空容器成型模具的優(yōu)化范文

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《機(jī)械工程師雜志》2014年第五期

1一步法雙工位注吹一體化中空容器成型模具優(yōu)化

1.1原模具在生產(chǎn)中存在的問題

1.1.1原模具結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量分析注塑、吹塑一體化中空容器成型模具2排型芯各配置一吹塑模組件，2組4塊吹塑成型模塊在模具兩側(cè)的油缸作用下，通過互拉桿的作用實(shí)行同步開合。互拉桿的結(jié)構(gòu)相當(dāng)關(guān)鍵，如果各互拉桿與吹塑模塊的配合不準(zhǔn)確，影響到吹塑模塊的閉合情況，就無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量。原設(shè)計(jì)的一步法雙工位注塑、吹塑一體化中空容器成型模具采用6根互拉桿形式，分3組分別設(shè)置在吹塑模塊的上、中、下端，與相應(yīng)的吹塑模塊配合。當(dāng)油缸工作時(shí)，在互拉桿的作用下，實(shí)現(xiàn)各組吹塑模塊聯(lián)動(dòng)閉合。模具的動(dòng)模結(jié)構(gòu)如圖1所示。長期生產(chǎn)實(shí)踐證明，原模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。原來的模具設(shè)計(jì)上為了避開吹塑模塊中間組的互拉桿，導(dǎo)致定模上的注塑型坯模板采取分段式裝配，即分為4個(gè)單元，分別裝配在定模固定板上，與動(dòng)模各型芯對應(yīng)。定模如圖2所示。對本結(jié)構(gòu)系列模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)的數(shù)據(jù)測量與分析，各注塑型坯模板單元靠外側(cè)的2個(gè)型腔上所生產(chǎn)出來的吹塑產(chǎn)品成形相對較難、較慢，其外觀質(zhì)量差，出現(xiàn)次品的機(jī)率也較高。通過研究和分析，運(yùn)用Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件，在Pro/EMechanica環(huán)境下，利用在Pro/E中所建立的幾何信息，選取熱力分析模型進(jìn)行分析。由于模具連續(xù)生產(chǎn)，把熔料傳熱給模具的過程簡化成一個(gè)平穩(wěn)恒定的熱源對模具的加熱過程，在相應(yīng)的參數(shù)欄輸入有關(guān)參數(shù)，計(jì)算得出分析結(jié)果，如圖3所示。從圖中可以看出，單個(gè)注塑型坯模板單元靠外側(cè)的兩個(gè)型腔的溫度較低，原因是其距離注坯模板上下端面較近，散熱較快，而靠中心的兩個(gè)型腔溫度較高且基本一致。這樣，造成了同時(shí)成型困難，溫度不一致除了造成型腔和型芯的中心不能對齊之外，還會(huì)使兩側(cè)型坯難以吹脹，造成次品。故要采取措施，使其各型腔溫度趨向一致，才能保證各型腔生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

1.1.2原模具結(jié)構(gòu)存在的問題1）定模存在的問題。因原模具結(jié)構(gòu)的限制，定模中的熱流道板采取中間銑空避讓的形式，大大削弱了熱流道板的強(qiáng)度，在長期高溫的條件下生產(chǎn)，熱流道板會(huì)出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象，直接影響了各注塑型坯模板單元的位置精度，隨之發(fā)生不定形的位置偏移，影響定模各型腔與動(dòng)模各型芯的對中性，最終生產(chǎn)出壁厚不均勻的次品，造成損失，如圖4所示。2）動(dòng)模存在的不足。吹塑模塊中間的互拉桿造成動(dòng)模的長度過大，強(qiáng)度不足，在外力作用下容易引起較大變形。由于注塑機(jī)工作臺(tái)的限制，整套模具的長寬尺寸不能再變大，動(dòng)模部分的合模導(dǎo)柱也沒有位置加大，直徑只有35mm，合模時(shí)剛性不足，對生產(chǎn)造成影響，當(dāng)用戶要求產(chǎn)品的壁厚較薄時(shí)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品壁厚偏差較大，產(chǎn)品的合格率較低。原設(shè)計(jì)方案對動(dòng)模的影響主要是：因動(dòng)模采取6根分為3組互拉桿型式，給模具加工、裝配和調(diào)試帶來很大的不便，當(dāng)其中某2組互拉桿長度或裝配精度存在偏差時(shí)，都會(huì)直接影響到整套模具各吹塑模塊的閉合性；另原設(shè)計(jì)的方形條互拉桿材料采用截面尺寸為12mm×12mm的45鋼，其抗彎強(qiáng)度不夠高，在高壓油缸的作用力下會(huì)發(fā)生彎曲變形，同樣影響各吹塑模塊的閉合性。以上兩個(gè)方面都可能出現(xiàn)并最終導(dǎo)致次品產(chǎn)生，造成較大損失。

