畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)45萬(wàn)只塑料儲(chǔ)油箱車間工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 擠出吹塑概述</p><p>　　擠出吹塑是一種制造中空熱塑性制件的方法。這種方法是塑料中空制件生產(chǎn)的主要成型方法之一，適于PE、PP、 PVC、熱塑性工程塑料、熱塑性彈性體等聚合物及各種共混物，主要用于成型包裝容器，儲(chǔ)存罐與大桶，還可成型用于汽車工業(yè)等工業(yè)制件。擠出吹塑成型跟其他的塑料中空成型

2、一樣，其主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的產(chǎn)品成本低，工藝簡(jiǎn)單，效益高，但其突出缺點(diǎn)是制品壁厚尺寸及均勻性不易控制。</p><p>　　吹塑可分成擠出吹塑、注射吹塑與拉伸吹塑三大類。其中擠出吹塑應(yīng)用最廣，其生產(chǎn)率較高，模具造價(jià)低，但邊角料率一般也較高。擠出吹塑與注射兩種成型方法的差別在于：注射成型中，用來(lái)成型中空制品的模具要包括陽(yáng)模與陰模；熔體在高壓下注入模具型腔；開(kāi)模時(shí)，陽(yáng)模必須從陰模內(nèi)移開(kāi)，以頂出制品。而在擠出吹塑中，要采用

3、機(jī)頭成型型坯；模具主要由兩半船模掏成，不需陽(yáng)模，模具型腔與制品外形相對(duì)應(yīng)；要注入壓縮空氣以吹脹型坯。擠出吹塑有連續(xù)式與間歇式兩種方法，采用的樹(shù)脂主要有聚烯烴、PVC、工程塑料及熱塑性彈性體。</p><p>　　1.2 擠出吹塑的特點(diǎn)</p><p>　　擠出吹塑與注射吹塑成型塑料瓶的兩種工藝方法的區(qū)別在于：注射成型中，用來(lái)成型塑料瓶體的模具要包括陽(yáng)模與陰模。由注射機(jī)在高壓下把塑料熔體注入

4、模具型腔內(nèi)，打開(kāi)模腔時(shí)，陽(yáng)模必須從陰模內(nèi)移開(kāi)，以頂出瓶體。而在擠出吹塑中，要采用擠出機(jī)頭來(lái)成型型坯。吹塑模具主要由兩半陰模構(gòu)成，一般不需陽(yáng)模，用注入的壓縮空氣吹脹型.。</p><p>　?。?）吹塑機(jī)械(尤其是吹塑模具)的造價(jià)較低，例如成型相同的產(chǎn)品時(shí)，吹塑機(jī)械的造價(jià)約為注塑機(jī)械的三分之一或二分之一，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也較低。</p><p>　?。?）吹塑中，型坯是在較低壓力下通過(guò)擠出機(jī)頭

5、成型并在低壓(多數(shù)為0.2-1.0 MPa)下吹脹，因而產(chǎn)品的殘余應(yīng)力較小，耐拉伸、沖擊、彎曲與環(huán)境等各種應(yīng)變的性能較高，具有較好的使用性能。而在注射吹塑成型中，塑料熔體要在高壓(15140MPa)下通過(guò)模具流道與澆口，這會(huì)導(dǎo)致不勻稱的應(yīng)力分布。</p><p>　?。?）吹塑級(jí)塑料(例如PE)的分子量比注塑級(jí)塑料的高得多。這樣吹塑產(chǎn)品具有較高的沖擊韌性與很高的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能，這對(duì)生產(chǎn)大容量的塑料瓶是十分有利

6、的。</p><p>　?。?）由于吹塑模具僅由陰模構(gòu)成，故通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)機(jī)頭?？陂g隙或擠出條件即可改變瓶體的壁厚，這對(duì)預(yù)先無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算所需壁厚的產(chǎn)品是很有利的。而對(duì)注射成型，需要改變產(chǎn)品壁厚的費(fèi)用要高得多。</p><p>　?。?）吹塑可成型壁厚很薄的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品無(wú)法由注射方法來(lái)成型。</p><p>　?。?）吹塑可成型形狀復(fù)雜、不規(guī)則且為整體式的產(chǎn)品，，

