吹塑成型技術(shù)

1、第1章 吹塑成型基礎1.1 定義塑料吹塑成型是一種生產(chǎn)中空塑料制品的加工過程,它僅適用于熱塑性塑料,例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯，及工程塑料如聚碳酸酯等。吹塑成型加工的三種主要方法是：擠出吹塑成型、注塑吹塑成型和拉伸吹塑成型。1.2 基本加工過程吹塑成型加工過程可分為三個階段：1) 熔融塑化 利用擠出機或注塑機使原料熔融；2) 型坯成型 利用擠出機機頭和口?；蜃⑺苣＞叱尚托团?；3) 吹塑成型 利用輔助的空氣壓縮機提供壓縮空氣并用液壓夾緊裝置夾緊模具成型制品。上述成型加工過程中，首先是需要生產(chǎn)管坯，通常稱為型坯，此術(shù)語來源于玻璃工業(yè)?？梢杂脭D出機或注塑機生產(chǎn)型坯，常將注塑機生產(chǎn)的型

2、坯稱為預成型。吹塑過程是將熱的型坯或坯料送入吹塑模具內(nèi)，模具閉合的同時夾緊型坯，然后將熱的管坯吹到冷的模具壁上，冷卻定型后頂出制品。多數(shù)情況下，中空制品需要后加工，例如去除飛邊、印刷、貼標簽、灌入產(chǎn)品等。一些制品上的鉆孔、研磨操作等可用自動操作設備完成，基本的吹塑加工過程見圖1.1。1.3 吹塑歷史玻璃、塑料、鋁是現(xiàn)今吹塑制品的三種原材料?，F(xiàn)代的塑料吹塑成型技術(shù)是從玻璃吹塑制品中發(fā)展起來的，如圖1.2所示。這種方法是公元前1世紀由敘利來玻璃工人首先發(fā)明的。他們把吹管末端的玻璃泡吹成許多帶有手柄、底座并隨意附加一些裝飾物的制品。在中世紀，由英國和歐洲的一些地方將這種加工技術(shù)進行了改進和完善并使之

3、成為一種重要的商品工業(yè)。1.4 發(fā)展史簡介現(xiàn)代塑料吹塑成型加工（圖1.1）起源于20世紀30年代。當時的Plax公司和Illinois的Owens公司發(fā)明了第一個專利。它是以玻璃吹塑技術(shù)為基礎的自動化設備，如圖1.3所示。但由于當時塑料材料價格高、性能差而阻礙了塑料吹塑成型的發(fā)展，使塑料瓶優(yōu)點不及玻璃瓶。然而在40年代中期，由于低密度聚乙烯的采用（英國ICI研制），提供了玻璃所不能比擬的耐擠壓的優(yōu)點。1950年，Elmer Mill發(fā)明了一個連續(xù)擠出旋轉(zhuǎn)吹塑機的專利并由Continental Can公司使用。50年代末，高密度聚乙烯和工業(yè)化成型設備的研制使塑料工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。高密度聚乙烯

4、的采用也拓寬了塑料瓶設計能力。更重要的是塑料瓶具有質(zhì)輕、不易破碎的優(yōu)點，同時工業(yè)化的生產(chǎn)設備也給吹塑成型加工創(chuàng)造了有利的條件。那時，世界上只有幾家公司利用專有技術(shù)生產(chǎn)吹塑成型制品。當時由于美國的信息接近閉塞，大部分設備在歐洲得到了發(fā)展，主要是在德國。美國第一個工業(yè)化吹塑成型設備就來自歐洲，并于1958年在國際塑料展覽會上展出。Empire塑料玩具公司買了一臺Fischer吹塑成型機用于生產(chǎn)玩具滾動桿，Empire公司的工程技術(shù)人員也將一種Reed Prentice注塑機進行改良去生產(chǎn)玩具棒球棒。其吹塑是通過模板上部的一個可移動的注塑料筒和一個帶有口模和軸瓦裝置的固定機頭實現(xiàn)的，如圖1.4所示。

5、后一步驟是由帶有旋轉(zhuǎn)閥的兩個機頭控制并分配塑料從一側(cè)到另一側(cè)完成的（圖1.5）。中部的Ross Hartig公司得到Empire公司的允許,利用這種設計為Ideal玩具公司制造了6臺機器用來生產(chǎn)娃娃的身體,這是由制造擠出機的Harting公司生產(chǎn)的第一批吹塑成型機。后來公司相繼改名為Waldron Hartig公司和Battenfild Hartig公司，現(xiàn)在該公司已具有自己的Davis標準。同一時期，Paul Marcus公司也設計和制造了被稱為自動吹塑的雙機頭吹塑機。1960年，ZARN公司在北卡羅來納與生產(chǎn)機器和模具的Uniloy公司一起合作(現(xiàn)由Johnson控制)為Borden Da

6、iry公司生產(chǎn)奶瓶。為了減少空奶瓶的運輸費用，Uniloy機器和模具生產(chǎn)奶瓶的生產(chǎn)線就建在Burlington北卡羅來納的牛奶場。在所有的吹塑塑料材料中，聚乙烯的綜合使用價值比其他所有材料都大。盡管其主要產(chǎn)品仍是瓶子，但吹塑方法已發(fā)展到用來生產(chǎn)工業(yè)零件，例如可生產(chǎn)汽車后部空氣阻流器蓋、座椅靠背、玩具三輪車、車輪、打字機盒、沖浪板、柔軟的波紋管和燃料罐等，如圖1.6所示。高分子量聚乙烯的采用加快了吹塑的發(fā)展，由于這種材料在密度、熔體流動速率及一些其他基本性能上的范圍較寬，所以制品最終性能上的可允許變化范圍也較寬。柔軟瓶子最好用低密度或中密度聚乙烯制造，高密度聚乙烯塑料更適合于做硬制品。聚乙烯吹塑

7、制品的共同優(yōu)點是質(zhì)量輕、韌性（即使在低溫下）好、耐腐蝕、耐化學滲透性，當灌滿液體時在壓力下耐龜裂（環(huán)境壓力下耐龜裂性）和極好的可模塑性。工程上應用的塑料，如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和尼龍的使用范圍也在不斷增加，現(xiàn)在也已成為吹塑市場上的一個重要組成部分。圖1.7顯示的是吹塑成型加工過程的流程圖。吹塑設備與其他任何塑料二次加工方法相比有很大的不同。一臺吹塑機可以像辦公桌那樣大，用來生產(chǎn)像鉛筆一樣小的中空制品，也可以占據(jù)一個大房間，生產(chǎn)容積為1937.5L大的制品。表1.1顯示了吹塑市場單一生產(chǎn)中空塑料制品的材料增長情況。這種生產(chǎn)能力與注塑成型、熱成型及金屬沖壓成型完全不同。與其他成型方法相比

