【正文】 型坯吹脹 型坯吹脹是指將塑料管坯趁熱置于模具中 ,并即時(shí)在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹，緊貼于模腔壁上成型，這個(gè)階段的成型直接影響制品的外形，壁厚均勻性以及制品的性能，是整個(gè)成型過(guò)程的關(guān) 鍵環(huán)節(jié) . 24 制品冷卻及固化 制品冷卻及固化是指型坯吹脹緊貼模壁后憑借熱擴(kuò)散率較高的模具和壓縮空氣進(jìn)行冷卻，冷卻至一定溫度后開(kāi)模，再在空氣中冷卻的過(guò)程。一般包括外冷卻（制品外表面與模腔間的導(dǎo)熱），內(nèi)冷卻（制品內(nèi)表面與冷卻空氣或其它介質(zhì)間的對(duì)流傳熱）及開(kāi)模后冷卻（制品的內(nèi)外表面與空氣或其它介質(zhì)的自然對(duì)流傳熱）。 制品冷卻及固化階段的實(shí)驗(yàn)研究主要是測(cè)量制品瞬態(tài)溫度、收縮率、翹曲等 。 生產(chǎn)工藝配套設(shè)備的選擇 注塑模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模時(shí)應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才 能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)制品的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大、最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺(tái)和模具相匹配的注射機(jī)，倘若用戶已提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿 25 足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整。 注射機(jī)發(fā)展很快，類(lèi)型不斷增加，注射機(jī)的分類(lèi)方法很多，根據(jù)注射裝置和合模裝置的排列方式不同，可分 為臥式注射成型機(jī)、立式注射成型機(jī)、角式注射成型機(jī)和多模注射機(jī)等。 （ 1）臥式注射機(jī) 臥式注射機(jī)是使用最廣泛的注射成型設(shè)備，它的注射裝置和合模裝置的軸線呈一線并水平排列。臥式注射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是便于操縱和維修，機(jī)器重心低，比較穩(wěn)定，成型后的塑件推出后可利用其重力自動(dòng)落下，容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。缺點(diǎn)是模具安裝比較困難。 （ 2）立式注射及 它的注射裝置和合模裝置的軸線呈一線并與水平方向垂直排列。立式注射及的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、模具拆裝方便、安放嵌件便利。缺點(diǎn)是塑件頂出后常需要用手或其他的方法取出，不易實(shí)現(xiàn)全自 動(dòng)化操作，機(jī)身重心較高。機(jī)器的穩(wěn)定性差。 （ 3）角式注射機(jī) 它的注射裝置和合模裝置的軸線相互垂直排列，其優(yōu)點(diǎn)介于臥、立兩種注射機(jī)之間。 （ 4）多模注射機(jī) 是一種多工位操作的特殊注射機(jī) 注射機(jī)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)表示法要有注射量、合模力、注射量與合模力同時(shí)表示等三種方法，本制品采用臥式注射機(jī)。 注射機(jī)的選用原則： ①計(jì)算塑件及澆道凝料的總?cè)萘浚w積或重量）應(yīng)小于注射機(jī)額定容量（體積或容量）的 ； 26 ②模具成型時(shí)需用的注射壓力應(yīng)小于所選用注射機(jī)的最大注射壓力； ③模具型腔注射時(shí)所產(chǎn)生的壓力必須要小于注射機(jī)的 鎖模力； ④模具的閉模高度應(yīng)在注射機(jī)最大、最小閉合高度之間； ⑤模具脫模取出塑件所需的距離應(yīng)小于所選注射機(jī)的開(kāi)模行程； ⑥模具的外形尺寸及安裝尺寸必須與所選注射機(jī)模板適應(yīng)，既模具最大外形尺寸安裝時(shí)應(yīng)不受拉桿間距的影響，模具安裝用的定位環(huán)尺寸應(yīng)與機(jī)床定位孔直徑相配合；模具的模板各安裝孔應(yīng)與注射機(jī)固定模板的安裝孔相對(duì)應(yīng)、機(jī)床噴嘴孔徑和球面半徑應(yīng)與模具進(jìn)料孔相對(duì)應(yīng)，注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足脫件條件。 