7、采用注射吹塑成型時(shí)，要先生產(chǎn)出兩件或多件后，通過(guò)搭扣配合，溶劑粘合或超聲波焊接等組合在一起。</p><p>　　1.3擠出-吹塑的基本原理</p><p>　　擠出吹塑成型是將擠出成型的半熔融狀態(tài)的塑料管坯(型坯),趁熱置于各種形狀的模具中,并即時(shí)在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹,使其緊貼于模腔壁上成型,經(jīng)冷卻脫模后得到中空制件的熱成型過(guò)程。它的整個(gè)成型過(guò)程可以分為:型坯形成、型坯吹脹以及冷

8、卻和固化三階段。</p><p><b>　　（1）型坯形成</b></p><p>　　型坯形成是指通過(guò)擠出成型得到半熔融狀態(tài)的塑料管坯(型坯)。隨著中空吹塑制件的幾何形狀越來(lái)越復(fù)雜,設(shè)計(jì)良好的預(yù)成型型坯對(duì)以最小的材料消耗獲得所需求的壁厚分布且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的制件有著重要的意義,也就是在型坯成型階段通過(guò)采用調(diào)節(jié)型坯的壁厚分布形狀,以使吹塑制品的壁厚分布趨于均勻。由于型坯形

9、成時(shí)的擠出膨脹、下垂、回彈等因素使得型胚成型階段型胚尺寸在長(zhǎng)度方向不一致而變得非常復(fù)雜。(膨脹是由聚合物熔體從機(jī)頭擠出時(shí)的松馳引起，使型坯的直徑和壁厚變大，長(zhǎng)度則相應(yīng)縮短；垂伸是由型坯自身的重力引起的，其作用效果與膨脹的相反。)型坯成型是其中一個(gè)重要的階段，此階段型坯的尺寸對(duì)吹塑制品的性能有很大的影響，型坯過(guò)厚使制品過(guò)重并造成不必要的原料浪費(fèi)；型坯太薄在吹脹過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生破裂或者造成制品的強(qiáng)度不足。</p><p&

10、gt;<b>　?。?） 型坯吹脹</b></p><p>　　型坯吹脹是指將塑料管坯趁熱置于模具中,并即時(shí)在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹，緊貼于模腔壁上成型，這個(gè)階段的成型直接影響制品的外形，壁厚均勻性以及制品的性能，是整個(gè)成型過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。即吹脹階段型坯的脹大與變薄性能會(huì)影響制品的壁厚分布與機(jī)械性能。</p><p>　?。?） 冷卻和固化三階段</p>

11、;<p>　　制品冷卻及固化是指型坯吹脹緊貼模壁后憑借熱擴(kuò)散率較高的模具和壓縮空氣進(jìn)行冷卻，冷卻至一定溫度后開(kāi)模，再在空氣中冷卻的過(guò)程。一般包括外冷卻（制品外表面與模腔間的導(dǎo)熱），內(nèi)冷卻（制品內(nèi)表面與冷卻空氣或其它介質(zhì)間的對(duì)流傳熱）及開(kāi)模后冷卻（制品的內(nèi)外表面與空氣或其它介質(zhì)的自然對(duì)流傳熱）。制品的冷卻時(shí)間占塑料擠出吹塑成型周期的60％ 以上，因此，提高制品的冷卻效率，可提高生產(chǎn)率、降低能耗。冷卻速率是吹塑制品壁內(nèi)形成的晶

