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中空吹塑成型模具设计-型坯挤出模具

  • 上传者:诸葛月月
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文档分类: 机械及其自动化论文

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关于本文

  • 本文标题:中空吹塑成型模具设计-型坯挤出模具.docx
  • 链接地址:https://wk.sbvv.cn/view/17808.html
  • 内容摘要:中空吹塑成型模具设计型坯挤出模具学院:专业:姓名:指导老师:工业自动化学院机械工程学号:职称:副教授中国&#183;珠海二○二○年五月诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计《中空吹塑成型模具设计型坯挤出模具》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。本人签名:日期:年月日中空吹塑成型模具设计型坯挤出模具摘要随着我国的工业发展,对模具的要求越来越高,塑料成型的方式显得十分重要,塑料挤出成型是塑料成型的主要方式之一。人们的需求对挤出模具也有了更高的要求。本次设计的挤出模具是挤出一个矿泉水瓶坯,因此设计单层挤出模具,解决型坯离模膨胀,牵引变形,冷却收缩问题。挤出模具挤出的瓶坯通过吹塑获得良好的塑料瓶。主要是挤出模具的结构设计以及吹塑模具的方案设计,挤出模具的主要零件有口模、芯模和分流锥。还有对其他零件的尺寸计算,并且使用Proe进行实体建模,导出二维图,使用CAD绘图软件进行装配图和零件图的标注尺寸和技术要求。关键词:塑料成型;挤出模具;吹塑模具HollowblowmoldingmolddesignblankextrusionmoldAbstractWiththedevelopmentofChinasindustrytherequirementsforthemoldaregettinghigherandhigher。Thewayofplasticformingisveryimportant。Peoplesdemandforextrusionmoldalsohashigherrequirements。Theextrusionmoulddesignedinthispaperistoextrudeafreshwaterbottle。Thereforeasinglelayerextrusionmouldisdesignedtosolvetheproblemsofmoldexpaiontractiondeformationandcoolingshrinkage。Thepreformextrudedfromtheextrusionmouldisblowntoobtainagoodplasticbottle。Itismainlythestructuraldesignoftheextrusiondieandtheschemedesignoftheblowmoldingdie。Themainpartsoftheextrusiondiearethemouthdiethecoredieandtheflowcone。BesidesitalsocalculatesthedimeioofotherpartsconductsentitymodelingwithProeexportstwodimeionaldrawingsandUSESCADdrawingsoftwaretomarkthedimeioandtechnicalrequirementsofassemblydrawingsandpartdrawings。