塑料模具設計，塑料吹瓶的設計，吹塑成型原理工藝特點

一、模具分類：

1、 按成型工藝分：熱作模具和冷作模具

2、 按成型材料分：金屬模具和非金屬模具

1）金屬材料模分為：鑄造模，壓鑄模，沖壓模（折彎，沖孔，落料，拉伸，整形，翻邊等），鍛造模（熱鍛，冷镦，滾軋，拉絲，擠壓等），粉末冶金模(等靜壓成型粉末冶金、金屬噴射成型粉末冶金、粉末鍛造粉末冶金、壓力燒結粉末冶金)等

2）非金屬材料模分為：塑料成型模（擠塑，吹塑，注塑，壓塑，氣輔，真空吸塑等），橡膠模，玻璃模，陶瓷模，粉末冶金模(聚四氟乙烯)等

3、 按生産量來分：樣件模（簡易模）和量産模

4、 按模具材料分：軟模和硬模

二、 吹塑的原理：

1、 吹塑成型是将處于熔融狀态的塑料型坯置于模具型腔中，借助壓縮空氣将其吹脹，使之緊貼于型腔壁上，經冷卻定型得到中空塑料制品的成形方法。

2、 吹塑成型可以獲得各種形狀與大小的中空薄壁塑料制品，在工業中尤其是在日用工業中應用十分廣泛。幾乎所有的熱塑性塑料都可以用于吹塑成型，尤其是PE。

3、 吹塑成型方法主要有以下幾種形式。

1） 擠出吹塑成型：

2） 注塑吹塑成型：這種方法是用注塑機在注塑模具中制成吹塑型坯，然後把熱型坯移入吹塑模具中進行吹塑成型

3） 注塑拉伸吹塑成型：這種方法與注塑吹塑相比，隻是增加了将有底的型坯加以拉伸這一工序，成型過程（（1）把熔融塑料注入模具，急劇冷卻，成型出透明的有底型坯，（2）将注塑的型坯，其螺紋部分随模具螺紋成型塊一起随轉盤帶動移到加熱位置，用電阻再将型坯内外加熱，（3）将加熱後有底型坯，移至拉伸吹塑位置，拉伸長2倍，4）将拉伸吹塑後的制件移到下一位置，螺紋成型塊半合部打開，取出制品，這種成型設備實際上是一台多工位注塑機模具，設有四個工位，每個工位相隔90°）

一）工藝特點：

擠出吹塑是成型中空塑件制品的主要方法。工藝特點如下：

1、 加工溫度和螺杆轉速

2、 原則是在既能擠出光滑而均勻的塑料型坯，又不會使擠壓轉動系統超負荷的前提下，盡可能采用較低的加工溫度和較快的螺杆轉速。

二）成型空氣壓力

1、 一般在0.2～0.69Mpa範圍内，主要根據塑料熔融粘度的高低來确定其大小。

2、 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；

3、 粘度高的，如聚碳酸脂、聚甲醛，流動及吹脹性差，那就需要較高的壓力。

4、 成型空氣壓力大小還與制品的大小、型坯壁厚有關，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。最合适的壓力在0.1～0.9Mpa的壓力範圍内，以每遞增0.1Mpa的辦法，分别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行确定

三） 吹脹比

1、 制品尺寸和型坯尺寸之比，亦即型坯吹脹的倍數，稱為吹脹比。、

2、 型坯尺寸和質量一定時，制品尺寸愈大，型坯吹脹比愈大。

3、 雖然增大吹脹比可以節約材料，但制品壁厚變薄，成型困難，制品的強度和剛度降低；吹脹比過小，塑料消耗增加，制品有效容積減少；壁厚，冷卻時間延長，成本增高。一般吹脹比為2～4倍，用1:2較适宜，此時壁厚較均勻。

四） 模溫和冷卻時間

1、 材料的熔融溫度較高者，允許有較高的模具溫度，反之，則應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，生産周期增加；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。

