苏打水瓶中空吹塑模具设计.doc

摘要摘要吹塑成型是热塑性塑料制件的一种主要成形方法。吹塑成形可成形各种形状的塑料制件。它的特点是成形周期短，能一次成形外形复杂，尺寸较为精密，不带嵌件的塑料制件，且生产率比较高，易于实现自动化生产，所以广泛用于塑料制件的生产。近年来，PET吹塑瓶以其质量轻、强度高、透明、无毒等优点被大量用于饮料包装，特别是碳酸性饮料的包装，于是提出了PET树脂中空吹塑模具设计。该设计方案首先分析了PET瓶的几何结构和瓶坯的吹塑成型工艺，模具工作部分的温度控制等；然后提出了中空吹塑模具的结构，并阐述其工作原理。该模具结构设计合理，操作方便，能满足使用要求。关键词： PET树脂； 瓶坯； 吹塑模；冷却水道。IABSTRACTABSTRACTThe blowing injection formation is the thermoplastic work piece one main formed method. The injection forming may form each kind of shape the plastic work piece. Its characteristics is to take shape period short, can take shape the shape complications once, size nicety, take the plastics system piece of have the piece, and the rate of production is high, being easy to carry out the automation production, so used for the production of the plastics system piece extensively.In recent years, with its quality mould high trength, ransparent, non-toxic advantages ,PET bottles were used to the beverage packaging, especially the carbonate drink . Then PET resin for blow molding mould design. The design scheme is firstly analyzed the geometrical structure of PET bottle of bottle preform and blow molding process. Mould work of temperature control parts etc. Then it puts forward for blow molding mould structure.,and its working principle. The mould structure reasonable design, convenient operation, can satisfy the requirements of operation.Keywords: PET resin; bottle reform;blowing mold; cooling channels.II目录目录摘要IABSTRACTII第一章 简介11.1 概述11.2 吹塑制品的应用21.3 选题的依据和意义41.4 本课题目前发展状况41.5 本课题在国外的发展现状51.6 塑料注塑模具的地位和未来的发展趋势6第二章吹塑制件设计92.1吹塑件的功能和性能要求92.2材料及其性能102.3吹塑制件的几何结构设计122.3.1容积122.3.2.外形122.3.3.垂直载荷强度132.3.4.刚度142.3.5.壁厚142.3.6.底部（支撑面）142.3.7.边缘及转角（圆角）152.3.8.口部152.3.9.螺纹162.3.10.