IBC桶內(nèi)膽成型機設(shè)計——梁架部件設(shè)計

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題目： IBC桶內(nèi)膽成型機設(shè)計——梁架部件設(shè)計 姓 名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）I摘 要隨著化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展以及化工產(chǎn)品在國際貿(mào)易的不斷擴大,集化運輸?shù)娜找姘l(fā)展,液體容器大型化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展?jié)摿薮?。集裝桶等替代鋼質(zhì)容器的步伐在加快，極大地刺激了大型中空容器業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)主要以1000升以下規(guī)格的桶中轉(zhuǎn)和分裝為主,特別在運輸、灌、耐腐蝕、衛(wèi)生等方面需要改善和提高。因為IBC桶在灌裝、耐腐蝕、衛(wèi)生等方面具有明顯的優(yōu)越性,國外已有大量此類的產(chǎn)品,并且運用十分廣泛,這就要求國內(nèi)必須加快這方面的開發(fā)與研究。本文主要研究的是IBC桶成型機的設(shè)計，也就是吹塑機。生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就是IBC桶，我們所熟悉的是IBC桶。具有容量大，質(zhì)量輕，高強，耐腐蝕的優(yōu)點。論文全面收集了IBC桶成型機工作裝置設(shè)計的有關(guān)資料，對成型機的各種工況進(jìn)行了分析，主要是梁架部件的設(shè)計，總結(jié)了成型機工作裝置的設(shè)計要求，針對總體的工藝要求和設(shè)備情況，確定了總體的設(shè)計方案。關(guān)鍵詞：IBC桶，吹塑機，梁架IIABSTRACTWith the rapid development of chemical industry and chemical products in international trade continues to expand, the growing container transport development of large liquid containers, and the standardization of the enormous potential for development. At present, mainly to the following specifications of 1000 liters barrels packaging for transit and Lord, in particular in the transport, filling, corrosion resistance, hygiene and so on need to improve and upgrade the system. Because IBC in the filling, corrosion-resistant, and public health has obvious advantages, there are a large number of such foreign products, and a wide range of use, which requires China must speed up the development and research. Assembled in steel barrels and other containers to replace the pace is accelerating, which greatly stimulated the large hollow container industry. This paper is a ton of barrels of machine design, that is, blow molding machine. The product is produced tons of barrels, we are familiar with the barrels of the IBC. Has a large capacity, light weight, high strength, corrosion resistance advantages. Comprehensive collection of tons of paper barrels loaded machine design work of the relevant information on a variety of machine condition analysis, mainly the design of components beam mount, summed up the work machine design requirements for the overall process requirements and equipment, determine the overall design .Keywords: IBC，blow molding machine, Beam mountIII目 錄摘 要 ⅠABSTRACT .Ⅱ第一章 IBC桶 11.1 IBC桶歷史背景及發(fā)展前景 .11.2 IBC桶的設(shè)計研究意義 2第二章 IBC桶吹塑成型機 42.1 IBC桶吹塑成型機的研究意義 42.2 吹塑成型工藝 .52.3 吹塑機工作流程 .62.4 具體結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)及分析 .8第三章 總體設(shè)計 133.1吹塑中空成型的方法 .133.2中空成型的材料及選擇 .143.3成型機模頭 .153.4成型機模架部件 .153.5成型機吹氣部件 .173.6成型機合模裝置 .18 3.7成型機壁厚控制系統(tǒng) .183.8成型機液壓系統(tǒng) .19IV第四章 梁架部件設(shè)計 214.1主動梁架 214.1.1 主動梁架與主油缸的分析 214.1.2 主油缸液壓系統(tǒng)分析 214.1.3 主動梁架與鎖緊油缸的分析 224.2從動梁架 244.2.1 從動梁架與增壓油缸的分析 244.2.2 增壓油缸系統(tǒng)分析 24第五章 設(shè)計總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27致 謝 28附錄：中英文翻譯 291第一章 IBC 桶1.1 噸裝桶歷史背景及前景分析19世紀(jì)六十年代以來，超高分子量聚乙烯樹脂的工業(yè)化已經(jīng)開始投入生產(chǎn)，在這歷史背景下，大型包裝桶迅速發(fā)展起來。由于樹脂材料具有超高的抗沖擊強度和熔體強度, 使得所生產(chǎn)的塑料桶能符合國際海運危險品運輸包裝要求, 大型塑料包裝桶成為可能, 1975年德國毛瑟公司和巴斯夫公司聯(lián)合成功開發(fā)了升帶有環(huán)的閉口大桶, 為大型塑料包裝桶在化學(xué)危險品行業(yè)的廣泛使用奠定了扎實的基礎(chǔ)。而大型塑料包裝桶在中國的發(fā)展大致可以分為二個階段：第一階段是引進(jìn)試產(chǎn)階段, 即90年代北京塑料制品廠從德國貝庫姆公司引進(jìn)第一臺型大型吹塑中空成型機組開始, 十年之間, 我國先后從國外引進(jìn)多種廠家流水線近十套。但是由于當(dāng)時生產(chǎn)所需的樹脂完全依賴進(jìn)口, 使得生產(chǎn)出的大型塑料桶價格十分昂貴, 以至于大型塑料包裝桶在當(dāng)時的推廣使用過程中遇到了較大的困難。第二階段也即真正的發(fā)展階段，是從由秦川機床廠自行設(shè)計的第一臺中空成型機組與江蘇省吳江市青云塑料廠的銷售試制合同正式簽訂開始的, 雙方共同翻開了國內(nèi)大型包裝桶生產(chǎn)、制造、使用的嶄新的一頁。秦川塑料機械廠開發(fā)的中空成型機主要用于生產(chǎn)升雙環(huán)桶, 其成果飽受好評，通過了國家級鑒定, 同時也獲得了國家機械部科技進(jìn)步獎,。通過不斷地技術(shù)革新, 秦川塑料機械廠已研發(fā)出了第三代節(jié)能型中空機, 使其具有更高的可靠性, 更高的生產(chǎn)效率, 生產(chǎn)的制品質(zhì)量完全能滿足各類危險品包裝的要求, 具有更高的性能價格比, 其已經(jīng)銷售至全國各地，秦川塑料機械廠已經(jīng)成為塑料機械制造業(yè)的龍頭企業(yè)。近年來塑料包裝已經(jīng)成為包裝業(yè)的發(fā)展方向，特別是用塑料容器替代玻璃容器、鋼質(zhì)容器已成為大部分液體產(chǎn)品包裝的發(fā)展需求。隨著我國加入WTO后出口貿(mào)易迅速的發(fā)展，以200L大桶、IBC集裝桶等替代鋼質(zhì)容器的趨勢正加快其步伐，極大地刺激著大型中空容器業(yè)的發(fā)展。特別是噸包裝容器在國內(nèi)剛剛起步，市場處于開發(fā)階段，發(fā)展?jié)摿薮蟆?近年來，隨著國內(nèi)超大型塑料 IBC 桶生產(chǎn)線的相繼投產(chǎn)，我國推出了符合國際運輸標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格的超大型塑料 IBC 桶，從而為我國塑料包裝容器的設(shè)計帶來了全新的概念。IBC 桶的市場需求非2常具有潛力，在歐美其年銷量已經(jīng)大于 300 萬只。雖然 IBC 桶近年來一直是我國市場關(guān)注的焦點，但其在我國的發(fā)展速度并未如預(yù)期那么快，據(jù)統(tǒng)計，全國每年至少需要 52.5萬只 IBC 桶，而國內(nèi) IBC 桶的產(chǎn)能只能達(dá)到 23 萬只，產(chǎn)需缺口大概為 30 萬只，因此，IBC 桶在我國還是非常具有潛力的。1.2 IBC 桶的設(shè)計研究意義隨著集裝化運輸?shù)娜找姘l(fā)展,液體容器的大型化,標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｄ壳皣鴥?nèi)仍以200升及以下規(guī)格的桶為中轉(zhuǎn)和分裝的主要形式,其在運輸,灌裝,耐腐蝕,衛(wèi)生等方面均有改善和提高的需要.因此,用特種塑料制成的IBC桶受到市場的廣泛歡迎.因為IBC桶便于運輸,且在灌裝,耐腐蝕,衛(wèi)生等方面有明顯的優(yōu)越性.國內(nèi)已有類似的產(chǎn)品,并且應(yīng)用日益廣泛。 該產(chǎn)品優(yōu)點：1、大容量包裝，使用水為介質(zhì)，每個可以罐裝一噸重量（以1000升為例）；2、內(nèi)膽采用高分子量高密低壓聚乙烯，強度高，耐腐蝕，衛(wèi)生性好，使用壽命長，安全可靠；3、節(jié)省空間，將空間利用率提高30%（200升塑料桶相比），并可疊層堆放，最高可以堆放四層，大大降低了儲運成本；4、結(jié)構(gòu)合理，牢固，自帶鏟板，可以利用鏟車或手動液壓運車進(jìn)行裝卸運輸，大大減輕了工人的勞動強度；5、容器自帶排液閥，排液方面可靠。可以利用液體的自重自然排液，特殊的幾何設(shè)計使得排液更加徹底、迅速、安全；6、外形尺寸符合ISO容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，與國際接軌，特別適用海運集裝箱運輸，20英尺的集裝桶可以裝運1000升容器18-20只，大大減低了運輸成本。7、易于管理。內(nèi)桶上鑄有容積的刻度，用戶可以利用容器的透明的特性，清楚地看到容器內(nèi)的液體高度，非常容易地計算容器內(nèi)的體積和重量，而不需要重復(fù)計量，縮短了管理時間。8、包裝范圍廣。廣泛用于Ⅱ和Ⅲ類等各類化學(xué)危險品液體的包裝，灌裝的液體密度最大可達(dá)1.9；9、桶蓋內(nèi)安裝高效減壓閥，儲運過程安全可靠；10、采用組合式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，構(gòu)件更換方便，延長使用壽命，降低使用成本。11、能有效防止火、熱、光及紫外線的侵襲312、其表面有較大面積的鍍鋅鋼板的標(biāo)簽板，可供付聯(lián)合國標(biāo)記（UN）危險品標(biāo)記、制品標(biāo)記以及其他符號。13、桶身上部頂蓋系聚乙烯（HDPE）制吹塑成型對其結(jié)構(gòu)堆積具有優(yōu)越強度付有堆積用的突起。14、桶表面的鍍鋅鋼絲制的雙鋼網(wǎng)是對沖擊力強，防止卸裝后代內(nèi)容器的膨脹。15、內(nèi)容器系聚乙烯（HKPE）制吹塑成型，排除性優(yōu)越，在側(cè)面付有容器標(biāo)度。16、聚乙烯（HDPE）制成的保護(hù)板可緩和振動和沖擊，以保護(hù)容器。17、由聚乙烯（HDPE）制吹塑成型的托盤，四面方向有叉口，叉車操作方便此外，IBC桶在各個行業(yè)的應(yīng)用范圍也相當(dāng)廣泛，作用也越來越大，對其各項要求也越來越高，因此，還需從更進(jìn)一步對IBC桶進(jìn)行研究。4第二章 IBC 桶吹塑成型機2.1 IBC 桶吹塑成型機的研究意義吹塑中空成型機是中空制品的主要成型設(shè)備之一，主要有擠出吹塑中空成型機、注射吹塑中空成型機、拉伸吹塑中空成型機和不對稱吹塑中空成型機等類型，其中擠出吹塑中空成型機是采用擠出機單元的機筒加熱和螺桿的剪切作用使塑料塑化，旋轉(zhuǎn)的螺桿將塑化、均化后的塑料經(jīng)機頭擠出形成管坯，合模裝置將管坯夾緊后由切刀裝置將管坯切斷，在切斷前先進(jìn)行預(yù)吹氣，主要是為了防止管坯壁粘連，合模吹氣裝置將管坯切口封死同時吹入一定壓力的空氣，使型坯緊貼模具腔內(nèi)壁，經(jīng)冷卻后去除廢邊，合模裝置分開，即獲得所需中空制品，流程圖如圖2-1所示。圖 2-1 擠出吹塑中空成型機工藝流程第一、 吹塑機英語全稱BLOW MOULDING MACHINE。簡稱BMM 。其基本工作原理為:向軟化的熱塑性的型坯中充氣,使其緊貼到封閉模具的冷卻表面,被吹脹的型坯凝固,形成中空塑料制品。 第二、 吹塑機的螺桿.有單螺桿 雙螺桿和多螺桿因其制造的產(chǎn)品不同而不同?，F(xiàn)在的螺桿大都是用電機帶動用變頻器控制螺桿轉(zhuǎn)速.螺桿的機筒外面有加熱線圈用來溶化塑料.有于每種塑料的溶點不同所以你在設(shè)計加熱線圈應(yīng)有三種溫度功能顯示.一為設(shè)定溫度如200度.二為最高允許溫度如250度,到達(dá)最高溫度螺桿會自停.并報警顯示.三為最低允許溫度如160到過最低溫度螺桿會自停.并報警顯示.而螺桿的溫度在最高溫度或最低溫度時電機無法起動! 第三、 模頭.模頭分為連續(xù)式和儲料式。模頭的主要作用是把溶化的塑料均勻的以5中空的型狀擠出來以利于吹塑.二為最主要的控制型坯的壁厚以液壓的方法來控制主要是用伺服比例閥上下的移動工作來控制?？陂_口大小從而控制型坯的壁厚.所以你在設(shè)計模頭控制時我有以下幾點意見.一在模頭液壓沒起動時.螺桿電機不可能起動.二在模頭口模完全封閉時螺桿電機也不能起動. 第四、 模具一般吹塑的模具大多是二半的.在工作時把從模頭擠出來的型坯合在一起然后吹塑.它的標(biāo)準(zhǔn)程序一般是這樣的:移模-合模-鎖模-加壓-吹針進(jìn)入-吹氣-排氣-泄壓-開模-移模-進(jìn)入下一個循環(huán).所以在設(shè)計控制時.移模不到位不合模,合模不到位不鎖模.鎖模不到位不加壓.加壓不到位吹針不進(jìn)入.吹針進(jìn)入不到位不吹氣.排氣時壓力不到設(shè)定泄壓值時.模具不開模.開模不到位不移模.移模不到位下一個循環(huán)停止工作并報警.每一個動作不到位都能報警并在PLC或操作面板能清楚的顯示.還有是冷卻水溫度正常. .現(xiàn)在的吹塑機一般二臺液壓泵一為伺服液壓專用用于控制模頭主要為控制型坯的壁厚.二為吹塑機液壓系統(tǒng)用.如移模.合模等等.因為液壓是有各種電磁閥.液壓油缸和各種連接機構(gòu)組成一個系統(tǒng).極其繁瑣.在有于每個產(chǎn)品的生產(chǎn)和要求不同而它的生產(chǎn)工藝也會不同所以它的工作程序和要求也會不同.在一個封閉的吹塑機任意打開一個門液壓泵都要停止只有在人工確認(rèn)復(fù)位后才能重新啟動.液壓油位都要求有傳感器低于液位時能報警并顯示.液壓油溫度傳感器常溫和過高都能顯示過高時能停機.液壓在過載時以報警并停機和顯示.氣壓要求能顯示常態(tài)和過高和過低.在過高和過低能報警并顯示.并要求能用按鈕控制總進(jìn)氣.并在任意一個門打開時都能切斷總進(jìn)氣也只有在人工確認(rèn)復(fù)位后才能重新啟動.2.2 吹塑成型工藝吹塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從吹塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。圖2-2 吹塑成型壓力—時間曲線（1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗，并6測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）吹塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，吹塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當(dāng)模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時間從T2到T3） ，由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時。 ）2.3 吹塑機工作流程 如流程圖 2-3，也即如下：7擠出機內(nèi)加溫，溫度到達(dá) 170-190 度時，固態(tài)的聚乙烯成為熔融態(tài)通過擠出機將熔融狀態(tài)的聚乙烯擠到模頭料倉中在模頭中通過推料油缸控制打料板將熔融態(tài)的聚乙烯擠出，并由卸料油缸控制擠出量通過吹氣口油缸調(diào)節(jié)，使吹氣口到達(dá)吹氣高度位置由主油缸提供動力合模，使用機械同步器使左模和右模同時相向運動合模后有鎖緊油缸鎖住主油缸，并使用增壓缸，穩(wěn)定住左模右模，施加壓力將固態(tài)的聚乙烯加入到擠出機內(nèi)8滑塊油缸推動滑塊運動，并保持壓力吹氣口進(jìn)行吹氣！為 0.6MPa吹氣結(jié)束后，滑塊油缸將滑塊拉回原位置增壓缸不作用，鎖模缸解鎖，同樣由主油缸提供動力，通過機械同步器開模，吹氣口回原位由機械手將噸裝同取出，進(jìn)行后加工，去除飛邊完成加工圖 2-3 吹塑機工作流程2.4 具體結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)及分析按吹塑機的工作流程進(jìn)行分析：1. 將固態(tài)的聚乙烯加入到擠出機內(nèi) 此處使用的擠出機型號為 PDHE1158。將固態(tài)的聚乙烯加入進(jìn)擠出機，完成一次加工所需要的聚乙烯為 30 公斤。擠出機安裝在吹塑機的第二層機架上面。聚乙烯在擠出機內(nèi)加熱，溫度達(dá)到 170-190 度左右，固態(tài)的聚乙烯進(jìn)入熔融狀態(tài)，通過擠出機內(nèi)的單螺桿9機構(gòu)將熔融狀態(tài)的聚乙烯擠出。擠出機簡圖如圖 2-4 所示：圖 2-4 擠出機簡圖2．模頭部分將熔融狀態(tài)的聚乙烯擠進(jìn)到模頭料倉內(nèi)，由模頭內(nèi)的推料油缸推動打料板，由此將熔融狀態(tài)的聚乙烯從模頭中擠出。模頭中的卸料油缸的作用是用來調(diào)節(jié)卸料的多少及產(chǎn)品的壁厚。模頭重量大約為 6 噸，由加工后的槽鋼進(jìn)行支撐（將兩塊槽鋼合并為工字鋼支撐） 。與擠出機一樣安裝于整體機架的第二層。以下是模頭的簡圖，如圖 2-5 所示：圖 2-5 模頭 簡圖103.吹氣裝置當(dāng)熔融狀態(tài)的聚乙烯擠出完成后，吹氣口油缸調(diào)節(jié)吹氣口位置，是其的位置大約在合模的中心位置。讓后等合模完成吹氣口在標(biāo)準(zhǔn)的吹氣位置時進(jìn)行吹氣。吹的為 6 公斤的氣。圖 2-6 為吹氣口裝置及吹氣口油缸。圖 2-6 吹氣部件4.合模及吹氣 當(dāng)吹氣口位置適當(dāng)調(diào)整后，吹塑機開始合模。合模由主油缸提供動力。通過機械同步器使左模和右模同時同向運動，在合模即將完成前，模具架住吹氣口使其進(jìn)行小范圍的調(diào)節(jié)，讓它位于合模的中心位置。機械同步器固定在導(dǎo)軌上，而其它的主動梁架、左右模架和從動梁架都固定在滑塊上。主油缸安裝在主動梁架上。主油缸推動左模架運動時，即是使主動梁架和左模架拉開距離。而主動梁架和從動梁架時間以兩根拉桿連接，機械同步器一頭連接主動梁架，一頭連接做模架。當(dāng)運動時，主動梁架和左模架拉開距離，機械同步器此時作用，通過拉桿的作用，形成了左模和右模的同時同向運動。圖 2-7為其簡圖。11圖 2-7 模架部件在主油缸運動結(jié)束后，由鎖模缸運動，鎖緊主油缸，使其不運動。鎖模缸共有兩個，其位置在主油缸的上方和下方。如圖 2-8。圖 2-8 主油缸此時增壓油缸運動。推動左模架和右模架合緊，使左模架和右模架之間盡量無間隙。增壓缸安裝在從動模架上，推動右模架。在吹氣之前，滑塊油缸運動，推動滑塊向前。在吹氣完成之后，開模之前，滑塊油缸再次運動。此時拉出滑塊，以免開模是滑塊拉壞了產(chǎn)品?；瑝K的作用是使產(chǎn)品的底部形成凹槽，方便接下來安裝閥門。圖 2-9 滑塊油缸125. 開模 吹氣結(jié)束，滑塊油缸拉回滑塊后，用機械手夾住產(chǎn)品的飛邊，而后進(jìn)行開摸。開模是增壓缸不運動，鎖緊油缸解鎖，此時由主油缸提供動力。與合模方法相似，通過機械同步器實現(xiàn)左模和右模的同步反向運動。開模的運動方法與合模基本相似，僅工作順序有所改變。其各個部件也看參照簡圖3-5。6. 出桶部件及后加工 開模之前由機械手夾住噸裝桶的飛邊。等開模結(jié)束后，機械手夾住飛邊進(jìn)行橫向平移運動，將噸裝桶取出。