吹瓶機(jī)吹塑理論分析與設(shè)計(jì) 工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)

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1、 題 目 吹瓶機(jī)吹塑理論分析與設(shè)計(jì) 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(jī) 5 2.吹瓶機(jī)總體設(shè)計(jì) 7 2.1 整體方案確定 7 2.2 設(shè)計(jì)規(guī)劃 8 3.選用擠出機(jī) 9 3.1 擠出機(jī)的構(gòu)成 9 3.2 擠出機(jī)的分類 11 3.3 型號(hào)的選擇 11 4.機(jī)頭的設(shè)計(jì) 13 4.1 機(jī)頭分類 13 4.2 機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 4.2.1 壓縮比確定 14 4.2.2 型

2、胚垂度 15 4.2.3 口模尺寸設(shè)計(jì) 15 5.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(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 6.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 6.2 導(dǎo)軌的計(jì)算 21 7.夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(jī)構(gòu) 25 7.2.1 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 25 7.2.2 斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 27 7.2.3 偏心夾緊機(jī)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(jì) 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

3、總結(jié) 33 參考文獻(xiàn)： 34 致謝 35 摘要 PET塑料瓶由于價(jià)格低廉，透明度和密封性好，抗壓強(qiáng)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(jī)也在近年得到了發(fā)展，但由于研發(fā)水平還不如國(guó)外，所以國(guó)內(nèi)的吹瓶機(jī)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(jī)吹塑時(shí)的理論分析及其設(shè)計(jì)。[1] 吹瓶機(jī)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(jī)正在向著高速、高效、高穩(wěn)定性、低人工維護(hù)成本、節(jié)能、智能化、在線診斷與維修的方向發(fā)展。未來(lái)中空塑料成型機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)非常大。 [2]中國(guó)的中空塑料成型機(jī)應(yīng)該立足于當(dāng)代時(shí)代新產(chǎn)品的

4、開發(fā)。只有在關(guān)鍵領(lǐng)域創(chuàng)新，才能跟上國(guó)外的步伐。 本課題是獨(dú)立研究的課題。本文將首先分析擠出吹塑中空成型機(jī)的吹塑理論，分析其性能，接著完成吹塑時(shí)的一般機(jī)械與模具的選用與設(shè)計(jì)。這里所設(shè)計(jì)的成型機(jī)是單模擠出，單層塑料的擠出吹塑中空成型機(jī)。首先確定結(jié)構(gòu)方案并選擇材料，再設(shè)計(jì)吹塑時(shí)的參數(shù)并進(jìn)行計(jì)算，之后設(shè)計(jì)合模機(jī)構(gòu)和斜楔鎖模機(jī)構(gòu)并計(jì)算。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們可以使用大學(xué)了解到的知識(shí)，獨(dú)立完成老師布置的任務(wù)，并為今后的設(shè)計(jì)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 pric

5、e, high compressive strength, 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 cou

6、ntries, the speed and stability 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 importan

7、t equipment for manufacturing 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 ho

8、llow plastic moulding machine is vast. Our countrys 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 th

9、eory of blow moulding 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 mouldi

10、ng hollow moulding machine. 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 know

11、ledge we have learned 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(jī)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

12、注射吹塑成型，其對(duì)應(yīng)于擠出吹塑成型和注射吹塑成型設(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(duì)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(jì)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(shí)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(jī)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(jī)，注塑機(jī)，吹塑機(jī)和機(jī)器不對(duì)稱

13、吹塑成型。擠出吹塑機(jī)使用擠出機(jī)單元的加熱缸和螺桿的剪切作用使塑料塑化，旋轉(zhuǎn)螺桿通過(guò)機(jī)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(shí)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(jī)主要由擠出機(jī)，機(jī)頭，模具夾緊裝置，吹氣裝置，液壓傳動(dòng)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(jī)械設(shè)備主要包括擠出設(shè)備（螺桿擠出機(jī)），