脱模斜度17第三章吹塑成型工艺183.1中空吹塑成型方式183.2吹塑成型的工艺及技术参数203.2.1塑料挤出工艺213.2.2 吹胀定型工艺223.2.3成型技术参数243.2.4成型设备选用26第四章模具结构设计284.1吹塑模具结构选择284.1.1吹塑模具的工作方式284.1.2吹塑模具的组装方式294.1.3吹塑模具的吹气方式304.1.4吹塑模具的启闭方式304.2分模面的选择314.3成型零件设计314.3.1成型零件应具备的性能314.3.2成型零件结构设计324.4吹塑模具的排气系统设计364.4.1模腔排气364.4.2螺纹处排气394.5吹塑模具冷却系统设计404.5.1模具材料的选择404.5.2冷却系统设计计算404.5.3冷却水的位置布置454.6导向机构设计464.6.1导柱464.6.2导套474.6.3导柱位置的布置47第五章 模具尺寸与技术参数校核485.1模具结构尺寸485.2锁模力的校核485.3 模板开距的校核49结束语50致谢51参考文献52河南理工大学本科毕业论文第一章 简介1.1 概述 人们生活中使用的各种容器，随着科学技术的进展，制造容器的材料在不断演变和发展，如石头、泥土、木材、竹、藤、草、纸张、棉布、皮革、陶瓷、玻璃、水泥、铁、钢、有色金属、橡胶和合成塑脂等，而塑料容器时19世纪中叶才出现的新材料、新产品。从容器的应用及发展过程可以看出人类文明的发展了历程。19世纪60年代，出现了世界最早的热塑性塑料赛璐璐。到19世纪80年代，一种更实用的塑料材料醋酸纤维素实现了工业化生产。随着化学工业的发展，到了20世纪30年代，先后实现了聚氯乙烯、低密度聚乙烯的工业化生产。此时，塑料的主要用来制造玩具、小制品以及少量的军事用品。在20世纪40年代，开始生产聚乙烯瓶，20世纪50年代初，美国和原联邦德国先后开发了高密度聚乙烯（我国在20世纪50年代末，开始生产高密度聚乙烯），并开始用高密度聚乙烯生产瓶及家庭用器皿。在20世纪60年代，美国开始大力推进高密度聚乙烯牛奶瓶的生产计划，从这时开始，用吹塑成型或注射成型的各种塑料容器，逐渐成为塑料工业的一个重要部分。值得提出的是，在塑料容器成型技术和市场得到飞跃发展的数十年中，挤出吹塑牛奶瓶、拉伸市场饮料瓶、多层复合共挤吹塑容器等典型产品，已把塑料容器业引向了崭新的21世纪。塑料容器的生产与树脂材料工业、塑料机械设备是同步发展的。最初，用热固性塑料制造的容器较多，但由于其卫生性能难以控制、密度较大、制品较厚等原因，现在除一些密胺餐具外，热固性塑料已逐步退出了塑料容器市场，热塑性塑料几乎占领了塑料容器的全部市场。从塑料牛奶瓶工业化生产开始，高密度聚乙烯一直是塑料容器市场中使用量最大的品种。硬聚氯乙烯塑料容器，是解决了其成型的稳定性、塑料成型机械以及塑料的卫生性以后，才重新引起了人们的兴趣。目前，用来制造容器的主要塑料材料，包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、硬聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯以及聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、离子键共聚物等。而新的适用于制造塑料容器且性能更优异的聚合物还正在不断出现。所用的吹塑设备包括塑化挤出机、吹塑型坯机头、吹塑模具、供气装置、冷却装置等。 目前，吹塑成型机的自动化程度相当高，从挤出型坯、吹塑成型、彩印装饰到灌装工序，全部连成一体化的生产线。高度的自动化可大大的降低制品的生产成本，可获得较好的经 济效益。1.2 吹塑制品的应用 塑料容器已经进入从日常生活到工业生产的宽广领域，今后的发展潜力更是无法估量。如按容器的制造方法分类，中空吹塑容器和注射容器，是塑料容器中使用量最大的两大类产品。绝大多数的塑料容器，是使用中空吹塑成型方法制造的。 由于塑料具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、抗冲击性、对温度的适应性、对气体及液体的密封性（阻隔性），以及塑料容器质轻，价格适宜，使塑料容器为化学工业品包装，提供了宽广的选择范围，使塑料替代玻璃及金属制作容器的趋势，得到了更迅速的发展。