第9章 吹塑模具设计-10

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1、主讲教师： 丁 立 刚 第9章 吹塑模具设计 9.1 概述 9.1.1 吹塑成型方法 9.1.2 工艺特点 9.1.3 吹塑制品结构工艺特点 9.2 吹塑模具的类型及典型结构 9.2.1 吹塑模具的类型 9.2.2 模具典型结构 9.3 吹塑模具设计要点 思考题及习题 第9章 吹塑模具设计 9.1 概述 吹塑成型是将处于熔融状态的塑料型 坯置于模具型腔中，借助压缩空气将其 吹胀，使之紧贴于型腔壁上，经冷却定 型得到中空塑料制品的成形方法。 吹塑成型可以获得各种形状与大小的 中空薄壁塑料制品，在工业中尤其是在 日用工业中应用十分广泛。几乎所有的 热塑性塑料都可以用于吹塑成型，尤其 是PE。 第9

2、章 吹塑模具设计 9.1.1 吹塑成型方法 吹塑成型方法主要有以下几种形式。 1.挤出吹塑成型 其成型过程如图9-1所示。 第9章 吹塑模具设计 2.注塑吹塑成型 这种方法是用注塑机在注塑模具中制成吹塑型坯 ，然后把热型坯移入吹塑模具中进行吹塑成型，如 图9-2所示。 第9章 吹塑模具设计 3.注塑拉伸吹塑成型 这种方法与注塑吹塑相比，只是增加了将有底 的型坯加以拉伸这一工序，成型过程如下: （1）把熔融塑料注入模具，急剧 冷却，成型出透明的有底型坯，如 图9-3所示。 第9章 吹塑模具设计 （2）将注塑的型坯，其螺纹部分 随模具螺纹成型块一起随转盘带动 移到加热位置，用电阻再将型坯内 外加热

3、，如图9-4所示。 第9章 吹塑模具设计 （3）将加热后有底型坯，移至拉伸吹塑位置，拉 伸长2倍，如图9-5a所示，吹塑成型如图9-5b所示。 （4）将拉伸吹塑后的制件移到下一位置，螺纹成 型块半合部打开，取出制品，如图9-6所示。 第9章 吹塑模具设计 这种成型设备实际 上是一台多工位注塑机 模具，设有四个工位， 每个工位相隔90，图 9-7所示是注塑有底型 坯第一工位和拉伸吹塑 第三工位。 第9章 吹塑模具设计 9.1.2 工艺特点 挤出吹塑是我国目前成型中空塑件制品的主 要方法。下面以挤出吹塑为例介绍其工艺特点。 1.加工温度和螺杆转速 原则是在既能挤出光滑而均匀的塑料型坯， 又不会使挤

4、压转动系统超负荷的前提下，尽可能采 用较低的加工温度和较快的螺杆转速。 第9章 吹塑模具设计 2.成型空气压力 一般在0.20.69Mpa范围内，主要根据塑料熔融粘度的高 低来确定其大小。 粘度低的，如尼龙、聚乙烯，易于流动吹胀，则成型空气 压力可小些； 粘度高的，如聚碳酸脂、聚甲醛，流动及吹胀性差，那就 需要较高的压力。 成型空气压力大小还与制品的大小、型坯壁厚有关，一般 薄壁和大容积制品宜用较高压力，而厚壁和小容积制品则用较 低压力。最合适的压力在0.10.9Mpa的压力范围内，以每递 增0.1Mpa的办法，分别吹塑成型一系列中空制件，用肉眼分辨 其外形、轮廓、螺纹、花纹、文字等清晰程度而

5、进行确定。 第9章 吹塑模具设计 3.吹胀比 制品尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹胀的倍 数，称为吹胀比。 型坯尺寸和质量一定时，制品尺寸愈大，型坯 吹胀比愈大。 虽然增大吹胀比可以节约材料，但制品壁厚变 薄，成型困难，制品的强度和刚度降低；吹胀比过 小，塑料消耗增加，制品有效容积减少；壁厚，冷 却时间延长，成本增高。一般吹胀比为24倍，用 1:2较适宜，此时壁厚较均匀。 第9章 吹塑模具设计 4.模温和冷却时间 材料的熔融温度较高者，允许有较高的模具温度，反之， 则应尽可能降低模具温度。模具温度过低，塑料冷却就过早 ，则形变困难，制品的轮廓和花纹等均会变得不清楚；若模 具温度过高，则冷却时间延