14、換模機(jī)構(gòu)，機(jī)頭，模具開閉機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)，吹風(fēng)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(jī)的電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，油泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，溫度控制系統(tǒng)以及機(jī)頭和擠出機(jī)的加熱部分，動(dòng)作程序（PLC）的控制系統(tǒng)，人機(jī)界面等。見(jiàn)圖1.3。 圖1.3 擠出吹塑中空成型機(jī)電氣控制示意圖 1.2.3雙工位擠出吹塑中空成型機(jī) 如上所述，目前的吹塑機(jī)主要有幾種：擠出吹塑中空成型機(jī)，注吹吹塑中空成型機(jī)，拉伸吹塑中空成型機(jī)和不對(duì)稱吹塑中空成型機(jī)，其中擠出吹塑中空成型機(jī)分為成單工

15、位擠出吹瓶機(jī)，雙工位擠出吹瓶機(jī)和多層擠出吹瓶機(jī)，其中雙工位擠出吹塑中空成型該機(jī)主要用于長(zhǎng)中空產(chǎn)品中使用的冷卻過(guò)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(hào)相比，雙工機(jī)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(shí)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(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 整體方案確定 圖2.1是擠出中空吹塑機(jī)的吹塑方法的示意圖。擠出吹塑可分為四個(gè)步驟：擠出胚胎;將模具相對(duì)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(shí)，瓶子被冷卻和脫模。 圖2.1 用擠出吹塑成型法制造成

16、品的過(guò)程圖 1- 口模；2-型胚；3-吹塑模具；4-氣嘴 結(jié)合本課題的要求，本次設(shè)計(jì)的吹瓶機(jī)的制瓶大小為550ml，模具在55kg左右，整個(gè)設(shè)備尺寸大致為2000*800*1500mm。另外，本次設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，成本低，易于設(shè)計(jì)，便于進(jìn)行小批量的生產(chǎn)。機(jī)械裝備主要有擠出機(jī)，機(jī)頭，模具移動(dòng)機(jī)構(gòu)，開模機(jī)構(gòu)，合模機(jī)構(gòu)，鎖模機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)機(jī)構(gòu)等；氣動(dòng)裝置部分是用來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)氣缸和吹塑瓶子的；冷卻裝置使用冷卻水來(lái)冷卻機(jī)器。基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.2。[5] 圖2.2 擠出吹塑中空成型機(jī)大致結(jié)構(gòu) 1- 吹起設(shè)備；2-擠出機(jī)；3-機(jī)頭；4-機(jī)

17、架 2.2 設(shè)計(jì)規(guī)劃 本次設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)先選擇擠出機(jī)，接著設(shè)計(jì)機(jī)頭及其零件，接下來(lái)設(shè)計(jì)吹氣裝置，之后進(jìn)行機(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與力的校核，最后進(jìn)行合模鎖模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析。 3.選用擠出機(jī) 3.1 擠出機(jī)的構(gòu)成 該設(shè)備的塑料擠出是擠出塑料機(jī)（包括單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿）和幾個(gè)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(jī)主要由以下三部分組成。 ①擠出系統(tǒng)一般包括機(jī)筒以及螺桿，是最關(guān)鍵的部分。 ②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)此功能驅(qū)動(dòng)螺

18、釘，以確保在工作過(guò)程中螺釘所需的扭矩和速度。 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(jī) 1-料斗　2-機(jī)筒　3-螺桿 4-溫度控制裝置　5-傳動(dòng)裝置 塑料擠出機(jī)的設(shè)計(jì)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(guò)更完整的控制系統(tǒng)，先進(jìn)的精確控制和擠出機(jī)中的精確操作，嚴(yán)格遵守流動(dòng)擠出機(jī)的速度，壓力和速度?？梢栽诠に嚄l件下進(jìn)行調(diào)整。在里面，你可以獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品。 本機(jī)成本低，強(qiáng)度大，剛性好，結(jié)構(gòu)合理，緊湊，便于操作和維護(hù)。 （2）輔助設(shè)備 擠出設(shè)備輔助

19、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(jī)頭 它是模塑產(chǎn)品的主要成分，熔融塑料通過(guò)它獲得一定的截面和幾何尺寸。擠出機(jī)頭（也稱為擠出機(jī)）是擠出設(shè)備的重要成分。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，人們總結(jié)了四個(gè)要素：擠出工藝，先進(jìn)的擠出頭，先進(jìn)的擠出和上漿設(shè)備以及現(xiàn)代塑料擠出。事實(shí)上，在某些方面，機(jī)頭的質(zhì)量在三個(gè)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(guò)機(jī)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(jì)的是制造機(jī)頭。 ② 定型裝置 其效果是穩(wěn)定和適應(yīng)手持件的擠

20、出塑料的既定形狀，以獲得更精確的橫截面形狀，尺寸和光澤表面。通常使用冷卻和實(shí)現(xiàn)真空來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。 ③冷卻裝置 使得定型裝置得到冷卻，來(lái)獲得形狀和尺寸。 ④牽引裝置 該功能是均勻拉動(dòng)產(chǎn)品并控制產(chǎn)品橫截面的大小，使擠出過(guò)程穩(wěn)定。 切割裝置 該功能是以一定的長(zhǎng)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(jī)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(jī)和輔機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。檢查速度和功率，確保主機(jī)和輔助機(jī)器協(xié)調(diào)工作。 ② 控制一級(jí)和二級(jí)機(jī)器的溫度，壓力，流速和產(chǎn)品質(zhì)量。 ④完

21、整的擠出機(jī)，用于自動(dòng)控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制。 3.2 擠出機(jī)的分類 隨著吹瓶機(jī)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(jī)。相關(guān)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)圖3.2。[6] 分類方法 擠出機(jī)的類型 根據(jù)螺桿的數(shù)量 單螺桿擠出機(jī)、無(wú)螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、多螺桿擠出機(jī)或行星螺桿擠出機(jī) 根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速 普通擠出機(jī)、高速擠出機(jī)以及超高速擠出機(jī) 根據(jù)裝配結(jié)構(gòu) 整體擠出機(jī)和分開擠出機(jī) 根據(jù)安裝位置 立式擠出機(jī)、臥式擠出機(jī) 根據(jù)功能 混煉擠出機(jī)、排氣式擠出機(jī)、兩段式擠出機(jī)和超高分子量聚合物擠出機(jī)、往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)等 圖3.2 擠出

22、機(jī)的分類及類型 3.3 型號(hào)的選擇 螺桿是擠出機(jī)擠出系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，通常稱為擠出機(jī)的“心臟”。根據(jù)螺桿部分的不同功能，螺桿通常分為三個(gè)部分（進(jìn)料部分，熔化部分和測(cè)量部分）和非等級(jí)的第三螺桿（功能改進(jìn)）。三級(jí)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(biāo)準(zhǔn)可查 螺桿根徑 Ds 機(jī)筒內(nèi)徑 Db 螺棱與機(jī)筒間隙 δ，有系列可查 螺桿螺紋部分長(zhǎng)度 L 加料段長(zhǎng)度 L1，對(duì)應(yīng)加料段的螺槽深度H1 熔融段長(zhǎng)度 L2，對(duì)應(yīng)螺桿的幾何壓縮比 均化段長(zhǎng)度 L3，對(duì)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(jī)

23、。 本次設(shè)計(jì)的吹瓶機(jī)為中小型的設(shè)備，型胚直徑為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(jī)，基本參數(shù)如圖3.4所示： 圖3.4 擠出機(jī)基本參數(shù)  4.機(jī)頭的設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)頭分類 材料從螺桿進(jìn)料部分進(jìn)入，通過(guò)熔融部分和均化部分，從螺桿頭進(jìn)入頭部，然后通過(guò)流動(dòng)通道擠出管子。管的空白可以是一個(gè)，兩個(gè)或甚至更多，并且頭部相應(yīng)地稱為單個(gè)矩陣，雙矩陣或多個(gè)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(dāng)確定擠出機(jī)的容量和模板的尺寸時(shí)，可以為高容量產(chǎn)品配置單個(gè)頭，并且可以相應(yīng)地配置雙基質(zhì)或多個(gè)基質(zhì)以降低產(chǎn)品的容量。多模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要