12、體結(jié)構(gòu)形態(tài)的主要影響因素之一，其少量變化就會(huì)導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)從而制品機(jī)械性能有較大變化 。</p><p>　　1.4 擠出吹塑制品</p><p>　　塑料吹塑制品實(shí)際上是一種中空容器,盡管型坯的制造和吹塑方式有別,但制得的制品最終是中空制品。通常把塑料吹塑成型的中空制品分為容器和工業(yè)制件兩大類。</p><p>　　塑料容器具有安全,質(zhì)輕,耐沖擊,耐腐蝕,設(shè)計(jì)靈活性

13、較大,方便,成本較低,生產(chǎn)能耗低等有點(diǎn),主要用于包裝或運(yùn)輸食品,飲料,化學(xué)品,藥品,日用品,化妝品與潤(rùn)滑油等。食品飲料行業(yè)是塑料容器的最大市場(chǎng)。主要用聚烯烴,線型聚酯等通過(guò)擠出吹塑,拉伸吹塑,注射吹塑或共擠出吹塑來(lái)成型.通過(guò)某些處理,一定程度上還可以延長(zhǎng)食品,飲料與某些藥品的貯存期。</p><p>　　工業(yè)制件,倒目前為止,主要是指汽車工業(yè)所應(yīng)用的吹塑制件。汽車工業(yè)發(fā)展很快,汽車輕量化與降低汽車成本及節(jié)省燃油費(fèi)

14、用是聯(lián)系在一起的,因此汽車塑料化的進(jìn)程也得到了迅速的發(fā)展。汽車采用塑料制件可消除生銹的問(wèn)題.當(dāng)然運(yùn)用于汽車的塑料吹塑件要達(dá)到較高的性能要求,如較高的機(jī)械性能,阻燃性,耐油脂性,耐化學(xué)品性,抗紫外線與耐老化性能,尺寸穩(wěn)定性,要求收縮率低,吹塑制件表面能噴涂,可視制件要到達(dá)A級(jí)表面,同時(shí)對(duì)連續(xù)使用溫度也有具體要求。目前,汽車制造業(yè)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為原料)增加油箱的容積,生產(chǎn)成本低,廢料少,

15、能有效利用汽車內(nèi)的”死角”,發(fā)生危險(xiǎn)性較小不易發(fā)生爆炸。塑料管件(可用PP吹塑成型)設(shè)計(jì)靈活性較大,防漏性好。[1]</p><p>　　塑料吹塑制品的外表面幾何形狀也事那表面形狀的反映,只是在尺寸上相差一個(gè)壁厚值,有的在某一外表面還有裝飾紋,制品幾何形狀的設(shè)計(jì)應(yīng)易于模塑,開(kāi)模取出,避免在脫模時(shí)候造成變形。常見(jiàn)的吹塑制品幾何形狀有圓形,長(zhǎng)方形,正方形,橢圓形,球形及異形等。</p><p>

16、;　　1.5 擠出吹塑塑料儲(chǔ)油箱原料</p><p>　　聚乙烯樹(shù)脂是生產(chǎn)吹塑桶最常用的原料。其中低密度聚乙烯用于生產(chǎn)小型容器,高密度聚乙烯用于較大型容器,高相對(duì)分子量聚乙烯和超高相對(duì)分子量聚乙烯專門(mén)用于生產(chǎn)燃料桶(箱)等制品.近年來(lái)線型低密度聚乙烯也開(kāi)始使用。選用原料時(shí)要考慮樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率,熔體流動(dòng)速率過(guò)小,加工性能差；熔體流動(dòng)速率過(guò)大,則容易引起型坯垂伸。[2]</p><p>　

17、　低密度聚乙烯(LDPE)因其分子的支化度較大,結(jié)晶度低而具有很好的透明度和耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性,熔體彈性大,有良好的離模膨脹性,中空吹塑制品表面光亮平滑,但是由于其中空吹塑制品力學(xué)強(qiáng)度低,故僅限于制造類似于牙膏軟管之類的制品,不適宜大容積的中空制品。線型低密度聚乙烯(LLDPE)與低密度聚乙烯相似,雖然剛性,耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性較好一些,但一般難以用于中空吹塑制品。高密度聚乙烯(HDPE)密度大,剛性,韌性好,加工性能好,能用于牛奶瓶,果汁瓶