6、长，生产周期增加；如果冷却程 度不够，则容易引起制品脱模变形，收缩率大和表面无光。 为防止聚合物因产生弹性回复作用引起制品形变，中空吹 塑成型制品的冷却时间一般较长，可占成型周期的1/3 2/3。 对厚度为12mm的制品，一般只需几秒到十几秒的冷却时 间已足够。 第9章 吹塑模具设计 表9-1为几种有代表性的塑料中空制件的吹塑成型工艺条件。 工艺条件 醋酸纤维CA 硬聚氯乙 烯HPVC 聚乙烯PE尼龙1010 聚碳酸酯 PC 电筒500ml瓶浮球100ml瓶圆筒 料筒温度 后() 中() 前() 机头温度 () 模口温度 () 螺杆形式 型坯挤出时间(s) 充气时间 (s) 冷却时间 (s)

7、总周期 (s) 充气压力(10Pa) 充气方法 吹胀比 产品质量 (g) 螺杆转速 r/min 挤压机 110115 130135 150155 160162 160 渐变压缩 22 12 3 45 0.30.34 顶吹 1.5:1 5055 16.5 45mm 立式挤出机 145150 150155 165168 165170 180 渐变压缩 30 15 3 55 0.4 顶吹 2:1 7580 16.5 45mm 立式挤出 机 140150 155160 160 160 渐变压缩 15 15 5 40 0.30.4 顶吹 2.5:1 80 22 89mm 卧式挤出 机 140170 21

8、5225 210215 210215 180190 突变压缩 20 10 5 40 0.20.3 顶吹 2:1 7 12 30mm 卧式挤出机 220240 240260 240260 190210 190200 渐变压缩 60 2030 1015 120 0.69 顶吹 1.6:1 300 11.5 50mm 立式挤出 机 第9章 吹塑模具设计 9.1.3 吹塑制品结构工艺特点 常见的中空成型制品几何型状有圆形、长方形 、正方形、椭圆形、球形、异形等。进行中空制品 的结构设计时要综合考虑塑料制品的使用性能、外 观、成型工艺性与成本等因素。也就是说要确定好 塑件的吹胀比、延伸比、螺纹、塑件上的

9、圆角、支 承面及脱模斜度等。下面分别叙述对它们的具体要 求。 第9章 吹塑模具设计 1.吹胀比（BR） 型坯截面形状一般要求与制品外形轮廓形状大小一致，如 吹塑圆形截面瓶子，型坯截面应为圆形，若吹塑方形截面塑料 桶，则型坯为方形截面，或用壁厚不均匀的圆截面型坯，以获 得壁厚均匀的方形截面桶。 吹胀比表明了塑料制品径向最大尺寸与挤出机头口模尺寸之 间的关系。当吹胀比确定后，便可根据塑料制品的最大径向尺 寸及制品壁厚确定机头口模尺寸。机头口模与芯模间隙可用下 式确定： =tBR 式中口模与心模的单边间隙； t制品壁厚； BR吹胀比； 修正系数，一般取11.5，它与加工塑料粘度有关 ，粘度大，取小值

10、。 第9章 吹塑模具设计 2.延伸比（SR） 在注塑拉伸吹塑中，塑料 制品长度与型坯长度之比称为 延伸比。如图9-8所示，c与b 之比即为延伸比。延伸比确定 后，型坯长度就可确定。一般 情况下，延伸比大的制品，其 纵向和横向强度均较高，为保 证制品的刚度和壁厚，生产中 一般取SRBR=46为宜。 第9章 吹塑模具设计 3.螺纹 吹塑成型的螺纹通常采用截面为梯形、半圆形，而不采 用普通细牙或粗牙螺纹，因为后者难以成型。为了便于清理 制品上的飞边，在不影响使用的前提下，螺纹可制成断续的 ，即在分型面附近的一段，塑料制品上不带螺纹，如图9-9a 所示。 图9-9b和c是用凸缘和凸环锁紧瓶盖的形式。

11、第9章 吹塑模具设计 4.支承面 当中空制品需要一个面为支承时，一般应将该 面设计成内凹形。这样不但支承平稳而且具有较高 的耐冲击性能。图9-10a是不合理的，而图9-10b是 合理的。 第9章 吹塑模具设计 5.刚度 为提高容器刚度，一般在圆柱容器上贴商标区 开设圆周槽，圆周槽的深度宜小些，如图9-11a所示 。在椭圆形容器上也可以开设锯齿形水平装饰纹， 如图9-11b所示。这些槽和装饰纹不能靠近容器肩部 或底部，以免造成应力集中或降低纵向强度。 第9章 吹塑模具设计 6.圆角 7.脱模斜度 中空吹塑制品的转角，凹槽与加强肋要尽可能 采用较大的圆弧或球面过渡，以利于成型和减小 这些部位的变形

