第9章 吹塑模具設(shè)計-10

1、主講教師：主講教師： 丁丁 立立 剛剛 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9.1 9.1 概述概述 9.1.1 吹塑成型方法 9.1.2 工藝特點(diǎn) 9.1.3 吹塑制品結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn) 9 9.2 .2 吹塑模具的類型及典型結(jié)構(gòu)吹塑模具的類型及典型結(jié)構(gòu) 9.2.1 吹塑模具的類型 9.2.2 模具典型結(jié)構(gòu) 9 9.3 .3 吹塑模具設(shè)計要點(diǎn)吹塑模具設(shè)計要點(diǎn)思考題及習(xí)題第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.1 .1 概述概述吹塑吹塑成型成型是將處于熔融狀態(tài)的塑料型坯置于模具型腔中，借助壓縮空氣將其吹脹，使之緊貼于型腔壁上，經(jīng)冷卻定型得到中空塑料制品的成形方法。吹塑成型可以獲得各種形狀

2、與大小的中空薄壁塑料制品，在工業(yè)中尤其是在日用工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。幾乎所有的熱塑性塑料都可以用于吹塑成型，尤其是PE。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.1.1 .1.1 吹塑成型方法吹塑成型方法吹塑成型方法主要有以下幾種形式。1.擠出吹塑成型其成型過程如圖9-1所示。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計2.注塑吹塑成型 這種方法是用注塑機(jī)在注塑模具中制成吹塑型坯，然后把熱型坯移入吹塑模具中進(jìn)行吹塑成型，如圖9-2所示。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計3.注塑拉伸吹塑成型 這種方法與注塑吹塑相比，只是增加了將有底 的型坯加以拉伸這一工序，成型過程如下:（1）把熔融塑

3、料注入模具，急劇冷卻，成型出透明的有底型坯，如圖9-3所示。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計（2）將注塑的型坯，其螺紋部分隨模具螺紋成型塊一起隨轉(zhuǎn)盤帶動移到加熱位置，用電阻再將型坯內(nèi)外加熱，如圖9-4所示。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計（3）將加熱后有底型坯，移至拉伸吹塑位置，拉伸長2倍，如圖9-5a所示，吹塑成型如圖9-5b所示。（4）將拉伸吹塑后的制件移到下一位置，螺紋成型塊半合部打開，取出制品，如圖9-6所示。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計 這種成型設(shè)備實(shí)際上是一臺多工位注塑機(jī)模具，設(shè)有四個工位，每個工位相隔90，圖9-7所示是注塑有底型坯第一工位和拉伸吹塑

4、第三工位。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.1.2 .1.2 工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn) 擠出吹塑是我國目前成型中空塑件制品的主要方法。下面以擠出吹塑為例介紹其工藝特點(diǎn)。1 1. .加工溫度和螺桿轉(zhuǎn)速加工溫度和螺桿轉(zhuǎn)速 原則是在既能擠出光滑而均勻的塑料型坯，又不會使擠壓轉(zhuǎn)動系統(tǒng)超負(fù)荷的前提下，盡可能采用較低的加工溫度和較快的螺桿轉(zhuǎn)速。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計2 2. .成型空氣壓力成型空氣壓力 一般在0.20.69Mpa范圍內(nèi)，主要根據(jù)塑料熔融粘度的高低來確定其大小。 粘度低的，如尼龍、聚乙烯，易于流動吹脹，則成型空氣壓力可小些； 粘度高的，如聚碳酸脂、聚甲醛，流動及吹脹

5、性差，那就需要較高的壓力。 成型空氣壓力大小還與制品的大小、型坯壁厚有關(guān)，一般薄壁和大容積制品宜用較高壓力，而厚壁和小容積制品則用較低壓力。最合適的壓力在0.10.9Mpa的壓力范圍內(nèi)，以每遞增0.1Mpa的辦法，分別吹塑成型一系列中空制件，用肉眼分辨其外形、輪廓、螺紋、花紋、文字等清晰程度而進(jìn)行確定。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計3 3. .吹脹比吹脹比 制品尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹脹的倍數(shù)，稱為吹脹比吹脹比。 型坯尺寸和質(zhì)量一定時，制品尺寸愈大，型坯吹脹比愈大。 雖然增大吹脹比可以節(jié)約材料，但制品壁厚變薄，成型困難，制品的強(qiáng)度和剛度降低；吹脹比過小，塑料消耗增加，制品有效