1.2一步法雙工位注吹一體化中空容器成型模具優(yōu)化

1.2.1動(dòng)模的優(yōu)化將動(dòng)模原來6根互拉桿改為4根，分為2組分別設(shè)置在吹塑模塊的上、下兩端；將原互拉桿的材料改為Cr12，其抗彎強(qiáng)度高、變形小、尺寸穩(wěn)定，是更理想的拉桿材料。通過分析計(jì)算，互拉桿的截面尺寸為20mm×20mm。采用2組互拉桿的結(jié)構(gòu)形式，給模具調(diào)試和安裝帶來了方便，這種形式對吹塑模塊的閉合性更有保證。對互拉桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，使定模和動(dòng)模結(jié)構(gòu)上發(fā)生了較大的變化，為吹塑模塊節(jié)省了一定的位置，模具長度縮短，強(qiáng)度剛度更好。優(yōu)化后的模具動(dòng)模部分如圖5所示。動(dòng)模除了改良互拉桿結(jié)構(gòu)外，還對合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在注射模中，用來保證動(dòng)模和定模之間準(zhǔn)確對合，在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用。雙排注、吹模具主要導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是4根導(dǎo)柱，因模具自重較大，在生產(chǎn)過程中不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，必須要配備具有足夠強(qiáng)度和剛度的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。方法是把原來模具上的導(dǎo)柱由直徑為35mm加大至50mm，定模相應(yīng)地更換導(dǎo)套和加設(shè)導(dǎo)套加強(qiáng)塊。這樣可較好地確保定模和動(dòng)模平穩(wěn)閉合，保證定模注塑型腔和動(dòng)模型芯的對中性。

1.2.2定模的優(yōu)化動(dòng)模結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，定模也要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。因動(dòng)模中的吹塑模塊中間減少了一組互拉桿，所以定模的注塑型坯模板可以實(shí)行單排整體加工，無需進(jìn)行分段加工，原來要對四單元進(jìn)行裝配調(diào)整，現(xiàn)在只需對兩排進(jìn)行裝配調(diào)整就行了，大大減少了加工的時(shí)間并且降低了難度，同時(shí)給模具裝配帶來了方便，縮短了裝配調(diào)整時(shí)間，提高了模具的精度。因動(dòng)模和定模進(jìn)行了優(yōu)化，故相應(yīng)熱流道板也發(fā)生了變化，中間不必銑空，采取整一條的形式，大大提高了熱流道板的強(qiáng)度和剛性，消除了長時(shí)間生產(chǎn)出現(xiàn)彎曲變形的現(xiàn)象，更好地保證了模具的穩(wěn)定性。經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)后的雙排注吹模具定模如圖6所示。利用Pro/E軟件對優(yōu)化后的注塑型坯用同樣的方法進(jìn)行溫度分析，結(jié)果如圖7所示。從圖7可知，單排中靠近兩端面的兩模腔散熱快，溫度較低，而其它的模腔溫度基本一致，采取措施是在每排兩端注塑型坯底部加設(shè)紫銅套，以起到保溫作用。通過上述方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償，在實(shí)際生產(chǎn)中起到顯著的效果，使各型坯溫度基本一致，從而確保了各型腔同時(shí)成形，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。優(yōu)化后的模具提高了產(chǎn)品市場的競爭力，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。以生產(chǎn)50mL醫(yī)用瓶為例，通過對原雙排注、吹模具的優(yōu)化改進(jìn)，生產(chǎn)率提高15.38%，產(chǎn)品合格率提高近5個(gè)百分點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯，如表1所示。

2結(jié)論

通過對原一步法雙工位注、吹一體化中空容器成型模具的優(yōu)化，使該模具技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階。通過生產(chǎn)檢驗(yàn)，優(yōu)化改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)新穎、穩(wěn)定性高、模具使用壽命長、安裝和調(diào)試方便，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品外觀更美觀光滑，表面夾縫線不明顯，產(chǎn)品壁厚更均勻，對產(chǎn)品的適應(yīng)性更強(qiáng)；由于定模、動(dòng)模對中性好，受熱變形影響少，能經(jīng)得起長時(shí)間生產(chǎn)的考驗(yàn)，能生產(chǎn)出壁厚較薄的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了壁厚偏差控制在±0.06mm以內(nèi)，較好地解決了以往雙工位注、吹模具生產(chǎn)薄壁產(chǎn)品難、生產(chǎn)不穩(wěn)定的問題；優(yōu)化后的模具，結(jié)構(gòu)更合理，使模具自身生產(chǎn)周期縮短，成本降低。

作者：莫持標(biāo)單位：江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院