8、，吹塑成型模具的花費比相關(guān)的注塑模具的價格要少得多。圖1.8表示了北美樹脂、合金、共混料的分布情況。1.5 設計特點和優(yōu)缺點吹塑成型加工是生產(chǎn)容器和中空制品最常用的成型加工方法。類似的成型加工方法是滾塑成型加工。滾塑成型時，將定量的粉料放到鋁殼模具中，然后合模，再一同放到烘箱中旋轉(zhuǎn)加熱，當模具旋轉(zhuǎn)時，材料緊貼著加熱的模具內(nèi)表面旋轉(zhuǎn)并粘附在上面，使之成為有一定厚度且均勻一致的料層，最后將模具從烘箱中取出再放到冷卻室中冷卻，取出已成型的料層即成為所需的中空制品。此種方法的材料是從粉料熔融的，沒有均相結(jié)構(gòu)，所以制品物理性能沒有吹塑制品好，然而對于小容積制品是可采用的，因為其模具投資少且更容易制造，如

9、圖1.9所示。吹塑成型適用于生產(chǎn)大容積、高強度制品的場合，如汽車和農(nóng)業(yè)用儲罐、壓力容器、通風管道及電線、電纜槽等。當需要的制品結(jié)構(gòu)強度高時，制品可用泡沫塑料充填，這種方法也常應用在需要制品絕緣或浮起的地方。當設計者看到一個可以用吹塑成型加工的制品時，首先需要確定中空制品壁的結(jié)構(gòu)。一般用加工的可行性、外觀、經(jīng)濟性等條件控制壁厚。設計過程中，如果制品需要進行批量生產(chǎn)，最好將壁的結(jié)構(gòu)設計成單壁式、易成型的結(jié)構(gòu)。壁厚的設計也要考慮制品的實用性、外觀和價格等因素。用壓力熱成型或真空熱成型方法形成的中空制品是把需要成型的塑料片材放到凹模型腔或凸模上熱成型，然后將兩個整齊的制品焊在一起。另一個例子是用片材成

10、型，其強度和剛度是通過將片材彎曲、定型、焊接或夾持成接合縫而產(chǎn)生的。圖1.10簡單解釋了注塑成型、滾塑成型和吹塑成型的成型過程并比較了每種成型加工過程的優(yōu)缺點。第2章 吹塑成型設計加工及組織結(jié)構(gòu)2.1概述設計批量生產(chǎn)的塑料吹塑制品時，必須考慮美學、操作過程、性能和加工制約條件等多種因素。設計者需對這些問題有一個全面的了解（本書的目的），但設計者不可能是眾多學科的專家，其成功的關(guān)鍵是需要充分了解大或小公司、部門與顧客之間的關(guān)系等。制品的設計水平對每個制品的費用因素都有著深遠的影響。例如：組裝、維修、總使用周期等。圖2.1顯示了設計、材料、加工功能效率三者之間的相互關(guān)系。2.2主要結(jié)構(gòu)一個做加工管

11、理工作的雇員或顧問必須有與不同學科、不同背景的人一起工作的能力，也需要有能正確選擇材料和加工過程達到設計目標的能力。Brigham Young大學發(fā)明了一種簡化計算方法，這種方法被稱為計算機集成制造（CIM）系統(tǒng)，其模型就像一個車輪一樣，如圖2.2所示。這個體系后來又由計算機與制造工程師協(xié)會的自動化系統(tǒng)共同加以完善。圖2.3顯示了一個以用戶為輪中心的制造基礎結(jié)構(gòu)。這個輪形圖顯示，在機構(gòu)中的每一個人必須把制造企業(yè)的成功實施作為共同的奮斗目標，這個輪子圖形就好像一個圓桌上的棋子，沒有主次之分，也就是“人人為我，我為人人”。新制造企業(yè)輪描述了制造業(yè)競爭中的6個基本要素。（1）以用戶和發(fā)展用戶的需要為

12、中心任務。清楚了解市場和用戶的需要是本企業(yè)成功的關(guān)鍵。市場、設計、制造及器材、物資技術(shù)保證等都必須對準滿足用戶需要這一中心，這就是旋轉(zhuǎn)輪的目標中心和企業(yè)的任務及夢想。（2）企業(yè)員工的任務和機構(gòu)中的協(xié)作。這里包括組織方法、雇員的雇用和培訓、激勵措施、標準評價和通訊等方面。企業(yè)的基層組織也要考慮班組的自我管理、班組的組合及學會組織、領導、質(zhì)量標準、酬金、質(zhì)量周期、社團文化等。（3）共同了解革新的效果，使體系支持員工和各個工序。這些工序包括使用人工和計算機去做研究、分析、文件編制、制訂決策以及企業(yè)每一過程的控制。（4）從產(chǎn)品確定和制造到被用戶認可的關(guān)鍵過程。有三個主要階段，即產(chǎn)品/工藝確定，制造和用

13、戶的認可。在這三個階段中，有15個關(guān)鍵過程構(gòu)成了產(chǎn)品的壽命周期。（5）企業(yè)資源（輸入）和責任（輸出）。資源包括資金、人材、材料、管理、信息、技術(shù)、供應?；セ葚熑伟ü蛦T、發(fā)明者和全體人員的相互關(guān)系及規(guī)章制度、道德、環(huán)境的約束。在新的制造企業(yè)中，管理因素是圓周上很薄的一層，他們把新的方法帶到企業(yè)中并支持關(guān)鍵的過程。（6）制造基礎結(jié)構(gòu)。當公司自治時，公司的成功依賴于用戶、競爭者、供應商和其他環(huán)境因素。制造的基礎結(jié)構(gòu)包括用戶和用戶的需要、供應商、競爭者、優(yōu)秀的工人、銷售商、自然資源、金融市場、社會、政府、教育和研究機構(gòu)。2.3產(chǎn)品設計和開發(fā)管理系統(tǒng)在論述產(chǎn)品加工過程中，許多設計方案是在完成產(chǎn)品目標后

14、采取的各種方法中得到的。經(jīng)驗表明，每個項目都有5個階段和目標，如圖2.4所示。階段0：設想。是否可行？目標：制定任務和資源保證階段1：設計。結(jié)構(gòu)和功能目標：設計批準和符合目標階段2：工程。是否確實可行？目標：最后生產(chǎn)/不生產(chǎn)、包括機器工具的資金提供階段3：測試、技術(shù)規(guī)范、鑒定（如果需要可修正）目標：產(chǎn)品交付完成目標階段4：運行管理反饋目標：第一個運行報告滿足目標了嗎？寫出目標很重要，包括記錄和了解用戶需要什么，想要什么和喜歡什么都要進行記錄和了解。設計者的作用是對這些標準與資源、時間一覽表和價格參數(shù)等一起有清楚的了解，當然也需要全組人員觀點的一致。工程組長有一個額外的責任是監(jiān)視項目方案的進程及