Keywords:plasticmoldingandprocessingextrusionmouldplasticsmould目录1绪论11。1概述11。2设计目的及意义11。3国内外发展概况22挤出机头结构及功能22。1挤出型坯22。2挤出型坯的功能和性能要求32。3挤出模具的功能与结构组成42。4挤出模具设计准则及设计步骤62。4。1挤出模具设计准则62。4。2挤出模具设计步骤73挤出机头尺寸设计73。1材料及其性能73。2挤出机的选用83。2。1挤出机的分类83。2。2塑料挤出工艺93。3机头内主要零件的尺寸及其工艺参数103。3。1口模的尺寸设计计算103。3。2芯模的设计计算123。3。3拉伸比和压缩比的确定143。3。4分流锥和分流锥支架的设计153。3。5定径套的设计173。3。6多孔板的设计173。3。7机体的尺寸设计194挤出吹塑成型工艺204。1中空吹塑成型方式204。2挤出吹塑成型的工艺参数204。2。1吹胀定型工艺214。2。2成型技术参数224。3吹塑模具结构选择234。3。1吹塑模具的工作方式234。3。2吹塑模具的组装方式244。3。3吹塑模具的吹气方式254。3。4吹塑模具的启闭方式25总结26参考文献27致谢281绪论1。1概述人们在日常生活中使用的各种容器,随着科技和工业的进步,生产容器的原料一直在进步,如竹子、块石、木头、衣布、皮、陶瓷、玻璃、铁、钢、有色金属等,在第二次世界大战期间,开始出现聚乙烯类的小瓶子类产品。从生产生活所需容器的应用和演变过程,也可以反映出人类文明的发展历程。塑料产品的制造与树脂材料工业及塑料机械设备是一起发展的。最开始是使用热固性塑料生产为主,但是它的卫生方面不能保证、以及重量高、壁厚太厚等原因,现在大部分热固性塑料都退出了,而热塑性塑料基本上充满了塑料产品的整个市场。现在发展的新产品正在不断出现。塑料在模塑成型分类中主要有4大分类,其中包括压塑、挤出、注射、吹塑等成型方法。其中目前运用范围最广,受众面最大的是挤出成型。其具有的高效率,低投入,节能环保等优点被广泛的采用于包括工农业、石油化工、建筑等行业。据相关资料,现在挤出塑料产品是塑料制品的一半以上,它具有的性能特点让它成为了最普遍的塑料生产方法其中一个。挤出成型生产的包括热塑性塑料制品和热固性塑料制品两个。挤出成型有不少优点,包括成本低,生产效率高,生产简单方便,生产环境干净,使用面积少等优点。空心产品是由中空吹塑完成的,为了将固定在机器上的闭合模具内的塑料在气体压力的作用下成功的塑形。可以采取挤出吹塑的方法进行成型,这种方法能够使热熔塑料型坯中间形成空心。其产品拥有较好的耐应力开裂性、耐冲击性,能让容器内的东西不受损;还有耐药性、抗静电性、韧性和耐挤压性等。因此,挤出成型在塑料加工工业中占有很重要的地位。1。2设计目的及意义随着模具的不断发展,越来越多的人将目光投入模具工业生产上面,在当今社会,工业生产离不开模具,模具是非常重要的一种工艺设备,能够将我们日常生活中所用到的所有零部件制作出来。小到杯子大到汽车外壳都是用模具来完成。其他加工制造方法没有模具所具有的那些性能特点。因为模具所包含的内容太多了,而模具自身的材料或者工艺其实成本很低,但是为生产工序创造出来的效率和收益所创造出来的价值不可估量。无论是在我国还是在国外,模具都是工业制造生产的基石,经过专家的估测,全世界制造业粗加工的模具能够占到75%的市场份额,就算在精加工的范畴,也可以达到50%之多。模具对工业制造的影响非常重要,是中国经济的重要组成部分。