6、容積減少；壁厚，冷卻時間延長，成本增高。一般吹脹比為24倍，用1:2較適宜，此時壁厚較均勻。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計4 4. .模模溫和冷卻時間溫和冷卻時間材料的熔融溫度較高者，允許有較高的模具溫度，反之，則應(yīng)盡可能降低模具溫度。模具溫度過低，塑料冷卻就過早，則形變困難，制品的輪廓和花紋等均會變得不清楚；若模具溫度過高，則冷卻時間延長，生產(chǎn)周期增加；如果冷卻程度不夠，則容易引起制品脫模變形，收縮率大和表面無光。為防止聚合物因產(chǎn)生彈性回復(fù)作用引起制品形變，中空吹塑成型制品的冷卻時間一般較長，可占成型周期的1/3 2/3。對厚度為12mm的制品，一般只需幾秒到十幾秒的冷卻時間已足夠

7、。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計表9-1為幾種有代表性的塑料中空制件的吹塑成型工藝條件。 工藝條件醋酸纖維CA硬聚氯乙烯HPVC聚乙烯PE尼龍1010聚碳酸酯PC電筒500ml瓶浮球100ml瓶圓筒料筒溫度 后() 中() 前()機(jī)頭溫度 ()?？跍囟?()螺桿形式型坯擠出時間(s)充氣時間 (s)冷卻時間 (s)總周期 (s)充氣壓力(10Pa)充氣方法吹脹比產(chǎn)品質(zhì)量 (g)螺桿轉(zhuǎn)速 r/min擠壓機(jī)110115130135150155160162160漸變壓縮22123450.30.34頂吹1.5:1505516.545mm立式擠出機(jī)1451501501551651681651

8、70180漸變壓縮30153550.4頂吹2:1758016.545mm立式擠出機(jī)140150 155160160160漸變壓縮15155400.30.4頂吹2.5:1802289mm臥式擠出機(jī)140170215225210215210215180190突變壓縮20105400.20.3頂吹2:171230mm臥式擠出機(jī)220240240260240260190210190200漸變壓縮60203010151200.69頂吹1.6:130011.550mm立式擠出機(jī)第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.1.3 .1.3 吹塑制品結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)吹塑制品結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn) 常見的中空成型制品幾何

9、型狀有圓形、長方形、正方形、橢圓形、球形、異形等。進(jìn)行中空制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計時要綜合考慮塑料制品的使用性能、外觀、成型工藝性與成本等因素。也就是說要確定好塑件的吹脹比、延伸比、螺紋、塑件上的圓角、支承面及脫模斜度等。下面分別敘述對它們的具體要求。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計1 1. .吹脹比（吹脹比（BRBR） 型坯截面形狀一般要求與制品外形輪廓形狀大小一致，如吹塑圓形截面瓶子，型坯截面應(yīng)為圓形，若吹塑方形截面塑料桶，則型坯為方形截面，或用壁厚不均勻的圓截面型坯，以獲得壁厚均勻的方形截面桶。 吹脹比表明了塑料制品徑向最大尺寸與擠出機(jī)頭口模尺寸之間的關(guān)系。當(dāng)吹脹比確定后，便可根據(jù)塑料制品

10、的最大徑向尺寸及制品壁厚確定機(jī)頭口模尺寸。機(jī)頭口模與芯模間隙可用下式確定： =tBR式中口模與心模的單邊間隙； t制品壁厚； BR吹脹比； 修正系數(shù)，一般取11.5，它與加工塑料粘度有關(guān)，粘度大，取小值。圖9-8 延伸比示意圖Lcb a第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計2 2. .延伸比（延伸比（SRSR） 在注塑拉伸吹塑中，塑料制品長度與型坯長度之比稱為延伸比。如圖9-8所示，c與b之比即為延伸比。延伸比確定后，型坯長度就可確定。一般情況下，延伸比大的制品，其縱向和橫向強(qiáng)度均較高，為保證制品的剛度和壁厚，生產(chǎn)中一般取SRBR=46為宜。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計3 3.

