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洗發水瓶擠出吹塑模具設計

廣州云輝塑料包裝 2020-06-27 16:56:4210010

中空吹塑成型是一種發展迅速的塑料加工方法，分為擠出吹塑和注塑吹塑，目前，已發展成為僅次于注塑成型和擠出成型的第三大塑料制品成型方法。洗發水瓶是一種中空制件，在日常生活中隨處可見，結構上一般為瓶口比瓶身小得多，無法用注塑成型方法一次成型，需要用中空吹塑成型生產。擠出吹塑模具具有結構簡單、成本低、工藝簡單、效益高等特點。筆者對一款洗發水瓶的擠出吹塑模具進行了設計。

1 洗發水瓶結構分析

洗發水瓶的示意圖如圖1所示。

洗發水瓶擠出吹塑模具設計

因高密度聚乙烯(PE-HD)容器手感好，質輕，無毒無味，適用于洗發水的包裝，瓶體選用PE-HD材料，其密度為0.95 g/cm 。洗發水瓶的容積為450 mL，壁厚約為1.0 mm。客戶要求成型的產品無飛邊，分模線處要結合平整，無錯位，無明顯分模線痕跡。

2 擠出吹塑模具結構設計

在塑料中空制品生產中，吹塑制品的質量和產量除了受到吹塑設備的精度及其自動化程度的影響外，主要受吹塑模具結構和模具加工質量的影響。在模具結構方面，切坯口的結構、排氣系統和冷卻系統的設置合適與否，對制品質量和產量有著非常大的影響。

2.1 擠出吹塑模具整體結構

擠出吹塑模具主要是由兩瓣凹模型腔(陰模)構成，吹塑成型時模具應滿足以下要求：

(1)可成型形狀較復雜的中空制品；

(2)能有效地夾斷型坯，并保證制品接合線的強度；

(3)能有效和快速排氣；

(4)能快速、均勻地冷卻塑料制品，并減小模具壁內的溫度梯度，以減少成型時間與制品翹曲量。

由于洗發水瓶相對來說比較小，生產批量大，從降低制造加工模具成本和保證模具精度等方面綜合考慮，擠出吹塑模具采用一模兩腔結構，整體設計借助Pro/E 4.0軟件完成。在Pro/E 4.0中，完成整套模具的設計流程為：首先依據原始尺寸建立洗發水瓶的原始三維模型，其次在“制造”模塊，以子類型為“模具型腔”新建文件，調入前面建好的三維模型并做好一模兩腔的布局，按“按尺寸”規則設置參照模型的縮水率為2％，適當放大原模型，以抵消制品吹漲后冷卻時在尺寸上產生的收縮，然后創建毛坯工件，進行分型面設計，再利用分型面分割體積塊并抽取模具元件，再在模具元件上進行切坯口、余料槽、排氣系統與冷卻系統的結構設計，最后進行導柱、導套等輔助部分的加工設計。

洗發水瓶的擠出吹塑模具由兩瓣完全對稱的凹模型腔組成，最終完成的凹模型腔的組合結構如圖2所示。

洗發水瓶擠出吹塑模具設計

合模之前，擠出型坯逐漸從擠出機機頭擠入兩瓣凹模型腔的中間，達到所需的型坯長度后，兩瓣凹模同時向中心靠攏，位于另一半凹模上的導柱插入導柱孔4，在吹塑機的鎖模力作用下鎖緊模具，瓶口嵌塊2與瓶底嵌塊6上的切坯口切除多余的坯料，然后，吹氣桿從瓶口部分插入，成型瓶口并通人壓縮氣體吹漲瓶坯得到洗發水瓶制品。開模時，兩瓣凹模同時向外分開，脫出制品。