模具技术的进步显得尤为重要[1]。塑料工业是现在很重要的产业。我国的化工产品在高速发展,在许多行业都能见到塑料工业的身影,比如包装制品包括饮料外盒、快速食品、食用盐、巧克力、干粮等需要各式各样的包装材料每年几百万吨;其中药品包装仍有很大的空间。对于学习模具的整体发展,了解分析模具结构和工作原理,具体细节设计,综合实际运用等方面进行研究、学习,运用绘图、办公软件ProE、CAD、office进行设计。可以很好地掌握模具制造的全过程。1。3国内外发展概况我国加入世界贸易组织,塑料模具产业迎来很多挑战,也有很多发展机会,因为中国塑料模具主要是中低端产品,在价格方面有很大的优势,有些甚至是外国价格的五分之一到三分之一。加入世界贸易组织后,我国在各行各业的出口量大大增加,我国品质精良、价格实惠的中低档模具出口量成倍增长。反观国外进口的产品对我国市场冲击很小,高端模具方面的引进促进了我国模具方面技术的爆发性提高。这使得中国模具发展有了很大的动力[2]。我国的塑料工业快速发展,能够预知中国塑料模具要比模具整体的发展要快,接下来的几年增长率还是会在百分之二十左右。从市场的情况分析来看,塑料模具生产企业对高技术,具有长寿命,精密度高的模具应该更加重视,应该走向国际发展。虽然引来很多投资使得发展迅速,但那些企业基本是自给自足,没有办法统计,所以不能算到数据中。在科技发展社会中,人才是根本。如何在日趋激烈的国际市场站稳脚跟是一件重要的议程。人才梯队的建立,要做到科学发展,源源不断的培养全方位人才。在不断地发展中,我们要学会与时俱进,吸收现代化的技术,运用网络,将现实与虚拟进行结合,促进国内企业智能化。提高模具制造行业的效率,促进动态与系统集成。加快发展的步伐,实现整体的进步。在对模具开发研发的过程中,注意迎合整个工业发展生产的趋势以及特点,针对模具生产的缺点进行改善,引进国外的先进技术,从技术、管理、要求等诸多方面国际化。根据我们实际情况来解决各种问题。2挤出机头结构及功能2。1挤出型坯本次设计的产品是矿泉水瓶坯,设计型坯内径为26mm,外径为28mm。如下图:图2。1型坯二维图图2。2型坯三维图2。2挤出型坯的功能和性能要求使用挤出吹塑成型的塑料产品有很多,其中有包装的、工业的、家用的等。设计制造这些产品之前应该了解它的用途、功能要求、各项性能等要求,这是很重要的一点。挤出瓶坯吹塑矿泉水瓶应有的功能(1)方便简洁的功能应该设计优良的开口,能够方便开闭。因为容器在盛装时,会遇到多次的输入和输出。(2)有效保护防潮、防水、防腐蚀是容器不可缺少的特性;与外边的污染物和其他的液体有一定的分离;防止物品受到污染和腐蚀。塑料产品本身应没有气味气,密性好。(3)产品的出售塑料产品虽不可以直接当作计量工具,但每只容器会有额定的容积。并且设计的体积符合工业要求。(4)产品的展示塑料包装产品有一定的透明度,光泽感和好看的外表来展示产品的功能。2。挤出瓶坯吹塑矿泉水瓶的性能方面确保产品的包装功能,包装材料应有以下几个些性能:(1)卫生性能产品是用来包装饮用液体的,卫生性能一定要严格,在生产过程中,所使用的聚合物、添加剂,不能散发传递对人体有害的物质。(2)力学性能塑料产品的力学性能是不可缺少的,耐压力开裂性能、刚性、耐冲击强度等。使得在盛装液体后,在使用和搬运过程中,不会因为这些问题受损,保证商品的完好。(3)阻渗透性能塑料瓶应有效防止液体的渗出,与氧气、水蒸气保持隔绝,阻止细菌入侵使得液体变质;在有限的保质期期间,能够符合商品的质量要求不变质。(4)耐热性能一般产品都需要经过高温杀菌才能保证商品质量,所以要选择耐热性能高的材料。正常情况下,这个过程的温度大约在90&#176;C左右。