18、,潤(rùn)滑油瓶,化妝品瓶,藥瓶,洗滌劑及化妝品容器,食品容器,工業(yè)瓶類等。一般高密度聚乙烯僅能適合于25L以下的中空制品,對(duì)于制造大型容器,需要采用高相對(duì)分子質(zhì)量高密度聚乙烯(HMHDPE),即超高分子量聚乙烯。它相對(duì)分子質(zhì)量一般在(3-5)*105.。由于熔融黏度較大,不易垂延,中空制品強(qiáng)度較高,耐沖擊性能好,適合用于25L-150L的大型中空制品。</p><p>　　用于中空制品生產(chǎn)的高密度聚乙烯的密度在0.9

19、47g/cm3-0.967g/cm3范圍內(nèi),熔體流動(dòng)速率一般在0.01g/10min-1.0g/10min范圍內(nèi)。通常高密度聚乙烯中空吹塑制品的光澤性能大部分低于10%,也有可能達(dá)到30%,采用Sclair58G的高密度聚乙烯樹(shù)脂可達(dá)到70%,這種樹(shù)脂被用來(lái)代替PVC吹塑化妝品瓶。包裝容器需求高光澤,所以這種原料可以滿足要求。[3]</p><p>　　1.6 本設(shè)計(jì)的目的和意義</p><p

20、>　　本次設(shè)計(jì)的要求是50L的塑料油箱車間設(shè)計(jì)。此類油箱強(qiáng)度高，耐自重下垂性好，耐磨損，安全性能好等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品用于汽車工業(yè)，可大大減輕車體的重量，加快行使速度，減少耗油。從原材料到擠出機(jī)設(shè)備步步入手，加大生產(chǎn)效率，提高制品質(zhì)量。</p><p>　　2 配方及成型方法的選擇</p><p><b>　　2.1配方選擇</b></p><

21、p><b>　　配方如下表：[4]</b></p><p><b>　　表2－1 配方列表</b></p><p>　　（1） 超高分子量聚乙烯樹(shù)脂</p><p>　　載體樹(shù)脂。低密度聚乙烯(LDPE)僅限于制造類似于牙膏軟管之類的制品,不適宜大容積的中空制品。線型低密度聚乙烯(LLDPE)與低密度聚乙烯相似,雖然

22、剛性,耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性較好一些,但一般難以用于中空吹塑制品。一般高密度聚乙烯（HDPE）僅能適合于25L以下的中空制品,對(duì)于制造大型容器,本次設(shè)計(jì)要求事50L的大容積油箱，選用UHMHDPE作為原料是因?yàn)樗南鄬?duì)分子質(zhì)量一般是在(3～5)*105.。由于熔融黏度較大,不易垂延,中空制品強(qiáng)度較高,耐沖擊性能好,適合用于25L～150L的大型中空制品。</p><p>　　UHMHDPE一般是指相對(duì)分子量在150萬(wàn)以

23、上的聚乙烯，是一種新型工程塑料，具有非常高的相對(duì)分子質(zhì)量（普通聚乙烯2～30萬(wàn)），則賦予他許多普通聚乙烯所沒(méi)有的優(yōu)異性能。其優(yōu)點(diǎn)如下:[5]</p><p>　　A 耐磨損性能非常卓越，砂漿磨損實(shí)驗(yàn)表明，比一般碳鋼和銅等金屬要耐磨數(shù)倍，比尼龍耐磨4倍；</p><p>　　B 沖擊強(qiáng)度高，比PA6和PP大10倍；</p><p>　　C 能吸收震動(dòng)沖擊和防噪聲；&l

