吹瓶機吹塑理論分析與設(shè)計

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1、 目錄 摘要 1 Abstract 2 1.吹塑理論分析 3 1.1吹塑成型的分類 3 1.2擠出吹塑的工作原理及構(gòu)成 4 1.2.1工作原理 4 1.2.2 設(shè)備構(gòu)成 5 1.2.3雙工位擠出吹塑中空成型機 5 2.吹瓶機總體設(shè)計 7 2.1 整體方案確定 7 2.2 設(shè)計規(guī)劃 8 3.選用擠出機 9 3.1 擠出機的構(gòu)成 9 3.2 擠出機的分類 11 3.3 型號的選擇 11 4.機頭的設(shè)計 13 4.1 機頭分類 13 4.2 機頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 4.2.1 壓縮比確定 14 4.2.2 型胚垂度 15 4.2.3 口模尺寸設(shè)計 15 5.

2、合模與吹氣結(jié)構(gòu) 17 5.1 導(dǎo)向和合模結(jié)構(gòu) 17 5.2 吹氣裝置 18 6.機架和導(dǎo)軌的設(shè)計與計算 20 6.1 機架的設(shè)計計算 20 6.2 導(dǎo)軌的計算 21 7.夾緊機構(gòu)的設(shè)計 24 7.1 現(xiàn)有鎖模結(jié)構(gòu)分析 24 7.2 分析三種基本夾緊機構(gòu) 25 7.2.1 螺旋夾緊機構(gòu) 25 7.2.2 斜楔夾緊機構(gòu) 27 7.2.3 偏心夾緊機構(gòu) 28 7.2.4 綜合比較 28 7.3 偏擺斜楔式鎖模結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 7.3.1 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的開模結(jié)構(gòu) 30 7.3.2 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的鎖模結(jié)構(gòu) 31 總結(jié) 33 參考文獻： 34 致謝 35

3、 摘要 PET塑料瓶由于價格低廉，透明度和密封性好，抗壓強度高，并且易于成型，因此在保質(zhì)期內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。而PET吹瓶機也在近年得到了發(fā)展，但由于研發(fā)水平還不如國外，所以國內(nèi)的吹瓶機在速度和穩(wěn)定性以及成品美觀度上還需要一定的提升。本論文主要講述的是中空吹瓶機吹塑時的理論分析及其設(shè)計。[1] 吹瓶機是制造成型的塑件的一種非常重要裝備。經(jīng)典的中空塑料成型機正在向著高速、高效、高穩(wěn)定性、低人工維護成本、節(jié)能、智能化、在線診斷與維修的方向發(fā)展。未來中空塑料成型機的應(yīng)用市場非常大。 [2]中國的中空塑料成型機應(yīng)該立足于當代時代新產(chǎn)品的開發(fā)。只有在關(guān)鍵領(lǐng)域創(chuàng)新，才能跟上國外的步伐。 本課

4、題是獨立研究的課題。本文將首先分析擠出吹塑中空成型機的吹塑理論，分析其性能，接著完成吹塑時的一般機械與模具的選用與設(shè)計。這里所設(shè)計的成型機是單模擠出，單層塑料的擠出吹塑中空成型機。首先確定結(jié)構(gòu)方案并選擇材料，再設(shè)計吹塑時的參數(shù)并進行計算，之后設(shè)計合模機構(gòu)和斜楔鎖模機構(gòu)并計算。在畢業(yè)設(shè)計的時候，我們可以使用大學(xué)了解到的知識，獨立完成老師布置的任務(wù)，并為今后的設(shè)計工作奠定了良好的基礎(chǔ)。[3] 關(guān)鍵詞：PET瓶，中空吹塑，斜楔鎖模。 Abstract Because of PET’s low price, high compressive strengt

5、h, good transparency and air tightness, and easy to shape, PET plastic bottles have been widely used in life, and the PET bottle blowing machine has also been developed in recent years, but because the level of research and development is not as good as that of foreign countries, the speed and stabi

6、lity of domestic bottle blowing machines and the aesthetics of finished products still need to be improved. This paper mainly describes the theoretical analysis and design of the blow moulding of the hollow bottle blowing machine. Bottle blowing machine is a very important equipment for manufacturi

7、ng plastic parts. The classical hollow plastic moulding machine is developing towards the direction of high speed, high efficiency, high stability, low labor maintenance cost, energy saving, intelligent, online diagnosis and maintenance. The future application market of hollow plastic moulding machi

8、ne is vast. Our country's hollow plastic moulding machine must be based on the development of new products and innovation in key areas in order to keep up with the pace of foreign countries. This topic is an independent research topic. This paper will first analyze the theory of blow moulding

9、of extrusion blow moulding hollow moulding machine, analyze its performance, and then complete the selection and design of general machinery and moulds during blow moulding. The moulding machine designed here is a single-die extrusion, single-layer plastic extrusion blow moulding hollow moulding mac

