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1、陈忠祥徐虹(蚌埠华光鲲鹏玻璃厂 233030)(蚌埠隆华机器厂一分厂)1引言 玻璃瓶在模具内成形的过程中 ,其初形料泡成型形状合理与否是制品成形中的一个关键 ,而要形成初形料泡的良好原形 ,则初型模的设计是一个重要的技术环节 ,而模具的结构又随着不同的成形方法有所差异 ,这里介绍的是采用吹 - 吹法生产小口瓶的初型模的设计 。 采用吹 - 吹法的料泡 ,由于用吹气而成 ,故料泡温度梯度分布及壁厚均布不易得到稳定 。再 加上工艺上原有很多复杂因素 ,例如掌握不好机速 、 时机及料滴温度等条件 ,因此 ,即使在设 计初型模料泡时无一缺陷 ,但在成形时未必能得到预想的好料泡 。这样 ,把 “优质料泡
2、” 用数值说明是非常困难的 。所以目前设计人员也只是依靠以往的经验或现有的吹制实践 ,来确 定制品玻璃体积与初型模内腔容积比例关系 ,以及料泡内腔尺寸与成型模相应尺寸比例关 系 。下面是本文所介绍的一种实用的初型模设计方法 ,供玻璃瓶行业同仁们参考 。2设计方法2 . 1确定过容率 P 初模料泡的过容率就是热玻璃滴入初型模内腔中所剩的 “空头” 所占整个热玻璃体积的比例 ,用公式 表示P = ( V B - V C) / V G 100 %式中V B 初型模 、 口模 、 闷头三者内腔之 和减去顶芯子成型部分的容积V G 热玻璃体积 ( 重量 0 . 4 1 . 025) 一般重量瓶的过容率控
3、制在 25 %30 % , 标 准瓶的过容率控制在 32 %40 % , 轻量瓶的 过容率控制在 41 %50 % 。2 . 2由设计瓶重 G , 确定 V B 由公式 , 可转变为公式 V B = G/ ( 1 + P/ 100)式中 热玻璃比重2 . 3设计初模内腔一般先画出瓶型 , 然后再在瓶腔内设计 初型模内腔 , 如图 1 所示说明之 。2 . 3 . 1确定初模内腔长度a . 一般较轻的瓶子H = ( 0 . 860 . 89) H0b. 较重的瓶子H = ( 0 . 900 . 92) H0玻璃与搪瓷26 卷 4 期H图 133 c . 异形瓶 ( 如扁瓶 、 高白料异形瓶)H
4、= ( 0 . 930 . 95) H0或者根据单滴或双滴行列机料泡延伸值表 1 查出延伸值 后 , 确定内腔长度 初型料泡的延伸量总偏差为 15 % , 对一些异形瓶延伸值应较表格中小些 。H0 , 一般表 1初型料泡延伸间隙值 / mm单滴/ 双滴2 . 3 . 2初型内腔颈尺寸直线段h = 510mm , d = d0 - ( 0 . 61 . 0) mm 口模部分直边长度一般取 1 . 52 . 0 mm 左右 。2 . 3 . 3确定闷头直径 确定如图 2 所示 。2 . 3 . 4闷头深度 S6 mm 。D0 . 75 D 0 , 或用作图法一般取 3 4mm ,大形瓶取 52 .