24、求高。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，正在推出越來(lái)越多的多種模頭以提高生產(chǎn)能力。在2005年的展會(huì)上，展出了12臺(tái)雙工位吹瓶機(jī)。[7] 機(jī)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(jī)頭可分為兩類：一類是直接擠壓頭;另一個(gè)是儲(chǔ)料式機(jī)頭。 1　 直接擠出式機(jī)頭 根據(jù)其結(jié)構(gòu)，直接擠壓頭可分為三種類型：中央進(jìn)給型頭（支撐），側(cè)向進(jìn)給型頭（心軸）和螺旋分支頭型等。 2　 儲(chǔ)料式機(jī)頭 儲(chǔ)料式機(jī)頭可分為單層機(jī)頭和多層機(jī)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(jìn)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(jī)的機(jī)頭和模

25、具中的流動(dòng)路徑合理化。當(dāng)模塑制品中空平均大小，通常裝備機(jī)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(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于本次設(shè)計(jì)成品體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以選擇芯棒式機(jī)頭，如圖4.1所示。 圖4.1 芯棒式機(jī)頭結(jié)構(gòu)圖 1-口模；2-機(jī)頭體；3-芯棒；4-螺母；5-機(jī)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

26、垂度 垂度S一般與重力加速度g、型胚的長(zhǎng)度L、樹脂密度ρ、擠壓時(shí)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(jì) 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(jī)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=0.71mm2.14=

27、1.498mm 式中 H-制品厚度，單位為mm； H-機(jī)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(jiàn)圖4.2；芯棒結(jié)構(gòu)尺寸圖見(jiàn)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(jī)構(gòu)。當(dāng)模具運(yùn)行時(shí)，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)可以保持模具的正確保持運(yùn)動(dòng)，并且模具固定并在模具閉合后保持模腔的正確形狀。同時(shí)，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)可動(dòng)模具

28、被夾緊，以防止在夾緊過(guò)程中芯部受損，并且可以支撐一定的橫向力。 氣動(dòng)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。在動(dòng)力保持缸2的作用下，模具4的兩個(gè)半部通過(guò)同步齒條和小齒輪單元朝向彼此移動(dòng)，并且在達(dá)到關(guān)閉位置時(shí)被激活。通過(guò)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(dòng)缸推動(dòng)保持縱向運(yùn)動(dòng)的模具并到達(dá)噴嘴下方以進(jìn)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(jī)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(jì)選擇的是如圖5.

29、2所示吹過(guò)噴嘴上吹式： 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(jì)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(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與計(jì)算 框架是整個(gè)機(jī)器的支撐部分，用于支撐和定位。支撐必須達(dá)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(jì)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(yùn)動(dòng)部件正確運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)

30、向機(jī)構(gòu)。它與框架相同，需要一定程度的剛性和小的變形。 6.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的是整體式機(jī)架，模具的重量為600N，如圖6.1所示。 圖6.1 整體機(jī)架 模板尺寸為: 長(zhǎng)*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(yùn)動(dòng)部分總重量為： N

31、 (6.5) 6.2 導(dǎo)軌的計(jì)算 直線導(dǎo)軌，也稱為滑動(dòng)導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌和直線導(dǎo)軌，用于線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。它們具有比線性軸承更高的額定負(fù)載，并且可承受一定量的扭矩，以在高負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高精度直線。練習(xí)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的功能是支撐和引導(dǎo)移動(dòng)部件，以便在某個(gè)方向上進(jìn)行替代線性運(yùn)動(dòng)。根據(jù)摩擦的性質(zhì)，線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，彈性摩擦導(dǎo)軌和流體摩擦導(dǎo)軌。 普通滑動(dòng)導(dǎo)軌（滑動(dòng)導(dǎo)軌），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便;當(dāng)液體沒(méi)有完全摩擦?xí)r，速度低且易于拖動(dòng);耐磨性好，壽命低，運(yùn)動(dòng)精度不穩(wěn)定。它廣泛用于一般的機(jī)床和冶金設(shè)備。吹塑機(jī)的軸向?qū)蚱髦饕米髦渭?，無(wú)扭矩

