毕业设计产45万只塑料储油箱车间工艺设计.doc

绪论1.1 挤出吹塑概述挤出吹塑是一种制造中空热塑性制件的方法。这种方法是塑料中空制件生产的主要成型方法之一，适于PE、PP、 PVC、热塑性工程塑料、热塑性弹性体等聚合物及各种共混物，主要用于成型包装容器，储存罐与大桶，还可成型用于汽车工业等工业制件。挤出吹塑成型跟其他的塑料中空成型一样，其主要优点是生产的产品成本低，工艺简单，效益高，但其突出缺点是制品壁厚尺寸及均匀性不易控制。吹塑可分成挤出吹塑、注射吹塑与拉伸吹塑三大类。其中挤出吹塑应用最广，其生产率较高，模具造价低，但边角料率一般也较高。挤出吹塑与注射两种成型方法的差别在于：注射成型中，用来成型中空制品的模具要包括阳模与阴模；熔体在高压下注入模具型腔；开模时，阳模必须从阴模内移开，以顶出制品。而在挤出吹塑中，要采用机头成型型坯；模具主要由两半船模掏成，不需阳模，模具型腔与制品外形相对应；要注入压缩空气以吹胀型坯。挤出吹塑有连续式与间歇式两种方法，采用的树脂主要有聚烯烃、PVC、工程塑料及热塑性弹性体。1.2 挤出吹塑的特点挤出吹塑与注射吹塑成型塑料瓶的两种工艺方法的区别在于：注射成型中，用来成型塑料瓶体的模具要包括阳模与阴模。由注射机在高压下把塑料熔体注入模具型腔内，打开模腔时，阳模必须从阴模内移开，以顶出瓶体。而在挤出吹塑中，要采用挤出机头来成型型坯。吹塑模具主要由两半阴模构成，一般不需阳模，用注入的压缩空气吹胀型.。（1）吹塑机械(尤其是吹塑模具)的造价较低，例如成型相同的产品时，吹塑机械的造价约为注塑机械的三分之一或二分之一，产品的生产成本也较低。（2）吹塑中，型坯是在较低压力下通过挤出机头成型并在低压(多数为0.2-1.0 MPa)下吹胀，因而产品的残余应力较小，耐拉伸、冲击、弯曲与环境等各种应变的性能较高，具有较好的使用性能。而在注射吹塑成型中，塑料熔体要在高压(15140MPa)下通过模具流道与浇口，这会导致不匀称的应力分布。（3）吹塑级塑料(例如PE)的分子量比注塑级塑料的高得多。这样吹塑产品具有较高的冲击韧性与很高的耐环境应力开裂性能，这对生产大容量的塑料瓶是十分有利的。（4）由于吹塑模具仅由阴模构成，故通过简单地调节机头模口间隙或挤出条件即可改变瓶体的壁厚，这对预先无法准确计算所需壁厚的产品是很有利的。而对注射成型，需要改变产品壁厚的费用要高得多。（5）吹塑可成型壁厚很薄的产品，这样的产品无法由注射方法来成型。（6）吹塑可成型形状复杂、不规则且为整体式的产品，采用注射吹塑成型时，要先生产出两件或多件后，通过搭扣配合，溶剂粘合或超声波焊接等组合在一起。1.3挤出-吹塑的基本原理挤出吹塑成型是将挤出成型的半熔融状态的塑料管坯(型坯),趁热置于各种形状的模具中,并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀,使其紧贴于模腔壁上成型,经冷却脱模后得到中空制件的热成型过程。它的整个成型过程可以分为:型坯形成、型坯吹胀以及冷却和固化三阶段。（1）型坯形成型坯形成是指通过挤出成型得到半熔融状态的塑料管坯(型坯)。随着中空吹塑制件的几何形状越来越复杂,设计良好的预成型型坯对以最小的材料消耗获得所需求的壁厚分布且结构稳定的制件有着重要的意义,也就是在型坯成型阶段通过采用调节型坯的壁厚分布形状,以使吹塑制品的壁厚分布趋于均匀。由于型坯形成时的挤出膨胀、下垂、回弹等因素使得型胚成型阶段型胚尺寸在长度方向不一致而变得非常复杂。(膨胀是由聚合物熔体从机头挤出时的松驰引起，使型坯的直径和壁厚变大，长度则相应缩短；垂伸是由型坯自身的重力引起的，其作用效果与膨胀的相反。)型坯成型是其中一个重要的阶段，此阶段型坯的尺寸对吹塑制品的性能有很大的影响，型坯过厚使制品过重并造成不必要的原料浪费；型坯太薄在吹胀过程中可能会产生破裂或者造成制品的强度不足。（2） 型坯吹胀型坯吹胀是指将塑料管坯趁热置于模具中,并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，紧贴于模腔壁上成型，这个阶段的成型直接影响制品的外形，壁厚均匀性以及制品的性能，是整个成型过程的关键环节。即吹胀阶段型坯的胀大与变薄性能会影响制品的壁厚分布与机械性能。