1、1小口玻璃瓶成型模设计小口玻璃瓶成型模设计行列机吹-吹法制瓶陈忠祥，王忠和摘要：介绍用行列机吹-吹法生产小口玻璃瓶时成型模的设计与制造。关键词：玻璃瓶模具；成型模；吹-吹法中图分类号：TQ171.6 文献标识码：B 文章编号：1000-2871(1999)04-0024-06Design of Narrow Neck Bottle MouldCHEN Zhong-xiang,WANG Zhong-he1 引言在行列机吹-吹法制瓶中，玻璃成型模设计、制造的质量取决于产品的规格尺寸和容积公差等各项要求。因此，在按照瓶子形状对其进行成模内腔设计时主要考虑的是成模(含底)的满口容量、内腔尺寸制造公差、
2、容量公差及模具翻转中心值 y 或 x、安装方式的选择和冷却等方面的问题，并2结合行列机生产的实际和不同瓶型的成型特点综合考虑后，才能设计制造出符合产品质量标准的高品质模具。成型模的设计是产品制造中的重要环节。 本文就小口玻璃瓶成型模设计作一系统的介绍，供玻璃行业同仁们参考。2 设计方法2.1 成模内腔(含底)满口容量 VFO 设计首先根据所要设计的瓶型瓶重 G、满口容量 Vf，由公式计算出其瓶口以下的成模内腔(含底)满口容量 VFO。VFO=(Vf+VG)-V+Vf(1)式中：VG玻璃料所占的容量，VG=0.4G(ml)，一般玻璃料密度取 2.5g/cmV瓶子的口部所占容量 瓶子的收缩率，因瓶
3、型而异，一般地：(1)长颈圆瓶(如 640ml 啤酒瓶)， 取 0.9%1.2%，(2)多角形瓶(如方瓶、六棱形角等瓶)， 取 1.2%1.5%，(3)椭圆形瓶、扁瓶， 取 1.5%1.8%。2.2 计算成模满口(含底)容量 VF3VF 计算一般根据瓶子形状按 1:1 比例精确绘制，然后分段进行测值计算累加而得。一般瓶子分 4 段：口部容量VA、瓶颈与瓶肩部容量 VB、瓶身部容量 VC 和瓶底容量VD。3VF 由公式确定：VF=(VB+VC+VD)-VA+(VB+VC+VD)=(1+)(VB+VC+VD)-VA(2)分段求积法同初模内腔容量求法是一样的，即把每一段又分割成许多间隔均匀的平截正圆
4、锥体和圆柱体组成。其平截正圆锥体和圆柱体容积公式如下：V 平截正圆锥体=h(D1+D1 D2+D2)/12000(3)V 平截圆柱体=hD2/4000 (4) 每一“小段”分割的间隔一般取 10mm 或 5mm，取值越小，计算越精确。口部 VA 计算方法一般是把口部外观放大 5 倍绘制测算其值较精确，或者把每一“小段”都看成圆柱体计算直径平均值，其值按算术平均值计算代入公式，把一段值累加求 VA。640ml 啤酒瓶冠形口为标准型， VA=9.31ml，一般瓶口是冠形口系列产品，设计成模 VF 时，其 VA 值都按9.3ml 处理。对于瓶底为深凹底的(如图 1 所示)，所占球缺体积计算按4公式处
5、理。V 球缺体=h2(3R-h)/3000 22=h(3a2+h2)/6000（5）对于成模内腔(含底)容量 VF 计算也可用微积分法建立函数来求解，但计算过程过于繁琐，如借助于计算机辅助设计制图，则整个过程变得简易。图 12.3 成模满口(含底)容量校核首先把设计的 VFO 视为理想满口容量，而计算的 VF 当作所要加工的成模内腔满口(含底)容量，容量核算就是计算两者差值VFO-VF，一般若VFO-VF2ml ，则需重新修改成模内腔尺寸。通常情况下是修改成模内腔瓶身直径尺寸 D，瓶身容量 VC 对整个成模的 VF 影响最大。VFO-VF=hD2-Di2/4000（6）因为修改后直径 Di 值
6、相对于瓶身 D 值来说一般相差很小，当D-Di0.30.6mm 时，则对瓶身高度值 h进行微量修改。必须注意成模在实际加工中，首先应按设计图纸尺寸加工制造出 1 副成模，并测得其成模的 VF，然后同设计的5VFO 进行比较，其误差不超过 2ml，则设计和制造出的成模视为合格，否则采取修改模底圆弧面高度及其他相关尺寸的方法来修正其成模满口容量值。2.4 模具内腔尺寸制造公差及瓶子公差在设计成模内腔的加工精度时应给定一个合理的加工制造公差值，则可制造出精度较高的成模内腔，从而能生产出高精度几何尺寸的瓶子来。成模内腔制造尺寸公差由公式确定。对所确定的公差值应使其能补偿模具可能发生的误差和制造变形，最
7、重要的公差是变化幅度最窄的瓶口尺寸公差，这在设计瓶口尺寸时应予以认真考虑。为了保证所制制品高度，其内腔高度尺寸按每 100mm 增加 0.25mm 设计。由于制造方面的误差和内腔磨损程度的不同及玻璃料温、机速的波动而造成所吹制的瓶子重量、满口容量、尺寸等产生波动，这是正常的，成模内腔设计是否成功主要是看所吹制的瓶子是否满足产品质量国标 GB4544-96 及企标检验标准。一般地：(1)瓶子的满口容量公差规定：200300ml( 公称容量 )V=6ml5001000ml( 公称容量 )：V=10ml(2)高度公差：TH=（0.6+0.004H）6(3)瓶身外径公差( 圆形瓶):T=(0.50.0