10、hine. Firstly, the structure scheme is determined and the material is selected. Then the parameters of blow moulding are designed and calculated. Then the clamping mechanism will be designed and calculated. Through graduation design, we will be able to make good use of the knowledge we have learned

11、in the past four years, and independently complete the design tasks, laying a good foundation for future design work. Keywords: PET bottle, hollow blow moulding, wedge clamping mechanism 1.吹塑理論分析 1.1吹塑成型機的分類 由于塑料吹塑的方法很多，因此有許多分類方法，如圖1.1所示。目前，最廣泛使用的中空成型方法分為兩類：擠出吹塑成型和注射吹塑成型，其對應(yīng)于擠出吹塑成型和注射吹塑

12、成型設(shè)備。 圖1.1吹塑成型設(shè)備的分類 兩種類型的最大區(qū)別在于模坯的制造方法的不同。中空擠出吹塑成型裝置采用擠出，中空注塑成型裝置采用注射。在這兩種模塑方法中，已經(jīng)開發(fā)了各種方法，例如拉伸，擠出，注塑，拉伸，吹塑，以及不對稱的中空成型和多層中空成型。其中，多層吹塑可分為兩種類型：共擠吹塑和共注吹塑。由于本文是設(shè)計擠出吹塑設(shè)備，所以以下主要是分析擠出吹塑設(shè)備在實際應(yīng)用中的吹塑原理。 1.2擠出吹塑的工作原理及構(gòu)成 1.2.1工作原理 吹塑中空成型機是主要的中空產(chǎn)品成型設(shè)備之一，主要包括擠出吹塑機，注塑機，吹塑機和機器不對稱吹塑成型。擠出吹塑機使用擠出機單元的加熱缸和

13、螺桿的剪切作用使塑料塑化，旋轉(zhuǎn)螺桿通過機頭將塑化的塑料擠出形成管子的空白和模具的夾緊裝置在握住管子之后，切割裝置切割它，并且在切割之前完成預(yù)吹，主要是為了防止管壁粘連并且模具吹制裝置在吹出一定壓力的空氣的同時密封管的切口。使模具的坯料靠近模腔的內(nèi)壁，冷卻，除去飛邊后，將模具保持裝置分離，即得到所需的中空產(chǎn)品，流程圖如圖1.2所示。 1.2 擠出吹塑的制造流程 1.2.2 設(shè)備構(gòu)成 擠出吹塑機主要由擠出機，機頭，模具夾緊裝置，吹氣裝置，液壓傳動裝置，加熱和冷卻控制系統(tǒng)組成。其中還包括電氣控制系統(tǒng)。 機械設(shè)備主要包括擠出設(shè)備（螺桿擠出機），換模機構(gòu)，機頭，模具開閉機構(gòu)，升降機構(gòu)，吹風(fēng)

14、裝置，電熱切割裝置和提升裝置;該裝置的一部分，主要用于與汽缸工作和吹塑產(chǎn)品，冷卻裝置主要由冷卻的冷卻水發(fā)生作用，冷卻水主要用于冷卻模具，吹針，氣缸等。 電氣控制系統(tǒng)主要包括擠出機的電驅(qū)動控制系統(tǒng)，油泵電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制，溫度控制系統(tǒng)以及機頭和擠出機的加熱部分，動作程序（PLC）的控制系統(tǒng)，人機界面等。見圖1.3。 圖1.3 擠出吹塑中空成型機電氣控制示意圖 1.2.3雙工位擠出吹塑中空成型機 如上所述，目前的吹塑機主要有幾種：擠出吹塑中空成型機，注吹吹塑中空成型機，拉伸吹塑中空成型機和不對稱吹塑中空成型機，其中擠出吹塑中空成型機分為成單工位擠出吹瓶機，雙工位擠出吹瓶機和多層擠出吹瓶

15、機，其中雙工位擠出吹塑中空成型該機主要用于長中空產(chǎn)品中使用的冷卻過程。它有兩套夾緊和鎖緊裝置。隨著產(chǎn)品冷卻，另一組模具被封閉和模制。與單站型號相比，雙工機型是雙工位的。雙工位模型能夠充分利用產(chǎn)品生產(chǎn)中的冷卻時間，一方面能增加產(chǎn)量，另一方面又保證質(zhì)量。 [4] 2.吹瓶機總體設(shè)計 2.1 整體方案確定 圖2.1是擠出中空吹塑機的吹塑方法的示意圖。擠出吹塑可分為四個步驟：擠出胚胎;將模具相對于型坯定位和夾緊;形成瓶頸;引入高壓氣體使預(yù)制件膨脹并膨脹成型腔的形狀，同時，瓶子被冷卻和脫模。 圖2.1 用擠出吹塑成型法制造成品的過程圖 1- 口模；2-型胚；3-吹塑