（3） 冷却和固化三阶段制品冷却及固化是指型坯吹胀紧贴模壁后凭借热扩散率较高的模具和压缩空气进行冷却，冷却至一定温度后开模，再在空气中冷却的过程。一般包括外冷却（制品外表面与模腔间的导热），内冷却（制品内表面与冷却空气或其它介质间的对流传热）及开模后冷却（制品的内外表面与空气或其它介质的自然对流传热）。制品的冷却时间占塑料挤出吹塑成型周期的60 以上，因此，提高制品的冷却效率，可提高生产率、降低能耗。冷却速率是吹塑制品壁内形成的晶体结构形态的主要影响因素之一，其少量变化就会导致晶体生长从而制品机械性能有较大变化 。1.4 挤出吹塑制品塑料吹塑制品实际上是一种中空容器,尽管型坯的制造和吹塑方式有别,但制得的制品最终是中空制品。通常把塑料吹塑成型的中空制品分为容器和工业制件两大类。塑料容器具有安全,质轻,耐冲击,耐腐蚀,设计灵活性较大,方便,成本较低,生产能耗低等有点,主要用于包装或运输食品,饮料,化学品,药品,日用品,化妆品与润滑油等。食品饮料行业是塑料容器的最大市场。主要用聚烯烃,线型聚酯等通过挤出吹塑,拉伸吹塑,注射吹塑或共挤出吹塑来成型.通过某些处理,一定程度上还可以延长食品,饮料与某些药品的贮存期。工业制件,倒目前为止,主要是指汽车工业所应用的吹塑制件。汽车工业发展很快,汽车轻量化与降低汽车成本及节省燃油费用是联系在一起的,因此汽车塑料化的进程也得到了迅速的发展。汽车采用塑料制件可消除生锈的问题.当然运用于汽车的塑料吹塑件要达到较高的性能要求,如较高的机械性能,阻燃性,耐油脂性,耐化学品性,抗紫外线与耐老化性能,尺寸稳定性,要求收缩率低,吹塑制件表面能喷涂,可视制件要到达A级表面,同时对连续使用温度也有具体要求。目前,汽车制造业所使用的吹塑成型制件主要包括燃油箱和管件。塑料燃油箱(HMWHDPE为原料)增加油箱的容积,生产成本低,废料少,能有效利用汽车内的”死角”,发生危险性较小不易发生爆炸。塑料管件(可用PP吹塑成型)设计灵活性较大,防漏性好。1塑料吹塑制品的外表面几何形状也事那表面形状的反映,只是在尺寸上相差一个壁厚值,有的在某一外表面还有装饰纹,制品几何形状的设计应易于模塑,开模取出,避免在脱模时候造成变形。常见的吹塑制品几何形状有圆形,长方形,正方形,椭圆形,球形及异形等。1.5 挤出吹塑塑料储油箱原料聚乙烯树脂是生产吹塑桶最常用的原料。其中低密度聚乙烯用于生产小型容器,高密度聚乙烯用于较大型容器,高相对分子量聚乙烯和超高相对分子量聚乙烯专门用于生产燃料桶(箱)等制品.近年来线型低密度聚乙烯也开始使用。选用原料时要考虑树脂的熔体流动速率,熔体流动速率过小,加工性能差；熔体流动速率过大,则容易引起型坯垂伸。2低密度聚乙烯(LDPE)因其分子的支化度较大,结晶度低而具有很好的透明度和耐环境应力开裂性,熔体弹性大,有良好的离模膨胀性,中空吹塑制品表面光亮平滑,但是由于其中空吹塑制品力学强度低,故仅限于制造类似于牙膏软管之类的制品,不适宜大容积的中空制品。线型低密度聚乙烯(LLDPE)与低密度聚乙烯相似,虽然刚性,耐环境应力开裂性较好一些,但一般难以用于中空吹塑制品。高密度聚乙烯(HDPE)密度大,刚性,韧性好,加工性能好,能用于牛奶瓶,果汁瓶,润滑油瓶,化妆品瓶,药瓶,洗涤剂及化妆品容器,食品容器,工业瓶类等。一般高密度聚乙烯仅能适合于25L以下的中空制品,对于制造大型容器,需要采用高相对分子质量高密度聚乙烯(HMHDPE),即超高分子量聚乙烯。它相对分子质量一般在(3-5)*105.。由于熔融黏度较大,不易垂延,中空制品强度较高,耐冲击性能好,适合用于25L-150L的大型中空制品。用于中空制品生产的高密度聚乙烯的密度在0.947g/cm3-0.967g/cm3范围内,熔体流动速率一般在0.01g/10min-1.0g/10min范围内。通常高密度聚乙烯中空吹塑制品的光泽性能大部分低于10%,也有可能达到30%,采用Sclair58G的高密度聚乙烯树脂可达到70%,这种树脂被用来代替PVC吹塑化妆品瓶。包装容器需求高光泽,所以这种原料可以满足要求。31.6 本设计的目的和意义 本次设计的要求是50L的塑料油箱车间设计。此类油箱强度高，耐自重下垂性好，耐磨损，安全性能好等特点。