8、12D)2.5 成模翻转值 y 及安装方式的选择2.5.1 单滴成模翻转值 y 及安装方式的选择根据瓶口以下的高度 h 兼顾行列机更换产品便捷而定。常见的翻转值 y 或 x 选择见表 1 所示。表 1对于瓶口以下高度 h220mm 的瓶子，在设计时最好采用高抱钳，高抱钳比普通抱钳可增加 50mm 高的夹紧位置，特别是用于初模抱钳可使模具抱合得更紧密。单滴模具常用的抱钳直径为 130、150 、175 三种，选择时圆柱形瓶子按瓶身直径，而异形瓶是按最大对角线长度相对应，其成型模安装方式(抱钳直径、安装定位孔距 M、特征值 Sy 或初模 Sx)见表 2。表 2*成模安装的特征值 Sy：抱钳止口根部
9、至成模上平面距离Sy=y-Hy初模安装的特征值 Sx：抱钳止口根部至初模口模上平面距离Sx=x+HxHx、Hy 为成模安装尺寸，见图 2 所示。图 272.5.2 双滴模具翻转值 x 或 y 和安装方式选择一般双滴料行列机生产批量大、机速快，适用于啤酒瓶、酒瓶等系列产品，BLH86X140 行列机常用的模具抱钳为 2板式四点夹持式抱钳，2 抱钳直径有 136、152 两种。2抱钳适用于瓶口以下高度为 92343、瓶体最大外径为114 的产品。在选择成型模装配方式之前，必须先选定初模的装配方式，对于同一台行列机来说，在瓶型、瓶口以下高度相近时(h50mm)，尽量选择同一翻转值 x 或 y 和模具
10、安装方式。如 450ml 和 500ml 啤酒瓶口以下的高度 #相差值为 13mm，同在六双行列机上生产，则可选择其模具翻转值和安装方式相同，这样有利于模具安装与调节。双滴料行列机 BLH8X140、2 抱钳的模具翻转值 x 或 y 和模具安装方式(成模 4 种、初模 3 种)见表 3。一般情况下，翻转值 x 或 y 选择就应考虑成、初模悬挂“耳朵”厚度尽量相近，即结合 Sx、Sy 特征值和耳朵相对厚度(25mm)。（2）成、初模安装方式的选择基本一致。在瓶口以下高度尺寸为 135250mm 时，成模与初模安装方式可能不一致。3 模具的冷却为了保证产品成型的质量和数量，希望成型模具能在高8温下
11、工作，且模内温度波动越小越好，这样成型的瓶子表面就越光滑，玻璃料分布越均匀，强度就越高，但这与成模快速冷却成型实际生产要求是相矛盾的。若成模内腔过热(温度 550650)，则模具会粘连玻璃，瓶子则变形；若过冷(温度 350400)，会造成瓶子表面锻造状缺陷。因此必须把握好成型模内腔温度的冷与热的“度”，处理好这一矛盾体。瓶子在成型模内的冷却适当与否，除了和模具的设计有关外，还与冷却内压力与风量、玻璃在成型模内的时间、正吹气压力与时间的波动、对模 6#具的重量比和表面积比等因素有关。因此，模具的冷却应从其结构上进行如下处理：（1）为了提高散热能力，六双、八双行列机双滴成模在模具外径表面车削散热槽
12、或铣散热片(见图 2 所示)以增加散热面积，十双带真空辅助成型的进口行列机模具，由于机速更快，一般采用成模内部冷却方式，即在成模内腔周围均布加工几十个 8 垂直冷却孔，通过模底风板冷却，相对地单滴行列机由于机速较低，其冷却只要调节风冷与机速即可，其模具结构上不需作特别处理。（2）如要求成模某一特定部位热一些，则将该部位的模具外径车削小些；反之效果相反。（3）若成模某一部位要冷却快一点，如成型深凹底750ml 的葡萄酒瓶时其模底太热，则在模底部位打孔通冷却9风或循环水，或车削散热槽。在其他部位一般是在该部位外表面打孔，把孔打到接近内表面的地方，孔内压入导热率高的黄铜圆销或 68 钢球，这样就可较
13、快地降低成型模某部位的温度。表 3注：h 表示瓶口以下高度尺寸。 4 总结为了提高生产率及保证产品质量，所加工的同类模具必须保证其标准化和互换性，并建立统一的检测规范。 成型模(初型模) 由于热应力的产生而引起的模具变形出现哈夫线上、下两端变大。在成模凹半模(或凸半模)加工曲线面凹弧高 h=H/2000 一般最深处为 0.200.30mm。为了减少制品的哈夫线变粗，结构上采用内腔轮廓窄凸台接触，使接触面积同原来相比有所缩小，凸台深0.50.8mm。成模哈夫线分模面的确定见参考文献1 。 排气槽应合理畅通，在凸半模铣排气槽宽 10mm，深0.120.15mm，间隔 1520mm ，在空气易滞留处
14、，排气槽应开得相对密些。对于不易成型的部位(即不能完好地吹制出所需制品的轮廓)，如瓶肩、方瓶瓶身的棱、瓶底图案和字迹要清晰处都要加工排气孔。孔径一般为 0.60.8mm。 为了提高模具的使用寿命，建议在成模内腔瓶颈、模底处用 Ni-Mo 焊粉进行喷涂。10在生产轻量化瓶子时必须充分考虑成模内腔的壁“厚”与“薄”问题。在兼顾厚壁的蓄热作用(机速波动时起衡温作用)与薄壁模具轻、机速快的特点设计时，要在模具结构上进行特殊处理。在进行成模设计时必须充分考虑瓶子成型特点和瓶子的物理性能(应力、强度)，以提高企业经济效益。 总结如图 2 所示。作者单位：(蚌埠华光鲲鹏玻璃厂，安徽 蚌埠 233030)百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆
