莫持標(biāo)
(江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 江門 529090)
隨著醫(yī)藥中空包裝市場(chǎng)需求量不斷增大和市場(chǎng)竟?fàn)幍募ち一?,用戶?duì)產(chǎn)品的要求越來越高,原一步法雙工位注塑、吹塑一體化中空容器成型模具因部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、產(chǎn)品合格率不夠高。為了更好地適應(yīng)市場(chǎng)的需要,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,必須對(duì)原有模具進(jìn)行優(yōu)化改造。
一步法雙工位注塑、吹塑一體化中空容器成型模具生產(chǎn)工藝是對(duì)擠出、吹塑成型工藝的不足之處,提供一種在普通注塑機(jī)上用一步法雙工位,型芯固定,一次完成注塑、吹塑塑料中空容器成型產(chǎn)品的過程。其生產(chǎn)步驟包括注塑過程和吹塑過程。注塑過程包括:1)注塑機(jī)中的定模具和動(dòng)模具閉合過程;2)注射坯料成型過程;3)注塑機(jī)模具開啟過程。吹塑過程包括:1)吹塑成型模塊閉合過程;2)吹氣成型過程;3)開啟吹塑成型模塊和成型中空容器頂出。
模具包括注塑模組件和吹塑模組件。注塑模組件包括水平左右平行設(shè)置的動(dòng)模和定模,動(dòng)模由第一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制與定模的開合;定模上設(shè)置有2 排縱向排列的瓶坯模腔,動(dòng)模上固定有2 排縱向排列的帶有吹氣口的芯棒,與定模上的瓶坯模腔一一對(duì)應(yīng);每排芯棒配置一吹塑模組件,每個(gè)吹塑模組件包括2 塊吹塑成型模塊,分別位于芯棒的兩側(cè),2 個(gè)模塊的開合由第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(左右安裝的油缸)控制。
1.2.1 原模具結(jié)構(gòu)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(cè)的油缸作用下,通過互拉桿的作用實(shí)行同步開合。互拉桿的結(jié)構(gòu)相當(dāng)關(guān)鍵,如果各互拉桿與吹塑模塊的配合不準(zhǔn)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(shè)計(jì)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(shè)置在吹塑模塊的上、中、下端,與相應(yīng)的吹塑模塊配合。當(dāng)油缸工作時(shí),在互拉桿的作用下,實(shí)現(xiàn)各組吹塑模塊聯(lián)動(dòng)閉合。模具的動(dòng)模結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐證明,原模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。原來的模具設(shè)計(jì)上為了避開吹塑模塊中間組的互拉桿,導(dǎo)致定模上的注塑型坯模板采取分段式裝配,即分為4 個(gè)單元,分別裝配在定模固定板上,與動(dòng)模各型芯對(duì)應(yīng)。定模如圖2 所示。
對(duì)本結(jié)構(gòu)系列模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析,各注塑型坯模板單元靠外側(cè)的2 個(gè)型腔上所生產(chǎn)出來的吹塑產(chǎn)品成形相對(duì)較難、較慢,其外觀質(zhì)量較差,出現(xiàn)次品的機(jī)率也較高。
圖1 原設(shè)計(jì)雙排注吹模具動(dòng)模
圖2 原設(shè)計(jì)雙排注吹模具定模
通過研究和分析,運(yùn)用Pro/E 三維設(shè)計(jì)軟件,在Pro/E Mechanica 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(jìn)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(jiǎn)化成一個(gè)平穩(wěn)恒定的熱源對(duì)模具的加熱過程,在相應(yīng)的參數(shù)欄輸入有關(guān)參數(shù),計(jì)算得出分析結(jié)果,如圖3 所示。
圖3 注塑型坯單元溫度分析圖
從圖中可以看出,單個(gè)注塑型坯模板單元靠外側(cè)的兩個(gè)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(gè)型腔溫度較高且基本一致。這樣,造成了同時(shí)成型困難,溫度不一致除了造成型腔和型芯的中心不能對(duì)齊之外,還會(huì)使兩側(cè)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。
1.2.2 原模具結(jié)構(gòu)存在的問題
1)定模存在的問題。因原模具結(jié)構(gòu)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(qiáng)度,在長(zhǎng)期高溫的條件下生產(chǎn),熱流道板會(huì)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(dòng)模各型芯的對(duì)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(dòng)模存在的不足。吹塑模塊中間的互拉桿造成動(dòng)模的長(zhǎng)度過大,強(qiáng)度不足,在外力作用下容易引起較大變形。由于注塑機(jī)工作臺(tái)的限制,整套模具的長(zhǎng)寬尺寸不能再變大,動(dòng)模部分的合模導(dǎo)柱也沒有位置加大,直徑只有35 mm,合模時(shí)剛性不足,對(duì)生產(chǎn)造成影響,當(dāng)用戶要求產(chǎn)品的壁厚較薄時(shí),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(shè)計(jì)方案對(duì)動(dòng)模的影響主要是:因動(dòng)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(dāng)其中某2 組互拉桿長(zhǎng)度或裝配精度存在偏差時(shí),都會(huì)直接影響到整套模具各吹塑模塊的閉合性;另原設(shè)計(jì)的方形條互拉桿材料采用截面尺寸為12 mm×12 mm的45 鋼,其抗彎強(qiáng)度不夠高,在高壓油缸的作用力下會(huì)發(fā)生彎曲變形,同樣影響各吹塑模塊的閉合性。
圖4 原設(shè)計(jì)熱流道板
以上兩個(gè)方面都可能出現(xiàn)并最終導(dǎo)致次品產(chǎn)生,造成較大損失。
1.3.1 動(dòng)模的優(yōu)化
將動(dòng)模原來6 根互拉桿改為4 根,分為2 組分別設(shè)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(qiáng)度高、變形小、尺寸穩(wěn)定,是更理想的拉桿材料。通過分析計(jì)算,互拉桿的截面尺寸為20 mm×20 mm。采用2 組互拉桿的結(jié)構(gòu)形式,給模具調(diào)試和安裝帶來了方便,這種形式對(duì)吹塑模塊的閉合性更有保證。對(duì)互拉桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn),使定模和動(dòng)模結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度縮短,強(qiáng)度剛度更好。優(yōu)化后的模具動(dòng)模部分如圖5 所示。
動(dòng)模除了改良互拉桿結(jié)構(gòu)外,還對(duì)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在注射模中,用來保證動(dòng)模和定模之間準(zhǔn)確對(duì)合,在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用。雙排注、吹模具主要導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是4 根導(dǎo)柱,因模具自重較大,在生產(chǎn)過程中不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng),必須要配備具有足夠強(qiáng)度和剛度的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。方法是把原來模具上的導(dǎo)柱由直徑為35 mm 加大至50 mm,定模相應(yīng)地更換導(dǎo)套和加設(shè)導(dǎo)套加強(qiáng)塊。這樣可較好地確保定模和動(dòng)模平穩(wěn)閉合,保證定模注塑型腔和動(dòng)模型芯的對(duì)中性。
1.3.2 定模的優(yōu)化
動(dòng)模結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,定模也要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。因動(dòng)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(shí)行單排整體加工,無需進(jìn)行分段加工,原來要對(duì)四單元進(jìn)行裝配調(diào)整,現(xiàn)在只需對(duì)兩排進(jìn)行裝配調(diào)整就行了,大大減少了加工的時(shí)間并且降低了難度,同時(shí)給模具裝配帶來了方便,縮短了裝配調(diào)整時(shí)間,提高了模具的精度。
圖5 經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)的雙排注吹模具動(dòng)模
圖6 經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)的雙排注吹模具定模
因動(dòng)模和定模進(jìn)行了優(yōu)化,故相應(yīng)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(qiáng)度和剛性,消除了長(zhǎng)時(shí)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(jìn)后的雙排注吹模具定模如圖6 所示。
利用Pro/E 軟件對(duì)優(yōu)化后的注塑型坯用同樣的方法進(jìn)行溫度分析,結(jié)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(shè)紫銅套,以起到保溫作用。通過上述方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償,在實(shí)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(shí)成形,保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
圖7 模具優(yōu)化后單側(cè)注塑型坯溫度分析圖
表1 模具優(yōu)化前后生產(chǎn)情況對(duì)照表
優(yōu)化后的模具提高了產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。以生產(chǎn)50 mL醫(yī)用瓶為例,通過對(duì)原雙排注、吹模具的優(yōu)化改進(jìn),生產(chǎn)率提高15.38%,產(chǎn)品合格率提高近5 個(gè)百分點(diǎn),經(jīng)濟(jì)效益明顯,如表1 所示。
通過對(duì)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(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階。通過生產(chǎn)檢驗(yàn),優(yōu)化改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)新穎、穩(wěn)定性高、模具使用壽命長(zhǎng)、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(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)性更強(qiáng);由于定模、動(dòng)模對(duì)中性好,受熱變形影響少,能經(jīng)得起長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)的考驗(yàn),能生產(chǎn)出壁厚較薄的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了壁厚偏差控制在±0.06 mm 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(jié)構(gòu)更合理,使模具自身生產(chǎn)周期縮短,成本降低。
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