24、t;/p><p>　　D 摩擦系數(shù)很低，遠(yuǎn)較尼龍及其他塑料為小，能自潤(rùn)滑；</p><p>　　E 不易粘附異物，滑動(dòng)時(shí)有極優(yōu)良的抗粘著特性；</p><p>　　F 耐化學(xué)腐蝕，并可以屏蔽原子輻射；</p><p>　　G 工作溫度范圍可以自-265。C～100。C，低溫到-195。C時(shí)，仍能保持很好的韌性和強(qiáng)度，不致脆裂；</p>

25、<p>　　H 無(wú)毒性、無(wú)污染、可再循環(huán)回收利用，和其他塑料相比有良好的熱穩(wěn)定性和不吸水性，能保持尺寸精度不變形；</p><p><b>　　I 成本低廉。</b></p><p>　　因此在工程塑料中UHMHDPE是 綜合性能最佳的工程塑料，作為載體樹(shù)脂是再合適不過(guò)的了。</p><p>　　UHMHDPE為白色粉末，有M-Ⅱ

26、型（相對(duì)分子質(zhì)量289萬(wàn)左右）和M-Ⅳ（相對(duì)分子質(zhì)量497萬(wàn)）兩種型號(hào)?？紤]到設(shè)計(jì)制品的質(zhì)量及性能的高要求，所以這里選用M-Ⅳ型，這里便用Hi-Zex型。</p><p><b>　?。?）炭黑</b></p><p>　　色母料填料。一般選用高色素炭黑或者混氣炭黑，平均粒徑10～500nm，添加量為30%～60%，一般常用量是40%。從炭黑結(jié)構(gòu)來(lái)看，適于用作黑色母料

27、的炭黑應(yīng)該為小粒子(指粒徑比較細(xì))，低結(jié)構(gòu)(指聚集體狀態(tài)較小)，這樣黑顏色最亮，但缺點(diǎn)是最難于分散。若從最易分散角度出發(fā)，可選用大粒子，高結(jié)構(gòu)炭黑，其分散性能好，而且藍(lán)色光也深，但缺點(diǎn)是黑顏色最弱。</p><p>　　炭黑低結(jié)構(gòu)時(shí),可降低炭黑的導(dǎo)電性能,較低粘度,提高其濕潤(rùn)性能等.所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求還是選擇小粒子的炭黑。[6]</p><p>　?。ㄗⅲ河袝r(shí)還可以再添加0.5%量的硅烷偶聯(lián)

28、或鈦酸酯偶聯(lián)劑等，先進(jìn)行預(yù)處理炭黑為好。可增加炭黑與載體樹(shù)脂間的結(jié)合力，提高兩者之間的親和力，產(chǎn)生一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，同時(shí)改善制品的加工性能。）</p><p><b>　　（3）防老劑H</b></p><p>　　防老劑，亦可稱為抗氧劑。這里相當(dāng)于熱氧穩(wěn)定劑，以改善制品的耐候性。防老劑的品種也有很多。如防老劑D等。但是防老劑D用量大是會(huì)有噴霜現(xiàn)象，性能也不夠全面，應(yīng)用

29、不廣。炭黑對(duì)許多酚、胺類等有對(duì)抗效應(yīng)，而對(duì)與一些酚的硫化物有協(xié)同效應(yīng)，所以選用防老劑H為佳。</p><p>　?。?） 二硫化四乙基秋蘭姆TETD</p><p>　　酸性促進(jìn)劑。本身具有酸性或與硫化氫反應(yīng)可生成酸性化合物一類的促進(jìn)劑。它的加入，可以提高交聯(lián)效率，改善工藝性能，提高制品質(zhì)量。主要有噻唑類，秋蘭姆類，二硫代氨基甲基酸鹽類等。TETD屬二硫代氨基甲基酸鹽類，是超速促進(jìn)劑，可適