2.2 分型面的選擇

分型面設計是設計吹塑模具時首先要考慮的一個問題。分型面的位置應使模具對稱，減小吹脹比，易于制品脫模。因此，分型面的位置由吹塑制品的形狀確定。洗發水瓶的外形類似橢圓形，對橢圓形容器，分型面應通過橢圓形的長軸，吹塑模具以分型面為界，設計成相配合的兩個對稱半模，半模結構如圖2所示。

2.3 切坯口和余料槽設計

在吹塑成型過程中，模具閉合的同時應將多余的料切斷，所以擠出吹塑模具的瓶口和瓶底部位均設有切坯口，它不僅起切斷余料的作用，同時在吹脹之前，它還起著在模內夾持封閉型坯的作用。設計瓶口和瓶底嵌塊時應主要考慮切坯口與余料槽的結構，它們對吹塑制品的成型與性能有重要的影響。

洗發水瓶的頸部和底部均采用嵌塊設計，切坯口位于嵌塊上，做成一個整體，有助于切去頸部余料，減少裝配誤差。擠出吹塑模具的模口部分應是鋒利的切口，以便切斷型坯。切斷型坯的切坯口的寬度約為0.5~2.5 mm，過小會減小吹塑制品接合縫的厚度，降低其接合強度，甚至容易切破型坯導致制品不易或不能吹脹；過大則無法切斷多余的尾料，甚至無法使模具完全閉合，導致制品出現明顯的合模飛邊或在合模處向外凸。取切坯口寬度為1mm。

在夾坯口刃口后方開設余料槽，其位于模具分型面上。余料槽的深度對吹塑制品的成型有很大影響，尤其是對直徑大、壁厚小的型坯。因此，余料槽的槽深選擇要合適，每半邊模具的余料槽深度取型坯壁厚的90%，即0.9 mm。切坯口和余料槽的具體結構如圖3所示。

洗發水瓶擠出吹塑模具設計

2.4 排氣系統的設計

與注塑成型相比，成型容積相同的中空制品時，吹塑模具內排出的空氣量要比注塑成型模具多得多，而且吹塑模具內的壓力很小，空氣不易排出模外，因此，對吹塑模具的排氣功能要求較高。排氣不良將導致制品表面出現粗糙、凹痕、表面文字或圖案不清晰等缺陷，另外，還會延長制品的冷卻時間，造成制品壁厚分布不均勻，降低制品的力學性能。對于PE-HD吹塑制品，為使制品有光滑的表面，一般需要對模具型腔表面作噴砂處理，使模具型腔表面稍微有些粗糙，因為這樣能在模具型腔內提供表面微小的網狀排氣通道，使模具型腔易于排氣。此洗發水瓶的制造材料為PE-HD，故采用的排氣方法是：在模具型腔表面進行噴砂處理并在分型面上開設排氣槽。排氣槽采用先淺后深，先窄后寬的形式進行銑削加工。由于洗發水瓶的外觀要求較高，排氣槽深度的選取要恰當，不應在制品上留下痕跡。對于外觀要求高的制品，排氣槽寬度可取5～25 mm。故在靠近內腔壁處設計淺槽的槽深僅為0.02 mm，槽寬為13 mm，長為1.5 mm，以免在制品上留下明顯的痕跡；之后深槽的槽深擴大至1.5 mm，槽寬為16 mm，一直延伸至模外，以順利排氣。

2.5 冷卻系統的設計

由于洗發水瓶模具的尺寸比較小，采用的冷卻方式與注塑模具類似，直接在模壁內縱、橫方向鉆出冷卻水通道，其特點是冷卻水直接接觸模體散熱，結構簡單，冷卻效果較好。冷卻水從模具底部進去，出口處設在模具的頂部，一方面可避免產生空氣泡，另一方面是因為出口處的冷卻水經過熱傳導后，其水溫比人口時高，能使冷卻水按自然升溫的方向流動，有利于模具溫差的均勻性。通常冷卻水通道的直徑一般為10~15 mm冷卻水通道的孔徑取12 mm，冷卻水通道的排布如圖2所示。