16、模具；4-氣嘴 結(jié)合本課題的要求，本次設(shè)計的吹瓶機的制瓶大小為550ml，模具在55kg左右，整個設(shè)備尺寸大致為2000*800*1500mm。另外，本次設(shè)計采用的是連續(xù)單層，單模擠出的吹塑中空成型技術(shù)，制造方便，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于設(shè)計，便于進行小批量的生產(chǎn)。機械裝備主要有擠出機，機頭，模具移動機構(gòu)，開模機構(gòu)，合模機構(gòu)，鎖模機構(gòu)，升降機構(gòu)，氣動機構(gòu)等；氣動裝置部分是用來進行驅(qū)動氣缸和吹塑瓶子的；冷卻裝置使用冷卻水來冷卻機器。基本結(jié)構(gòu)見圖2.2。[5] 圖2.2 擠出吹塑中空成型機大致結(jié)構(gòu) 1- 吹起設(shè)備；2-擠出機；3-機頭；4-機架 2.2 設(shè)計規(guī)劃 本次設(shè)計預(yù)

17、計先選擇擠出機，接著設(shè)計機頭及其零件，接下來設(shè)計吹氣裝置，之后進行機架和導(dǎo)軌的設(shè)計與力的校核，最后進行合模鎖模結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析。 3.選用擠出機 3.1 擠出機的構(gòu)成 該設(shè)備的塑料擠出是擠出塑料機（包括單螺桿擠出機和雙螺桿）和幾個成型頭和相應(yīng)的輔助成型，以及輔助成型設(shè)備的組合。將要添加的輔助材料混合，塑化和熔化，并最終加工成具有各種幾何尺寸和形狀的瓶子。如圖3.1所示。 （1）主體擠出機主要由以下三部分組成。 ①擠出系統(tǒng)一般包括機筒以及螺桿，是最關(guān)鍵的部分。 ②驅(qū)動系統(tǒng)此功能驅(qū)動螺釘，以確保在工作過程中螺釘所需的扭矩和速度。

18、 ③用于滿足塑料成型的加熱和冷卻系統(tǒng)溫度和控制要求。 圖3.1 擠出機 1-料斗　2-機筒　3-螺桿 4-溫度控制裝置　5-傳動裝置 塑料擠出機的設(shè)計應(yīng)基于被加工材料的性質(zhì)，產(chǎn)品要求，工藝條件等。通常，必須滿足以下要求： ① 具有較高的生產(chǎn)能力和適應(yīng)性。 ② 控制系統(tǒng)能夠通過更完整的控制系統(tǒng)，先進的精確控制和擠出機中的精確操作，嚴格遵守流動擠出機的速度，壓力和速度?？梢栽诠に嚄l件下進行調(diào)整。在里面，你可以獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品。 本機成本低，強度大，剛性好，結(jié)構(gòu)合理，緊湊，便于操作和維護。 （2）輔助設(shè)備 擠出設(shè)備輔助設(shè)備的配置根據(jù)產(chǎn)品類型而有所不同。輔助設(shè)備通

19、常包括手持件，定型裝置，冷卻裝置，牽引裝置，切割裝置和用于物品的收集或堆疊裝置。 ① 機頭 它是模塑產(chǎn)品的主要成分，熔融塑料通過它獲得一定的截面和幾何尺寸。擠出機頭（也稱為擠出機）是擠出設(shè)備的重要成分。從長遠來看，人們總結(jié)了四個要素：擠出工藝，先進的擠出頭，先進的擠出和上漿設(shè)備以及現(xiàn)代塑料擠出。事實上，在某些方面，機頭的質(zhì)量在三個主要因素中起決定性作用。由于更換擠出的塑料產(chǎn)品和產(chǎn)品，最終的完成是通過機頭和尺寸設(shè)備完成的。例如，需要開發(fā)新產(chǎn)品。除了該工藝的要素外，主要需要研究設(shè)計的是制造機頭。 ② 定型裝置 其效果是穩(wěn)定和適應(yīng)手持件的擠出塑料的既定形狀，以獲得更精確的橫截面形狀，

20、尺寸和光澤表面。通常使用冷卻和實現(xiàn)真空來實現(xiàn)此目的。 ③冷卻裝置 使得定型裝置得到冷卻，來獲得形狀和尺寸。 ④牽引裝置 該功能是均勻拉動產(chǎn)品并控制產(chǎn)品橫截面的大小，使擠出過程穩(wěn)定。 切割裝置 該功能是以一定的長度或?qū)挾冗B續(xù)切割，擠出成品。 ⑥繞卷裝置 該功能是將部分柔軟的材料卷成卷狀。 （3）控制系統(tǒng)擠出機的控制系統(tǒng)主要由執(zhí)行器、控制器和電氣產(chǎn)品組成。它的職能如下： ①根據(jù)工藝要求檢查主機和輔機的驅(qū)動電機。檢查速度和功率，確保主機和輔助機器協(xié)調(diào)工作。 ② 控制一級和二級機器的溫度，壓力，流速和產(chǎn)品質(zhì)量。 ④完整的擠出機，用于自動控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制。