取出噸裝桶后進(jìn)行后加工。以手動工作方式去除噸裝桶的飛邊。至此整個加工結(jié)束。關(guān)于機械手，如圖 2-10。其安裝整個機架的二層下面，它所提供的運動為直線水平運動，無上下運動。圖 2-10 機械手13第三章 總體設(shè)計3.1 吹塑中空成型的方法塑料的中空吹塑成型，即是將擠出或注射成型所得的半熔融狀管坯（型坯）置于各種形狀的模具中，在管坯（型坯）內(nèi)通入壓縮空氣將其吹脹，使之緊貼于模壁上，在經(jīng)過冷卻定型、脫模即得到中空制品的成型方法。其成型過程包括型坯的制造和型坯的吹塑，這種成型方法可用來生產(chǎn)各種包裝容器、日常用品、兒童玩具、塑料箱包、汽車和摩托車用配件等。圖 3-1 為擠出吹塑成型的原理圖 3-1 擠出吹塑的原理中空吹塑工藝基本上分為兩大類，即擠出吹塑和注射吹塑。兩者的不同點在于型坯的制備，而后面的吹塑過程基本相同。本次設(shè)計的中空吹塑機是采用擠出吹塑工藝。該工藝是塑料原料通過擠出機里的螺桿旋轉(zhuǎn)擠壓、熔融、塑化。擠出管狀型坯，然后趁熱將型坯夾入模具中，通入壓縮空氣進(jìn)行吹脹，使其緊貼模腔壁而獲得模腔形狀，在保持一定壓力的情況下經(jīng)冷卻定型、開模、脫模得到所需的吹塑制品。1、連續(xù)式擠出吹塑該工藝是：擠出→吹塑。其特點是由擠出機連續(xù)擠出管坯。其優(yōu)點是：成型設(shè)備簡單，投資少，容易操作。適宜于多種塑料的小型吹塑。這是目前國內(nèi)中、小企業(yè)普遍采用的方法。2、儲料式擠出吹塑14該工藝是：擠出→儲料→壓出→吹塑這種成型工藝是將熔融塑料不斷地擠入到一個儲料缸內(nèi)，待儲料缸內(nèi)的物料達(dá)到所需容量時，由壓料活塞將存儲的物料一次性壓出來，通過機頭而獲取筒狀管坯，經(jīng)合模、吹脹、冷卻定型。該工藝特點是：可用較小的機械設(shè)備來制造大型的中空容器。3.2 中空成型的材料及選擇適用于中空吹塑成型的塑料主要有聚乙烯（PE） 、聚氯乙烯（PVC） 、聚丙烯（PP） 、聚苯乙烯（PS） 、熱塑性聚酯（PETP 和 PBTP） 、聚碳酸酯（PC） 、聚酰胺（PA） 、醋酸纖維素、聚縮醛等。其中又以聚乙烯使用得最為廣泛。凡熔體指數(shù)為 0.04~1.12 克/10 分的塑料都是比較優(yōu)良的中空吹塑材料，大多用來制造包裝藥品的各種容器。低密度聚乙烯主要用作食品包裝容器，高、低密度聚乙烯混合物主要用來制造各種普通容器；超高分子量聚乙烯主要用來制造燃料罐和大型桶等。聚氯乙烯因其透明性和氣密性都很好，除了在化裝品、洗滌等包裝上得到廣泛應(yīng)用外，近年來由于使用衛(wèi)生級的樹脂及助劑，也廣泛應(yīng)用于飲料、食用油等食品方面的包裝。常用吹塑材料介紹聚乙烯（PE）聚乙烯是塑料吹塑成型應(yīng)用最多的塑料之一，容器10 升以下的中小型容器通常采用聯(lián)續(xù)式擠出吹塑成型，25 升以上的大型容器多采用儲料式擠出吹塑成型。聚乙烯用于吹塑成型有許多優(yōu)點，它成型加工性好，制品物理機械性能優(yōu)越而均衡，耐腐蝕性能突出，衛(wèi)生性可靠，適于包裝食品、藥品等，此外聚乙烯原料來源豐富、成本低。目前，從幾毫升的醫(yī)用小瓶到容積幾千升的大型化工容器均已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。聚乙烯外觀為角質(zhì)狀的固體。類似高級石蠟，無臭、無味、無毒，為柔而韌的半透明材料。著火時，燃燒緩慢、滴下膠質(zhì)，不發(fā)煙，火焰上端呈黃色，下端呈藍(lán)色，發(fā)出石蠟燃燒的氣味。普通的聚乙烯按其密度大小可分為低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。LDPE 熔體彈性大，吹塑成型時表現(xiàn)出良好的離模膨脹性及耐垂伸性，大量地用來制造需承受擠壓的中空容器，其美中不足之處是耐應(yīng)力開裂性能及剛性欠佳；HDPE 的剛性及耐應(yīng)力開裂性能均較好，高速擠出成型性好，但透明性較 LDPE 要差；一般來說，我們用擠出吹塑法成型中空制品時，應(yīng)選擇 MI 值較小的HDPE 原料, 其熔體指數(shù)值范圍應(yīng)在 1（克/10 分）以內(nèi)，尤以 0.3~0.7 為宜，MI 值在此范圍內(nèi)的原料屬于吹塑級，是最適宜于中空吹塑成型的原料。成型大中型吹塑制品時，為防止型坯下垂，MI 值宜選得偏低一些，而小型吹塑制品則宜選得偏高一些。