些；反之效果相反。(3)若成模某一部位要冷卻快一點(diǎn)，如成型深凹底 750ml的葡萄酒瓶時(shí)其模底太熱，則在模底部位打孔通冷 卻風(fēng)或循環(huán)水，或車削散熱槽。在其他部位一般是在該部 位外表面打孔，把孔打到接近內(nèi)表面的地方，孔內(nèi)壓入導(dǎo) 熱率高的黃銅圓銷或 小6小8鋼球，這樣就可較快地降 低成型模某部位的溫度。表3安裝類型夾板相對(duì)位置（下、上）200Lmin>8932<y<80*92 V h v130v hv200Lmin>11

14、632<x<51Sy=y-10.2Sx=x+70.2M=67夾板相對(duì)位置（上、上）夾板相對(duì)位置（上、下）127<h<250Lmin>12467<y<130170<h<343Lmin>16767<y<130170V hv250Lmin>15232<x<80190V hv343Lmin>21848< x<130Sy=y-57.2Sx=x+117.2M=114Sy=y-57.2Sx=x+117.2M=156種夾板 相對(duì) 位置 （下、下）Sy=y-10.2M=109135vhv250Lmin&g

15、t;13232<y<80注：h表示瓶口以下高度尺寸。4 總結(jié)為了提高生產(chǎn)率及保證產(chǎn)品質(zhì)量，所加工的同類模 具必須保證其標(biāo)準(zhǔn)化和互換性，弁建立統(tǒng)一的檢測(cè)規(guī)范。成型模（初型模）由于熱應(yīng)力的產(chǎn)生而引起的模具 變形出現(xiàn)哈夫線上、下兩端變大。在成模凹半模（或凸半模）加工曲線面凹弧高h(yuǎn)=H/2000 一般最深處為0.20 0.30mm為了減少制品的哈夫線變粗，結(jié)構(gòu)上采用內(nèi)腔輪廓 窄凸臺(tái)接觸，使接觸面積同原來相比有所縮小，凸臺(tái)深 0.50.8mm成模哈夫線分模面的確定見參考文獻(xiàn)1。排氣槽應(yīng)合理暢通，在凸半模銃排氣槽寬10mm深 0.120.15mm,間隔1520mm在空氣易滯留處，排氣槽 應(yīng)開得相對(duì)密些。對(duì)于不易成型的部位（ 即不能完好地吹制出所需制品的輪廓） ，如瓶肩、方瓶瓶身的棱、瓶底圖案和字