设计的产品用于汽车工业，可大大减轻车体的重量，加快行使速度，减少耗油。从原材料到挤出机设备步步入手，加大生产效率，提高制品质量。2 配方及成型方法的选择2.1配方选择配方如下表：4表21 配方列表名称组分作用超高分子量聚乙烯Hi-Zex100载体树脂炭黑2色母料防老剂H0.35稳定剂二硫化四乙基秋兰姆TETD0.15促进剂（1） 超高分子量聚乙烯树脂载体树脂。低密度聚乙烯(LDPE)仅限于制造类似于牙膏软管之类的制品,不适宜大容积的中空制品。线型低密度聚乙烯(LLDPE)与低密度聚乙烯相似,虽然刚性,耐环境应力开裂性较好一些,但一般难以用于中空吹塑制品。一般高密度聚乙烯（HDPE）仅能适合于25L以下的中空制品,对于制造大型容器,本次设计要求事50L的大容积油箱，选用UHMHDPE作为原料是因为它的相对分子质量一般是在(35)*105.。由于熔融黏度较大,不易垂延,中空制品强度较高,耐冲击性能好,适合用于25L150L的大型中空制品。UHMHDPE一般是指相对分子量在150万以上的聚乙烯，是一种新型工程塑料，具有非常高的相对分子质量（普通聚乙烯230万），则赋予他许多普通聚乙烯所没有的优异性能。其优点如下:5A 耐磨损性能非常卓越，砂浆磨损实验表明，比一般碳钢和铜等金属要耐磨数倍，比尼龙耐磨4倍；B 冲击强度高，比PA6和PP大10倍；C 能吸收震动冲击和防噪声；D 摩擦系数很低，远较尼龙及其他塑料为小，能自润滑；E 不易粘附异物，滑动时有极优良的抗粘着特性；F 耐化学腐蚀，并可以屏蔽原子辐射；G 工作温度范围可以自-265。C100。C，低温到-195。C时，仍能保持很好的韧性和强度，不致脆裂；H 无毒性、无污染、可再循环回收利用，和其他塑料相比有良好的热稳定性和不吸水性，能保持尺寸精度不变形；I 成本低廉。因此在工程塑料中UHMHDPE是 综合性能最佳的工程塑料，作为载体树脂是再合适不过的了。UHMHDPE为白色粉末，有M-型（相对分子质量289万左右）和M-（相对分子质量497万）两种型号。考虑到设计制品的质量及性能的高要求，所以这里选用M-型，这里便用Hi-Zex型。（2）炭黑色母料填料。一般选用高色素炭黑或者混气炭黑，平均粒径10500nm，添加量为30%60%，一般常用量是40%。从炭黑结构来看，适于用作黑色母料的炭黑应该为小粒子(指粒径比较细)，低结构(指聚集体状态较小)，这样黑颜色最亮，但缺点是最难于分散。若从最易分散角度出发，可选用大粒子，高结构炭黑，其分散性能好，而且蓝色光也深，但缺点是黑颜色最弱。炭黑低结构时,可降低炭黑的导电性能,较低粘度,提高其湿润性能等.所以根据设计要求还是选择小粒子的炭黑。6（注：有时还可以再添加0.5%量的硅烷偶联或钛酸酯偶联剂等，先进行预处理炭黑为好。可增加炭黑与载体树脂间的结合力，提高两者之间的亲和力，产生一定的补强作用，同时改善制品的加工性能。）（3）防老剂H防老剂，亦可称为抗氧剂。这里相当于热氧稳定剂，以改善制品的耐候性。防老剂的品种也有很多。如防老剂D等。但是防老剂D用量大是会有喷霜现象，性能也不够全面，应用不广。炭黑对许多酚、胺类等有对抗效应，而对与一些酚的硫化物有协同效应，所以选用防老剂H为佳。（4） 二硫化四乙基秋兰姆TETD 酸性促进剂。本身具有酸性或与硫化氢反应可生成酸性化合物一类的促进剂。它的加入，可以提高交联效率，改善工艺性能，提高制品质量。主要有噻唑类，秋兰姆类，二硫代氨基甲基酸盐类等。TETD属二硫代氨基甲基酸盐类，是超速促进剂，可适用于白色、透明、艳色和接触食品的制品；噻唑类是最重要的通用促进剂，属半超速促进剂，但只适用于白色、浅色和透明制品；秋兰姆类为使用量较大的促进剂。72.2 成型方法的选择 根据设计要求，中空吹塑是此次设计的主要方法。中空吹塑是制造空心塑料制品的成型方法。中空吹塑分为挤出吹塑和挤出拉伸吹塑。挤出吹塑设备包括挤出机、机头、模具、吹气系统和锁模装置。随着中空吹塑容器的快速发展，要求容器质量高、成型工艺先进、成型设备专门化。