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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化

1.1原模具在生產中存在的問題

1.1.1原模具結構及生產產品質量分析注塑、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。互拉桿的結構相當關鍵，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，就無法保證產品的質量。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，實現各組吹塑模塊聯動閉合。模具的動模結構如圖1所示。長期生產實踐證明，原模具結構設計不合理，導致生產出現一些質量問題。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出來的產品進行反復的數據測量與分析，各注塑型坯模板單元靠外側的2個型腔上所生產出來的吹塑產品成形相對較難、較慢，其外觀質量差，出現次品的機率也較高。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。由于模具連續生產，把熔料傳熱給模具的過程簡化成一個平穩恒定的熱源對模具的加熱過程，在相應的參數欄輸入有關參數，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的穩定性。

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，熱流道板會出現彎曲變形現象，直接影響了各注塑型坯模板單元的位置精度，隨之發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，對生產造成影響，當用戶要求產品的壁厚較薄時，生產出來的產品壁厚偏差較大，產品的合格率較低。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并最終導致次品產生，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化

1.2.1動模的優化將動模原來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。對互拉桿結構的優化改進，使定模和動模結構上發生了較大的變化，為吹塑模塊節省了一定的位置，模具長度縮短，強度剛度更好。優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定模的優化動模結構發生了變化，定模也要進行相應的優化。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整，現在只需對兩排進行裝配調整就行了，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，縮短了裝配調整時間，提高了模具的精度。因動模和定模進行了優化，故相應熱流道板也發生了變化，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，消除了長時間生產出現彎曲變形的現象，更好地保證了模具的穩定性。經優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，保證了產品質量。優化后的模具提高了產品市場的競爭力，帶來了較好的經濟效益。以生產50mL醫用瓶為例，通過對原雙排注、吹模具的優化改進，生產率提高15.38%，產品合格率提高近5個百分點，經濟效益明顯，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化，使該模具技術上了一個新臺階。通過生產檢驗，優化改進后的模具結構新穎、穩定性高、模具使用壽命長、安裝和調試方便，生產出來的產品外觀更美觀光滑，表面夾縫線不明顯，產品壁厚更均勻，對產品的適應性更強；由于定模、動模對中性好，受熱變形影響少，能經得起長時間生產的考驗，能生產出壁厚較薄的產品，實現了壁厚偏差控制在±0.06mm以內，較好地解決了以往雙工位注、吹模具生產薄壁產品難、生產不穩定的問題；優化后的模具，結構更合理，使模具自身生產周期縮短，成本降低。

作者：莫持標單位：江門職業技術學院