21、 3.2 擠出機的分類 隨著吹瓶機的廣泛使用和發(fā)展，他的類型也在增加。根據(jù)分類方法，有許多類型的塑料擠出機。相關(guān)的詳細信息，請參見圖3.2。[6] 分類方法 擠出機的類型 根據(jù)螺桿的數(shù)量 單螺桿擠出機、無螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機或行星螺桿擠出機 根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速 普通擠出機、高速擠出機以及超高速擠出機 根據(jù)裝配結(jié)構(gòu) 整體擠出機和分開擠出機 根據(jù)安裝位置 立式擠出機、臥式擠出機 根據(jù)功能 混煉擠出機、排氣式擠出機、兩段式擠出機和超高分子量聚合物擠出機、往復(fù)式單螺桿擠出機等 圖3.2 擠出機的分類及類型 3.3 型號的選擇

22、 螺桿是擠出機擠出系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，通常稱為擠出機的“心臟”。根據(jù)螺桿部分的不同功能，螺桿通常分為三個部分（進料部分，熔化部分和測量部分）和非等級的第三螺桿（功能改進）。三級螺桿的幾何參數(shù)如圖3.3所示。 參數(shù) 備注 螺桿直徑 D，有系列標準可查 螺桿根徑 Ds 機筒內(nèi)徑 Db 螺棱與機筒間隙 δ，有系列可查 螺桿螺紋部分長度 L 加料段長度 L1，對應(yīng)加料段的螺槽深度H1 熔融段長度 L2，對應(yīng)螺桿的幾何壓縮比 均化段長度 L3，對應(yīng)的螺桿深度H3 圖3.3 幾何參數(shù) 目前，得到廣泛使用的是雙螺桿擠出機。 本次設(shè)計的吹瓶機為中小型的設(shè)備，型胚直

23、徑為28mm，根據(jù)蝸桿直徑和制品尺寸的關(guān)系，蝸桿直徑為65mm，選擇sl-65擠出機，基本參數(shù)如圖3.4所示： 圖3.4 擠出機基本參數(shù)  4.機頭的設(shè)計 4.1 機頭分類 材料從螺桿進料部分進入，通過熔融部分和均化部分，從螺桿頭進入頭部，然后通過流動通道擠出管子。管的空白可以是一個，兩個或甚至更多，并且頭部相應(yīng)地稱為單個矩陣，雙矩陣或多個矩陣。模具的數(shù)量與產(chǎn)品的容量，模板的尺寸和生產(chǎn)能力有關(guān)。當確定擠出機的容量和模板的尺寸時，可以為高容量產(chǎn)品配置單個頭，并且可以相應(yīng)地配置雙基質(zhì)或多個基質(zhì)以降低產(chǎn)品的容量。多模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高。然而，隨著技術(shù)的進步，正在推出越來越多

24、的多種模頭以提高生產(chǎn)能力。在2005年的展會上，展出了12臺雙工位吹瓶機。[7] 機頭是保證型胚成型的重要裝置，其結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)選擇直接影響中空產(chǎn)品的質(zhì)量。一般情況下，機頭可分為兩類：一類是直接擠壓頭;另一個是儲料式機頭。 1　 直接擠出式機頭 根據(jù)其結(jié)構(gòu)，直接擠壓頭可分為三種類型：中央進給型頭（支撐），側(cè)向進給型頭（心軸）和螺旋分支頭型等。 2　 儲料式機頭 儲料式機頭可分為單層機頭和多層機頭。 我們選擇直接擠壓頭的結(jié)構(gòu)，可從三種類型的心軸頭，直接進給頭和螺旋管頭中選擇。為了避免由于延遲引起的熔融材料的劣化，必須使吹塑機的機頭和模具中的流動路徑合理化。當模塑制品中空平均大小

25、，通常裝備機械頭，不僅可以避免不均勻的所述型坯，并且能防止型坯因自重而出現(xiàn)的不穩(wěn)定的擠出速率，又能使得預(yù)成型件的厚度可以調(diào)節(jié)，以確保產(chǎn)品厚度非常均勻。 4.2 機頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于本次設(shè)計成品體積小，結(jié)構(gòu)簡單，所以選擇芯棒式機頭，如圖4.1所示。 圖4.1 芯棒式機頭結(jié)構(gòu)圖 1-口模；2-機頭體；3-芯棒；4-螺母；5-機頸；5-鎖母 4.2.1 壓縮比確定 壓縮比指的是型腔中最大的環(huán)形面積A1與芯棒和口模之間的截面積A2 的比值i。即： i=A1A2 此次壓縮比選擇3.1。 4.2.2 型胚垂度 垂度S一般與重力加速度g、型胚的長度