在当前中空制品生产中，挤出吹塑仍占绝对优势，这是因为挤出吹塑具有明显的下列优点：（1） 适用于多种塑料，型坯通过机头需要较低的压力并且在低压（通常在0.21.0MPa）下吹胀，容器的残余应力较小，耐拉伸、冲击、弯曲与环境等各种应变的性能较高，具有较好的使用性能；（2） 生产效率比较高；（3） 型坯温度比较均匀，容器破裂减少；（4） 能够生产小至几毫升，大至数万升容积的容器；（5） 能够生产单层或多层、单组分或多组分的各种结构形状的容器；（6） 设备造价低，投资较少，容器的生产成本较低；（7） 吹塑模具仅由阴模构成，可以通过简单地调节机头口模间隙或挤出条件，就可以改变容器的壁厚；（8） 可以成型壁厚很小或形状复杂、不规则且为整体式的容器等。 近年来，由于吹塑成型容器向挤出和注塑产品应用领域的大量、快速渗透与扩张，从而使塑料吹塑成型方法成为发展速度最快的成型方法之一。吹塑容器广泛应用于包装、建材、食品、机械、汽车等主要方面，特别是汽车的油箱、保险杠、各种三维弯曲管等关键器件的应用。8按出料方式不同，挤出吹塑可分为直接挤出吹塑和间歇挤出吹塑两大类。2.2.1 直接挤出吹塑型坯从一台挤出机供料的管机头挤出后，垂挂在口模下方处在开启状态的两吹塑半模中间。当型坯长度达到预定值后，吹塑两半模立即闭合，模具的上、下夹口依靠合磨力将管坯切断，型坯在吹塑模内的吹胀与冷却过程与无拉伸注坯吹塑相同。由于型坯仅由一种物料经过挤出机前的管机头挤出制得，故这种吹塑成型称为直接挤坯吹塑或简称挤坯吹塑。设备简单、投资少，容易操作，适用于多种塑料的吹塑。2.2.2 间歇挤出吹塑可以用小设备生产大容器；在较短的时间內获得所需要的型坯长度，保证了制品壁厚的均匀性。其缺点是：设备复杂，液压系统的设计和维护困难，投资大。在吹塑大型制品需要在短时间内挤出大容量(大于2500cm3)的熔体，或熔体强度过低连续挤出时型坯会因其自重而垂伸，或连续挤出时型坯会冷却过量的情况下，要采用间歇式吹塑方法。以下场合一般要采用间歇挤出吹塑方法：（1）型坯的熔体强度较低，连续挤出时型坯会因自重而垂伸过量，使制品壁厚变小；（2）对大型吹塑制品，需要挤出较大容量的熔体； （3）连续缓慢挤出时型坯会冷却过量。间歇挤出吹塑主要用于聚烯烃、工程塑料等非热敏性塑料，是工业制件吹塑所优先采用，也是普遍采用的方法。（a）单机头（b）多机头图2.1 间歇挤出吹塑结协与成型过程1机头； 2型坯； 3进气杆； 4吹塑模具； 5机头支管本次设计的主要内容是年产40万只塑料贮油罐的车间工艺设计。因为贮油罐的体积较大，在吹塑型坯时会产生很严重的自重下垂现象，所以采用带储料缸的机头，用于乘放原料，而后进行吹塑成型。因此采用间歇挤出吹塑成型的方法。这由于大型制品往往要求增加壁厚来获得刚度，增加型坯量以获得大的体积。导致不仅自重下垂严重，缩径比也厉害，冷却时间长，挤出机的挤出量也要求增大，大挤出量的挤出机要求高速供给大量熔融体以供型坯缩径，又由于冷却周期长，往往就不能连续。可是大容量的挤出机的间歇操作会延长停机时间，无论从技术方面或经济方面来看都不适合，为了解决这一问题，就发展了带储料缸的机头。带储料缸的机头结构要比普遍直角机头复杂，挤出机把预定的可控制的融体料量压入储料缸，利用机头的液压系统，用冲杆或柱塞在定时控制下间歇的把储料缸的储料迅速地注出，挤出机则再次连续为下一次的型坯生产备料，这样储料缸的高速注料，可减少型坯的自重下垂和缩径，而挤出机连续挤出，有保证了生产的经济效益，使用带储料缸的机头形成型坯时，型坯形成速度主要地受活塞移动速度和熔体粘度的影响，而挤出机的规格或挤出速度只影响制品的成型周期。两类挤出吹塑法比较见下表：表22 连续挤吹与贮料间歇式挤吹的比较项目分类有无贮料装置制坯速度型坯自重下垂设备和制品的适应性连续挤吹无连续较慢影响大中小机型，小制品，薄壁制品贮料间歇式挤吹有间歇快影响小大机型，大制品，异形制品3 总工艺流程 树脂、助剂 三辊研磨机二辊塑炼机切粒机炭黑色母粒贮料缸单螺杆挤出机机头口模吹塑定型制品打包检验取长径比、温度比例控制 压缩空气（模具底部进气） 总工艺流程叙述：先将称量好的超高分子量聚乙烯树脂连同添加剂一并加入到三辊研磨机当中，使他们充分混合成为浆料后流入盛浆桶。再经由二辊塑炼机进行混炼，经挤出后由切粒机切粒得到要求的炭黑色母粒粒料。浆色母料加入到挤出机组的贮料缸中，通过单螺杆挤出机熔融塑化后经机头口模。机头口模取适宜的长径比、温度比例控制后，将原先的通过塑化的浆料挤出，挤出的为管状型坯。