15、向項目法人做報告，項目法人也必須保證資源的提供和全組人員的相互配合。有許多項目管理系統(tǒng)能夠處理項目的進度、工序，甚至于締約（本書范疇之外的內(nèi)容）。這些包括：程序評估和審查技術(shù)（PERT），工藝次序一覽表及判定路徑的方法。如果你的組織結(jié)構(gòu)中還沒有這個管理系統(tǒng)，建議加以補充和完善。兩個基本情況使資源的管理復雜化。多項目 當幾個項目同時執(zhí)行時，會產(chǎn)生一些重點和資源上的大小沖突。解決方法是加強相互聯(lián)系并定期開會審查。修改 修改總會引起麻煩，但是不可避免，我們在前進過程中不應該一成不變。解決的方法：經(jīng)常審查目標和文件的變化，審查細目表和價格的影響因素。初看起來，圖2.4建議項目的責任是隨著營銷組的新產(chǎn)品

16、發(fā)明一組一組通過的。實際上，想法不論來自于何地，它必須被市場認同，然后經(jīng)工業(yè)設計組通過并進行測繪和繪制制品圖，最后再進入工程組。工程組將依靠理論分析和標準測試確定加工工藝、原料并分析結(jié)構(gòu)的需要。然后將確定的結(jié)果移到工具工程部，由他們檢查一下工具設計到加工的情況，他們也可能判斷制品的模具加工是否困難或可行。雖然系統(tǒng)是可行的，但需要時間去吸收和修正。再回到制造結(jié)構(gòu)輪上來，所有組都包含在開始的加工過程中，這些聯(lián)系不僅在發(fā)展效率點上而且在人際關(guān)系及觀點上都有意義。我們應該正確對待生產(chǎn)第一線的工人，加工還需要管理的作用和時間去確保任務的確定和按時完成。保持各個部門的活動使產(chǎn)品從概念到生產(chǎn)的現(xiàn)實是很復雜和

17、耗費時間的。進一步說，在今天競爭的世界上，對于一個成功的制造企業(yè)來說，為了發(fā)展產(chǎn)品，必須對產(chǎn)品的生產(chǎn)線、圖表、花費、預測、質(zhì)量和利潤有完善的管理。為了能為企業(yè)項目狀況、歷程及進一步計劃的推論提供及時的分析，必須使用電子計算機進行工作，這些工作如圖2.5所示。它顯示了計算機集成制造系統(tǒng)，一種根據(jù)小組工作反復地做制造基礎結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。圖2.4中“階段”和“目標”是每一個參與組間的工作都與產(chǎn)品的發(fā)展和工程系統(tǒng)相互有關(guān)聯(lián)。圖2.5顯示公司中不同組間相互聯(lián)系的流程圖。市場、加工、產(chǎn)品研制、銷售、在預算內(nèi)保證贏利等等都與按時生產(chǎn)出產(chǎn)品有著密切的聯(lián)系。許多工作在這樣的互相配合下可以極大地節(jié)省時間和減少消耗。今

18、天使用計算機軟件程序可以瞬時傳遞數(shù)據(jù)和工程圖，但需要工程上不斷的配合。為系統(tǒng)提供吹塑、產(chǎn)品設計和工程的階段情況，圖2.5顯示了每一個開發(fā)階段的設計次序、工作重點及確定要點。2.4結(jié)論雖然一個人不可能是所有設計領域的專家，但是應對系統(tǒng)怎樣工作有所了解。當設計一個塑料吹塑制品時，必須考慮美學、加工過程和能力及制造的約束條件等。如上所述，設計加工過程必須有嚴密的組織，有從現(xiàn)狀到實現(xiàn)目標的計劃及有與之相關(guān)的供給等。第3章 吹塑成型制品設計3.1設計的基本依據(jù)所有吹塑制品都是通過把壓縮空氣吹到型坯的內(nèi)部，使型坯脹大到充滿模具內(nèi)表面的方法成型的。因而，模具確定了制品的外表面尺寸。制品的吹脹比是完成的制品直

19、徑與型坯的直徑之比。如果型坯被吹成圓柱形，這樣定義吹脹比是正確的。當形狀不規(guī)則時，其吹脹比是以這些不規(guī)則開關(guān)的斷面去確定這些區(qū)域的附加吹脹比。換句話說，與總吹脹比相比，形狀不規(guī)則的區(qū)域有其獨立的吹脹比區(qū)域。當吹脹比改變時，型坯尺寸的增加有助于吹塑一個完整制品，如圖3.1所示。擠出吹塑的優(yōu)點是可以選擇與制品相應的型坯尺寸。當吹脹比確定時，型坯被擠壓到模具內(nèi)，同時被吹到模具的內(nèi)表面上。一般來說，最好讓型坯比模具大一些，這樣模具可將型坯夾斷，進而吹成模具內(nèi)表面的形狀，如圖3.2所示。對于整體制件，型坯的定位是有效模型的基本條件，以確保壁厚的均勻性。當進行吹塑設計時，要認識到吹塑加工與單壁制品加工（注

20、塑模塑加工）是完全不同的。成功生產(chǎn)制品的第一步是要了解吹塑中空制品結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點以及怎樣最好地確立最佳的結(jié)構(gòu)形式。當用吹塑方法加工一個制品時，設計者首先必須確定中空制品的雙壁結(jié)構(gòu)。對大多數(shù)加工過程，都可以按照單壁結(jié)構(gòu)進行設計，再模塑成需要的形狀。壁厚的選擇可由加工經(jīng)驗、制品外觀、經(jīng)濟等方面來控制。壓力或真空熱成型方法與吹塑成型方法較接近，因為它是用塑料片吸附在凹模上，再將兩個整齊的制品焊接在一起成為一個整體的中空制品。另一個例子是用金屬片材成型的方法，先彎曲成型，再將兩部分夾緊在一起焊接形成焊縫并產(chǎn)生強度和剛度的中空制品，如圖3.3所示。設計過程中所涉及的模具分開（合模線）的位置、制品斜度、制品

21、布局、吹脹比、圓角、修飾外觀等因素是設計工程師、工具工程師或加工工程師必須考慮的。這些術(shù)語定義如下：1) 制品斜度 平行于模具移動方向的所有表面要有一定斜度，其中斜度要使模具能容易開啟便于制品取出為宜；2) 外形 中空制品的外形是制品的外表面；3) 檢查所有使用功能 當作為一個制品使用時，零部件越少、裝配工作越少越好， 因為可以減少制品成本；4) 吹脹比 吹脹中，注意引起壁厚極薄幾何形狀的區(qū)域，這些地方可能是凸出或凹入的部位，寬與深之比過大時可輔助以真空成型；5) 半徑原則 避免尖銳的邊緣、轉(zhuǎn)角、表面的突然變化、制品直徑或壁厚的突然轉(zhuǎn)變；6) 結(jié)構(gòu)強度和剛度 可考慮設計成幾何外型上如折邊、筋和