26、L、樹脂密度ρ、擠壓時間t成正比；和樹脂的熔融粘度、擠壓速度v成反比： s=Lgtρμυ*100 4.2.3 口模尺寸設(shè)計 成品的直徑DZ約為60mm，厚度H為1mm，質(zhì)量為25g，材料為pet。Pet的密度為1.37g/立方厘米，修正系數(shù)α、β均為0.7，吹漲比b取2.14。 ① 確定口模直徑： D=DZ*αb=60mm*0.72.14=19.62mm 式中 D-機頭口模直徑，單位mm； Dz-制品直徑，單位mm； b-吹漲比，通常b=1.5； -修正系數(shù)。 ② 確定口模間隙h： h>βHb=0.7×1mm×2.14=1.498mm

27、 式中 H-制品厚度，單位為mm； H-機頭口模間隙，單位為mm； -修正系數(shù)； b-吹漲比，b=2.14。 選擇口模尺寸結(jié)構(gòu)與芯棒尺寸結(jié)構(gòu)： 口模結(jié)構(gòu)尺寸圖見圖4.2；芯棒結(jié)構(gòu)尺寸圖見圖4.3 圖4.2 口模結(jié)構(gòu)尺寸圖 圖4.3 芯棒結(jié)構(gòu)尺寸圖  5.合模與吹氣結(jié)構(gòu) 5.1 導(dǎo)向和合模結(jié)構(gòu) 常用的夾緊裝置可分為兩種：直壓式（液壓缸，氣缸直壓式）和肘桿式（液壓缸或氣缸連桿式）。 塑料模具設(shè)有引導(dǎo)機構(gòu)。當模具運行時，引導(dǎo)機構(gòu)可以保持模具的正確保持運動，并且模具固定并在模具閉合后保持模腔的正確形狀。同時，引導(dǎo)機構(gòu)可以引導(dǎo)可動模具被夾緊，以防止

28、在夾緊過程中芯部受損，并且可以支撐一定的橫向力。 氣動夾緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。在動力保持缸2的作用下，模具4的兩個半部通過同步齒條和小齒輪單元朝向彼此移動，并且在達到關(guān)閉位置時被激活。通過保持液壓缸2，可以形成所需的夾緊力。在夾住模具之后，模具中的氣動缸推動保持縱向運動的模具并到達噴嘴下方以進行吹制和冷卻。 圖5.1氣壓式合模裝置結(jié)構(gòu)圖 1-支架； 2-氣壓缸； 3-模板； 4-模具； 5-同步齒輪齒條機構(gòu) 5.2 吹氣裝置 吹氣有三種方案：上吹、下吹和平吹。其中上吹法有兩類：從模頭直接吹制型和間接吹制型兩類。 本次設(shè)計選擇的是如圖5.2所示吹過噴嘴

29、上吹式： 圖 5.2上吹式型胚吹漲法 根據(jù)成品的尺寸以及工藝條件，且考慮到成型制品的冷卻效果，采用吹入冷卻氣體的方案，以提高成型質(zhì)量與生產(chǎn)效率，此次設(shè)計的吹氣裝置如圖5.3所示。 圖5.3吹氣裝置 1-支架； 2-氣壓缸； 3-直臂； 4-氣嘴 氣嘴的具體尺寸結(jié)構(gòu)如圖5.4所示。 圖5.4 氣嘴的結(jié)構(gòu)尺寸  6.機架和導(dǎo)軌的設(shè)計與計算 框架是整個機器的支撐部分，用于支撐和定位。支撐必須達到一定的阻力，其變形必須在允許的范圍內(nèi)。此外，必須合理設(shè)計支撐，以便零件易于安裝和使用。導(dǎo)軌是框架的重要部分，它是確保其他運動部件正確運動的導(dǎo)向機構(gòu)。它與框

30、架相同，需要一定程度的剛性和小的變形。 6.1 機架的設(shè)計計算 本次設(shè)計的是整體式機架，模具的重量為600N，如圖6.1所示。 圖6.1 整體機架 模板尺寸為: 長*寬*高=500*400*20 (6.1) 重量:按重量=體積*材料比重估算為： = =N (6.2) 橫向?qū)к壋叽鐬椋? 重量 =N (6.3) 縱向?qū)к壋叽鐬椋? 重量 =N (6.4) 氣缸及其它部件重量： 約155N 運動部分總重量為： N

31、 (6.5) 6.2 導(dǎo)軌的計算 直線導(dǎo)軌，也稱為滑動導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌和直線導(dǎo)軌，用于線性往復(fù)運動。它們具有比線性軸承更高的額定負載，并且可承受一定量的扭矩，以在高負載條件下實現(xiàn)高精度直線。練習(xí)直線運動導(dǎo)軌的功能是支撐和引導(dǎo)移動部件，以便在某個方向上進行替代線性運動。根據(jù)摩擦的性質(zhì)，線性運動導(dǎo)軌可分為滑動摩擦導(dǎo)軌，滾動摩擦導(dǎo)軌，彈性摩擦導(dǎo)軌和流體摩擦導(dǎo)軌。 普通滑動導(dǎo)軌（滑動導(dǎo)軌），結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便;當液體沒有完全摩擦?xí)r，速度低且易于拖動;耐磨性好，壽命低，運動精度不穩(wěn)定。它廣泛用于一般的機床和冶金設(shè)備。吹塑機的軸向?qū)蚱髦饕米髦渭?，無扭矩，力相對簡單。

32、根據(jù)所得的工作載荷Fz和估算的Wx以及Wy，計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) fsl=c0/p 式中：c0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，單位kN； 工作載荷 P=0.5(Fz+W) (6.7) fSL=1.0~3.0(一般運行狀況)，3.0~5.0（運動時受沖擊、振動）。 根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： 因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取 (6.8)

33、 (6.9) (6.10) N (6.11) N (6.12) N (6.13) N (6.14) 根據(jù)計算額定靜載荷初選導(dǎo)軌：選擇濟南朗茲精密機械有限公司直線導(dǎo)軌,SBR/TBR圓形導(dǎo)軌 基本參數(shù)如下: 導(dǎo)軌的額定動載荷 =8000N 依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷 (kN

34、)驗算導(dǎo)軌的工作壽命Ln： 額定行程長度壽命: (6.15) (6.16) (6.17) (6.18) 導(dǎo)軌的額定工作時間壽命: (6.19) (6.20) 導(dǎo)軌的工作壽命足夠。  7.夾緊機構(gòu)的設(shè)計

35、 7.1 現(xiàn)有鎖模結(jié)構(gòu)分析 如圖7.1所示，可以看到這是當前高速旋轉(zhuǎn)吹塑機的夾緊和夾緊過程。當模架通過固定凸輪軌道旋轉(zhuǎn)時，模具夾緊軌道在模具打開時抬起驅(qū)動機構(gòu)，使左右模具的框架分離;當需要模具夾緊時，啟動復(fù)位機構(gòu)以鎖定左右模具框架。這樣，可以實現(xiàn)吹塑機的模具打開和關(guān)閉的循環(huán)。 1-橫架；2-左模架突耳； 3-銷軸；4-連接軸 ；5- 鎖模軸 ；6橫架；7-軸承；8-軸承；9-驅(qū)動基座；10-復(fù)位彈簧 ；11- 右模架突耳；12- 限位機構(gòu)； 13- 動力連桿；14-模具 圖7.1 合模與開模過程圖 所述夾緊機構(gòu)必須移動模具夾緊軸向解鎖，使得左模具和右模具的鎖定突舌從所述模制框架

36、的上表面最遠的，即，最遠離瓶口處，使得在吹制過程中，上模架未正確張緊，使左側(cè)的頂部和右模具打開。因此，似乎在瓶子的頂部模具的線條清晰，使得瓶子外觀無明顯線條，由于保持軸所提供的夾緊力是有限的，因此需要在左右兩側(cè)模具上加上大的氣壓，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。出于這個原因，用這種類型的緊固結(jié)構(gòu)的模具的機吹塑通常是體積大的，并且還需要大的質(zhì)量，大的離心力，因此運行不穩(wěn)定，在夾緊系統(tǒng)和設(shè)備的成本高，而且存在不穩(wěn)定高壓的情況下。在頻繁的作業(yè)中，密封圈容易損壞。此外，由于軸向軸線平行的夾緊和緊固銷的要求高，對于他們的平行度要求也高，所以成本增加。 7.2 分析三種基本夾緊機構(gòu) 基本夾緊結(jié)構(gòu)有三種，分別是：螺旋

37、夾緊機構(gòu)，楔形夾緊機構(gòu)以及偏心夾緊機構(gòu)。這三種機構(gòu)都得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)做如下分析。 7.2.1 螺旋夾緊機構(gòu) 如下圖7.2所示，螺旋夾緊機構(gòu)在實際上就相當于繞在圓柱體上有一個斜楔，是通過轉(zhuǎn)動螺旋而實現(xiàn)夾緊的，使得繞在圓柱體上的斜楔高度產(chǎn)生變化，從而夾緊工件。 圖7.2 螺旋夾緊機構(gòu) 由圖7.3可見在夾緊時螺釘受力的情況，作用在手柄上的Q對中心線產(chǎn)生力矩M，工件產(chǎn)生的反作用力W和F2，螺母對螺紋面的反作用力R以及摩擦力F1。 圖7.3 螺旋夾緊機構(gòu)的受力 根據(jù)力矩平衡的條件，對螺釘中心線取力矩：MQ=MFe+MR' (7.1) MQ=QL