（1）中空吹塑制品的具体应用1）家庭用品包装容器，如洗涤剂瓶、消毒剂瓶、清洁剂瓶、化妆品及香水瓶、洗发水瓶、药品瓶、胶粘剂瓶等。2）食品及饮料包装容器，如碳酸饮料及非碳酸饮料瓶、矿泉水瓶、牛奶瓶、酱油瓶、啤酒瓶、净水瓶、水壶等。3）化学品包装容器，如酸、碱、盐类化学品容器，农用化学品包装容器，汽油及煤油容器，化学危险品包装桶、罐等容器。4）应用于玩具及工业方面。（2）中空吹塑制品的应用效果1）聚氯乙烯中空吹塑制品发展非常迅速。因为这类吹塑的中空制品具有透明、质轻的特点，可在极高的生产速度下进行生产，可代替下玻璃瓶，价廉，在运输中不易损坏，而且还具有良好的表面彩印装饰性。例如，航空公司彩透明、硬质、薄壁的300mL聚氯局烯瓶，须装带300瓶饮料，则每次飞行可养活50kg的质量，则每年可节省3万美元的航空燃料。 目前，聚氯局烯吹塑透明瓶广泛地进入了水果汁、饮料、矿泉水、食用油、醋、调味品、化妆品、香波、洗涤剂等到产品的包装工业，进入了一次性消费的包装领域。中空吹塑模具设计赋予聚氯局烯透明吹塑瓶各种各样的造型，利用丝印或现代印刷技术使聚氯乙烯透明吹塑瓶更具有受人青睐的装饰色彩，致使其大量地涌入市场。2）聚乙烯价格便宜，易于成型，耐压，耐化学腐蚀，因此，聚乙烯中空吹塑制品生产的批量大，可作为化工原料的包装容器。聚乙烯中空制品也是液体化妆品、家用洗涤剂包装的理想材料。高密度聚乙烯大型中空容器具有形状复杂、壁薄的特点。其壁厚可吹到0。13mm。宋就提供了质轻而价廉的包装容器。高密度聚乙烯对水蒸气的透过率低，高温加热时热稳定性好，这种中空吹塑制品大量地用来盛漂白剂及马达机油等液体物质。3）中空吹塑模的设计应结合中空吹塑成型设备的自动化、大型化程度进行考虑。大型吹塑成型设备需要配置大型吹塑模。例如，英国生产的大型中空容器的窖可达378L，用作农药喷桶；620L窖的中空吹塑制品用于啤酒储桶。德国彩液压伺服系统控制吹塑型坯壁厚的装置来生产大型中空容器。用普通吹塑机吹塑的制品容积可达1000L；特别设计的吹塑制品容积可达10000L，可谓超大型中空吹塑液体储槽。大型中空吹塑容器可用作储油桶、高位水箱、洗衣机蓄水槽、太阳能热水蓄水器等。4）塑料玩具彩中空吹塑成型最合适，能吹塑形状十分复杂、整体着色、图案细致的中空制品。中空吹塑模还可以吹塑人体模型、动物模型、异形灯罩及海洋捕鱼浮子等。美国福特公司彩中空吹塑成型汽车塑料椅背、汽车左右内侧门代替金属焊接的汽车椅背和内侧门，不仅具有重量轻的优点，还能减缓汽车撞击时 对人的冲击作用，大大降低了车祸的危险性。5）1982年美国制造的200L大型塑料桶用去1.6万t左右的塑料；57L左右的容积的中空吹塑桶年消耗树脂约1.2万t左右；仅用海水淡化软水容器的吹塑桶方面每年约消耗4000-5000t。大型中空吹塑桶，经美国塑料工业协会（SPI）塑料桶分会（PDI）的努力，已经实现了完全标准化，促进了塑料吹塑桶的迅速发展。1.3 选题的依据和意义模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械；制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，因此，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。 塑料工业是当今极具活力的一门产业。食品、饮料、药品、洗涤用品、化妆品、化工产品等在我国迅速发展，它们对复合膜、包装膜、容器、周转箱等制品有很大的需求，如饮料的产量基本上是5年翻一番，在2005年就已经达到2500万吨，其中50%使用聚酯瓶，即需100亿个左右；还有方便食品、乳制品、罐头食品、味精、糖果、饼干等需要各种包装材料几百万吨；药品包装也有很大市场。1.4 本课题目前发展状况近年来，PET吹塑瓶以其质量轻、强度高、透明、无毒等优点被大量用于饮料包装，特别是碳酸性饮料的包装。此外，由于捆装的玻璃啤酒瓶屡屡出现爆炸伤人事故，国外有转向PET瓶包装的趋势，因此，PET吹塑瓶的市场前景广阔1。PET吹塑瓶的生产依据型坯的预成型方法，在PET吹塑瓶未流行前，塑料瓶坯多是挤出成型的。塑料经加热及螺杆转动的摩擦力成为熔融状态后，从模头挤出，成为圆筒状的瓶坯，然后再经过吹塑。挤出成型的瓶子瓶颈不平整，通常都需要刮去毛边才能保证旋上瓶盖后不漏水，挤吹亦产生较多的边角料，要二次加工去除并循环再用且靠挤出的瓶坯壁厚很难保证均匀。注射吹塑采用注塑机注出瓶坯，其主要作用是产生壁厚均匀瓶坯和平整的瓶颈，在经注射成型的瓶坯未冷却前或用再加热使瓶坯软化，将瓶坯纵向拉伸后再吹气（横向拉伸），作成双向拉伸，这样除强化瓶子之外，制件壁厚减小，故比挤吹节省用料。然而，由于PET材料成型温度高，料温调节范围窄（260 300）,且熔化后，流动性太好，必须在注塑机喷嘴中加防流涎的装置，这样大大增加了模具的复杂度。本文拟探讨采用热流道系统注射成型PET瓶坯，目的是使PET 瓶坯的成型更加合理化。1.5 本课题在国外的发展现状21世纪，我国塑料模的发展极其迅速。30年已走出国外90年的历程，现已具相当的规模。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相应的开发应用或涉猎，目前国内模具生产厂家工艺条件的参差不齐，严重影响了模具精度和质量，而我国的标准化水平有待提高，模具人才需求远大于供给的窘境急需改观，而且还得再接再厉，加快模具产品结构调整的步伐，促进模具企业间联合重组应成为大势所趋。 我国塑料模具的设计与制造目前主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠反复修模来纠正。这不仅难以保证模具的质量，而且使模具的设计与制造周期长，成本高，特别对大型、精密、复杂的中高档模具，问题更为突出。国际上，特别是发达国家，由于其塑料模的设计与制造起步较早，技术方面发展的比较成熟。特别是计算机的运用和发展，使一些发达国家成功地使用了CAD/CAM技术来进行塑料模的设计和制造，尤其是CAE的运用，使得塑料模具的设计水平及可靠性都有了很大的发展，目前，美国PSP公司的IMES专家系统，能帮助模具设计人员用专家知识解决注塑模具的设计问题。德国IKV研究的CADMOULD系统，可用于注塑模具的流动、冷却分析和力学性能校核。澳大利亚MOULDFLOW公司的注塑模具CAE软件MF，具有流动模拟冷却分析、翘曲分析和应力分析功能。目前在模具设计上都以以生产率和制品成本作为主要考虑因素，采用的是热流道浇注系统，同时使用气顶活动阀式浇口。1.6 塑料注塑模具的地位和未来的发展趋势1.吹塑成型模具的地位 现代吹塑件生产中，合理的吹塑成型工艺、先进的挤出吹塑模具，以及高精度、高效率的型坯挤出设备是当代吹塑成型加工中必不可少的三个主要因素，缺一不可。吹塑成型模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制品使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的吹塑设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能。产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。 我国挤出吹塑模具产品自21世纪以来也取得了长足的进步。在多层共挤出吹塑模具方面，因专用制品的技术要求，瓶壁已能达到七层组织结构；汽车用的异形燃油箱，为了有较好的防渗性，油箱的主体为多层结构，油箱从接缝附近起到缝脊，为大层结构。其层次结构为单层（HDPE）/多层（HDPE/粘结剂/PA黏结剂/HDPE）/单层（HDPE）。在精密吹塑模具方面，不仅能控制制品的精确容量，这还能通过厚度调节机构来保证多层型坯壁厚均匀。这也显示了目前我国吹塑成型技术已经达到了较高水平，并将在国民经济发展的巨大影响是不言而喻的。 纵观世界经济的发展，经济发展较快时，产品畅销，自然要求模具的制造技术能跟的上。目前，世界模具市场仍供不应求，可见研究和发展模具技术、提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”；德国给模具工业冠之为“金属加工业中的帝王”；罗马尼亚视为“模具就是黄金”；新加坡则把模具工业作为“磁力工业”。模具工业在世界各国经济发展中处于十分重要的地位。