HDPE 和LDPE 的吹塑成型溫度不同。HDPE 的吹塑成型溫度一般在 170~220℃；而 LDPE 為15150～190℃。此外，吹塑制品容積、形狀不同，成型溫度亦不盡相同。小型制品采取高速吹塑成型時，以取較高的成型溫度為好；大型制品采取高速吹塑成型時，為降低垂伸效應(yīng)，采取較低的成型溫度比較有利。3.3 成型機模頭 大型中空成型機采用“擠出吹塑”工作原理，粒狀或粉狀的塑料經(jīng)過擠出機塑化達(dá)熔融狀態(tài)進(jìn)入機頭，當(dāng)機頭儲料量達(dá)到預(yù)定值時，機頭口模打開，電氣控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的型坯壁厚曲線，調(diào)整口模與芯模的間隙大小，進(jìn)行多點型坯壁厚控制，同時注射油缸將熔融物料壓出，形成制品型坯。圖 3-2 為吹塑成型機頭。吹塑中空成型機與擠吹中空成型機相比,主要結(jié)構(gòu)的不同之處是塑化擠出及機頭。擠吹中空成型,塑化擠出由擠出機組成、機頭相應(yīng)與擠出機功能匹配。注吹中空成型機塑化擠出由注射塑化裝置組 成、機頭相應(yīng)與注塑化功能相匹配?？谀Ｔ诳谀ｉ_關(guān)油缸作用下,塑化時,向下移動,關(guān)閉口模;注射時,向上移動,打開口模。型坯壁厚,通過調(diào)節(jié)口模打開間隙進(jìn)行控制。周向壁厚均勻性,通過調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)口模間隙來控制。 圖 3-2 吹塑機機頭3.4 成型機模架部件 由圖1可知該模架由主動模架和從動模架兩個部分組成。主動模架和從動模架都通過螺釘固定與滑塊上，通過滑塊在導(dǎo)軌上移動來實現(xiàn)左右模的合模動作。在主動梁架上裝有一個與模具分型面在同一平面的液壓缸，左右合模就是通過液壓缸向右施力來實現(xiàn)的，在模架上還有滑塊槽，當(dāng)液壓缸完成合模動作時，模架上的滑塊會恰好嵌進(jìn)槽中，保證合模到位。而從動梁架上有個增壓缸，增壓缸一方面在合模后保證左右模不會因為吹氣16致使左右模分離，另一方面由于模板中心受到驅(qū)動油缸的作用力，降低了范本的重量，減少鎖緊的變形量，使得裝卸模具更容易，容模量更大，更適于機械手操作，性能上更加優(yōu)越。圖3-3為主模架、圖3-4為從動模架圖3-3 主模架17圖3-4 從動模架3.5 成型機吹氣部件氣動系統(tǒng)由空氣壓縮機、控制執(zhí)行系統(tǒng)的氣動組件等組成。空氣壓縮機為氣動系統(tǒng)動力源。成型工具箱、箱包的注吹中空成型機的氣動執(zhí)行動作有兩個:預(yù)吹脹,模具吹脹制品成型。頂出可用機頂出,也可用氣動頂出。機械頂出可節(jié)省頂出時間,即減少周期循環(huán)時間。制品成型、模具打開、范本后退,碰到機械手,制品被機械手取出。夾料、出料、撐料、下吹氣等氣動執(zhí)行機構(gòu)、根據(jù)成型制品要求,進(jìn)行設(shè)置。我們這次設(shè)計的吹氣部件不是固定與導(dǎo)軌架上，而是通過螺釘固定在滑塊上，可以左右移動。當(dāng)合模動作完成時，吹氣頭可以根據(jù)左右模位置，自動調(diào)整到中心位置，不需要采用其它高精度的位移傳感器，對參數(shù) 變化的位置進(jìn)行控制。圖3-5為吹氣部圖3-5 吹氣部件簡圖183.6 成型機合模裝置近年來,插銷式無拉桿合模裝置發(fā)展較快,它具有鎖模力大、分布均勻、裝卸模具容易、容模量大、節(jié)能等方面的優(yōu)點,因此,應(yīng)在大型擠吹中空塑料成型機中推廣使用。插銷式無拉桿合模裝置的導(dǎo)向運動部件應(yīng)采用摩擦系數(shù)小、運動平穩(wěn)、運行精度高的滾珠直線導(dǎo)軌,快速移模由伺服電機通滾珠絲桿來實現(xiàn)。高壓鎖模是由一范本上的插銷插入另一范本上的鎖緊套后,分布在其中一個范本左右兩側(cè)的兩對以上的鎖模油缸通過拉緊另一范本來實現(xiàn)的,反之,則為高壓開模。本成型機合模裝置與上面的不同，采用同步驅(qū)動無拉桿合模裝置，該裝置是一種最新的合模機構(gòu),它采用互相對稱的兩套液壓驅(qū)動機構(gòu),分別同步驅(qū)動各自的模板。由于模板中心受驅(qū)動油缸的作用力,所以能降低范本的重量,減小鎖緊變形量,從而使裝卸模具更容易,容模量更大,更適合機械手的操作,性能上比插銷式無拉桿合模機構(gòu)更具有優(yōu)越性,值得推廣應(yīng)用。