38、 （7.2） MFe=FW*r'=Wtanφ1*r’ MR'=RZ*D0/2=Wtanα+φ2*D0/2 夾緊力W=QL/[r'+tanφ2+d2*tanα+φ1] 增力比iQ=WQ=L【r*tanφ2+d2*tanα+φ1】 其中d0—螺旋半徑； r’—螺桿端部與工件的當量摩擦半徑。 此螺旋夾緊機構(gòu)的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，增力比比較大，自鎖能力強；缺點是費力費時。常用的螺旋夾緊機構(gòu)有螺旋壓板機構(gòu)和簡單螺旋夾緊機構(gòu)。

39、 7.2.2 楔形夾緊機構(gòu) 楔塊的夾緊機構(gòu)如圖7.4所示。當夾緊時，Q作用在楔形件的大端上，楔入兩個部件之間，并且該部件由斜面運動產(chǎn)生的壓力保持。 圖7.4 斜楔夾緊機構(gòu) （1）楔形夾緊機構(gòu)的夾緊力在楔形受力Q之后產(chǎn)生夾緊力W，并且可以根據(jù)平衡條件獲得W.如圖7.5所示。根據(jù)靜態(tài)平衡條件得到W的最終表達式。 圖7.5 斜楔機構(gòu)受力分析 R'=F2+R W=F1+W Q=Wtanφ2+R'sin?(α+φ1) W=R'sin?(α+φ1) 整理后得夾緊力：W=Qtanφ1+tanα+φ2≈Q/tan?(α+2φ) 式中W—鎖緊力

40、；α—楔型角度；Q—驅(qū)動力； φ1—摩擦角1；φ2—摩擦角2 如果α很小的話，φ1=φ2=φ[10] （2）增力比 iQ=WQ=1/[tanφ1+tanα+φ2] 可見斜楔機構(gòu)是具有增力作用的，如果行程越長，則效率越低。 （3）斜楔的自鎖 自鎖條件如下：α≤φ1+φ2 即斜楔的升角應(yīng)小于斜楔與夾具之間的摩擦角，斜楔與工件之和。 為了穩(wěn)定自鎖，楔形角度有一定要求，一般取α≤12°~30°。 （4）楔形夾緊機構(gòu)的優(yōu)點是：自鎖能力強、改變力的方向、增加力 缺點：效率低 7.2.3 偏心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu)其實是在斜楔夾緊機構(gòu)上加以變化而得到

41、的，其實就是把斜楔包圍在圓上。所以偏心夾緊機構(gòu)更加緊湊，占用空間更小，不過增力比比較小，一般用于夾緊力要求不大的場合，所以本次設(shè)計不采用這種方案 7.2.4 綜合比較 綜合上面三種結(jié)構(gòu)的性能進行比較，如下表7.6所示。 性能 分類 增力比iQ 自鎖性能 夾緊結(jié)構(gòu) 夾緊效率 螺旋夾緊 1[r'*tanφ2+d02*tan?(α+φ1)] 好 比較簡單 不高 斜楔夾緊 L[tanφ1+tan?(α+φ2)] 比較好 簡單 比較高 偏心夾緊 LfR+r+e(sinγ-fcosγ) 不很可靠 簡單

42、快 綜上所述，這三種基本的夾緊機構(gòu)都比較廣泛，不過，我們這次選擇斜楔夾緊機構(gòu)，因為它的各項參數(shù)較好，所以選用基于斜楔鎖緊的鎖模結(jié)構(gòu)設(shè)計。[8] 7.3 偏擺斜楔式鎖模結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了結(jié)構(gòu)簡單且制造方便，以及降低制造的成本，原有的鎖模結(jié)構(gòu)如圖7.7所示，所以本次在如今本有的鎖模結(jié)構(gòu)上進行改進設(shè)計，初步確定了偏擺斜楔式的鎖模結(jié)構(gòu)，并分開模與鎖模結(jié)構(gòu)分別闡述如下。 圖7.7 原有鎖模結(jié)構(gòu) 7.3.1 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的開模結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計的偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)如下圖7.8所示。 圖7.8 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的開模狀態(tài) 1-