11、.螺紋螺紋 吹塑成型的螺紋通常采用截面為梯形、半圓形，而不采用普通細(xì)牙或粗牙螺紋，因?yàn)楹笳唠y以成型。為了便于清理制品上的飛邊，在不影響使用的前提下，螺紋可制成斷續(xù)的，即在分型面附近的一段，塑料制品上不帶螺紋，如圖9-9a所示。 圖9-9b和c是用凸緣和凸環(huán)鎖緊瓶蓋的形式。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計4 4. .支承面支承面a)b)圖9-10 支承面 當(dāng)中空制品需要一個面為支承時，一般應(yīng)將該面設(shè)計成內(nèi)凹形。這樣不但支承平穩(wěn)而且具有較高的耐沖擊性能。圖9-10a是不合理的，而圖9-10b是合理的。 周向槽鋸齒形水平裝飾紋a)b)圖9-11 提高容器剛度措施第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹

12、塑模具設(shè)計5 5. .剛度剛度 為提高容器剛度，一般在圓柱容器上貼商標(biāo)區(qū)開設(shè)圓周槽，圓周槽的深度宜小些，如圖9-11a所示。在橢圓形容器上也可以開設(shè)鋸齒形水平裝飾紋，如圖9-11b所示。這些槽和裝飾紋不能靠近容器肩部或底部，以免造成應(yīng)力集中或降低縱向強(qiáng)度。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計6 6. .圓角圓角7 7. .脫模斜度脫模斜度 中空吹塑制品的轉(zhuǎn)角，凹槽與加強(qiáng)肋要盡可能采用較大的圓弧或球面過渡，以利于成型和減小這些部位的變形，獲得壁厚較均勻的塑料制品。 由于中空吹塑成型不需要凸模，且收縮大，故在一般情況下，脫模斜度即使為零也可脫模。但當(dāng)制品表面有皮紋時，脫模斜度應(yīng)在3以上。第第9

13、 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計8 8. .縱向強(qiáng)度縱向強(qiáng)度 包裝容器在使用時，要承受縱向載荷作用，故容器必須具有足夠的縱向強(qiáng)度。對于肩部傾斜的圓柱形容器，傾斜面的傾角與長度是影響縱向強(qiáng)度的主要參數(shù)。如圖9-12所示，高密度聚乙烯的吹塑瓶，肩部L為13mm時，至少要12，L為50mm時，應(yīng)取30。如果小，則由于垂直應(yīng)力的作用，易在肩部產(chǎn)生癟陷。肩部斜面與側(cè)面交接處的圓角半徑r應(yīng)較大。Lr圖9-12 容器肩部傾斜面設(shè)計第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計若容器要承受大的縱向載荷用，要避免采用圖9-13所示的波紋槽。 這些槽會降低容器縱向強(qiáng)度，導(dǎo)致應(yīng)力集中與開裂。利用商標(biāo)設(shè)計也是提高容器強(qiáng)度

14、的方法，當(dāng)然商標(biāo)的凸字或花紋的位置及結(jié)構(gòu)應(yīng)合理。 圖 9-13 帶 周 向 波 紋 槽 的 容 器第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.2 .2 吹塑吹塑模具的類型及典型結(jié)構(gòu)模具的類型及典型結(jié)構(gòu)9 9.2.1 .2.1 吹塑模具的類型吹塑模具的類型1 1. .手動鉸鏈?zhǔn)侥＞呤謩鱼q鏈?zhǔn)侥＞?成型設(shè)備不同，模具的外形也不同。根據(jù)吹塑模具的工作情況，吹塑模具可分為兩種類型。 手動鉸鏈?zhǔn)侥＞咭揽咳斯ご蜷_、閉合模具，它是由玻璃吹塑模具延用過來的，現(xiàn)在已基本上不使用，僅用于小批量生產(chǎn)及試制。它的結(jié)構(gòu)形式如圖9-14所示，模腔是由兩個半片組成的，在它的一側(cè)裝有鉸鏈；在另一側(cè)裝有開、閉模手柄及閉鎖銷