2、 為防止聚合物因産生彈性回複作用引起制品形變，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。

3、 對厚度為1～2mm的制品，一般隻需幾秒到十幾秒的冷卻時間已足夠。

五） 代表性中空件成型條件

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三、 吹塑模具：

一）結構工藝特點

1.吹脹比（BR）

1）吹脹比表明了塑料制品徑向最大尺寸與擠出機頭口模尺寸之間的關系。當吹脹比确定後，便可根據塑料制品的最大徑向尺寸及制品壁厚确定機頭口模尺寸。機頭口模與芯模間隙可用下式确定： δ=tBRα

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2）型坯截面形狀一般要求與制品外形輪廓形狀大小一緻，如吹塑圓形截面瓶子，型坯截面應為圓形，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

2.延伸比（SR）

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。延伸比确定後，型坯長度就可确定。一般情況下，延伸比大的制品，其縱向和橫向強度均較高，為保證制品的剛度和壁厚，生産中一般取SRBR=4～6為宜。

3.螺紋

吹塑成型的螺紋通常采用截面為梯形、半圓形，而不采用普通細牙或粗牙螺紋，因為後者難以成型。為了便于清理制品上的飛邊，在不影響使用的前提下，螺紋可制成斷續的，即在分型面附近的一段，塑料制品上不帶螺紋

4.支承面

當中空制品需要一個面為支承時，一般應将該面設計成内凹形。這樣不但支承平穩而且具有較高的耐沖擊性能，

5.剛度

為提高容器剛度，一般在圓柱容器上貼商标區開設圓周槽，圓周槽的深度宜小些，在橢圓形容器上也可以開設鋸齒形水平裝飾紋，這些槽和裝飾紋不能靠近容器肩部或底部，以免造成應力集中或降低縱向強度

6.圓角

中空吹塑制品的轉角，凹槽與加強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。

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7.脫模斜度

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。但當制品表面有皮紋時，脫模斜度應在3°以上

8.縱向強度

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度的主要參數，高密度聚乙烯的吹塑瓶，肩部L為13mm時，α至少要12°，L為50mm時，α應取30°。如果α小，則由于垂直應力的作用，易在肩部産生癟陷。肩部斜面與側面交接處的圓角半徑r應較大。

二）吹塑模具的類型及典型結構

1、吹塑模具的類型：成型設備不同，模具的外形也不同。根據吹塑模具的工作情況，吹塑模具可分為兩種類型

1）手動鉸鍊式模具 ：

*手動鉸鍊式模具依靠人工打開、閉合模具，它是由玻璃吹塑模具延用過來的，現在已基本上不使用，僅用于小批量生産及試制。

*模腔是由兩個半片組成的，在它的一側裝有鉸鍊；在另一側裝有開、閉模手柄及閉鎖銷子。模具主體可用鑄造法制作。

2）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，吹塑機上的開、閉模裝置有油壓式、凸輪式、齒輪式、肘節式等多種。

*通常都是直接用螺釘把模具安裝在吹塑機上，依靠開、閉模裝置進行開、閉模運動。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的限制，因而造成塑件大小、形狀也受相應的限制

2、 吹塑模具典型結構：

1）組合式結構

*模具整體由口闆1、腹闆2和底闆5組合而成。口闆和底闆用鋼材制造，腹闆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闆上的導柱保證。冷卻水通路在腹闆上做出。

*為了保證三闆之間的密合，每對闆的接觸面應減小，即在其左、右、後三面适當地去掉一部分，留下必要的接觸部分，這樣可以相對地增大闆間的緊固力，避免使用中松動，産生縫隙，接觸面的加工應保證平面性良好和必要的表面粗糙度。

2）嵌鑲式結構

*模具整體由一塊金屬構成，一般采用鋁合金鑄件或鍛錠，而在其口部和底部嵌入鋼件，嵌件一般用壓入方法，亦可用螺釘緊固

3、吹塑模具設計要點：

1）模口 成型瓶等容器類塑件時，模口成型瓶口部分，校正芯棒擠壓成型瓶口内徑并切除餘料，成型時通過它吹入壓縮空氣

2）模底 采用注射吹塑成型時不需要切除餘料，整體模底與模具本體分開，單獨安裝在機床的取件裝置上，兼起取件的作用。若采用管狀坯料進行吹塑成型時，模底為兩半個，分别裝在兩半個模具上，在合模時由剪切刃把餘料切除，同時剪切刃還起夾持、密封型坯的作用