(5)经济性能容器有回收利用价值,便于回收利用。2。3挤出模具的功能与结构组成普通塑料挤出成型模具包括了机头与定型模这两部分。机头的作用:可以改变挤出机的熔体塑料的运动,螺旋运动变为直线运动,然后实现下一步塑化。在这个过程中要有一定的压力,才能确保塑件的结构,这样生产产品的截面与口模形状一样。挤出塑件成型的关键部件是机头。定型模的作用:塑料熔体在完成成型之后,虽然截面形状已经基本固定,但是在高温下,其质量会导致其变形。因此,需要借助定径套进行冷却定型,从而确保型坯表面完好无损,尺寸与形状符合相关要求[3]。2。3挤出机头分解视图(1)口模和芯模:口模和芯模分别形成型坯的外表面与内表面型坯的横截面是有口模和芯模决定的。(2)多孔板:多孔板(也可以称之为栅板)可以将挤出机的塑料熔体从螺旋运动改变为直线运动,并且还可以避免其他没有塑化的塑料或杂杂质进入机头。设定多孔板是为了提高压力,从而提升塑件的密度。(3)分流锥和分流锥支架:分流锥可以将经过它的塑料熔体分开流入,产生薄环状后慢慢进入成型区,开始塑化。分流锥支架主要是为了承担分流锥以及芯模的质量,还可以将分流后的塑料熔体加强剪切混合。对于小型机头而言,其分流锥与分流支架通常设计在一起。(4)机头体:挤出机头的主体结构,承载其他零件,起框架作用。连接处应密封以防塑料熔体泄漏。(5)定径套:定型模也是定径套,它可以让从口模挤出的塑料形状快速固定下来,并且按照要求的截面形状进行修正,从而得到尺寸精确的塑件。(6)调节螺钉:一般需要的调节螺钉是48个。本设计选用6个。如图2。1所示调节螺钉4作用是调节控制型坯成型区里口模与芯模之间的间歇与同轴度。2。4挤出模具设计准则及设计步骤2。4。1挤出模具设计准则机头的设计需要符合相关原则,具体如下所示:(1)为了有效降低清洗与安装的时间,挤出机头结构要简单,减少连接件,而且要注意各个零部件的互换性。(2)要尽量使用一体化结构,减少连接的存在。减少组件数量可以提升整机的装配精度,同时降低材料成本,但是单个零件的结构会变得更加复杂。减少连接可以避免漏料,也有可能避免物料降解。必须连接的地方要设计得容易清洗。(3)相对运动的零件之间要处理好密封处理。主要方法是借助体积更大的密封圈与填充绳来密封,通常在静止部件上安装密封材料。这些密封材料具有良好的耐热性与耐磨性,例如PEE和金属铅。(4)在有密封的地方,连接力要分布均匀,接触表面要平整光洁,接触面积尽可能小一些,要对表面压力进行校验。(5)为了使机头便于拆装维修,优先选用法兰连接的方式来连接,如果机头体积重量较大,需要为机头设计安装支架。(6)机头在工作工程中处于高温环境,连接紧固用的螺栓要经过特殊处理防止氧化,螺栓和加热器之间要避免光干涉,要尽量使其安装容易。(7)挤出机各个区域的工作温度可能不相同,设计是要考虑到因温度不同而产生的变形。(8)设计挤出机头的过程中,要避免在机头外壳上钻孔,开槽,实在无法避免的时候要确保机头的受力强度符合要求。设计流道的基本结构要遵循以下要求:(1)为了使料流分散均匀,尽量使物料沿着流道中心流动。(2)模腔内不同位置的截面大小不同,截面大的地方物料流速小,这样会导致材料长时间停留在模腔内。所以在设计模腔时要遵循最小流道体原则,保证熔融物料的最低流速。在结构上可以缩小分流道间隙来减少截面积。(3)机头内的流道要设置得尽量转向平缓,不能有转弯死角,流道的方向不能急剧变化,流道的横截面不出现突变。所有有转角的地方要采用圆角过度,而且圆角半径不能少于5mm。(4)设计挤出机头的对称成型区域要考虑到产品的可逆变形,综合分析产品的成型工艺,充分了解熔融物料的成型特性。(5)在设计流道的过程中,要尽量减少流痕的出现,甚至做到无流痕,流痕是所有挤出过程都会产生的缺陷,不仅影响产品外观,还会影响产品质量。