30、用于白色、透明、艷色和接觸食品的制品；噻唑類是最重要的通用促進(jìn)劑，屬半超速促進(jìn)劑，但只適用于白色、淺色和透明制品；秋蘭姆類為使用量較大的促進(jìn)劑。[7]</p><p>　　2.2 成型方法的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，中空吹塑是此次設(shè)計(jì)的主要方法。</p><p>　　中空吹塑是制造空心塑料制品的成型方法。中空吹塑分為擠出吹塑和擠出拉伸吹塑。擠出吹塑設(shè)備

31、包括擠出機(jī)、機(jī)頭、模具、吹氣系統(tǒng)和鎖模裝置。隨著中空吹塑容器的快速發(fā)展，要求容器質(zhì)量高、成型工藝先進(jìn)、成型設(shè)備專門(mén)化。</p><p>　　在當(dāng)前中空制品生產(chǎn)中，擠出吹塑仍占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)閿D出吹塑具有明顯的下列優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　適用于多種塑料，型坯通過(guò)機(jī)頭需要較低的壓力并且在低壓（通常在0.2~1.0MPa）下吹脹，容器的殘余應(yīng)力較小，耐拉伸、沖擊、彎曲與環(huán)境等各種應(yīng)變的性能

32、較高，具有較好的使用性能；</p><p><b>　　生產(chǎn)效率比較高；</b></p><p>　　型坯溫度比較均勻，容器破裂減少；</p><p>　　能夠生產(chǎn)小至幾毫升，大至數(shù)萬(wàn)升容積的容器；</p><p>　　能夠生產(chǎn)單層或多層、單組分或多組分的各種結(jié)構(gòu)形狀的容器；</p><p>　　

33、設(shè)備造價(jià)低，投資較少，容器的生產(chǎn)成本較低；</p><p>　　吹塑模具僅由陰模構(gòu)成，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)機(jī)頭口模間隙或擠出條件，就可以改變?nèi)萜鞯谋诤瘢?lt;/p><p>　　可以成型壁厚很小或形狀復(fù)雜、不規(guī)則且為整體式的容器等。</p><p>　　近年來(lái)，由于吹塑成型容器向擠出和注塑產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的大量、快速滲透與擴(kuò)張，從而使塑料吹塑成型方法成為發(fā)展速度最快的成型方法

34、之一。吹塑容器廣泛應(yīng)用于包裝、建材、食品、機(jī)械、汽車等主要方面，特別是汽車的油箱、保險(xiǎn)杠、各種三維彎曲管等關(guān)鍵器件的應(yīng)用。[8]</p><p>　　按出料方式不同，擠出－吹塑可分為直接擠出－吹塑和間歇擠出吹塑兩大類。</p><p>　　2.2.1 直接擠出－吹塑</p><p>　　型坯從一臺(tái)擠出機(jī)供料的管機(jī)頭擠出后，垂掛在口模下方處在開(kāi)啟狀態(tài)的兩吹塑半模中間。

35、當(dāng)型坯長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定值后，吹塑兩半模立即閉合，模具的上、下夾口依靠合磨力將管坯切斷，型坯在吹塑模內(nèi)的吹脹與冷卻過(guò)程與無(wú)拉伸注坯吹塑相同。由于型坯僅由一種物料經(jīng)過(guò)擠出機(jī)前的管機(jī)頭擠出制得，故這種吹塑成型稱為直接擠坯吹塑或簡(jiǎn)稱擠坯吹塑。</p><p>　　設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，容易操作，適用于多種塑料的吹塑。</p><p>　　2.2.2 間歇擠出吹塑</p><p>　

36、　可以用小設(shè)備生產(chǎn)大容器；在較短的時(shí)間內(nèi)獲得所需要的型坯長(zhǎng)度，保證了制品壁厚的均勻性。其缺點(diǎn)是：設(shè)備復(fù)雜，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)困難，投資大。在吹塑大型制品需要在短時(shí)間內(nèi)擠出大容量(大于2500cm3)的熔體，或熔體強(qiáng)度過(guò)低連續(xù)擠出時(shí)型坯會(huì)因其自重而垂伸，或連續(xù)擠出時(shí)型坯會(huì)冷卻過(guò)量的情況下，要采用間歇式吹塑方法。</p><p>　　以下場(chǎng)合一般要采用間歇擠出吹塑方法：</p><p>　　

