成都纺织高等专科学校
设
计
说
明
书
题目：矿泉水瓶吹塑模具设计
系院：机械系
专业：模具设计与制造
班级：模具091
姓名：钟阳波
指导教师：罗岗
时间：2011年11月8日
各种矿泉水瓶广泛运用于社会生活之中，合理设计矿泉水瓶的形状造型结构，包括容积、壁厚、外形、底部和瓶口螺纹等的设计，其形状能吸引大众的眼球是我们设计者所追求的最高境界。
矿泉水瓶吹塑模设计，采用平行移动式模具，设计内容包括模具材料选择、模具型腔、模具主体、冷却系统、切口部分、嵌块部分、排气孔槽和导向部分等。
根据本次设计的矿泉水瓶的功能、材料及各个工艺特点，吹塑工艺采用挤出吹塑，矿泉水瓶的成型包括成型设备和成型工艺条件等的分析设计。
1引言
目前常用的吹塑制品原料是以聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)为主。
因为聚乙烯制品无毒，容易加工，聚氯乙烯价廉，透明性和印刷性能较好。
中空成型是把熔融状态的塑料制成型坯，置入模具内闭合模具通入压缩空气(气压为2.7～5Kg／cm2)，将型坯吹胀成模腔形状制品在模内保压条件下，冷却定型开模取出。
根据成型方法的不同，此次的设计采用挤出吹塑成型，其熔融型坯是用挤出机挤出，优点是设备和模具简单，缺点是型坯壁厚不易均匀，从而引起塑件壁厚差异。
2 吹塑件结构与材料分析
2.1 吹塑件结构分析
a．塑件设计尽量壁厚均匀，无过薄过厚的部分。
b．塑件长度也应考虑延伸比。
c．瓶盖与瓶口部分应采用螺纹结合。
d．塑件侧壁与底部的交接部分，一般不允许设计成尖角，二界面角采用圆弧过渡，三界面角可用球面过渡。
e.塑件支承面，特别注意要减少结合缝与支承面的重合部分。
因切口的存在将影响塑件放置的平稳性。
同时也要增加底部刚度。
容积：
V=555ml
容器的平均壁厚：
t=1mm
外形：
采用圆形容器
底部：
采用环形支承面
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
口部：
为使容器口部能更好地与盖及密闭器配合，容器口部有螺纹结构设计
图1 矿泉水瓶结构图
2.2吹塑件的材料分析
吹塑用塑料的性能比较见表1
表1 吹塑用塑料的性能比较
耐热性透明性材料密度刚度耐冲击
强度
POM 1 1 6 6 12
ABS 6 7 6 7 7
CA 3 8 11 7 1 PC 3 6 3 2 4 LDPE 11 11 1 4 17 HDPE 9 10 3 3 10 PP 12 9 6 1 7 PS 6 5 9 8 10 PVC 2 4 9 12 1 材料选择聚丙烯。
聚丙烯的性能：
聚丙烯（PP）是由丙烯单体（CH3—CH＝CH2）聚合而成。
是无毒、无味、半透明塑料。
具有质轻的特点，其密度为0.90～0.91g/cm3，是通用塑料中密度最低的一种。
聚丙烯具有优良的耐热性，长期使用温度可高达100～120℃，短期使用温度为140℃，无载荷时使用温度可达150℃，聚丙烯是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能经受135℃的消毒温度的品种。
以PP为基材的多层容器可在温度高达90℃条件下进行热灌装或消毒处理。
聚丙烯的耐低温性不如聚乙烯，力学强度、刚性和耐应力开裂性都超过高密度聚乙烯，聚丙烯是一种非极性塑料，具有优良的化学稳定性，并且结晶度越高，化学稳定性越好。
聚丙烯具有有优良的耐弯曲疲劳性，很适宜制造盖体合一的容器，带铰链的双层壁的吹塑工具箱等。
聚丙烯的成型性能：
聚丙烯的熔点较高，冷却速率较大，型坯热封性差，易在闭模时夹断。
聚丙烯的收缩率较大，约为
1.0%～
2.5%，收缩会随制品壁厚、成型工艺、填料加入量的不同而变化。
聚丙烯具有良好的成型性，可采用挤出吹塑、注射吹塑、注射拉伸吹塑等方法制成中空容器。
3 吹塑模具的结构与材料分析
3.1吹塑模具结构分析
3.11 平行移动式模具
该种结构由两半个相同模腔构成，通过合模机使之闭合。
模具(如图3)的安装采用直接安装法为好，即在模具上做出螺纹孔，用螺钉穿过合模机安装板直接紧固。
目前生产几乎都采用该种结构形式。
图3 平行移动式模具图此次采用平行移动式模具，其基本结构包括两半部分，其中一半作为定模，另一半作为动模。