32、，力相對(duì)簡(jiǎn)單。根據(jù)所得的工作載荷Fz和估算的Wx以及Wy，計(jì)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(yùn)行狀況)，3.0~5.0（運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng)）。 根據(jù)計(jì)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(jì)算額定靜載荷初選導(dǎo)軌：選擇濟(jì)南朗茲精密機(jī)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(dòng)載荷 =8000N 依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額

34、定載荷 (kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln： 額定行程長(zhǎng)度壽命: (6.15) (6.16) (6.17) (6.18) 導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命: (6.19) (6.20) 導(dǎo)軌的工作壽命足夠。  7.夾緊機(jī)

35、構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(dāng)前高速旋轉(zhuǎn)吹塑機(jī)的夾緊和夾緊過(guò)程。當(dāng)模架通過(guò)固定凸輪軌道旋轉(zhuǎn)時(shí)，模具夾緊軌道在模具打開時(shí)抬起驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使左右模具的框架分離;當(dāng)需要模具夾緊時(shí)，啟動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)以鎖定左右模具框架。這樣，可以實(shí)現(xiàn)吹塑機(jī)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(dòng)基座；10-復(fù)位彈簧 ；11- 右模架突耳；12- 限位機(jī)構(gòu)； 13- 動(dòng)力連桿；14-模具 圖7.1 合模與開模過(guò)程圖 所述夾緊機(jī)構(gòu)必須移動(dòng)模具夾緊軸向解鎖，使得左模具和右模具的鎖定突舌

36、從所述模制框架的上表面最遠(yuǎn)的，即，最遠(yuǎn)離瓶口處，使得在吹制過(guò)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(wú)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(gè)原因，用這種類型的緊固結(jié)構(gòu)的模具的機(jī)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(yùn)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(duì)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(jī)構(gòu) 基本夾緊結(jié)構(gòu)有三種

37、，分別是：螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，楔形夾緊機(jī)構(gòu)以及偏心夾緊機(jī)構(gòu)。這三種機(jī)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(jī)構(gòu) 如下圖7.2所示，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)在實(shí)際上就相當(dāng)于繞在圓柱體上有一個(gè)斜楔，是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋而實(shí)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(jī)構(gòu) 由圖7.3可見(jiàn)在夾緊時(shí)螺釘受力的情況，作用在手柄上的Q對(duì)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(duì)螺紋面的反作用力R以及摩擦力F1。 圖7.3 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的受力 根據(jù)力矩平衡的條件，對(duì)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(dāng)量摩擦半徑。 此螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，增力比比較大，自鎖能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是費(fèi)力費(fèi)時(shí)。常用的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)有螺旋壓板機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 7.2.2 楔形

39、夾緊機(jī)構(gòu) 楔塊的夾緊機(jī)構(gòu)如圖7.4所示。當(dāng)夾緊時(shí)，Q作用在楔形件的大端上，楔入兩個(gè)部件之間，并且該部件由斜面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力保持。 圖7.4 斜楔夾緊機(jī)構(gòu) （1）楔形夾緊機(jī)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(dá)式。 圖7.5 斜楔機(jī)構(gòu)受力分析 R=F2+R W=F1+W Q=Wtanφ2+Rsin?(α+φ1) W=Rsin?(α+φ1) 整理后得夾緊力：W=Qtanφ1+tanα+φ2≈Q/tan?(α+2φ) 式中W—鎖緊力；α—楔型角度；Q—驅(qū)動(dòng)力； φ1—摩擦角1；φ2—摩

40、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(jiàn)斜楔機(jī)構(gòu)是具有增力作用的，如果行程越長(zhǎng)，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(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：自鎖能力強(qiáng)、改變力的方向、增加力 缺點(diǎn)：效率低 7.2.3 偏心夾緊機(jī)構(gòu) 偏心夾緊機(jī)構(gòu)其實(shí)是在斜楔夾緊機(jī)構(gòu)上加以變化而得到的，其實(shí)就是把斜楔包圍在圓上。所以偏心夾緊機(jī)構(gòu)更加緊湊，占用空間更小，不過(guò)增力比