43、模具驅(qū)動部件；2-固定座；3-連接桿；4-連桿軸；5-連接桿；6-主軸；7-左模架； 8-左模具；9-瓶底模具；10-鎖模套圈；11-偏擺軸；12-上偏擺基座；13-偏擺驅(qū)動軸 14-右模具；15-連接桿；16-下偏擺基座；17-右模架；18-左鎖模突耳 如上圖所示的偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)，包含了左模架，其中左模架有向外延伸的三個左鎖模突耳，并通過主軸與右模架連接，在左右模架的后部設(shè)有連桿機構(gòu)，通過對模具驅(qū)動部件1的控制而達到開模的目的，同時在偏擺基座的右側(cè)裝有驅(qū)動軸，并且驅(qū)動軸的下側(cè)設(shè)有軸承，在凸輪導(dǎo)軌的推動下使得偏擺基座整體向右偏擺，得以離開左鎖模突耳。[9]  7.3.2

44、偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的鎖模結(jié)構(gòu) 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的鎖模狀態(tài)如圖7.9所示。 圖7.9 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的鎖模狀態(tài) 1-模具驅(qū)動部件；2-固定座；3-連接桿；6-主軸；7-左模架；8-左模具；10-鎖模套圈； 11-偏擺軸；12-上偏擺基座；13-偏擺驅(qū)動軸； 14-右模具； 16-下偏擺基座； 17-右模架；19-連接軸；20-軸承；21-連接軸 如上圖所示，在左模架的前方有鎖模突耳，在鎖模狀態(tài)時鎖模突耳會與鎖模套圈配合并鎖緊。驅(qū)動1使得左模架與右模架配合，同時在左模架與左模具，以及右模架與右模具之間都是有一部分空隙的，在需要鎖模時會封閉這一部分空間并且充入高壓氣體使得左右

45、模具緊密貼合，使得制造出的成品瓶子的合模線基本消失。這時，軸承20與固定的凸輪軌道接觸，使得偏擺基座被凸輪在軌道中向左推動，使夾緊套筒和模具的左楔接觸并夾住模具，然后將其引入模具中。吹入高壓空氣，使得已經(jīng)得到的瓶胚吹制成可用的成品。瓶子吹制完成之后再在凸輪導(dǎo)軌的作用下，使得偏擺基座向右偏擺，之后再驅(qū)動連桿組使得開模，然后即可去除瓶體，最終達到了吹瓶機的一個工作循環(huán)。[10]  總結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計，是對我的大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)。在設(shè)計過程中我發(fā)現(xiàn)了許多問題，并與老師和同學(xué)進行了許多討論，獲得了許多老師和學(xué)生的幫助。該設(shè)計是在教師的指導(dǎo)下由本人獨立完成。我也因此獲得了很多收益，并對機械設(shè)

46、計有了更直接更深刻的理解。我更清醒地意識到，在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)該不斷運用理論指導(dǎo)實踐，且運用實踐來證明理論，不斷探索和積累經(jīng)驗，只有這樣才能成為以后這一行業(yè)的精英。  參考文獻： [1]海外科技[J].機電工程技術(shù),2006(05):8-10. [2]填補國內(nèi)空白 引發(fā)吹瓶革命[J].中國包裝,2002(05):33. [3]吹瓶機在多個領(lǐng)域逐漸廣泛應(yīng)用[J].塑料工業(yè),2013,41(12):82. [4]雙工位塑料吹瓶機CN 2424915Y[J].包裝世界,2002(04):65. [5]李凱嶺，宋強.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社

47、，2005：196-205 [6]李志國. 高速旋轉(zhuǎn)式吹瓶機的機械設(shè)計與結(jié)構(gòu)分析[D].華南理工大學(xué),2011. [7]周倉,袁海泉.輸液塑瓶直線式拉伸吹瓶機的改造[J].機電信息,2013(08):47-50. [8]林振強.旋轉(zhuǎn)式吹瓶機開合模導(dǎo)軌凸輪的一種設(shè)計方法[J].飲料工業(yè),2009,12(08):38-40. [9]曹旭軍,徐德敏,鄧在賓.擺動斜楔機構(gòu)設(shè)計[J].模具工業(yè),2016,42(12):31-33. [10] 鄒騰安，PET吹瓶機新型鎖模裝置的設(shè)計與分析[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.  致謝 該文件是在倪俊芳老師的精心指導(dǎo)下完成的。倪老師深厚的專業(yè)知識，嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度，優(yōu)秀的工作作風(fēng)，樸實高尚的品德，高尚的行為和樸實無華的人格魅力，深深地影響著我。他不僅為我設(shè)定了一個偉大的榜樣，而且還幫我掌握了基本的科研學(xué)習(xí)方法，并且讓我了解了與人打交道的要義。本次畢業(yè)設(shè)計，從題目的選擇到論文的完成，每一步都是在倪教授的指導(dǎo)下完成的，倪老師為此投入了大量的精力。在此，我要向倪俊芳教授表示誠摯的敬意和真誠的感謝！我還要感謝機電工程學(xué)院的所有同學(xué)們，感謝他們在我的學(xué)習(xí)和這四年的生活中提供的幫助。我要向所有老師表示衷心的感謝！ 43