型坯达到预定长度时，进行夹模，然后将压缩空气注入，用一吹胀型坯，使之贴紧模具型腔，成型为制品。经冷却后再开模，便可取出得到制品。最后打包检验制品的各个性能参数与质量。3.1原料的预处理工艺10脱模剂、加压配料称量装料冷压烤箱加热加压冷却出模修整检验预处理工艺流程叙述：原料的预处理主要是将成型的超高分子量的聚乙烯颗粒干燥。将称取配好的超高分子量聚乙烯粉料，放入涂有脱模剂模具中，加压5MPa左右，因为不是为了成型，仅仅是为了排除原料中的空气、干燥原料、使原料密实、增加热导率、减少烧结时间，所以压力不用太大。然后把模具放入加热炉中进行加热，加热温度为195。C左右。加热时间为30min。物料混合之前，对某些成分进行预热可提高混合效率。对直接用于成型的粉料进行预热可缩短成型周期改善制品质量。干燥主要是对物料所含水分处理。预热与干燥的共同之处是应用加热升温的方法以达到目的。预热一般是将物料盛放在盘类器皿中，在加热空间里进行。二干燥则根据物料吸湿差别分为表面吸湿干燥与吸湿性物料干燥两种方式。对表面吸湿性物料的干燥则采用控制空气露点和加热吸湿物料同时作用，以实现物料除湿处理。物料进行预热、干燥的方式较多，有热风干燥、远红外加热干燥，真空干燥。沸腾床干燥等。具体采用什么设备可根据塑料的性能和成型条件进行选择。对于小批量生产用塑料，大多数用热风循环或红外线加热干燥，对大批量生产用塑料，一般采用沸腾床或气流干燥；对高温长时间受热易氧化的降解的塑料，如PA宜采用真空干燥。一般的原则，干燥温度应控制在玻璃化温度下，较长的干燥时间有利于提高干燥效果。还应注意，干燥后的塑料应防止其再受潮。对另一些塑料，如聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等不易吸湿的塑料，如果包装、贮存较好，一般不需要进行干燥。本次设计考虑多方面因素采用气流干燥这一预处理方式。3.2 造粒工艺此次设计选用超高密度聚乙烯为色母料作为进行生产加工的原材料。用色母料着色较干色料,糊状色料和着色粒料等着色有许多有点,诸如着色均匀,成本低和使用方便等,因而应用日益广泛,特别是聚烯烃粒料的着色尤为方便。对于未经处理的颜料,将其与分散剂,水等在砂磨机中研磨成色浆,使颜料的粒径小于1um,再加入液体石蜡使颜料转入油箱,经干燥即得预分散颜料,然后与载体树脂混合,经挤出造粒,则得色母料。这是湿法。将经预处理得颜料,分散剂和载体树脂在高速混合机中进行混合,由于剪切产生得热使分散剂熔化,将颜料附着于载体树脂表面,经挤出造粒,即得色母料。这是干混法。 11而色母料生产工艺流程有三种方法： （1）油墨法配料搅拌粗色浆三辊研磨二辊塑炼挤出造粒细色浆（2）冲洗法细色浆冲洗蒸发浓缩料干燥加入载体挤出造粒（3）捏合法配料捏合浓缩物料二辊塑炼挤出造粒造粒的最好方法是形成的为线状有色熔体,在水槽中冷却，然后切成柱状母粒。该工艺最大的有点在于生产的灵活性，因为色母料不是连续生产的而是分批生产的。分批产品的结果不仅是所需各种颜色会有较大变化而且用做载体的聚合物也会改变，这类母粒的批次大小可以从25kg变到几吨。12色母料生产中常用三辊研磨机先进行研磨，而其他塑料母料生产时不用它。工作原理为:浆料经过中，慢辊表面挤轧后，由中辊带给快辊,再由紧贴表面的出料刮刀刮下，通过装有栏板的刀板,流入盛浆筒。炭黑色母料采用干法生产,先是在高温下混合，然后再在低温下粉碎，这样能使炭黑分散更加均匀，细化，稳定，最后再在双螺杆挤出机上塑炼，挤条，牵引。冷却，干燥，切粒而成。所以，此次设计选用干混捏合法。加工较油墨法及冲洗法来的简便、效率高、产量大。防老剂H、促进剂TETD炭黑、UHMWPE三辊研磨机二辊塑炼机挤出造粒机高速混合机进行混合将配方中的粉料（即炭黑）加入到已称重的聚合物（即UHMWPE）中，使用混合机器将他们仔细充分混合，通过研磨机进行研磨，经过过滤器、注液罐、捏合机后，利用颜料亲油这一特点，在捏合机中加入油相，同时载体树脂（即UHMWPE）将颜料表面包覆，使颜料分散稳定，均匀，防止颜料凝聚。最后再经过二辊塑炼机、切粒机而成。3.3成型工艺挤出吹塑机是挤出机与吹塑机和合模机构的组合体，由挤出机及型坯模头吹胀装置合模机构型坯厚度控制系统和传动机构组成。其工艺过程如下： （1）塑料的挤出 塑料加热熔化后塑炼和混合均匀成流体，再以一定的压力和容量挤入机头。（2）型坯的形成机头内的流体在重力和挤出压力的作用下，通过机头口模挤出形成所需的型坯。（3）型坯的吹胀 将达到要求长度的型坯置于吹塑模具内合模，由模具上的刃口将型坯切断，通过模具上的进气口输入一定压力的气体吹胀型坯，使制品和模具内表面紧密接触。（4）制品的冷却保持模具型腔内的气压，等待制品冷却定型。（5）制品的脱模 冷却定型完成后，打开模具，由机械手将制品取出。在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的核心，型坯形成和吹胀质量的高低直接影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置容易出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量和降低成本也同样重要。（1） 通过挤出机使聚合物熔融，再把预定的可控制的融体料量压入储料缸；（2） 用冲杆或柱塞在定时控制下间歇的把储料缸的储料迅速地注出；（3） 型坯达到预定长度时，吹塑模具闭合，将型坯夹持在两半模具之间，并切断后移至另一工位。（4） 把压缩空气注入型坯时，吹胀型坯，使之贴紧模具型腔成型。（5） 冷却。（6） 开模，取出成型制品。3.4 挤出机挤出机的作用是输送原料，使其熔融，混练，最后把熔体泵入机头 挤出吹塑的循环时问及制品性能部分地由挤出机所决定。因此，要求吹塑用挤出机能挤出通废较低，混炼均匀、产量较高的熔休。对聚烯烃，通常采用压缩比较大(3:14:1)、剪切较高的螺杆，螺杆长径比大些(25:l30:1)可使剪切、混炼元件设计的灵活性较大，改善熔体均匀性，提高产量。由于工程塑料(如ABS、PC、PPO、尼龙)及热塑性弹性体越来越多地用来吹塑，故设计相应的螺杆愈加显得重要。工程塑料的剪切敏感性较聚烯烃的大，即工程塑料熔体的温度随其所受剪切而升高的幅度较大。因此，应采用剪切较低、压缩比较小(如2:1 2.5:1)、长径比较小(20:125:1)的螺杆来加工工程塑料。但要设置适当的剪切、混炼元件，以提高熔体均匀性；螺杆长径比适当长些，可在较低转速下取得相当的产量，以减小剪切、降低熔体温度。热塑性弹性体采用的螺杆结构与聚烯烃(如HDPE)的类似，螺杆长径比取(22:1 25:1)。但高剪切敏性的聚氪酯弹性体要采用不设置剪切、混炼元件的三段式螺杆来加工。采用单螺杆挤出机或行星挤出机更有利，这可在较低熔体温度下挤出较高产量的熔体。、目前欧洲的挤出吹塑几乎全部采用机筒进料段设置有开槽进料衬套的挤出机。开槽挤出机用于吹塑具有这些优点（1）进料稳定性好即使困调节机头模口间隙而致机头压力变化时也如此（2）进料速率高，且随螺杆转速而线性增加；（3）可在较低熔体温度下加工高分子量树脂，熔体温度随转速的提高仅有少量的升高，熔体温度受背压的影响很小。单储槽储料缸机头，不用拉杆的单工位锁模装置。有手动，半自动，全自动操作方式的控制装置。本次设计考虑各个因素，选半自动的操作方式进行控制。3.5 机头 经挤出机熔融的物料送入机头，成型为型坯。机头在决定型坯与制品的质量方面起重要作用。储料式机头流道一体化的机头(储料式机头) 储料式机头的储料缸设置在机头流道内,挤出机以侧向进料方式直接给机头供料.图1给出的储料式机头可保证熔体”先进先出”。图3.1 储料式机头1. 活塞; 2.储料缸储料式机头的设计还应尽量减小熔体接合线所造成制品质量的降低。采用熔体交叉流动方法，就可满足这种要求，这也是保证制品壁厚均匀的基本要求。当熔体被分成两个分流，从两个错开成180。的入口进入机头，成交叉流动形成内外两层。两层熔体的结合线正好错开180。来控制储料式机头活塞的移动速度，可减小模口处熔体所受剪切速率的差异使型坯表面的组织较均匀储料式机头的应用远比上述分离式机头的广泛可用来吹塑重最l35kg甚至更大的制品。3.6 合模装置合模装置可由直接传动的液压油缸或由机械肘杆机构来驱动。合模速度与合模力对制品质最有较大影响。对聚烯烃，合模速度一般小于03ms；对熔体粘度较低的工程塑料，要采用较高的合模速度(0306ms)，以减小型坯的垂伸，还可改善型坯边层的成型合模力主要由飞边长度确定，受型坯吹胀气压的影响较小。