22、兩平板相交的接縫等結(jié)構(gòu)；7) 結(jié)構(gòu)制品表面焊接 有時也叫做截坯口接合縫或粘接口，這些通常位于吹塑制品壓縮成型面上；8) 嵌件、排氣槽、進氣針、頂銷孔、刻字和標簽的位置必須仔細考慮。合模線和適當斜度的選擇是第一步工作，對大多數(shù)制品來說，當合模線是平直線時，很明顯其斜度是簡單的累加，如圖3.4(a)3.4(c)所示。當制品合模線不規(guī)則時，圖示合模線的形狀變得更復雜。有些模具結(jié)構(gòu)的影響是要考慮的，以使模具中沒有鋒刃出現(xiàn)，如圖3.5所示。下面是斜度的一般原則：最小斜度：1°/邊推薦的斜度：2°/邊斜度增加的原則：增加1°/每增加0.025mm深3.2 吹脹比增加時斜度增加

23、制品冷卻時將會從凹模壁上收縮，但如果凸模（型芯）在凹模內(nèi)，制品將向凸模收縮，如圖3.6所示。為了易于取出制品，設計一定的斜度是非常重要的，吹脹過程如圖3.7所示。吹塑加工中吹脹比是設計中最重要的參數(shù)，型坯吹脹到型腔的內(nèi)表面后使其表面積有較大的增加，而型坯材料的總體積是不變的，這樣表面積增加，壁厚必定減少。如圖3.8所示，如果面積（×）是10個平方單位，擴展到型腔表面積時為50個平方單位。這樣初始壁厚為1mm時，成型后的平均壁厚為0.2mm。這只是個簡單的表示，不能代表真實的情況，因為真實的制品不可能均勻擴展，這樣最后的壁厚依賴于制品的幾何形狀。最直接的因素是與深度有關(guān)的寬度和長度尺寸

24、。作為一般原則，當使用的最小斜度為2°，兩倍壁厚的半徑時，深度應不超過寬度或長度的兩倍。當制品半徑、頂部、底部及斜度都較大時，允許制品的深度深些，如圖3.9所示。另一個需要考慮的因素是開模時的形狀，如圖3.10所示。確定吹脹半徑的四種應用準則如圖3.11所示。吹脹比=注意：最佳的吹脹比可受所用材料和加工過程的影響，例如注塑吹塑聚對苯二甲酸乙二醇酯和擠出吹塑高密度聚乙烯時會有不同的吹脹比。3.3 圓角指南一般來說，如果不是厚壁制品，不要將制品設計成尖角或尖邊的形狀（尖角處易吹破）。下面是特殊半徑極限情況的說明：1) 材料將變得極薄，而且在沒有充滿轉(zhuǎn)角或邊緣時就被吹破了；2) 當制品還沒

25、有完全被吹大時，尖角或尖邊會使應力顯著增加，導致彎曲、疲勞和最終模塑制品的沖擊強度下降；3) 薄壁產(chǎn)生在型腔尖銳的邊或角上；4) 模具型腔內(nèi)的尖角或小的凸起限制了可達到的吹脹比。如圖3.12所示，可將制品表面轉(zhuǎn)折分成兩類：內(nèi)半徑和外半徑。型坯在模具內(nèi)吹脹時，產(chǎn)生外半徑，模具中的凸起部分壓進型坯而使制品形成型腔或凹陷時會產(chǎn)生內(nèi)半徑。對外半徑的要求更苛刻，因為當型坯吹脹進入模具型腔時，材料會產(chǎn)生拉伸。為了保持吹塑制品有相等的壁厚，在設計制品和模具時必須假定型坯貼緊模具壁。這樣當吹脹開始時就會產(chǎn)生拉伸，引起過薄甚至吹破，因此最后成型的轉(zhuǎn)角或邊緣必須設計適當?shù)膱A弧。對圓柱形的模塑制品，邊緣的圓弧半徑應

26、不小于容器直徑的1/10。對橢圓形制品，可以以最小的直徑為準。對矩形制品轉(zhuǎn)角圓弧的最小許用值較容易確定，如圖3.13所示。根據(jù)此圖，轉(zhuǎn)角圓弧的半徑是：rEtF / 2(1-sin45°)0.15tF然而如果可能，可略微放大一些，因為是多向拉伸。為了避免缺口影響，所有的螺紋邊和筋、瓦楞形、裝飾條上的邊緣都做成圓弧形。如果需要特別高的抗震性，例如薄壁容器，必須避免不適當?shù)脑O計。如果兩個半模的模具能準確對準，沿著模具的合模線將不會出現(xiàn)脊棱。不要使用嵌件，例如瓶模具的嵌件。這些原則也適用于重型負載的容器。倒角與圓弧在吹塑制品中經(jīng)常交替使用（兩者選一），因為它們可提供更好的外觀。倒角是一種高技

27、巧，它呈現(xiàn)矩形外觀并減小了聚合物的拉伸（見圖 3.14）。3.4 模塑的幾何形狀吹塑加工的夾壁中空結(jié)構(gòu)制品特別有利于提高中空制品的剛度和強度，并且適用于有支撐點形狀的制品（圖3.15）。筋和聯(lián)接板在結(jié)構(gòu)上是增加強度和剛度的一種有效方法（見圖3.16）。一般應避免大平面，因為薄壁制品易出現(xiàn)彎曲或呈“油罐”的傾向。解決的方法如圖3.17所示。3.5 凸緣和粘接為了保證設計的最大有效性必須考慮到許多其他設計條件。吹塑制品是中空的制品，因此在做成一個整體時，在斷面相對薄的大面積板上，板的一面必須有瓦楞或粘接，以提供剛度或支撐。同時，也可以利用凸緣保證制品的剛度。凸緣和粘接是將型坯的兩面用壓力

28、模塑在一起的工藝。模塑后制品將是原型坯厚度的1.52倍。需凸緣或粘接以外的其他地方不要施加壓力，否則當制品設計成銳角時，制品表面將出現(xiàn)凹陷或表面濕暈（泛白現(xiàn)象）及撕裂現(xiàn)象，如圖3.18所示。制品壁和凸緣區(qū)域可直接模塑出聯(lián)接孔，以便用螺栓插入聯(lián)接，膨脹釘插入聯(lián)接，自攻螺攻插入聯(lián)接以及同時輔以粘合劑粘合和熔劑粘合固定。制品上的螺紋能被吹塑成內(nèi)螺紋和外螺紋兩種形式。通常外螺紋位于合模線上（3.19），內(nèi)螺紋是將一個嵌件（例如一個注塑制品）放到氣針上并與型坯成型在一起使之最終成為產(chǎn)品的一部分。另一種方法是將一個金屬螺紋型芯與型坯模塑在一起，在吹塑周期結(jié)束后再將螺紋型芯擰松卸下。此外，可將其他連接件和嵌

29、件插入模具中，成型時吹塑型坯可包覆住它們使之與吹塑件組成一個整體制品。嵌件需要設計成能使型坯流到它周圍并包住它，使嵌件成為最終制品的一部分。這些嵌件可以是注塑模塑件或金屬件，如圖3.20所示。圖3.21所示為計算機辦公用具上嵌件的應用，以及應用粘合和加強筋的實例。所有這些設計思路都必須和模具的設計聯(lián)系在一起，因為這些零件都是插入到模具里或插入到模具的截坯口區(qū)域里的。3.6結(jié)論近十年來大量的吹塑成型知識和技術(shù)已相繼展開，一個完整的分類法也已得到發(fā)展。設計者設想了吹塑制品的夾壁結(jié)構(gòu)和怎樣使用這種結(jié)構(gòu)在大型結(jié)構(gòu)制品上應用（其中有流體和動能的應用）。其中設計者應熟悉怎樣使用加強筋、連接板、鉸鏈、雙壁結(jié)