41、比較小，一般用于夾緊力要求不大的場(chǎng)合，所以本次設(shè)計(jì)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(jìn)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(jiǎn)單 不高 斜楔夾緊 L[tanφ1+tan?(α+φ2)] 比較好 簡(jiǎn)單 比較高 偏心夾緊 LfR+r+e(sinγ-fcosγ) 不很可靠 簡(jiǎn)單 快 綜上所述，這三種基本的夾緊機(jī)構(gòu)都比較廣泛，不過(guò)，我們這次選擇斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗?/p>

42、的各項(xiàng)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(jì)。[8] 7.3 偏擺斜楔式鎖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，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(jì)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-模具驅(qū)動(dòng)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

43、-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(dòng)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(gè)左鎖模突耳，并通過(guò)主軸與右模架連接，在左右模架的后部設(shè)有連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)模具驅(qū)動(dòng)部件1的控制而達(dá)到開模的目的，同時(shí)在偏擺基座的右側(cè)裝有驅(qū)動(dòng)軸，并且驅(qū)動(dòng)軸的下側(cè)設(shè)有軸承，在凸輪導(dǎo)軌的推動(dòng)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 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.

44、9 偏擺斜楔鎖模結(jié)構(gòu)的鎖模狀態(tài) 1-模具驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)鎖模突耳會(huì)與鎖模套圈配合并鎖緊。驅(qū)動(dòng)1使得左模架與右模架配合，同時(shí)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(shí)會(huì)封閉這一部分空間并且充入高壓氣體使得左右模具緊密貼合，使得制造出的成品瓶子的合模線基本消失。這時(shí)，軸承20與固定的凸輪軌道接觸，使

45、得偏擺基座被凸輪在軌道中向左推動(dòng)，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(dòng)連桿組使得開模，然后即可去除瓶體，最終達(dá)到了吹瓶機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。[10]  總結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我的大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題，并與老師和同學(xué)進(jìn)行了許多討論，獲得了許多老師和學(xué)生的幫助。該設(shè)計(jì)是在教師的指導(dǎo)下由本人獨(dú)立完成。我也因此獲得了很多收益，并對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更直接更深刻的理解。我更清醒地意識(shí)到，在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)該不斷運(yùn)用理論指導(dǎo)

46、實(shí)踐，且運(yùn)用實(shí)踐來(lái)證明理論，不斷探索和積累經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能成為以后這一行業(yè)的精英。  參考文獻(xiàn)： [1]海外科技[J].機(jī)電工程技術(shù),2006(05):8-10. [2]填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白 引發(fā)吹瓶革命[J].中國(guó)包裝,2002(05):33. [3]吹瓶機(jī)在多個(gè)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(jī)CN 2424915Y[J].包裝世界,2002(04):65. [5]李凱嶺，宋強(qiáng).機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005：196-205 [6]李志國(guó). 高速旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析[D].

47、華南理工大學(xué),2011. [7]周倉(cāng),袁海泉.輸液塑瓶直線式拉伸吹瓶機(jī)的改造[J].機(jī)電信息,2013(08):47-50. [8]林振強(qiáng).旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)開合模導(dǎo)軌凸輪的一種設(shè)計(jì)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(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2016,42(12):31-33. [10] 鄒騰安，PET吹瓶機(jī)新型鎖模裝置的設(shè)計(jì)與分析[D].國(guó)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(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度，優(yōu)秀的工作作風(fēng)，樸實(shí)高尚的品德，高尚的行為和樸實(shí)無(wú)華的人格魅力，深深地影響著我。他不僅為我設(shè)定了一個(gè)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(jì)，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(chéng)摯的敬意和真誠(chéng)的感謝！我還要感謝機(jī)電工程學(xué)院的所有同學(xué)們，感謝他們?cè)谖业膶W(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