3）剪切刃

*剪切刃的寬度太小，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。

*剪切刃寬度太大，角度太小，則就有可能出現閉模不緊和切不斷餘料的現象。若使剪切刃平行地切除餘料，則熔接線處的強度大小有改善。

*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，又便于清除餘料，可以設置二道剪切刃。剪切刃是關鍵部分。具有剪切的口模，模底應采用象鋼材、铍銅合金那樣強度好而硬度大的材料。剪切刃處的粗糙度要小，熱處理後要研磨抛光，大批量生産時要鍍以硬質鉻，并加以抛光

4）排氣孔

模具閉合後型腔是封閉狀态，為了保證塑件的質量必須把模具内的原有空氣加以排除。如果排氣不良，就會在塑件表面上出現斑紋，麻坑、成型不完整等缺陷。應當特别注意的是排氣孔的部位應設在成型中空氣容易貯留的地方，即最後吹起來的地方，如多面體的角部、圓瓶的肩部等處。

5）模具的冷卻

*通常把吹塑模具的溫度控制在20°～50°的範圍内。模具溫度低，則成型周期短，成型效率高。進行中空吹塑成型時，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，在塑件中存有殘餘應力，故塑件易變形，耐沖擊性和耐應力開裂性減小。由于來自型坯的熱量與塑件的厚度成正比例，因此有必要根據塑件的壁厚來對模具施行冷卻。對于瓶類塑件，根據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行冷卻，以不同的冷卻水溫度，流速達到使各部分冷卻速度相同，保證提高塑件的質量

*模具的冷卻方式與一般注射模具相同，也是用冷水冷卻。冷卻水通道可以用鑽孔加工成，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置紊流器，用以增大冷卻表面的面積。模具材料不同，熱傳導率不同，也有必要注意防止在塑件相同壁厚處出現冷卻不均勻的情況。

6）模具接觸面

模具接觸面若粗糙，則塑件上分裂線大而顯眼。若對模具接觸面進行精細加工，使模具合并線能正确地符合一緻，則塑件上的分型線很細微，幾乎看不見。為了使塑件上分型線不顯眼，必要時還可以使模具的接觸面減小。模具接觸面處磨損快、易劃傷，在使用、保管中要特别加以注意

7）模具型腔

*在塑件外表面上常常設計有圖案、文字、容積刻度等，有的塑件還要求表面為鏡面、絨面、皮革面等，而往往由于模具型腔表面的加工情況直接地影響塑件表面狀态，因此設計模具時應預先考慮到模具成型表面的加工問題。

*若對模具成型表面進行研磨、電鍍，則塑件表面粗糙度小。但随着使用時間的推移，模具成型面與型坯間的氣體不能完全排出，就造成塑件表面出現圖狀的花紋。因此對于成型聚乙烯制品的模具型腔表面，多采用噴砂處理過的粗糙表面，這不但有利于塑件脫模，而且也不妨礙塑件的美觀

*對于模具型腔的加工來說，還有用電鑄方法鑄成模腔殼體後嵌入模體的；也有利用鋼材熱處理後的碳化物組織形狀，通過酸腐蝕而做成類似皮革紋狀的，也有用塗覆感光材料後，經過感光、顯影、腐蝕等過程制作成有花紋的型腔表面的。

8）鎖模力

*設計吹塑模具時，所選用成型設備的鎖模裝置的鎖模力要滿足使兩個半模能緊密閉合的要求。通常鎖緊裝置的鎖模力P應比吹塑成型時在模腔内所形成的打開模具的力大20～30%。可以根據以下公式計算所要求的鎖模力。

吹塑模具在我們日常生活中很常見的，比如各種飲料的瓶子，廚房中調料的瓶子，等等

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