30、構(gòu)連鎖裝置來提高吹塑制品的使用功能。這些內(nèi)容將在以后的章節(jié)中討論。圖3.22顯示了模塑的結(jié)構(gòu)制品。致謝：本章的基礎工作是在美國通用電氣公司（）塑料部及工程吹塑塑料部研究的基礎上完成的。其中一些內(nèi)容已被收集在由Linclon J. Avord編著、由美國通用電氣公司出版的專著工程吹塑成型制品設計中。雖然其中主要論述的是工程塑料，但作者從經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)其基本原理和分類方法也同樣適用于聚烯烴類塑料。第章 吹瓶設計在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提供最佳產(chǎn)品價值的同時，包裝工業(yè)同其他工業(yè)一樣也必須爭取提高生產(chǎn)效率。在不損失市場需要的情況下，減少包裝成本的一個有效途徑是使用吹塑成型加工方法生產(chǎn)包裝容器，因為樹脂用量是成本中

31、最重要的因素。這樣，減少容器材料的質(zhì)量就減少了成本。為了滿足包裝需要而又能達到制造中的效率，要綜合考慮容器質(zhì)量和加工機器的生產(chǎn)效率。為了生產(chǎn)一個具有功能性的低成本、高效率的制品，要充分考慮到設計、美學、消費者的運輸、加工過程和容器性能等各方面的因素。4.1吹塑成型加工的基本形狀吹塑成型加工中最佳容器的設計需要考慮三種基本形狀。圓管 用封閉底部的試管狀型坯注塑吹塑（圖4.1）。牙膏形管 擠出吹塑成型的型坯下落到型腔內(nèi)并用瓶頸中心定位，設想瓶子底部是橢圓形，頂部是圓形的形狀（圖4.2）。平枕形 擠出吹塑成型的型坯落在瓶頸外部（圖4.3）。4.2型坯吹脹的簡單假設（實際機理更復雜）假設型坯橫斷面形狀

32、膨脹，但是在接觸到模具內(nèi)表面以前，它應保持壁厚相對一致的均勻變薄。假設型坯的厚度在一接觸到模具內(nèi)表面就迅速凍結(jié)，仍在空間的型坯繼續(xù)保持勻速變薄直到全部接觸模具內(nèi)表面為止。4.3吹瓶設計基本原理高密度聚乙烯的擠出吹塑成型有四個基本原則（這些原則對其他樹脂及注塑成型吹塑稍有不同）。（）型坯直徑對瓶子的最小直徑的吹脹比不應超過4：1，如圖4.4所示。這個規(guī)則也適用于斷面帶有手柄的瓶子。吹脹比越低，壁厚就越均勻一致。用高吹脹比吹塑厚瓶底的瓶子時將會使瓶重增加、冷卻時間增長，而制品幾乎沒有強度。（）所有表面是弧面、斜面和錐面（圖4.5）。雖然弧面、斜面和錐面可以呈現(xiàn)方形的效果，但應避免帶有尖銳轉(zhuǎn)角的方形

33、和平面，如圖4.6所示。因為薄壁處強度低，壁厚變化顯著，而平面處厚且易變形。厚壁處的變形是由于冷卻效果差和收縮不均引起的。圖4.7顯示了改進容器底部的形狀，從圖中可見平面也幾乎沒有負載上部的載物強度。圖4.8顯示的是使用瓶肩和頸環(huán)的實例。（3）尖角處可以出現(xiàn)截留氣體的現(xiàn)象。它是由模具表面和塑料之間擠壓而瞬時匯集成的，它能使拐角處的塑料變得非常薄，并引起沖擊性能下降。（4）時刻要避免斷面和外形的突然變化。型坯覆蓋的表面積愈多，壁厚就愈薄。水平筋易產(chǎn)生波紋或折疊，使制品較易彎曲。如果設計者希望制品彎曲，使用這種設計很有效。然而，如果需要剛性，就應避免使用這種設計。分析這種結(jié)構(gòu)，如果彎曲產(chǎn)生了，應注

34、意到彎曲處就會出現(xiàn)鉸鏈點。為了阻止鉸鏈效應，可設法改變設計，圖4.9顯示了水平筋和豎式筋的設計情況。作為一般原則，使用圓形容器可以改善圓周的剛性，但要注意斷面不能產(chǎn)生如前面所述的折皺現(xiàn)象。方形容器也會使剛性減小，它能減少頂部負載強度，也減少耐膨脹性。圖4.10顯示了拱形凹陷的情況。確定的合模線必須使制品有一個可以接受的吹脹比，而且還使型腔的幾何形狀不出現(xiàn)“過方”的現(xiàn)象（斷面深度比寬度長），如圖4.11所示。缺陷經(jīng)常出現(xiàn)在手柄上，有時在雕刻的字體上出現(xiàn)（圖4.12）。吹塑成型過程一般是利用瓶口和氣針配合，將壓縮空氣吹入型坯中，這樣可以在瓶子或容器上產(chǎn)生一個自然的開口。但這種吹入壓縮空氣的方法也有

35、例外（以后討論）。在瓶頸處，厚度控制要比制品上其他部位更嚴格，因為氣針和瓶頸的型腔尺寸必須要精確配合。實際上可以把這部分區(qū)域看作是壓制成型。當然容器灌裝入物體后進行儲存或運輸時，必須使用一些堵塞物或瓶蓋來封住開口。因為多數(shù)吹塑成型容器都作為包裝容器使用，所以設計的螺紋瓶口應是標準螺紋口以便使之能選用封蓋封住。推薦使用的尺寸標準已經(jīng)由塑料工業(yè)協(xié)會里的塑料瓶分會建立，實例如圖4.13所示。圖中呈現(xiàn)了和兩種形狀的瓶頸螺紋。形類似于常用的玻璃瓶，而形則是典型的塑料容器。完整的形狀系列可以在塑料瓶協(xié)會中查到。見美國塑料工業(yè)學會頒布的表4.1。4.4容器的容積傳統(tǒng)的牛奶容器被充灌得很滿，顧客希望他們今天使

36、用的塑料容器也以相同的方式充灌。為了最大限度地降低成本，牛奶工需要的容器不能比規(guī)定容器的容積大，因為比額定多的牛奶充灌到容器中將會大大降低利潤。為了達到降低成本的目的，塑料牛奶容器的總?cè)莘e必須仔細調(diào)整一致，把容器的容積調(diào)整到精確的控制狀態(tài)。這部分的目的是討論：第一，怎樣測量牛奶容器的容積以及模具制造者怎樣校正模具；第二，找出容積測量誤差的來源；第三，找出能容易改變?nèi)萜魅莘e的成型條件。1加侖（3785.4cm3）容積不等于3785.4g的水或3901g的牛奶，這個容量并不因溫度的升高或降低而改變。而水、牛奶和果汁這樣的產(chǎn)品體積的脹大或縮小是隨溫度而改變的，例如水在4°C時密度最大，在低