2。4。2挤出模具设计步骤挤出机头的设计要遵循以上设计原则,要从产品需求出发,了解产品的生产工艺,确定模具的基本结构,并了解模具中每个零件的具体作用。确定模具的尺寸后还要进行验算。设计步骤如下:(1)了解材料的特性,产品的结构大小选择合适的成型方案。(2)计算口模,设计芯模的关键尺寸(3)设计流道,设计流道的关键尺寸(4)设计拉伸与压缩比(5)设计机头其他尺寸(6)机头结构的具体设计(7)进行流动分析。(8)定经套的设计与计算。3挤出机头尺寸设计3。1材料及其性能聚对苯二甲乙二醇脂(PET)是热塑性性聚酯的一种。其是本二酸二甲脂或对本二酸与乙二醇缩合聚合而成;分为非结晶PET及结晶PET。分子结构式为:PET的熔点为255~260℃,高结晶的PET熔点约为270℃,相对密度为1。3~1。4,商品PET有共聚物、标注级、工程级三种。以往的PET主要应用在包装薄膜与纺织品纤维上。因为材料化学的发展,其也应用在饮料瓶上。当前聚合物材料也实现了吹塑成型,其是吹塑成型中较新发展速度较快的一种。PET的相关性能如下表3。1所示:表3。1PET的典型性能性能测试方法(ASTM)均聚物共聚物特性粘度(mlg)D28577283密度(gcm3)D7921。41。4拉伸屈服强度MpaD638为取向取向5516555185弯曲弹性模量MpaD790,为取向取向2415482824155172PET的耐热性较好,在低温与高温下自身的物理力学性能都可以保持不变,并且可以长时间在120℃温度下使用。其次,PET透明度与光泽较好,在高温以及压力的冲击下,尺寸不会发生变形。化学性能稳定,其可以防止二氧化碳、氧气与水蒸气渗透。PET的塑形方式有:共注射吹塑成型、注射吹塑、注射拉伸吹塑、挤出吹塑。PET是挤出瓶坯使用较多的材料,其熔体强度较高,结晶速度较慢,分子量分布较宽。包含了以上二醇和以上二元酸合成的聚合物,为共聚酯,作用于共聚物反应中的其他乙二醇,1,4环己烷甲醇,其硬度、透明性、韧性都较好,可以用于装食品的容器[4]。3。2挤出机的选用3。2。1挤出机的分类螺杆挤出是塑料挤出常用方法,现在使用比较普遍的是单螺杆和双螺杆两种。单螺杆挤出设备较为简单,加工材料要求不高,满足大部分使用要求,使用最广泛。双螺杆结构复杂,成本较高,使用相对较少。但是双螺杆有许多优点是单螺杆无法比拟的,双螺杆机筒内空间大,塑料在机筒内的时间长,收到均匀的剪切混合,双螺杆的输送能力强,输送量大并且稳定。螺杆挤出机作为造粒机械和成型设备的基础设备,螺杆挤出机的技术水平对这两类设备的影响非常深远。而螺杆又是影响挤出机发展的关键部件,经过研究和论证,螺杆的制造加工已实现部分的标准化,逐渐形成完善的分类。关于螺杆的研发还会持续,必将会出现更多新式螺杆。图3。1简化挤出机根据产品的外形尺寸,材料配比来选用挤出机型号。产品的外形尺寸为内径26mm,外径28mm。选用SJ30型号的挤出机。为了减少不必要的零件,减少安装步骤,挤出选用直通式机头。直通式机头建构简单,流动阻力小,调整方便,适合挤出量少的工作状态。3。2。2塑料挤出工艺(1)温度温度是影响挤出型坯的重要因素。挤出机的温度变高,在这种情况下,熔体的粘度会下降,熔体的流动性会提高。挤出机的功率耗能会减小;要想提高物料的塑化效果,可以通过提高螺杆旋转的速度,产品的强度、光亮度与明度也可通过相关措施实现[5]。但是熔体温度需要控制在一定范围内,温度较高会导致挤出的型腔因为自身质量而下垂,从而影响型坯壁厚的均匀性;型坯吹胀冷却时间增加,产品的收缩率会增加。