它是由模具型腔、模具主体、冷却系统、切口部分、排气孔槽和导向部分等组成。
3.12 挤出吹塑模具
挤出吹塑模具的结构：
吹塑模具主要由两半凹模构成。
因模颈圈与各夹
料块较易磨损，故一般做成单独的嵌块，以便于修复或更换。
挤出吹塑模具的特点：
与注射成型模具相比，挤出吹塑模具有以下特点：吹塑模具对材料的要求较低，选择范围较宽。
吹塑模具只有凹模，且其型腔一般不需经硬化处理，除非要求长期生产。
吹塑模腔内型坯则通过膨胀来成型，这可减小制品上的流痕与结合缝及模腔的磨损等问题。
由于没有型芯，吹塑制品上较深的凹陷也能脱模，不需设置像注射模所广泛采用的滑块、顶杆或凸轮等。
4 矿泉水瓶挤出吹塑机头尺寸计算
4.1 出模膨胀系数选择
表2为总结出来的系数。
聚丙烯的出模膨胀系数取1.6。
表2 材料的出模膨胀系数
塑料名称代号出模膨胀系
数
HDPE 1.04～1.90 高密度聚乙
烯
LDPE 1.30～1.65 低密度聚乙
烯
聚氯乙烯PVC 1.05～1.10
聚丙烯PP 1.55～1.80
聚苯乙烯PS 1.30～1.60
聚对苯二甲
PET 1.10～1.35 酸乙二酯
5 吹塑模具的型腔
5.1分型面选择
设计吹塑模具时首先要考虑的一个问题是分型面的选择，其位置由吹塑制品的形状确定。
对横截面为圆形的容器，分型面通过其直径设置；
本塑件为圆形容器，分型面通过圆形的直径则可。
5.2 型腔表面处理
本塑件在外表面上雕刻图案以增强制品的刚度和强度
5.3 型腔尺寸的计算
容器类的制件一般要求不严格，成型收缩率影响不大，但对有刻度的部分或螺纹处，收缩率就有相当的影响，体积越大影响也越显著。
型腔结构如下图6所示：
6吹塑模具的颈部嵌块及底部嵌块设计
本次矿泉水瓶螺纹镶块设计采用锥形结构，如下图9所示：
图9 螺纹镶块
吹塑模具底部一般设置单独的嵌块，以挤压、封接型坯的一端，并切去尾料。
设计模底块时应主要考虑夹料口刃与尾料槽，它们对吹塑制品的成型与性能有重要影响。
本次矿泉水瓶底部嵌块设计如下图10所示：
图10 底部嵌块
7 吹塑模具的冷却系统设计
为了缩短制品在模具内的冷却时间并保证制品的各个部位都能均匀冷却，模具冷却管道应根据制品各部位的壁厚进行布置。
例如，塑料瓶口部位一般比较厚，在设计冷却管道时就应加强瓶口部位的冷却。
7.1 冷却系统设计原则
1）一般塑件的壁厚越后，水管孔径越大。
其塑件
的壁厚、孔径的大小以及孔的位置关系可参考表5选取。
表5 塑件的壁厚、孔径的大小以及孔的位置
壁厚回路直径
2 8～10
4 10～12
6 12～15
D=（1～3）d
p=(3～5) d
本塑件壁厚为2mm,参考表2，选取回路直径8mm 9 吹塑模具的排气系统设计
吹塑模排气不良会使塑件表面产生斑纹、麻坑及成型不完整等缺陷，影响塑件质量。
由于吹塑模两半模合模面的平面度较高和表面粗糙度值低，而且没有推杆，因此不能像注射模那样利用合模面间隙会推杆配合间隙排气，必须另外设排
气槽或排气孔，或者利用模具嵌件间隙排气。
排气的部位应选在空气最易储留及型坯最后吹胀贴膜的部位，如模具型腔的角部、凹坑处。
有时也可开设在分型面上，排气孔直径通常为0.5～1.0
本模具排气孔直径取10mm。
10 成型设备选择
1)PP树脂的干燥条件。
干燥空气露点：-18℃
热风温度：120℃
干燥时间：3～4h
2)挤出吹塑成型条件
挤出机加热温度：250～260℃
机头温度：250℃
机头口模温度：250℃
模具温度：瓶底65～80℃，瓶体65～80℃，瓶颈55～65℃
型坯吹胀压力:0.6～1MPa
吹气时间: 25～30s
成型周期时间:45～60s
后处理条件：120℃、30min
（1）原料干燥装置可选用空气循环去湿热风干燥装置、强制对流恒温烘箱等设备，对PP进行去湿干燥。
（2）挤出吹塑成型机可采用带储料缸直角机头的挤出吹塑成型机。
挤出机的料筒、螺杆可采用硬质钢制造，为防止挤出型坯的表面出现黑斑，不宜采用氮化钢。
螺杆直
径选用70～100mm，其主要技术参数如下：螺杆形式：等距不等深浅变圆头螺杆；
螺杆长径比（L/D）：（20～40）：1；
螺杆压缩比：（2.5～3.0）：1；
成型工艺
（3）工艺流程
PP回料→混合→干燥→挤出型坯→型坯吹胀→取出制品→修整→后处理
↑--破碎←不良品←检测→装配。