可以断言，随着现代化基石的迅速发展，人们生存在“塑料世界”中，吹塑模具在国民经济发展过程中将处于十分的地位。2、 吹塑模具的发展趋势我国塑料模具工业起步晚，底子薄，与国外工业发达国家相比存在很大的差距。但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和在改革开放防止的引导下，我国吹塑模具业得到了迅速发展，高效率、自动化、大型、精密模具在整个塑料模具产量中所占的比重越来越大。随着人类社会的进步和高新技术的不断发展，世界各国不惜投入重金开发塑料模具设计与制造技术。塑料模技术包括设计技术、材料选择、加工技术、管理与维修技术等多种领域，属于系统工程技术。随着塑料模具应用领域的不断扩大，地位的不断提高，国家已非常重视并制定出明确的奋斗目标。（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向、网络化方向发展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）全面推广CAD/CAM/CAE（计算机辅助设计/制造/工程）技术是现代模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，CAD/CAM/CAE是塑料各种 成型方式制品的设计、机头与模具的设计与制造的发展方向。CAD/CAM/CAE技术用于吹塑模具主要有以下优点： 1）可使模具设计效率提高2-10倍，易于模具的优化设计与修改。2）有助于采用数控机床加工制造模具。3）可提高模具型腔的精度和性能，大大数段试模时间。4）提高对塑料与制品种类的适应性。分析、优化吹塑模具冷却的CAD系统要建立两个数据文件：一个是操作数据文件，包括塑料与模具材料的性能、型坯温度、制品取出温度、制品的公称壁厚与最大壁厚、制品与型坯的质量、制品总的表面积、原先的冷却时间（对已有模具）等。根据这些数据，计算机可计算要散出去的制品热量。二是模具结构数据文件，包括描述冷却设计所需的全部数据，如冷却通道的类型、直径、长度与间距等。吹塑模具冷却的CAD系统通过二维或者三维模拟，可在计算机显示屏上显示制品的高温与低温区，以 优化模具的冷却性能，提高产量，还可以提高制品冷却的均匀性，改善制品的性能。现在，全国普及CAD/CAM/CAE技术的条件已经基本成熟。随着计算机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在推广应用CAD/CAM/CAE技术的基础上，英 大力开展企业信息化工程，可从计算机辅助工艺设计开始逐步向计算机集成制造乃至向虚拟化制造发展、深化和提高。用于模具设计制造的计算机软件正向着智能化、集成化、网络化及数字化方向发展。第二章 吹塑制件设计2.1 吹塑件的功能和性能要求采用中空吹塑法成型的塑料容器，包括包装容器、工业容器、家用容器等。在进行制品设计时，明确塑料容器的用途、功能、性能等要求是很有必要的。1吹塑苏打水瓶的功能要求（1）保护包装物 塑料包装容器应能够防潮、防水、防腐蚀；对外界粉尘、谁和其他液体物质有阻隔作用；防止包装物受到污染和腐蚀。塑料容器本身应无毒、无嗅、无味，气密性强，容器与容器内物品不发生串味；能防止氧气、水蒸气及一些有害的气体对包装物的侵入。（2）产品的销售单元 塑料包装容器虽不能直接作为计量工具，但每只容器应有额定的容积。而且，所设计容积应符合使用习惯，便于销售并符合有关法规。（3）商品的展示功能塑料包装容器可以通过美观的外形、有一得表面光泽和透明性，显示其商品的展示功能。（4）使用方便的功能吹塑容器在用于盛装物品时，会涉及一次或重复多次的罐装或抽提作业。设计良好的容器口（密封器），开启方便，能重复多次封闭及开启，方便进行罐装作业；倾倒内容物方便。2 吹塑苏打水瓶的性能要求为保证吹塑制件具有包装的功能，作为塑料包装材料，应具备如下一些性能：（1） 力学性能 塑料包装容器应具备有较好的力学性能，如刚性、耐冲击强度、耐环境压力开裂性能等。保证容器在盛装物品后，在使用和储运环境中，不会因受碰撞、挤压、长期堆放而受破损、变形、开裂。