37、于或高于此溫度時水都膨脹。3785.4 cm3水在4°C時的水要比3785.4 cm3的水在20°C時的水重。換句話說，在20°C下測量3785.4 cm3的水比冷卻到時的水4°C3785.4 cm3的水少大約0.0073925L。然而，在保持精確的條件下，質(zhì)量也可以用來確定容器的容積，3785.4 cm3的蒸餾水在4°C重3781.082g。在機器生產(chǎn)線運行期間，要取出容器樣品做容積檢測時，應進行充分的努力，以使生產(chǎn)條件重復穩(wěn)定。被測量的容器一般是“新鮮的”，即測量剛生產(chǎn)出來平均為1.5h時的容器。容器的充灌時期是很重要的，因為模塑后的高密度

38、聚乙烯在一段時間內(nèi)會繼續(xù)收縮。假定容器在室溫下儲存，控制其收縮速率，當容器充灌冷的牛奶并且儲存在較低溫度的地方時，因為保持了容器要求的原形可使容器的收縮速率達到零的理想狀態(tài)。實際上，不管它是何種尺寸，在那時對充灌的影響都是穩(wěn)定的。下面的程序常常用來測充灌時期對生產(chǎn)線上的樣品容器的平均影響。1) 從每種型腔中拿出5個樣品，稱重、分組；2) 將每種型腔的第一個樣品迅速地灌入4°C的蒸餾水，充滿容器的邊緣，記錄空容器質(zhì)量和裝入水后的容器質(zhì)量；3) 檢測每個型腔的第二個試樣，然后，第三個，第四個，直到測量完所有的容器；4) 為了減少水從一個容器傳到另一個容器時水而產(chǎn)生微熱的誤差，在整組樣品測

39、量中途需要用另一個水瓶來置換；5) 計算出每一種型腔的水的平均凈重然后與標準進行比較。為了比較指定的容器嵌件的依賴性，可以使用兩個充滿物體之一的充灌質(zhì)量標準，比標準依據(jù)下面來確定（圖4.15）。3781g 3785.4 cm34°C蒸餾水充灌到離容器頂部12.7mm位置的質(zhì)量。15g 加到容器頂部剩余空間的質(zhì)量。9g 保險系數(shù)附加的質(zhì)量。3805g 充滿的質(zhì)量標準3805g的標準可以在下面3種條件下使用：第一，當測量容器“穩(wěn)定”時（最短時間為48h），不帶容積控制嵌件或帶齊平容積控制嵌件；第二，當測量容器“新鮮”時（最長時間為1/2h），并帶有標準的凹入容積嵌件；第三，當測量的容器為

40、“新鮮”或?qū)⒁褂谩靶迈r”容器時，不帶容積控制嵌件。第二個標準是3805g加上60g，適用于兩個凹入的容積控制嵌件。設計容積控制嵌件是為了顯示出在“新鮮”和“穩(wěn)定”的容器之間收縮的差別（見Dow化學公司圖表）。51.8g 2個代替水的嵌件重量。8.2g 保險系數(shù)附加的質(zhì)量。60.0g 兩個嵌件的質(zhì)量標準。3805.0g 充滿的質(zhì)量標準。3865.0g 充滿的質(zhì)量標準當測量的容器為“新鮮”的容器時，用平齊容積控制嵌件或不用容積控制嵌件測量，并且指定使用“穩(wěn)定”時，使用3865g標準。這個標準是最常使用的一種，因為大多數(shù)模具配有容積控制嵌件，通常測量容器為“新鮮”的用平齊嵌件。1892.7 cm3

41、牛奶容器的標準如下。1891g 1892.7 cm34°C蒸餾水的質(zhì)量去充灌到離容器頂部12.7mm位置。15g 加到頂部空間的質(zhì)量。9g 保險系數(shù)附加的質(zhì)量。1915g 充滿的質(zhì)量標準24g 用2個容積控制嵌件代替水的重量。4g 保險系數(shù)附加的質(zhì)量。1943g 充滿的質(zhì)量標準和3785.4 cm3的標準一樣，這些1892.7 cm3標準同樣可以以相同的方式在相同的條件下使用。在測量的容器和標準之間，立方體積的差可改變?nèi)萜鞯撞糠中偷母叨龋牧蠌哪＞咧幸瞥鰧⑹谷萜鬏p微縮短。例如，假定測量的容器體積是相當于4°C時3965g的水，容器有平齊的容積控制嵌件并且在半小時后進行測量。

42、標準樣瓶是3865g，因而必須減去100g，這相當于100.07cm3。容器底部分型的面積是221.68 cm3，用下面公式計算。容積（g）×換算系數(shù)=減去底部分型的高度底部分型的尺寸=4.52mm（從高度上減去）5種誤差中，2種是人為的，3種是無意的，都會累積附加到緩沖墊上及累積附加到機器生產(chǎn)線模具的容積校正上。(1)9g水的允許偏差被加到容器的基本標準上。(2)對1加侖容積控制嵌件來說，把8.2Gi水的允許偏差加到基本標準上。(3)容積控制嵌件的尺寸近似地相當于在放置幾分鐘的容器和放置幾天的容器之間發(fā)生的收縮 量。當測量的容器是“新鮮”和“平齊”時，一些嵌件上的收縮因數(shù)已經(jīng)產(chǎn)生，

43、這個疏忽也會使容器增加少量體積。(4)所有的測量都要用水，因為牛奶較重，但更重要的是在充灌閥上牛奶的質(zhì)量將引起容器脹大一些，這個疏忽也會使容器增加少量體積。(5)如果不立即測量，流體的質(zhì)量使塑料材料愛到拉伸也會使容器輕微“鼓脹”，這個疏忽也讓容器增加少量體積。這5個誤差近似地把增加了19.5mm到0.03L的額外容積加到了用平齊控制測量的1加侖“新鮮”容器中，在其他條件下或為其他情況設計的測量容器將有極小的誤差。對于不是充灌生產(chǎn)線上的部分牛奶模具，不使用抽樣檢查的工序，面是用模具開腔的實際容積測量。正如容器容積的測量情況一樣，為了比較，模具容積測量需用丙個標準之一。怎樣使用模具以及是否有容積控

44、制嵌件是要考慮的因素。根據(jù)實際的容器容積測量得出的這些標準，近似地反映了典型容器的質(zhì)量、收縮和生產(chǎn)條件，一般來說這些標準沒有實際容積測量的精確。容積誤差或緩沖是作為保險系數(shù)防止生產(chǎn)條件在最后裝置定位的變化 面留在模具上的。讓生產(chǎn)線上的模具工人做的和實際的生產(chǎn)條件完全一樣，實際上是不可能的。條件的改變可以很容易地增加或減少容器的容積，第二個容積誤差修正必須是在所有的生產(chǎn)條件被穩(wěn)定之后和牛奶場已適應于設備的情況下進行。由于有了緩沖，通常能迅速地做出修正。多余的體積能從模具底部分型線上除去，如果最初模具估計的尺寸正好，那么第二種調(diào)整有時需要用填隙片來調(diào)整增大的容積。這些模具增加一個填隙片會使成本增加