12、，获得壁厚较均匀的塑料制品。 由于中空吹塑成型不需要凸模，且收缩大，故 在一般情况下，脱模斜度即使为零也可脱模。但 当制品表面有皮纹时，脱模斜度应在3以上。 第9章 吹塑模具设计 8.纵向强度 包装容器在使用时，要承受纵 向载荷作用，故容器必须具有足够 的纵向强度。对于肩部倾斜的圆柱 形容器，倾斜面的倾角与长度是影 响纵向强度的主要参数。如图9-12 所示，高密度聚乙烯的吹塑瓶，肩 部L为13mm时，至少要12，L为 50mm时，应取30。如果小， 则由于垂直应力的作用，易在肩部 产生瘪陷。肩部斜面与侧面交接处 的圆角半径r应较大。 第9章 吹塑模具设计 若容器要承受大的纵向载荷用，要避免采用

13、图9-13 所示的波纹槽。 这些槽会降低容器纵向强度，导致应力集中与开裂 。 利用商标设计也是提高容器强度的方法，当然商标 的凸字或花纹的位置及结构应合理。 第9章 吹塑模具设计 9.2 吹塑模具的类型及典型结构 9.2.1 吹塑模具的类型 1.手动铰链式模具 成型设备不同，模具的外形也不同。根据吹塑模具的工 作情况，吹塑模具可分为两种类型。 手动铰链式模具依靠人工打开、闭 合模具，它是由玻璃吹塑模具延用过来 的，现在已基本上不使用，仅用于小批 量生产及试制。它的结构形式如图9-14 所示，模腔是由两个半片组成的，在它 的一侧装有铰链；在另一侧装有开、闭 模手柄及闭锁销子。模具主体可用铸造 法

14、制作。 第9章 吹塑模具设计 2.平行移动式模具 平行移动式模具是由两半个具有相 同型腔的模具组合而成的，吹塑机上的 开、闭模装置有油压式、凸轮式、齿轮 式、肘节式等多种。 通常都是直接用螺钉把模具安装在 吹塑机上，依靠开、闭模装置进行开、 闭模运动。模具的安装方法、安装尺寸 、模具外形大小等都受到所用吹塑机的 限制，因而造成塑件大小、形状也受相 应的限制。图9-15所示的就是这种平行 移动式模具。 图9-15 平行移动模具 第9章 吹塑模具设计 9.2.2 模具典型结构 吹塑模具的典型结构可分为两种类型： 1.组合式结构 模具整体由口板1、腹板2和底板5组合而成。如图9-16所示 。口板和底

15、板用钢材制造，腹板用铝合金或其他材料制成。 三部分用螺钉和圆销紧固。两半片 的定位由装在腹板上的导柱保证。 冷却水通路在腹板上做出。 为了保证三板之间的密合，每对板 的接触面应减小，即在其左、右、 后三面适当地去掉一部分，留下必 要的接触部分，这样可以相对地增 大板间的紧固力，避免使用中松动 ，产生缝隙，接触面的加工应保证 平面性良好和必要的表面粗糙度。 第9章 吹塑模具设计 2.嵌镶式结构 模具整体由一块金属构成，一般采用铝合金铸件或锻锭 ，而在其口部和底部嵌入钢件，嵌件一般用压入方法，亦可 用螺钉紧固，如图9-17和图9-18所示。 第9章 吹塑模具设计 图9-17所示为整体铝锭制成的模体

16、2，在其上下各 嵌入模口嵌件1和模底嵌件5。模体上做出冷却水通路 。而两半模的对合由导销4保证一致。 图9-18所示为铸造出冷却水通路的模体5，其后面 由盖板6把水路封闭。上下各嵌入模口嵌件1、2和模 底嵌件8、9。嵌件由两片组成，在其中间做出冷却水 通路。两片的对合由导销3保证一致。 这种嵌镶式结构在制造上要求较高，因嵌件与模 体之间必须接触紧密，否则容易发生漏水或在塑件上 留有拼缝痕迹。可以采取先压嵌后加工的工艺方法。 第9章 吹塑模具设计 9.3 吹塑模具设计要点 1.模口 成型瓶等容器类塑件时，模口成型瓶口部 分，校正芯棒挤压成型瓶口内径并切除余料，成型时 通过它吹入压缩空气。 模口的形式如图9-19 所示，图（a）是具有锥 形截断环的模口；图（b ）是具有球面截断环的模 口。 第9章 吹塑模具设计 2.模底 采用注射吹塑成型时不需要切除余料，整体模 底与模具本体分开，单独