因此,一定要按照相关原则来有效控制挤出机的温度,确保挤出的型腔表面厚度均匀,在不增加传动超载的情况下,型坯的熔体强度较高,所以要控制好加热温度[6]。设置挤出机加热温度的方法,避免物料附着在加料口,可以适当提高压缩区的温度,这样为了确保塑化效果,压缩段的温度可稍稍低于挤出断温度,但是要高于进料段,这样可以确保机头进料持续而稳定。本次设计挤出模具初步确定:料筒温度:前250255&#176;C,中230240&#176;C,后220230&#176;C机头温度:255260&#176;C模口温度:256&#176;C(2)熔体压力看情况提高挤出机中的熔体压力,可以使物料混合效果更好,这样出来的型坯和产品的性能比较稳定。刚进入的熔体应具有均匀的压力满足条件的熔体压力可以确保型坯外观较好。但是,需要在要求时间内更换与清洗多孔板,确保整洁的多孔板进入。避免碎屑堵塞多孔板,从而导致熔体压力高,这会增加挤出机的过载,损坏机器,这样才有稳定的压力。本次设计平均压力选择30MPa。可以在挤出机的出料哪里装一个熔体测量仪来控制熔体的挤出压力。(3)熔体输送速度当熔融材料的传输速率较高时,挤出机的挤出容量较大。通过提高熔融材料的传输速率,可以改善对坯料的下降现象,并提高坯料壁的厚度。熔融材料的传输速度随螺杆直径的加大而增加。当螺杆的旋转速度增加一定量时,易于产生熔融断裂。本设计选用的挤出机型号是SJ30,而且PET的流动性较大,所以螺旋杆转速可以设置成120rmin。在挤出过程中,上文阐述的这三个因素之间相互影响,三个因素中波动性影响较小,但是熔融材料的温度、压力和运输速度有很大的变化,不仅仅是其壁厚度的均匀性和重复性。3。3机头内主要零件的尺寸及其工艺参数不同的部件有不同的功能,在设计零件的过程中主要控制好关键的尺寸就可以保证产品基本质量要求。经过长时间的发展,在关系到产品的重要设计尺寸都有设计原则。图3。2机头装配图1芯模2口模3后机体4调节螺钉5压缩角6分流锥7前机体8多孔板3。3。1口模的尺寸设计计算口模是型坯成型外表面轮廓机头零件,口模的内径与定型段长度是关键尺寸,如图3。2中的件3所示。图3。3口模三维图图3。4口模二维图(1)口模的内径,口模的内径决定了管材的外径,因为在离模后有膨胀效应与冷却收缩[7],口模的内径只能凭借经验确定,调节螺钉(图3。2中4)可以改变口模与芯模孔隙的大小,使其保持在合理的范围。(式3。1)式中:        k——补偿系数根据查阅教材等相关资料,k的一般取值为1。8%2。5%。塑料熔体在通过挤出模后,它会出现膨胀,导致管坯直径会变大,这是PET的成型特性,综合考虑各种因素,得出系数k=1。8%。即口模内径=28&#215;1。018=28。50(mm)(2)定性段长度:口模的水平部分与芯模的水平部分为管坯的成型部分。如何有效控制好定型段的长度L1,塑料熔体经过压缩区进入成型区,融料的阻力会增加,熔体密度增加,分流痕迹以及剩余的螺旋运动会削减。但是定型长度L1过长会增加阻力,过短又无法满足定型要求。所以L1的取值要合理。按型坯外径计算(式3。2)按型坯壁厚计算(式3。3)式中:ds——塑料型坯外径(mm)t——塑料型坯壁厚(mm)查阅教材等相关资料得c的取值范围为825。根据上式,定型长度取值L1=56mm。3。3。2芯模的设计计算芯模是成型管坯内表面形状的机头零件,其结构如图3。2中的件1所示,借助螺纹与分流锥连接,中心孔可吹压缩空气,从而在型坯内有一定压力,确保外径符合尺寸。其关键尺寸为芯模外径、压缩段长度和压缩角。图3。5芯模三维图图3。6芯模二维图(1)芯模外径,芯模外径为定型段直径,但是在。。。
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