45、很多。圖4.16顯示了一種“在生產(chǎn)模具中”調(diào)整容積的簡單方法。生產(chǎn)短的(不夠尺寸)容器有被重量和檢驗部門查出的風險。剛開始的牛奶生產(chǎn)線不存在這個問題。6種能改變?nèi)萜魅莘e的因素(見Dow Chemical Operators Guide)：(1) 容器質(zhì)量；(2) 生產(chǎn)周期；(3) 吹塑氣壓；(4) 熔融溫度(5) 儲存溫度；(6) 模具溫度。道 化學公司 的圖表顯示了這些因素及標準的測試條件。當用圖表顯示條件變化時，能對容器的容積有戲劇性的影響。例如，假定牛奶場或模具制造商打算用70g原料成型容器，生產(chǎn)瓶子的周期為8s，儲存在不加熱的倉庫中；進一步假設，冬天，在接近5的倉庫中存放近10天，模具

46、是經(jīng)過這些條件校正過的。后來由于樹脂價格增加，容器的原料質(zhì)量降低到60g，生產(chǎn)需要慢下來，因此生產(chǎn)周期增加到10s，仍是冬天并且容器仍保存10天。用這兩個改變條件的容器，通過圖表，得知容積大出0.037L。在這些條件下生產(chǎn)延續(xù)到大旱天，倉庫上面的溫度達60，10天后，容器的容積大了0.060L。這個例子可能不是從實際出發(fā)，然而它顯示了改變模塑和儲存條件如何使高密度聚乙烯容器的容積發(fā)生變化的情況。 其他的兩種模塑條件也可改彎容器的容積。然而，經(jīng)驗數(shù)據(jù)此時不能有效地提供這個理論。因為排氣時間太短以至于不允許吹脹的壓縮空氣壓力在開模前全部散逸，內(nèi)部附加的空氣壓力能使容器拉長和變形，從而增加了多余的體

47、積。也可以用相同的原理去檢查漏泄，高壓力也能使容器拉長和變形。在牛奶容器中，達到精確的容積目標是很復雜的過程，在此過程必須依靠下面幾個因素： 鑒別所有影響容積的時間、溫度、壓力等基本因素； 了解容積的定義并且是各種轉(zhuǎn)換因素下或被稱為“等同”的因素下，以及不清楚這些因素的意義時不要忘記容積的定義； 控制生產(chǎn)條件恒定，只要生產(chǎn)條件恒定和精確，條件愈嚴格愈好； 用同樣的方法和技術(shù)測量容器，只要方法恒定和精確，使用的嚴格方法無關(guān)緊要；致謝和注釋：“螺絲口”瓶蓋成為了其他公司早期仿造的標準，例如Blackhawk公司。今天有大量的各式各樣的螺絲口和搭扣式樣瓶蓋。本章內(nèi)容得到Johnson Control

48、s和塑料機械部門的認可。第5章 工 業(yè) 制 品 與 結(jié) 構(gòu) 制 品 設 計近十年來，工程吹塑制品已經(jīng)有了很大的發(fā)展并在汽車工業(yè)、大的儲存窗口、運輸包裝和其他工業(yè)的應用領域上有了重大的突破。所用的樹脂不僅有傳統(tǒng)使用的聚烯烴，而且也使用了一些工程塑料，如ABS。5.1 吹塑成型加工過程吹塑成型加工適合于生產(chǎn)大而厚的制品，國為它有在單一成型過程中生產(chǎn)復雜夾壁制品的能力。有經(jīng)驗的設計者或工程技術(shù)人員會適當?shù)乩媒嘏骺?、模塑剛性和加強筋給制品提供高的模塑剛性-質(zhì)量比，并為給定的樹脂何種提供一個好的慣性矩。吹塑加工過程經(jīng)互不相同的制品外表面結(jié)構(gòu)提供了許多靈活性，制品的斷面結(jié)構(gòu)比其他加工工藝更好。例如，能使

49、盒類和I型梁式窗口的強度特性能力加倍。對于欺騙性制品或需要增加強度的地方可采用增加嵌件的辦法，泡沫培育也將通過產(chǎn)生更均勻 一至的制品而使制品的剛性增加。5.1.1 優(yōu)選的加工方法高生產(chǎn)率的中空塑料制品，例如罐、壓力容器、空氣輸送管、電纜槽、汽車零件等制品適地采用吹塑成型加工，特別是當生產(chǎn)量大時，設備和模具的成本費用就更低，如圖5.1所示。5.1.2 中 空 制 品與其他加工過程如生產(chǎn)單層制品的注塑和反應注塑等加過程相比，吹塑制品的中空結(jié)構(gòu)對給定的樹脂體積提供了最高的慣性矩。5.1.3 樹脂/玻璃纖維層壓和結(jié)構(gòu)泡沫塑料成型大的結(jié)構(gòu)制品常用樹脂玻璃纖維層壓再輔以其他的加工過程，如注塑成型(RIM)

50、和各種類型的壓制成型。面用吹塑成型加工生產(chǎn)夾壁制品是用單一操作過程生產(chǎn)的，使得制品成本較低。適當?shù)厥褂谜澈稀⒓訌娊?、泡沫填充或埋塑剛性去提供最的剛?質(zhì)量比。粘合筋斷面結(jié)構(gòu)和I形梁結(jié)構(gòu)特性如圖5.2所示。此外，中空制品的內(nèi)壁可以作為復合結(jié)構(gòu)的外皮，當內(nèi)部用聚氨脂泡沫塑料或用可發(fā)性聚苯乙烯泡沫珠粒料填充時，內(nèi)部就形成了復合層，從而增加了結(jié)構(gòu)的堅固性、絕緣性和浮力，如圖5.3所示。目前也能用工程樹脂生產(chǎn)吹塑中空制品，以滿足產(chǎn)品對高溫、內(nèi)壓、重載、劇烈沖擊的需要。這樣可以較容易和較經(jīng)濟地生產(chǎn)適合于貯存、運輸和控制的制品。這些制品可以是裝分散液體、氣體、粉料及其他液體的容器，也可以是汽車等制品，如圖5