5、 3 . 5确定 A1 、A2 、A3 点 ,用光滑曲线连接 。A1 点 : 未来初型料泡轮廓与 X - X 轴交点 。初型模与成型模模腔在 X 轴水平面上断面面积之差 ( 与过 容率大小有关) 约为 40 % 。图 2 A2 点 :连接肩内外弧圆心线与未来初型模料泡相交点确定 A1 、A2 、A3 点后 ,用仿成型模内腔形状用光滑曲线联接 A1 、A2 、A3 、A 点即可 。对与 750 ml 有肩葡萄酒瓶类似的瓶形 ,初型模内腔也有用各种截锥体圆滑连接的形状 。34 玻璃与搪瓷26 卷 4 期瓶口以下高度 H0瓶子总重量 / g 225225 - 680680 - 11351135 -
6、160079902 . 0/ 3 . 2911022 . 5/ 3 . 61031163 . 0/ 4 . 04 . 5/ 5 . 21171303 . 5/ 4 . 45 . 0/ 6 . 01311424 . 0/ 5 . 25 . 5/ 6 . 41431554 . 5/ 6 . 66 . 0/ 6 . 77 . 0/ 7 . 91561685 . 0/ 6 . 06 . 5/ 7 . 17 . 5/ 8 . 71691825 . 5/ 6 . 47 . 0/ 7 . 98 . 0/ 9 . 11831946 . 0/ 6 . 77 . 5/ 8 . 38 . 5/ 9 . 919520
7、86 . 5/ 7 . 18 . 0/ 9 . 19 . 0/ 10 . 72092207 . 0/ 7 . 58 . 5/ 9 . 59 . 5/ 11 . 12212347 . 5/ 7 . 99 . 0/ 9 . 910 . 5/ 12 . 312 . 5/ 13 . 92352468 . 0/ 8 . 79 . 5/ 10 . 311 . 5 / 12 . 713 . 5/ 15 . 12472608 . 5/ 9 . 110 . 0/ 10 . 712 . 0/ 13 . 514 . 0/ 15 . 52612729 . 0/ 9 . 510 . 5/ 11 . 512 . 5/ 1
8、3 . 915 . 0/ 16 . 327328511 . 0/ 12 . 313 . 0/ 15 . 115 . 5/ 17 . 128629811 . 5/ 12 . 713 . 5/ 15 . 516 . 0/ 18 . 029931012 . 0 - / 13 . 514 . 5/ 16 . 317 . 0/ 19 . 02 . 4 “初型” 体积校核 用积分法或分段求积法 ,先求出 “初型” 体积 V B , 再计算过容率 P 同原设计 P 值比较 , 误差大时对初型模内腔几何尺寸进行修正 。2 . 4 . 1积分法求解 V B ( 如图 3 所示) 对于一对称的旋转体 , 如对中心
9、线 O X 对称旋转 体 , 其外形轮廓曲线方程式为 y = f ( x ) , 则面积 yd x 绕 O X 轴旋转所得体积为V =y2 dx设 y1 = y2 ,则可选若干点于原曲线 y 上而另行绘 得曲线 y1 ,然后用面积仪直接测得该曲线下的面 积 ,再乘以,即为该旋转体的体积 。2 . 4 . 2分段求积法把初型模内腔分切成许 多部分 ,即有许多平截正圆锥体和圆柱体构成每 一个平截正圆锥 ,其体积由公式 计算 :V 圆柱体 =h ( D 1 2 + D 1 D 2 + D 2 2 ) / 1200图 3 式中 h 为平截正圆锥体高度 , 单位 mm ,体积单位 ml 。由公式 可得圆
10、柱体体积公式V 圆柱体 =h D 2 / 4000 则初型模内腔体积为许多平截正圆锥体与许多圆柱体体积累加而得 。2 . 5如何确定闷头形状对于一般瓶底 ( 浅凹底) , 闷头底形状由小 r 大 R 两段圆弧组合成 , 曲线圆弧形状见图2 。当闷头深度 S 4mm ,采用小 r 平底 。而对于瓶底为凹穴形状 ( 即深凹底 , 如 750ml 葡萄酒瓶) ,还要考虑瓶子成形中的一些情 况 ,应予特殊设计 。为了保证产品底部厚度均匀 ,根据其形状可采取数值不同的延伸值 。 在凹穴最深处的延伸值等于或大于正常值的二分之一 , 这样既可使料泡翻转后偏斜现象得到纠正 , 又可使初型料泡在正吹气之前就接近