15、子。模具主體可用鑄造法制作。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計2 2. .平行移動式模具平行移動式模具 平行移動式模具是由兩半個具有相同型腔的模具組合而成的，吹塑機(jī)上的開、閉模裝置有油壓式、凸輪式、齒輪式、肘節(jié)式等多種。 通常都是直接用螺釘把模具安裝在吹塑機(jī)上，依靠開、閉模裝置進(jìn)行開、閉模運(yùn)動。模具的安裝方法、安裝尺寸、模具外形大小等都受到所用吹塑機(jī)的限制，因而造成塑件大小、形狀也受相應(yīng)的限制。圖9-15所示的就是這種平行移動式模具。圖9-15 平行移動模具 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.2.2 .2.2 模具模具典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)吹塑模具的典型結(jié)構(gòu)可分為兩種類型：1 1

16、. .組合式結(jié)構(gòu)組合式結(jié)構(gòu) 模具整體由口板1、腹板2和底板5組合而成。如圖9-16所示?？诎搴偷装逵娩摬闹圃?，腹板用鋁合金或其他材料制成。 三部分用螺釘和圓銷緊固。兩半片的定位由裝在腹板上的導(dǎo)柱保證。冷卻水通路在腹板上做出。 為了保證三板之間的密合，每對板的接觸面應(yīng)減小，即在其左、右、后三面適當(dāng)?shù)厝サ粢徊糠?，留下必要的接觸部分，這樣可以相對地增大板間的緊固力，避免使用中松動，產(chǎn)生縫隙，接觸面的加工應(yīng)保證平面性良好和必要的表面粗糙度。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計2 2. .嵌鑲式結(jié)構(gòu)嵌鑲式結(jié)構(gòu) 模具整體由一塊金屬構(gòu)成，一般采用鋁合金鑄件或鍛錠，而在其口部和底部嵌入鋼件，嵌件一般用壓入

17、方法，亦可用螺釘緊固，如圖9-17和圖9-18所示。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計 圖9-17所示為整體鋁錠制成的模體2，在其上下各嵌入?？谇都?和模底嵌件5。模體上做出冷卻水通路。而兩半模的對合由導(dǎo)銷4保證一致。 圖9-18所示為鑄造出冷卻水通路的模體5，其后面由蓋板6把水路封閉。上下各嵌入?？谇都?、2和模底嵌件8、9。嵌件由兩片組成，在其中間做出冷卻水通路。兩片的對合由導(dǎo)銷3保證一致。 這種嵌鑲式結(jié)構(gòu)在制造上要求較高，因嵌件與模體之間必須接觸緊密，否則容易發(fā)生漏水或在塑件上留有拼縫痕跡?？梢圆扇∠葔呵逗蠹庸さ墓に嚪椒?。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計9 9.3 .3 吹

18、塑吹塑模具設(shè)計要點(diǎn)模具設(shè)計要點(diǎn)1 1. .模口?？?成型瓶等容器類塑件時，?？诔尚推靠诓糠?，校正芯棒擠壓成型瓶口內(nèi)徑并切除余料，成型時通過它吹入壓縮空氣。 ?？诘男问饺鐖D9-19所示，圖（a）是具有錐形截斷環(huán)的?？?；圖（b）是具有球面截斷環(huán)的?？凇?第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計2 2. .模底模底 采用注射吹塑成型時不需要切除余料，整體模底與模具本體分開，單獨(dú)安裝在機(jī)床的取件裝置上，兼起取件的作用。若采用管狀坯料進(jìn)行吹塑成型時，模底為兩半個，分別裝在兩半個模具上，在合模時由剪切刃把余料切除，同時剪切刃還起夾持、密封型坯的作用。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計 剪切刃的寬度

19、太小，角度太大，則剪切刃銳利，就有可能在吹制之前使型坯塌落，也有使熔接線厚度變薄的傾向。 如果剪切刃寬度太大，角度太小，則就有可能出現(xiàn)閉模不緊和切不斷余料的現(xiàn)象。若使剪切刃平行地切除余料，則熔接線處的強(qiáng)度大小有改善。 有的資料認(rèn)為剪切刃平行部分的寬度為0.5 1毫米，角度約15時較好。為了防止型坯塌落，又便于清除余料，可以設(shè)置二道剪切刃。剪切刃是關(guān)鍵部分。具有剪切的口模，模底應(yīng)采用象鋼材、鈹銅合金那樣強(qiáng)度好而硬度大的材料。剪切刃處的粗糙度要小，熱處理后要研磨拋光，大批量生產(chǎn)時要鍍以硬質(zhì)鉻，并加以拋光。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計圖9-20是剪切刃截面形狀的形式，圖（a）為一般形式；