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 該產(chǎn)品為聚丙烯，其密度為 ^3~^3，收縮率為 1%~%，計(jì)算其平均密度為 ^3.。平均收縮率為 % 通過(guò) M=ρ V測(cè)出塑件體積： 測(cè)量其質(zhì)量為 M= V=M/ρ =() cm^3= ^3 因?yàn)檫x用一模四腔結(jié)構(gòu)，所以 塑件總體積為 4V=198cm^3，塑件總質(zhì)量為 179g，澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的 倍。由于本次采用中心澆口流道短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔溶料的總體積為 V總 =V（ 1+） ==^3 由于澆注系統(tǒng)體積與質(zhì)量都不是很大，所以可先初選注塑機(jī)型號(hào)。 27 確定注塑機(jī)型號(hào) 根據(jù)計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 V總 =^3, 并結(jié)合式 V公 =V 總 /，則有： V總 /=^3。根據(jù)以上的計(jì)算，考慮到模具的閉合高度所以選定公稱(chēng)注射量為 500cm^3,注射機(jī)型號(hào)為 XSZY500 臥式注射機(jī)，其主要參數(shù)見(jiàn)下表， 注塑機(jī)主要參數(shù) 理論注射容積(cm179。） 500 螺桿 直徑 (mm) 55 注射壓力 (MPa) 146 注射速率 (g/s) 38 塑化能力 (kg/h) 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 10— 140 鎖模力 (kN) 3500 拉桿空間 (mm) 500X440 移模行程 (mm) 500 模具最大厚度(mm) 450 模具最小厚度(mm) 300 鎖模形式 液壓 機(jī)械 模具定位孔直徑(mm) ￠ 150 噴嘴球半徑 (mm) SR018 噴嘴口孔徑 (mm) ￠ 3 28 3 標(biāo)簽 在瓶子上提供必要地信息，最常采用的方式就是貼標(biāo)簽。這是因?yàn)槌似矫嫘螤钔猓?其他形狀上印刷都是較復(fù)雜，費(fèi)用也高?？捎盟芰匣蚣堉谱魃虡?biāo)，紙制商標(biāo)常含有聚合物涂層，防止劃傷或受潮損壞。 包裝薄膜原材料選擇 LDPE 結(jié)晶度較低，為一種乳白色半透明的蠟狀固體樹(shù)脂，無(wú)毒。 LDPE 成型加工性、柔軟性、抗沖擊韌性、耐低溫性等性能較好，電絕緣性優(yōu)良，吸水性低，化學(xué)穩(wěn)定性好，如對(duì)酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑等都較穩(wěn)定；但機(jī)械強(qiáng)度差，耐熱性差，在日光和熱作用下容易老化降解而變色、性能下降或龜裂。但成本較 PET很低，且能滿足制品的使用要求，故包裝薄膜原材料選為 LDPE。 外包裝 塑料薄膜根據(jù)生產(chǎn)工 藝的不同而有三類(lèi)：流延膜、吹脹膜以及定向膜（即拉伸膜）。吹脹膜強(qiáng)度比流延膜好，熱封性比流延膜差，薄膜的性能同操作參數(shù)關(guān)系大。而定向膜由于拉伸分子發(fā)生定向，提高了結(jié)晶度，因而結(jié)晶型聚合物的定向膜無(wú)熱封性，強(qiáng)度是三種薄膜中最大的。 擠吹薄膜的生產(chǎn)工藝流程是 :原輔材料開(kāi)包驗(yàn)收 — 配方造粒 — 擠出機(jī)料斗上料 — 擠出機(jī)口模擠出 — 吹脹膜泡 — 風(fēng)環(huán)冷卻 — 人字架 —— 夾膜輥牽引 — 電暈處理 — 卷取。 配方造粒 上料 擠出 吹脹膜泡 風(fēng)環(huán)冷卻 29 圖 6 外包裝生產(chǎn)流程圖 包裝薄膜工藝過(guò)程及操作說(shuō)明 包裝薄膜為擠吹薄膜法， 其工藝過(guò)程為：先將配方造粒用轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)混合均，勻然后擠出機(jī)料斗上料，擠出機(jī)口模擠出，吹脹膜泡，風(fēng)環(huán)冷卻，在用人字架夾膜輥牽引，電暈處理，最后卷取薄膜。在整個(gè)過(guò)程中需保持?jǐn)D出速率。 熱收縮膜作為標(biāo)簽包裝材料具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約森林資源、降低成本、防潮、衛(wèi)生、使用方便；包裝后的商品美觀，節(jié)約空間，且適于大批量生產(chǎn)等特性，越來(lái)越多地被各種產(chǎn)品所使用。 熱轉(zhuǎn)印商標(biāo) 熱轉(zhuǎn)印商標(biāo)可以認(rèn)為是貼商標(biāo)和印商標(biāo)之間的一種交叉方式。用傳統(tǒng)的印刷技術(shù)把商標(biāo)副本反印到專(zhuān)用襯體上，然后把商標(biāo)和容器表面接觸、印刷并加熱。熱量 使帶商標(biāo)圖像的油墨粘合到要印刷的物體上，把襯體剝離，使圖像留在容器表面上。 濕膠粘合劑商標(biāo) 最普通貼商標(biāo)的方法是 把水質(zhì)膠抹到商標(biāo)的后面，再把商標(biāo)商標(biāo)貼到物體上。這種方法對(duì)紙商標(biāo)特別有效，并能快速操作。今天使用的粘結(jié)劑，除去熱熔膠以外，大部分是水質(zhì)的，常常是一種懸浮物形式，含有聚醋酸乙烯或者乙烯 電暈處理 夾膜輥牽引 人字架 卷取 30 醋酸乙烯共聚物，作為基礎(chǔ)聚合物。用一組滾輪把一定量的粘合劑涂到商標(biāo)上，加壓把商標(biāo)固定到容器上或其他物體上。一般塑料商標(biāo)不適用濕膠粘結(jié)劑，因?yàn)樗鼈兏稍锞徛榱诉m應(yīng)高的生產(chǎn)速度以及商標(biāo)一次到位固定住，快速干燥是 很有必要的。熱熔粘合劑冷時(shí)是 100%固體，加熱變成液體，它適用于塑料商標(biāo)，不需要干燥就能與容器形成很好的結(jié)合。 4 塑料提繩 市場(chǎng)調(diào)查及本設(shè)計(jì)制品所需原材料的分析 根據(jù)網(wǎng)上搜尋和市場(chǎng)調(diào)查，使用塑料水杯及實(shí)惠結(jié)果如下： 水杯材質(zhì) 玻璃水杯10% 塑料水杯60% 金屬水杯24% 陶瓷 6% 水杯材質(zhì) 水杯價(jià)格 9元以下 20% 10~29元 50% 30~49元 20% 50元以上 10% 水杯價(jià)格 顏色挑選 冷色調(diào) 40% 暖色調(diào) 40% 中性色調(diào) 18% 雜色調(diào) 2% 顏色挑選 水杯更換頻率 三個(gè)月 10% 半年 30% 一年 50% 兩年 10% 水杯更換頻率 31 關(guān)注的因素 安全 質(zhì)量 價(jià)格 外形 關(guān)注的因素 水杯材質(zhì) 玻璃水杯 10% 塑料水杯 60% 金屬水杯 24% 陶瓷 6% 水杯材質(zhì) 由表可知： ，消費(fèi)者較多關(guān)注的是水杯的質(zhì)量、安全性和價(jià)格 1029 元者居多 ，隨著認(rèn)識(shí)的提高，越來(lái)越多的人關(guān)注健康因素和審美因素。 根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，我們?cè)O(shè)計(jì)的水杯的目標(biāo)是 : 無(wú)毒無(wú)味，安 全性高。 實(shí)用性好，使用方便。 經(jīng)久耐用、不易損壞。 造型美觀、色澤好、顏色不單一。 性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)效益好。 根據(jù)制品的使用性能和制品要求，選擇原材料原則如下： 無(wú)味、無(wú)毒，耐熱性好、耐候性較好、耐磨，光澤度好，并且透明要好、杯體、杯蓋：抗沖擊強(qiáng)度要高；有螺紋結(jié)構(gòu)，尺寸穩(wěn)定性好，手拎帶：拉伸強(qiáng)度高， 32 抗疲勞性良好。 材料的選擇與性能對(duì)比 幾種日用制品常用塑料的性能比較 材料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) PS HDPE ，易成型 PP 0℃以下易變脆 PC ，抗蠕變性能好、透明度高 ，耐候性好、尺寸穩(wěn)定性好 根據(jù)以上材料的對(duì)比發(fā)現(xiàn)符合此次設(shè)計(jì)的只有 PP 和 PC，繼續(xù)對(duì)比如下： 材料 透明性 氣體阻隔性 衛(wèi)生性 耐沖性 耐熱溫度 成本 PC 高 好 一般 優(yōu)良 高 較高 PP 較高 一般 好 好 高 較低 PP 化學(xué)穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)高，質(zhì)輕，成型工藝性很好，可以注射成型，而且聚丙烯也比聚碳酸酯安全。 