11、模底 , 使制品底部玻璃料均匀分布 , 并避 免了瓶身往瓶底过薄现象出现 。简言之 , 闷头型腔设计为模仿制品凹底的形状 。2 . 6关于异形初型模型分模面确定对于非圆形即异形对称型模分模面哈夫线的确定 , 一般选择如图 4 ( 初模底部方向俯视 示意图) 所示 。2 . 6 . 1矮扁瓶 、 扁瓶 、 方瓶初型模内腔形状为仿长方形或仿方形 , 其分模面哈夫线为长方形 对角线 , 见图 4 ( a) 。2 . 6 . 2椭圆形扁瓶初型模内腔形状为仿椭圆形 , 其分模面哈夫线是椭圆长轴线 , 见图 4( b) 。2 . 6 . 3三角形瓶初型模内腔形状为仿三角形 , 其分模面哈夫线为三角形底边高
12、 , 见图 4( c) 。玻璃与搪瓷26 卷 4 期35 图 42 . 7初型模外径及散热一般初型模外径是按所选的模具抱钳的内径而定 , 因行列机的型号不同而有所不同 , 其 结构见行列机 模具设计资料 。对于机速快 、 双滴行列机 , 初型模外圆表面铣散热片或车散热模槽 , 其初型模内腔颈部 应均匀加工几个 8mm 的保温孔 ,孔深长度按瓶子颈部长短而定 ; 对于外径较小的模具散热问题一般 就 不 要 考 虑 了 。如 现 广 泛 采 用 的 BL H6 8 140 型 八 双 六 双 行 列 机 , 外 径 为 136mm 的初模外圆表面就不必加工铣散热槽了 。表 2几种常见瓶型的瓶重 G
13、 、 过容率 P 、 延伸间隙值 举例3 总结3 . 1要得到玻璃料均匀分布的制品 ,正确地设计初型模内腔尺寸是一个重要因素 ,但不是 决定性因素 ,还必须保证必要的生产条件 : 玻璃料应具备正确相同的供料形状和温度 ; 玻璃料滴重量应严格控制在公差范围内 ; 玻璃料滴应准确地落入模具中相应位置 ; 制瓶机必须调整到良好的工作状态 。满足这 4 个必要的生产条件 ,再加上正确的初型模内腔轮廓尺寸 ,就能生产出质量好的36 玻璃与搪瓷26 卷 4 期品 种行列机机型瓶口以下高度瓶重 g过容率 %延伸间隙值 mm备 注640 ml 啤酒瓶EF 机十双27248044 . 733轻量瓶国产机八双六双
14、27252540 . 2421标准瓶重QD6 六单机2725404015标准瓶重QD6 六单机27251036 . 715较轻瓶原六单初模基础上改进450 ml 啤酒瓶八双六双机20748541 . 565标准瓶重 ,初模 内腔为 “宽阔底形”QD6 六单机450 ml 白酒瓶八双六双机20542533 . 5318较轻重 ;瓶型 :颈长肚大QD6 六单机21247528 . 953 . 6标准瓶 ;瓶型 :三棱瓶QD6 六单机21552030 . 776重量瓶 ;瓶型 :扁六棱形500 ml 白酒瓶八双机24447539 . 515较轻瓶QD6 六单机2444753815标准瓶型 “颈较长”
15、QD6 六单机22241539 . 7616 . 3较轻瓶 ,标准瓶型 “颈较长”产品 。3 . 2 对于硬化速度快的玻璃 ,过容率应适当降低 。这样初型料泡能相对厚些 ,可保证玻璃 料的塑性 ,适应成形需要 。3 . 3 过容率的大小直接影响产品质量 。因为对于任何一种产品 ,其重量 、 玻璃料体积是一 定的 。产品确定 ,其初型模型腔长度也随之确定 。如果过容率大 ,模腔总体积就大 ,其直径 也大 ,落料到位较容易 ,但相应实心料长度就短 ,倒吹气后空穴就大 ,初型料泡壁就薄 ,正吹 气后易产生波纹状壁 ,产品均匀度就差 。反之 ,过容率过小 ,模腔总体积就小 ,其直径相应就 小 ,落料困
16、难 ,对成形瓶口不利 ,产品均匀度也不一定好 。因此 ,过容率的大小是衡量初型模 内腔轮廓尺寸是否合适的尺度 。参考文献齐齐哈尔轻工学院主编. 玻璃机械设备. 北京 :轻工业出版社 ,1991梁德海 陈茂雄编译. 玻璃生产技术 ,北京 :轻工业出版社 ,1984 邓念东编. QD4 型行列式制瓶机 ,北京 :轻工业出版社 ,1984 吴柏诚等编. 玻璃制造技术 ,北京 :轻工业出版社 ,1993 山东轻工机械厂编. 行列式制瓶机 模具设计资料 ( 吹吹法) 范垂德等编译. 玻璃模具与瓶型设计 ,北京 :轻工业出版社 ,1981123456(上接第 61 页)由于微晶玻璃除具有膨胀系数低 、 能承受急剧 的温度变化以外 ,还有保温 、 硬度和机械强度高 ,不 容易出现伤痕 ,表面平