20、圖（b）是殘留飛邊的形式，b為0.2毫米；圖（c）是二道剪切刃的形式。表9-2是對不同塑料進(jìn)行吹塑成型時剪切口的推薦尺寸。剪切口的切刃部應(yīng)包括整個瓶底，如圖9-21所示。 第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計塑料名稱b（毫米）a塑料名稱b（毫米）a聚甲醛及其共聚物0.530聚苯乙烯及其改性物0.5130尼龍60.543060聚丙烯0.30.41545聚乙烯（低密度）0.141545聚氯乙烯0.560聚乙烯（高密度）0.241545 表9-2剪切口尺寸第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計3 3. .排氣孔排氣孔 模具閉合后型腔是封閉狀態(tài)，為了保證塑件的質(zhì)量必須把模具內(nèi)的原有空氣加以排除。

21、如果排氣不良，就會在塑件表面上出現(xiàn)斑紋，麻坑、成型不完整等缺陷。應(yīng)當(dāng)特別注意的是排氣孔的部位應(yīng)設(shè)在成型中空氣容易貯留的地方，即最后吹起來的地方，如多面體的角部、圓瓶的肩部等處。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計吹塑模具的排氣辦法吹塑模具的排氣辦法: : 如果可能的話，可在分型面上開設(shè)排氣槽。排氣槽的寬度為1020毫米，深度為0.0300.05毫米，用磨削和銑削的辦法加工。在平面部分排氣，可以采用以銅粉末冶金方法制造的多孔性金屬來排氣,如圖9-22a所示。圖9-22b所示是在平面部位開排氣孔的方法，先鉆一直徑約為10毫米的孔，在該孔中嵌入兩面磨去約0.10.2毫米的圓柱銷。利用形成的銷、孔

22、之間的間隙排氣，不會給塑件留下痕跡。圖9-22c是表示在角隅部及肩部開設(shè)排氣孔的辦法，排氣孔的直徑約0.10.3毫米，吹塑成型后也不會給塑件留下痕跡。還可以利用嵌件的排氣間隙排氣，如在瓶的首部及底部的嵌件處設(shè)置極為微小的間隙也可以排氣。 (a)(c)圖9-22 排氣結(jié)構(gòu)(b)第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計5 5. .模具的冷卻模具的冷卻 通常把吹塑模具的溫度控制在2050的范圍內(nèi)。模具溫度低，則成型周期短，成型效率高。進(jìn)行中空吹塑成型時，塑件部分的厚度不一樣，若冷卻速度一樣，厚壁部就冷卻慢，塑件表面會凹凸不平；又由于塑件各部分不均勻的冷卻，在塑

23、件中存有殘余應(yīng)力，故塑件易變形，耐沖擊性和耐應(yīng)力開裂性減小。由于來自型坯的熱量與塑件的厚度成正比例，因此有必要根據(jù)塑件的壁厚來對模具施行冷卻。對于瓶類塑件，根據(jù)塑件的壁厚可把模具分為三部分，即首部、圓筒體部、底部。對模具也按此分為三部分進(jìn)行冷卻，以不同的冷卻水溫度，流速達(dá)到使各部分冷卻速度相同，保證提高塑件的質(zhì)量。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計 模具的冷卻方式與一般注射模具相同，也是用冷水冷卻。冷卻水通道可以用鉆孔加工成，也可以用鑄造的辦法加工出來。為了提高冷卻效果，必要時可以在孔道中設(shè)置紊流器，用以增大冷卻表面的面積。模具材料不同，熱傳導(dǎo)率不同，也有必要注意防止在塑件相同壁厚處出現(xiàn)冷卻不均勻的情況。第第9 9章章 吹塑模具設(shè)計吹塑模具設(shè)計6 6. .模具接觸面模具接觸面 模具接觸面若粗糙，則塑件上分裂線大而顯眼。若對模具接觸面進(jìn)行精細(xì)加工，使模具合并線能正確地符合一致，則塑件上的分型線很細(xì)微，幾乎看不見。為了使塑