51、.4(a)和圖5.4(b)所示。5.2動能設計工程吹塑制品是在沖擊狀態(tài)下吸收和擴散機械能的理想制品，夾壁結(jié)構(gòu)本身就有幾個動能擴散系統(tǒng)。由于中空制品的特性，它本身在沖擊點處會產(chǎn)生形變并能恢復它最初的形狀。由于減少了體積，封閉的中空制品受到預壓時可以分散而吸收能量，此類制品可以通過在制品上打個適當尺寸的通氣孔（一個小孔）使制品排氣并控制排氣量，如圖5.5所示。可以將吹塑成型的中空制品設計成分散機械能裝置，這種分散裝置是通過設計的結(jié)構(gòu)碰撞裝置或在相對的用工程吹塑成型的兩層中間填充泡沫塑料而實現(xiàn)的。這種技術(shù)已被用于作為汽車和運輸工業(yè)上的減震器，如圖5.6所示。當內(nèi)部用泡沫材料填充時，如果泡沫材料是硬的

52、，會產(chǎn)生不可恢復的形變。但如果是用易形變的材料填充，則可以吸收沖擊能。5.3嵌件埋入成型在吹塑成型加工過程中，由于型坯需要低壓吹塑（圖5.7）（也可見圖10.19），使吹塑制品幾乎不受形狀、尺寸、材料和承重的限制。當生產(chǎn)不規(guī)則形狀的制品時，吹塑型坯在嵌件周圍形成了緊固且適當?shù)乃芰媳?。注意，螺紋嵌件定位裝配通常都是由專業(yè)化的生產(chǎn)組執(zhí)行操作。然而，盡管生產(chǎn)操作很仔細，嵌件總會出現(xiàn)破損的情況，這些嵌件的“碎片”必然會通過擠出機進入到型坯中，而很容易引起生產(chǎn)事故。使用嵌件的一個普通實例是汽車上的氣罐（圖5.8）。圖5.7顯示了嵌件埋入成型的詳細情況。5.4互鎖系統(tǒng)此技術(shù)是通過凹凸互鎖結(jié)構(gòu)之間的相互配合

53、實現(xiàn)的?；ユi零件或閉鎖裝置是防止事故出現(xiàn)的拆卸機構(gòu)。它是由裝配元件與嵌條系統(tǒng)一起產(chǎn)生的搭扣，如圖5.9所示。在模具結(jié)構(gòu)中，要求這種類型的裝配使型腔被“金屬安全”地分割，以使零件能在有公差間隙的情況下裝配。然后將金屬從模具中移出后拉緊互鎖或搭扣裝配。取樣后，重復幾次，直到獲得所要求的裝配。根據(jù)上述原理也可以研究出具有互鎖基本設計特征的各種變化形式。5.5搭扣裝置有蓋的開口容器（例如垃圾桶）可以把容器連同蓋一次成型出來，在成型操作完成后在模塑開啟的位置將制品切開，如圖5.10所示。制品被切開后，垃圾桶的蓋將用搭扣裝置和容器的凸起部分咬合在一起，如圖5.11所示。5.6多組合型腔為了提高生產(chǎn)單一開口

54、容器的經(jīng)濟性，通?？紤]用一種相同的型坯生產(chǎn)兩個制品。在兩個聯(lián)體制品模塑中，模具可以做成兩個開口端連在一起，模塑后再將制品切開。在兩年制品之間需要有一個短的過渡段，以便讓氣針穿透和通過此處來吹塑制品，而沒有小孔留在制品上。因為兩個切口把容器和過渡段（飛邊）分開，然后采用相同的技術(shù)將容器體和蓋配合起來，如圖5.12所示。5.7容器的結(jié)構(gòu)設計這一部分敘述翹曲變形對方形或矩形開口容器的影響。平面容易翹曲變形，如圖5.13所示。在制品被切割后，由于收縮變化而產(chǎn)生的應力會使這種翹曲變形加大。淺拱形有助于控制收縮方向，如圖5.14所示。容器的開口處通常設計成凸緣結(jié)構(gòu)，因為這里易發(fā)生變形。為了防止變形，凸緣部

55、分必須有與變形翹曲相對立的橫截面以避免變形。各種變化結(jié)構(gòu)如圖5.15所示。注意不要違反吹脹比的深度是寬度一半的原則。為了方便地儲存和裝運容器，容器制品應能為疊垛而提供最大的套裝。如圖5.16所示。凸緣部分必須無障礙地與上面的制品搭接，套裝是隨疊垛高度和圓錐形邊角度而變化的，邊壁角度取決于容器邊的壁厚。1°=0.44mm/25.4mm壁厚（在25.4mm疊垛高度上的疊垛角度）疊垛高度是和疊裝角度一起綜合考慮的，如圖5.17所示例如：76.2mm堆垛高度2.54mm壁厚，tan2.54 / 76.2=0.0333查三角函數(shù)表=1°5因此堆垛角度是2°，如圖5.18所示

56、。用鋸切割會遺留下需要修飾的毛邊，所以通常用刀具或氣體火焰切割。最合適的切割方法是在夾具上用刀切割，這種方法需要有一個定位切刀的槽面，否則頂部的凸緣部分切掉后可能會出現(xiàn)波浪狀和不平的現(xiàn)象，如圖5.19所示。5.8結(jié) 論當設計新的塑料制品時，最重要的是研究設計的全部優(yōu)點和加工的可能性以便增加制品的使用價值。設計和選材時也要研究容器的結(jié)構(gòu)、功能特性及外因等因素。多數(shù)汽車儀器夾持器如除霜器的夾具、加熱裝置、通風、空氣調(diào)節(jié)裝置的夾具以及其他制品都是用注塑成型方法生產(chǎn)的（圖5.20）。但是用吹塑成型法，可以在中空制品壁上設計成組合的氣體分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖5.21）。吹塑制品的設計減少了制品的數(shù)量和裝配步驟

57、。用結(jié)構(gòu)粘合的方法增加了制品的剛性，還可在儀表板內(nèi)增加空間。致謝：本章材料摘自于GE Plastic Study of Engineered Blow Molded Plastic 的工作。工程塑料吹塑成型制品設計（Engineered Blow Molding Part Design）的作者是Lincoln J. Alvord.第6章 計算機輔助設計與工程分析從前面討論過的經(jīng)驗法則和基本幾何形狀工程設計的指導中可知，制品的壁厚、吹脹比和薄弱處必須精確地預測。下面將指導模塑的制品怎樣不被吹破以及影響聚合物薄厚的其他因素。6.1性能標準對于有性能標準要求的工業(yè)制品或瓶子和容器來說，所用的材料成本是一個重要因素。此外，還需要定量的預測局部的或者整個的制品壁厚分布以及定量和定性地了解怎樣和在哪個位置使材料減少。同樣重要的因素是幾何因素，例如形狀、吹脹比、斜度、半徑及所有影響最后制品壁厚的因素。這些論點可以用有限元分析軟件去論述。6.2計算機軟件模擬模塑型坯的計算機模擬軟件仍處于開發(fā)時期，現(xiàn)有的商業(yè)化程序軟件根據(jù)加工過程模型、流體流動、固體形變等因素進行模擬，如圖6.1所示擠出吹塑型坯能用流體流動理論的計算機軟件程序進行模擬，并預測在截坯前擠出聚合物的形狀和厚度。然而，一旦聚合物被“截坯”了，它的吹塑行為就被模擬了。這種模擬有助于在加工前對