对工程塑料，每cm截坯刀刃度的合模力应取24kN。对聚烯烃合模力要稍大些。近年台模装置方面的进展在于液压操作采用了比例阀，这可使合模装置更平稳、更加准确地按照设定的合模速度移动，在合模过程中通过适当控制比例阀，在很短时间内就可达到全合模力。3.7 吹塑模具图3.2 典型挤出吹塑模具1. 切坯套；2棋颈圈；3 模体；4型腔；5截坯口； 6分棋线排气口；导销图3.2 给出了典型挤出吹塑模具的结构。吹塑模具主要由两半阴模构成，困模颈圈较易被损坏+因此一般为单独的嵌块，以便于更换。吹塑模具起双重作用：把所要求的形状赋予制品，并冷却被吹胀的制品。吹胀型坯的压缩空气气压一般为08MPa，其注入型坯内的方法有多种：通过机头的芯棒(图3.3a)，或通过刺入型坯的进气针(图3.3b)，或通过模具底都注入(图3.3c)。吹胀空气使型坯产生了径向拉伸效应。把吹胀空气温度降至约-70 ，可提高产量1530 %。图3.3 吹胀空气的三种注入方法3.8 辅助装置与操作聚烯烃为非吸湿性塑料，但工程塑料与热塑性弹性体均为吸湿性的。原料中的湿气会使制品出现射斑、表面粗糙或泡孔，可能会降低熔体强度，还会影响制品的物理性能，出现脆性。因此，工程塑料及热塑性弹性体的吹塑要对原料进行干燥，使剩余湿气含量低于002(重量)。干燥温度应比原料软化温度低30 ，如ABS的干燥温度为8890 ，干燥时间24h。挤出吹塑制品飞边去除的方法有多种。最简单的方法就是用刀手工修整；自动方法有：在模具内、或移至去飞边工位、或在后冷却或精加工时去除。采用何种方法由制品类型、吹塑方法及所用塑料的特性确定。例如，由往复式连续吹塑而成的多数无把手瓶子的尾料与瓶颈飞边可在模具内除去，而有把手容器要在去飞边工位修边。聚烯烃、PVC吹塑制品的飞边较易去除，但工程塑料吹塑制品较难用普通方法除去飞边，要采用机械去除法(如磨削)、喷水切割或激光束切割方法。本次设计中所采用的修正方法是采用刀手工修整。3.9 成型工艺条件8由固体塑料进进料口进入机筒内，沿着螺槽一边旋转一边不断地前进。塑料由螺杆向前输送的同时，受到强烈的剪切和搅拌摩擦作用，剪切摩擦热使料温度不断地升高，进一步地塑化熔融，逐渐形成连续的黏性流体。黏性流体再螺槽内黏附于机筒和螺杆，机筒固定而螺杆转动。这一相对运动给予熔料以拖曳作用，沿着螺槽方向向机头方向流动。由于多孔板、过滤网、机头、口模等阻力件的作用，给予初始流动以阻力，这种阻力梯度引起熔料流体沿螺槽向后流动，适量的向后流动有利于熔料的均化和致密。熔料沿垂直于螺纹方向的流动，此流动引起螺槽内的环向流动，熔料有一定的局部搅拌、塑化和热交换作用，使温度趋于均匀有利于混炼。熔料在机头、口模等阻力件产生阻力的作用下，取道机筒和螺纹之间的缝隙内，向料斗方向流动。实际上，熔料流体在螺槽内的流动是以螺旋形的轨迹在螺槽内向前流动。螺槽内熔料流体的各点线速度大小和流动方向是补同的，所引起的各点状态变化也是不同的。经过挤压系统的塑炼、混合均匀的熔料以一定的容量和压力由机头口模挤出形成型坯。将挤出的型坯趁热放入模具内，通入一定压力的空气进行吹胀，与模具型腔内表面紧密接触，经冷却定型后获得容器。在中空吹塑过程中，型坯的形成是吹塑过程的核心，型坯质量的高低直接影响着容器质量的好坏。型坯的成型与熔料塑化均匀性，受热、受压等因素有关。型坯的吹胀与型坯温度、挤出速度、型坯的重量、直径分布、吹胀压力、吹胀比、模具温度和冷却时间等因素有关系。3.9.1 成型温度的控制（1）型坯温度塑料的熔融、型坯的挤出是由挤出系统和机头完成的。挤出机、机头温度的高低影响着熔料黏度和型坯长度与壁厚的变化，也是影响容器冷却时间长短的一个重要因素。根据工艺要求，其温度一般控制的较低。温度低，熔料的黏度大，可以提高型坯熔体强度，从而降低因型坯自重引起的垂伸；也有利于缩短型坯的定型和冷却时间，有利于生产率的提高。挤出型坯时，如果温度过高，不仅冷却时间增长，而且直挂于模口的管坯会因直重而严重下垂，引起管坯纵向厚度不均，若温度太低，则制品表面不光亮，内应力增加，在使用时容易破裂。必须控制机头芯模与入模温度一致，以防止管坯卷曲。高密度聚乙烯（HDPE）通常在170220。