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《機械工程師雜志》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原模具結構及生產(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的油缸作用下，通過互拉桿的作用實行同步開合?；ダ瓧U的結構相當關鍵，如果各互拉桿與吹塑模塊的配合不準確，影響到吹塑模塊的閉合情況，就無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量。原設計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組分別設置在吹塑模塊的上、中、下端，與相應的吹塑模塊配合。當油缸工作時，在互拉桿的作用下，實現(xiàn)各組吹塑模塊聯(lián)動閉合。模具的動模結構如圖1所示。長期生產(chǎn)實踐證明，原模具結構設計不合理，導致生產(chǎn)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。原來的模具設計上為了避開吹塑模塊中間組的互拉桿，導致定模上的注塑型坯模板采取分段式裝配，即分為4個單元，分別裝配在定模固定板上，與動模各型芯對應。定模如圖2所示。對本結構系列模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品進行反復的數(shù)據(jù)測量與分析，各注塑型坯模板單元靠外側的2個型腔上所生產(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)次品的機率也較高。通過研究和分析，運用Pro/E三維設計軟件，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平穩(wěn)恒定的熱源對模具的加熱過程，在相應的參數(shù)欄輸入有關參數(shù)，計算得出分析結果，如圖3所示。從圖中可以看出，單個注塑型坯模板單元靠外側的兩個型腔的溫度較低，原因是其距離注坯模板上下端面較近，散熱較快，而靠中心的兩個型腔溫度較高且基本一致。這樣，造成了同時成型困難，溫度不一致除了造成型腔和型芯的中心不能對齊之外，還會使兩側型坯難以吹脹，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原模具結構存在的問題1）定模存在的問題。因原模具結構的限制，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度，在長期高溫的條件下生產(chǎn)，熱流道板會出現(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）動模存在的不足。吹塑模塊中間的互拉桿造成動模的長度過大，強度不足，在外力作用下容易引起較大變形。由于注塑機工作臺的限制，整套模具的長寬尺寸不能再變大，動模部分的合模導柱也沒有位置加大，直徑只有35mm，合模時剛性不足，對生產(chǎn)造成影響，當用戶要求產(chǎn)品的壁厚較薄時，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品壁厚偏差較大，產(chǎn)品的合格率較低。原設計方案對動模的影響主要是：因動模采取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，當其中某2組互拉桿長度或裝配精度存在偏差時，都會直接影響到整套模具各吹塑模塊的閉合性；另原設計的方形條互拉桿材料采用截面尺寸為12mm×12mm的45鋼，其抗彎強度不夠高，在高壓油缸的作用力下會發(fā)生彎曲變形，同樣影響各吹塑模塊的閉合性。以上兩個方面都可能出現(xiàn)并最終導致次品產(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動模的優(yōu)化將動模原來6根互拉桿改為4根，分為2組分別設置在吹塑模塊的上、下兩端；將原互拉桿的材料改為Cr12，其抗彎強度高、變形小、尺寸穩(wěn)定，是更理想的拉桿材料。通過分析計算，互拉桿的截面尺寸為20mm×20mm。采用2組互拉桿的結構形式，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。對互拉桿結構的優(yōu)化改進，使定模和動模結構上發(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，強度剛度更好。優(yōu)化后的模具動模部分如圖5所示。動模除了改良互拉桿結構外，還對合模導向機構進行優(yōu)化。合模導向機構在注射模中，用來保證動模和定模之間準確對合，在模具中起定位、導向和承受一定側壓力的作用。雙排注、吹模具主要導向機構是4根導柱，因模具自重較大，在生產(chǎn)過程中不斷往復運動，必須要配備具有足夠強度和剛度的導向機構。方法是把原來模具上的導柱由直徑為35mm加大至50mm，定模相應地更換導套和加設導套加強塊。這樣可較好地確保定模和動模平穩(wěn)閉合，保證定模注塑型腔和動模型芯的對中性。

1.2.2定模的優(yōu)化動模結構發(fā)生了變化，定模也要進行相應的優(yōu)化。因動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行單排整體加工，無需進行分段加工，原來要對四單元進行裝配調(diào)整，現(xiàn)在只需對兩排進行裝配調(diào)整就行了，大大減少了加工的時間并且降低了難度，同時給模具裝配帶來了方便，縮短了裝配調(diào)整時間，提高了模具的精度。因動模和定模進行了優(yōu)化，故相應熱流道板也發(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度和剛性，消除了長時間生產(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行溫度分析，結果如圖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紫銅套，以起到保溫作用。通過上述方法進行溫度補償，在實際生產(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，生產(chǎn)率提高15.38%，產(chǎn)品合格率提高近5個百分點，經(jīng)濟效益明顯，如表1所示。

2結論

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，使該模具技術上了一個新臺階。通過生產(chǎn)檢驗，優(yōu)化改進后的模具結構新穎、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)品的適應性更強；由于定模、動模對中性好，受熱變形影響少，能經(jīng)得起長時間生產(chǎn)的考驗，能生產(chǎn)出壁厚較薄的產(chǎn)品，實現(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，結構更合理，使模具自身生產(chǎn)周期縮短，成本降低。

作者：莫持標單位：江門職業(yè)技術學院