PP 的維卡軟化溫度為 150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。因此，我們選用 PP 作為杯蓋、杯體以及 33 杯柄的材料。 塑件的原材分析 甲基排列在分子主鏈的同一側(cè)稱(chēng)等規(guī)聚丙烯， 若甲基無(wú)秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱(chēng)無(wú)規(guī)聚丙烯，當(dāng)甲基交替排列在分子主鏈的兩側(cè)稱(chēng)間規(guī) 聚丙烯。一般工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯樹(shù)脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為 95%，其余為無(wú)規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無(wú)色固體，無(wú)臭無(wú)毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)可高達(dá) 167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。密度小，是最輕的通用塑料。缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過(guò)改性予以克服。 塑件的原材料采用聚丙烯（ PP）， PP 為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中 PP 最輕。通用塑料中， PP 的耐熱性最好。 PP 有良好的耐應(yīng)力開(kāi)裂性，有很高的彎曲疲勞壽命， 俗稱(chēng)“百折膠”。 PP 產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好。 PP 的缺點(diǎn)：尺寸精度低，剛性不足，耐候性差。它具有后收縮現(xiàn)象，脫模后易老化、變脆、易變形。 PP 結(jié)晶度 ,吸濕性小 ,易發(fā)生融體破裂 ,長(zhǎng)期與熱金屬接觸易分解；流動(dòng)性好 ,但收縮范圍及收縮值大 ,易發(fā)生縮孔、凹痕、變形；冷卻速度快 ,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱 ,并注意控制成型溫度；料溫低溫高壓時(shí)容易取向 ,模具溫度低于50 度時(shí) ,塑件不光滑 ,易產(chǎn)生熔接不良 ,流痕 ,90 度以上易發(fā)生翹曲變形；塑料壁 34 厚須均勻 ,避免缺膠 ,尖角 ,以防應(yīng)力集中。 PP 的熔體粘度比較低，因此成型 加工流動(dòng)性良好，特別是當(dāng)熔體流動(dòng)速率較高時(shí)熔體粘度更小，適合于大型薄壁制品注塑成型，例如洗衣機(jī)內(nèi)桶。 PP 的成型收縮率是比較大的，達(dá)到 2%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 ABS 塑料（ %）。 PP的成型收縮率可以隨著添加其它的材料的種類(lèi)及多少有所變化，這在制作具有配合尺寸的注塑制品時(shí)需認(rèn)真加以考慮。 除此之外，聚丙烯（ PP）無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯 ,可在 100℃左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響，但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見(jiàn)的 酸、堿等有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。 塑件的工藝分析 塑件的使用性能 該塑件為樂(lè)扣水杯手拎帶制品，制品表面并不復(fù)雜，其外表只需光潔，無(wú)明顯澆口熔接痕。根據(jù)產(chǎn)品要求，該塑件為小批量制品生產(chǎn)，即采用一膜一腔模具設(shè)計(jì)。 塑件尺寸精度 該塑件的尺寸精度沒(méi)有特殊要求，故采用 MT6 級(jí)的精度查去公差等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 塑件的表面質(zhì)量 該塑件要求表面光潔、無(wú)飛邊毛刺、無(wú)縮孔，無(wú)澆口熔接痕等工藝性能。故在選擇澆口，表面粗糙度時(shí)須注意。 3