本次设计根据具体的情况取210作为型坯温度。（2） 模具温度模具温度、应十分均匀而且能使制品各部分得到均匀的冷却，模具温度通常维持在2050,如果制品小，模温可以低一些；大型薄膜制品，模温适当高些。模具温度过低时，夹口处所夹的塑料的延伸性降低，吹胀后此处壁厚就比较厚，过低的温度会使制品表面出现斑点或桔皮状，模具温度过高时，在夹口处出现的现象恰与过低时相反，并且还会延长成型周期和增加制品的收缩率。模具温度设定要保证：A 制品的性能较好，尺寸稳定性好；B 成型周期较短；C 能耗较少；D 废品较少。本次设计根据中空吹塑的实际情况，取65作为模具温度。3.9.2 预吹塑过程在型坯挤出开始阶段，用特殊的刀具把型坯下部切断熔合，成为有底部的型坯，适合上吹法。在型坯底部开口一端装一个密封装置，包括气嘴，它合适下吹法。在模具闭合之前，型坯挤出的同时，向型坯内吹入适当空气，使型坯有一定程度的膨胀，即为预吹塑过程。3.9.3 吹胀比对于未拉伸的吹塑容器，吹胀比表示型坯的横向膨胀程度。吹胀比可用下式表示：=D1 / D2 （3.1）式中： 吹胀比 D1 容器的最大内直径，mm D2 型坯的内直径，mm型坯的吹胀比大，容器壁厚变薄，虽然可以节省原材料，但是吹胀变得困难，容器的强度和刚度降低。减小吹胀比容易脱模。吹胀比过小，原材料消耗增加，容器壁较厚，有效容积减小，容器冷却时间增长，成本升高。吹胀比大小的选择应考虑塑料品种、特性、容器的形状尺寸以及型坯的尺寸等因素，通常吹胀比为24。一般情况下，薄壁大容器吹胀比略小些，可取1.21.5；厚壁小型容器吹胀壁应大些，取24。吹胀细口瓶时，有时竟可达57倍。 型坯的内直径，mm一般来说，型坯的吹胀比大，容器的壁厚均匀型较差，容器的收缩率增加，容器的物理力学性能提高，容器的图文清晰度提高；型坯的吹胀比小，容易制得壁厚均匀容器，容器的收缩率可减少，容器的物理力学性能相对降低，容器易出现表面不光滑或奥显得不良品。本次设计吹胀比取1.5。3.9.4 弹性膨胀比型坯在离开机头口模时，会产生“膨胀”现象使型坯的实际外径和壁厚，比口模设计尺寸大。当聚合物熔体被挤压通过机头口模时，聚合物的分子按流线排列走向，离开口模之后，压力松弛，分子有恢复原来的不规则分布状态的趋向结果使挤出物在长度方向收缩，而在直径方向膨胀型坯弹性膨胀的程度取决于挤出速率，末孔的横截面积，口模的压力，挤出材料的种类，熔体温度等条件。一般来说，降低挤出速率提高物料温度，会减小膨胀比；降低熔体的温度和缩短型坯在吹塑前的自重悬挂时间，会减少型坯自重伸长现象，而增大膨胀比；采用低熔指数材料，可以增大熔体粘度，并使膨胀比增大。型坯弹性膨胀虽然与所用的塑料有关，但大致都在1015之间。本次设计使用的是超高分子量高密度聚乙烯，根据其性能，选择型坯弹性膨胀为12。3.9.5 吹气压力和速率理论上是引进空气的容积速率越大越好，这样可以缩短吹胀时间，使制品得到较为均匀的厚度和较好的表面质量，但是实际上空气进入速度过大会造成进口处产生低压，使部分型坯内陷，还会出现空气把型坯在模口处冲断，以致不能吹胀的现象，最好加大空气的吹口，若不能加大，就不得不降低容积速率。所用压力的大小主要决定于制品的壁厚，容积以及塑料的类型。本次设计所用的超高分子量聚乙烯的吹胀压力为0.6mpa。3.9.6 排气问题用抽真空的方法排气。本此设计采用在模壁内钻出小孔，小孔与抽真空系统相连可以快速抽走膜腔内空气，使制品膜腔紧密贴合，改善传热速率，减少成型时间,降低型坯吹胀压力，减小吹塑制品的收缩率。3.9.7 循环周期表31 循环周期个步骤所需时间列表项目时间s项目时间s闭模时间1.5开模时间0.7预吹延迟时间2预吹持续时间4.6吹气延迟时间9吹气持续时间49.0反应吹气时间10.0排气时间4.00模具松弛时间3.00夹具前移时间19气针旋松时间 2.00气针二次上升时间0.23.9.8 熔料出口变化与型坯变化及型坯长度的控制型坯下降过程中的黏弹性响应显然受拉伸张力影响比受剪切应力的影响大。在型坯下降之前，当熔料还在机头内是，熔料的响应主要是通过机头入口出的塑性形变来控制。熔料在口模内产生部分应力松弛，余下的回复是离开口模后使型坯产生膨胀。熔料在口模内，从挤出到型坯下落，这段时