該裝置的同步驅(qū)動是通過齒輪同步器來實現(xiàn)的。圖3-6為合模裝置圖3-6 合模裝置3.7 成型機壁厚控制系統(tǒng)壁厚控制系統(tǒng)采用閉環(huán)反饋設(shè)計,其組成部分包括壁厚控制器、電液伺服閥、動作執(zhí)行機構(gòu)和作為信號反饋裝置的電子尺。用戶在壁厚控制器的面板上設(shè)定型坯壁厚軸向變化曲線,控制器根據(jù)曲線輸出大小變化的電壓或者電流信號至電液伺服閥,由電液伺服閥驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制模芯的上下移動,從而造成模芯縫隙的變化。電子尺通過測量縫隙的大小得出相應(yīng)的電壓信號反饋給壁厚控制器。這就構(gòu)成了閉環(huán)的壁厚控制系統(tǒng),如圖3-7所19示。圖3-7 壁厚控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3．8 成型機液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)由油泵和驅(qū)動油泵電機、控制執(zhí)行機構(gòu)的液壓元件、冷卻系統(tǒng)等組成。成型工具箱、箱包的注吹中空成型機、液壓動力源采用高壓小容量及中壓大容量雙聯(lián)泵。雙泵滿足快速移模、快速注射,塑化的要求。小泵滿足機頭液壓升降,低速移模,高壓鎖模、口模開關(guān)、整體移動、低速注射的要求。鎖模壓力由小泵工作壓力控制,故對小泵工作壓力可控制,以根據(jù)制品要求提供合適的鎖模力,保護(hù)模具。雙聯(lián)泵合理組合,可降低泵和電機的容量、降低整機的裝載功率。如需對型坯進(jìn)行多點控制,小泵應(yīng)采用反應(yīng)靈敏的柱塞泵,以匹配于伺服控制系統(tǒng)。對于超大型的擠吹中空成型機,液壓動力源可采用多泵多電機組合的方式。20圖3-8 液壓控制原理圖21第四章 梁架部件設(shè)計4.1 主動梁架4.1.1 主動梁架與主油缸的分析主油缸主要作用在于承擔(dān)合模過程中左模和右模的動力源。主油缸安裝在主動梁架上。作用點為左模架。以左模分析，左模底下由滑塊支撐，作用與梁架上，起滑塊支撐重量為 3 噸左右，及梁架受到正壓力為 3 噸。滑塊安裝在梁架上。定梁架的摩擦系數(shù)為 0.1。如圖 4-1 所示。主動梁架與從動梁架通過拉桿連接在一起，當(dāng)主動油缸在運動的時候，在機械同步器的作用下反向運動，從而完成合模或者開模部分。圖 4-1 梁架4.1.2 主油缸液壓系統(tǒng)分析主油缸主要作用在于承擔(dān)合模過程中左模和右模的動力源。主油缸安裝在主動梁架上。作用點為左模架。以左模分析，左模底下由滑塊支撐，作用與梁架上，起滑塊支撐重量為 3 噸左右，及梁架受到正壓力為 3 噸。滑塊安裝在梁架上。定梁架的摩擦系數(shù)為 0.1，通過機械同步器進(jìn)行受力分析選擇主油缸。主油缸如圖 4-2，液壓原理如圖 4-322圖 4-2 主油缸圖 4-3 主油缸液壓原理圖滑動摩擦力公式 f=uN其中 N 是壓力，在水平地面的時候 N=mgu 是滑動摩擦因數(shù)f?umg30.10N??其參數(shù)為 液壓系統(tǒng)工作壓力為 16MPa油缸內(nèi)徑 125/活塞桿徑 70油缸行程 14004.1.3 主動梁架與鎖緊油缸的分析鎖緊油缸在主油缸運動結(jié)束后進(jìn)行運動，將主油缸鎖緊使其不再作用。主油缸缸壁上23留有凹槽，在主油缸運動結(jié)束后鎖緊油缸運動，鎖進(jìn)主油缸凹槽，穩(wěn)定住主油缸。鎖緊油缸分為上下兩個。如圖 4-4 所示圖 4-4 鎖緊油缸鎖緊油缸液壓系統(tǒng)如圖 4-5圖 4-5 鎖緊油缸液壓原理圖其參數(shù)為液壓系統(tǒng)工作壓力為 16MPa24油缸內(nèi)徑 90/活塞桿徑 380油缸行程 150.4.2 從動梁架4.2.1 從動梁架與增壓油缸的分析增壓缸在鎖緊油缸鎖住主油缸后進(jìn)行運作，用于穩(wěn)定左模和右模，除去模具間和主油缸凹槽內(nèi)的間隙。并且在吹氣過程中穩(wěn)定模具，使模具不產(chǎn)生位移。增壓缸安裝在從動梁架上，作用于右模架。如圖 4-6圖 4-6 增壓缸4.2.2 增壓油缸系統(tǒng)分析增壓油缸液壓原理如圖 4-8。吹氣是以 0.6MPa 進(jìn)行吹，模具的受力面積為 1 平方米FPS?=0.6MPa 1 ?2m60.N?其參數(shù)為