（2） 阻渗性能塑料瓶应能阻止液体的挥发渗透，阻止氧气、水蒸气的渗透，防止内容物变质或受细菌侵蚀；在商品的保质期内，能有效的保证内容物符合其质量指标的要求。（3） 耐热性能制件要求进行热灌装，高温杀菌操作，必须选择耐热性能高的材料。一般情况下，包装容器在热灌装、杀菌时的温度约为90C左右。（4） 卫生性能制件用来包装饮品，应该有较好的卫生性能，在使用过程中，所使用的聚合物、添加剂，不能扩散及传递对人体有害的物质。（5） 经济性制件的能源消耗应低，便于回收利用。2.2 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。它是由对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相对密度为1.31.4，熔点255260；高结晶的PET熔点约为270。商品PET分为工程级、标注级和共聚物。传统的PET主要用于包装薄膜和纺织品纤维。近年来，由于其在饮料瓶的成功应用，已成为吹塑成型的主要聚合物材料，也是吹塑成型用材料中最新、增长速度最快的一种。PET的典型性能见表2-1。性能测试方法（ASTM）均聚物共聚物特性粘度/（ml/g）密度/（g/cm3）拉伸屈服强度/Mpa弯曲弹性模量/MpaD2857D792D638,为取向取向D790，为取向取向721.45516524154828831.45518524155172表 2-1 PET的典型性能PET的透明度与光泽度很好，有较好的耐热性、耐冲击性、耐蠕变性及尺寸稳定性。化学性能稳定，耐弱酸和有机溶剂，但不耐碱，不耐热水浸泡。PET阻止二氧化碳、氧气和水蒸气渗透性高。PET有较高的耐热性，可在120温度下长期使用；能在较宽的温度范围内，保持优良的物理力学性能。PET可用注射拉伸吹塑、挤出吹塑、注射吹塑、共注射吹塑成型。PET在容器领域的不断扩大，归功于注射拉伸技术的发展。拉伸吹塑级的PET是在反应器中着色的聚合物，一般有本色、绿色、淡黄色。经双向拉伸吹塑的PET瓶，具有更高的拉伸强度、弹性模量、冲击韧性；具有更好的透明性及光泽性，瓶的雾度可降至4%；其耐化学药品性提高，阻止气体渗透性能提高；其蠕变性能增强，使其能成功的用于高密封性的碳酸饮料包装。双向拉伸吹塑，还使PET瓶的质量大大降低，经双向拉伸的PET瓶，由于管坯的双向拉伸会产生应力集中，一旦遇热会产生应力松弛，不宜饮料的罐装。避过，现在已有多项“热定型”的专用专利技术，可用于生产适于8790罐装果汁、饮料的容器。挤出吹塑用PET，应具有优良的熔体强度，慢的结晶速度和较宽的分子量分布范围。有一个以上二醇和一个以上二元酸合成的聚合物，成为共聚酯，G代表用于共聚物反应中的其他乙二醇，1，4-环己烷甲醇，他具有很高的刚性、硬度、透明性和韧性，可用于与食品接触的容器。PET在成型前，需在5070温度下干燥4h，成型时的熔体温度一般为200-230，用于挤出吹塑方法制造洗发剂、液体洗涤剂、矿物油和食品的透明包装容器，此外，PET还可与5%-20%EVOH共聚物渗混组成共混物，用注射拉伸成型工艺制造高阻渗性瓶。2.3 吹塑制件的几何结构设计 吹塑制品设计的主要内容包括制件的容积、外形、垂直载荷强度、刚度、壁厚、底部（支撑面）、边缘及圆角、口部、螺纹、等的设置。2.3.1容积（1）公称容积 按照国际海上危险货物运输规则对危险货物运输包装用语的说明，容积有两个含义：1) 实际容积，是指容器的内容量。即是容器在水平置放时，盛装水的最大容量。2） 标称容积，也是公称容量，是容器预计盛装液体的体积。（2）设计容积 容器在设计计算时的容积。 公称容积=实际容积*95% 设计容积=公称容积*（1.05-1.10）该制件的设计容积为500ml。取容积系数为1.05。 公称容积=设计容积/1.05 =500/1.05 =476.19 ml2.3.2.外形吹塑制件的外形设计是吹塑模具型腔设计的重要组成部分。吹塑制品的几何外形设计除了考虑其实用性外，还应注意美术造型、装饰图案、花纹，以增加制品的直美观。因此，设计者应对制品的功能、用途、可成型性、经济效益和外观进行综合分析研究，并且对这些因素加以权衡。从理论上分析，包装容器应是圆形的和椭圆形。这种造型，可用少量的材料，吹制出最大热量的容器；而且，生产效率高，成型方便，不良现象少。但是，从市场销售来看，容器的形状必须是多样化的，造型更美观，标新立异。吹塑制品外形设计应易于开模后取出方便，避免因唾沫造成变形。常见的吹塑制品的几何形状有圆形、方形、长方形、椭圆形、球形、异形等。圆形容器的用量最多，使用广泛，模具制造方便，型坯壁厚均匀制品刚性好，但是外形不美观，运输占用空间较大。长方形的刚性较差，型坯设计要求严格，壁厚偏差大，椭圆形多用于化妆品的包装。 该吹塑制件横截面设计为方形，如下图：图 2-1 塑件截面图2.3.3.垂直载荷强度吹塑容器必须能耐加料口和压盖机构的压力。通常要求吹塑制品具有比瓦楞包装箱更强的承受垂直载荷的能力，并能承受其他物品的压力。用PET制成的吹塑瓶，当肩头长度为13mm时，其倾斜角至少应超过12；肩头长度为50mm时，应超过30，另外，在瓶壁侧面和肩头斜坡的交接处，只要有可能就要尽量采用一个较大的弯曲半径，可以降低转折部分的应力，考虑提高制品的垂直载荷强度，瓶身设计如下图：图 2-2 塑件肩部结构2.3.4.刚度在容器瓶壁周围设计沟槽，提高了瓶子的刚度，沟槽提高了商标区域的环向强度，设计时，圆形沟槽的深度宜小些，该制件设计如下图：图 2-3 瓶壁结构2.3.5.壁厚增加容器的壁厚，可提高其耐冲击强度和刚度；但是，容器的质量也随着增加。容器质量的增加，会带动容器成本的提高。为提高制品的竞争力，有必须将容器壁的厚度减至最低。塑料容器是利用挤出的型坯在模具中吹胀而成型的，膨胀大的地方制品壁薄，膨胀小的地方制品壁厚，膨胀量相同则壁厚均匀。另外，由于材料的熔融指数关系及型坯的自重影响而造成型坯下部偏厚，进而影响制品壁厚的均匀性。制品的壁厚与制品的直径成反比，随着瓶的直径增大，瓶的壁厚就变薄，瓶口处与瓶体直径差愈大，这两处的壁厚差别与大。为保证制品质量、壁厚均匀，可以根据制品的几何形状来确定瓶子的壁厚。该制件的平均壁厚设计为0.5mm。2.3.6.底部（支撑面）通常很少以整个平面作为制品的支撑面，并要尽量减少支撑面。对于瓶类制品来说，一般采用环形支撑面。以整个平面作支撑面，在钳贴 溶解部分因存在钳切毛边儿凸起，制品放置不稳；如下图环形支撑面，情况大为改善，且增加了制品底部的刚度。图 2-4 塑件底部结构从生产工艺可知，挤出吹塑制品的底部，一般都是型坯的夹断处，是制品力学性能的薄弱部位。制品在底部夹缝处的壁厚，比其他部位厚，收缩率也较大，故容易产生翘曲现象，影响制品的直立。因此，制品底部应设计成内凹形，制品的转角处及内凹处，均作较大的圆弧过渡。内凹底形状主要用于制造防爆瓶，在储量大、能产生气体或瓶呈锥形的情况下，瓶子破裂的危险现象是普遍存在的。该瓶除了内凹底外，底边也是渐变的，而且拐角半径R很大，具有渐变的底边外缘轮廓，较大的圆弧部分，内凹角较大，内拱长度短。2.3.7.边缘及转角（圆角）在挤出吹塑成型时，型坯吹胀首先接触的部位，总是趋向于先行硬化，该部位的壁厚也大一些。而边缘及转角的部位，往往是型坯吹胀最后接触的部位，其容器壁就相对地较薄弱。因此，容器边缘和转角部位，应设计成圆角。从表面积和容积的关系，也可以说明这一点：当球体和立方体的容积和质量相同时，球体总是比立方体的壁厚厚一些。由于大多数塑料具有凹口敏感性，容器在尖叫处、口部螺纹的根部、颈部与容器体的交接点、型坯夹断缝处等部位，最易产生裂缝和开裂现象。这些部位边缘及交接处，也应设计成圆角。矩形容器的转角处，支撑着容器的大部分负荷，应局部增加该处的壁厚，也有利于提高容器的刚度和耐垂直载荷强度。为增加制品的力学性能，制品的侧壁与底部的转角不一设计称尖角，尖角也难以吹塑成型。这些转角处应采用较大的圆角半径过度。当然，也是为造型美观一些。该制件的肩的斜度为45，平均肩宽大约20mm，2.3.8.口部每一件吹塑制品设计有孔口，他具有如下作用：吹胀型坯时，压缩空气的进气口或排气口；容器罐装或抽吸内容物的进出口；喷雾口；密封器的密闭口等。与容器口部配合使用的金属件或塑料件，主要为盖及密封器。为使容器口部能更好的与盖及密闭器 的配合，容器口部有螺纹、费螺纹形等结构的设计。在挤出吹塑成型中，容器口部的外径是有吹塑模具的模腔尺寸决定的；容器口部的内直径有吹塑模具的吹气型芯的外直径尺寸决定。这时，容器口部的厚度是有型坯压缩形成的。若型坯壁的厚度发生变化，容器口部的内径也会发出变化。生产时，容器口部坏会产生收缩、凹陷等不良现象。为使容器口部与密闭盖或密封器配合紧密，需对容器口部进行切削加工。挤出吹塑薄壁容器，由于容器口部的壁厚较薄，难于进行切削加工。可在容器口部设计剪切块。2.3.9.螺纹吹塑制品的螺纹设计，以采用梯形或半圆形的螺纹截面为好。根据使用要求和选用的材料不同，采用标准螺纹和细纹螺纹，而不采用粗牙螺纹，这是因为粗牙螺纹难以成型。吹塑制品口部的螺纹，因成型工艺不同而已异。挤出吹塑、共挤出吹塑制品，其口部螺纹式型坯在吹塑模具闭合时，经挤压形成的，为了便于制品上的毛边清理和使螺纹具有所要求的拉力利于密封性，吹塑制品的螺纹设计可根据使用要求，设计成连续螺纹、断续螺纹、卡头螺纹等。瓶口螺纹设计为断续螺纹，截面形状为直角等腰三角形如图：图 2-5 口部螺纹结构制品口部螺纹应采用逐渐凸起的设计。其始端高度可下降0.2mm以上，末端不宜延长到与垂直底面（制品肩部）相接处。同样，螺纹的始末端，均不应突然开始，或突然结束，应该有一个过渡尺寸。由于挤出吹塑制品的口部都设置刀口，为有利于制品脱模，减少修整螺纹处废边的工时，使成型的螺纹更加清晰、饱满。口部螺纹采用断开式设计，螺纹在分型线两边断开，其断开距离，各为口部周长的10%。吹塑制品上使用的非螺纹结构形式，用来保证瓶盖与瓶体的密封固定。2.3.10.脱模斜度由于中空吹塑成型不需要凸模，且收缩大，在一般情况下，若当制品表面有波纹时，为了便于从模内取出，应设计脱模斜度，但此制件虽有波纹，由于分型面的选择，可以不设置脱模斜度。第三章 吹塑成型工艺好的吹塑制品设计还需要通过合理的工艺设计来实现。工艺设计包括成型方法的选择，工艺过程、工艺参数及工艺条件的确定等。合理的工艺设计，能保证成型加工过程顺利地进行；保证制品具有高的力学性能、外观和尺寸精度。更为重要的是，工艺设计使设计者的制品设计能在大批量的成型加工过程中重复实现，并保持均匀、稳定的发展。3.1 中空吹塑成型方式中空吹塑成型工艺是吧熔融状态的塑料型坯放入吹塑成型模具内，然后闭合模具，借助压缩空气吹胀型坯，是型坯依附于模具内型腔表面上，冷却定型后便获得一定形状的中空塑料制品。中空吹塑成型有以下几种形式。1. 挤出吹塑成型 目前，我国挤出吹塑中空成型是成型中空制品的主要方法。挤出吹塑成型时采用挤出机降热塑性塑料熔融塑化，并通过机头挤出管状型坯；然后截取一段管坯趁热将其置于吹塑模具中，闭合模具，接着用吹管通入压缩空气，使管坯吹胀并贴与模具型腔的内壁成型；最后保压和冷却定型，排出压缩空气并开模取出制品。其优点是：成型设备及模具机构简单，投资少，制品的生产成本低，操作容易，可用于薄壁、形状复杂比规则的制品，适用于多种塑料的吹塑成型，是目前我国小型企业普遍采用的基本方法。其缺点是：由于挤出管坯速度较慢，对于较大的管坯因自重产生下垂现象，会使管坯壁厚不均而产生内应力，从而引起吹塑制品壁厚的差异，所以此法适合用于小型容器的生产。至于塑件需后加工去除飞边的问题，随自动化水平的提高，人工去除飞边的手工操作越来越少，制品的质量越来越高。图 3-1 挤出机工作简图挤出吹塑成型是最大的一类吹塑成型方法。据资料介绍，世界上80%-90%的中空容器，是采用挤出吹塑法成型的。挤出吹塑成型工艺主要用来成型单层结构的中空容器，其成型的容器容量，最小的为几毫升，最大的可达到几万毫升。他包括牛奶瓶、饮料瓶、洗涤剂瓶、化妆瓶等瓶类容器，化学试剂桶、农用化学品桶、饮料桶等类容器，以及200L、1000L的大容量包装桶和储桶。2. 注射吹塑成型 注射吹塑成型是采用注射成型工艺，将熔融塑料注入注射模内，制取有底的管状型坯，且管坯包在周壁带有微孔的空心型芯上；然后趁热把型芯和包着的热型坯移入到中空吹塑模具中；接着从芯棒的管道内通入压缩空气，使管坯吹胀成型紧贴于吹塑模具的内表面；最后经过保压、冷却定型后排除压缩空气，开模取出制品。注射吹塑成型的优点是：制品壁厚均匀无飞边，必须后加工，中空制品的螺纹口部尺寸精确，废料少。由于注射管坯是整体式，故制品底部没有拼合缝，强度高，生产效率高，其缺点是：由于该工艺生产每种制品必须使用两