37、（1）型坯的熔體強(qiáng)度較低，連續(xù)擠出時(shí)型坯會(huì)因自重而垂伸過(guò)量，使制品壁厚變??；</p><p>　?。?）對(duì)大型吹塑制品，需要擠出較大容量的熔體； </p><p>　?。?）連續(xù)緩慢擠出時(shí)型坯會(huì)冷卻過(guò)量。</p><p>　　間歇擠出吹塑主要用于聚烯烴、工程塑料等非熱敏性塑料，是工業(yè)制件吹塑所優(yōu)先采用，也是普遍采用的方法。</p><p&g

38、t;　　圖2.1 間歇擠出吹塑結(jié)協(xié)與成型過(guò)程</p><p>　　1－機(jī)頭； 2－型坯； 3－進(jìn)氣桿； 4－吹塑模具； 5－機(jī)頭支管</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是年產(chǎn)40萬(wàn)只塑料貯油罐的車間工藝設(shè)計(jì)。因?yàn)橘A油罐的體積較大，在吹塑型坯時(shí)會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的自重下垂現(xiàn)象，所以采用帶儲(chǔ)料缸的機(jī)頭，用于乘放原料，而后進(jìn)行吹塑成型。因此采用間歇擠出吹塑成型的方法。</p><

39、;p>　　這由于大型制品往往要求增加壁厚來(lái)獲得剛度，增加型坯量以獲得大的體積。導(dǎo)致不僅自重下垂嚴(yán)重，縮徑比也厲害，冷卻時(shí)間長(zhǎng)，擠出機(jī)的擠出量也要求增大，大擠出量的擠出機(jī)要求高速供給大量熔融體以供型坯縮徑，又由于冷卻周期長(zhǎng)，往往就不能連續(xù)?？墒谴笕萘康臄D出機(jī)的間歇操作會(huì)延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間，無(wú)論從技術(shù)方面或經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看都不適合，為了解決這一問(wèn)題，就發(fā)展了帶儲(chǔ)料缸的機(jī)頭。帶儲(chǔ)料缸的機(jī)頭結(jié)構(gòu)要比普遍直角機(jī)頭復(fù)雜，擠出機(jī)把預(yù)定的可控制的融體料量壓

40、入儲(chǔ)料缸，利用機(jī)頭的液壓系統(tǒng)，用沖桿或柱塞在定時(shí)控制下間歇的把儲(chǔ)料缸的儲(chǔ)料迅速地注出，擠出機(jī)則再次連續(xù)為下一次的型坯生產(chǎn)備料，這樣儲(chǔ)料缸的高速注料，可減少型坯的自重下垂和縮徑，而擠出機(jī)連續(xù)擠出，有保證了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，使用帶儲(chǔ)料缸的機(jī)頭形成型坯時(shí)，型坯形成速度主要地受活塞移動(dòng)速度和熔體粘度的影響，而擠出機(jī)的規(guī)格或擠出速度只影響制品的成型周期。</p><p>　　兩類擠出吹塑法比較見(jiàn)下表：</p>

41、<p>　　表2－2 連續(xù)擠吹與貯料間歇式擠吹的比較</p><p><b>　　3 總工藝流程</b></p><p><b>　　樹(shù)脂、助劑</b></p><p>　　取長(zhǎng)徑比、溫度比例控制 壓縮空氣（模具底部進(jìn)氣） </p><p>　　總工藝流程敘述：先將稱

42、量好的超高分子量聚乙烯樹(shù)脂連同添加劑一并加入到三輥研磨機(jī)當(dāng)中，使他們充分混合成為漿料后流入盛漿桶。再經(jīng)由二輥塑煉機(jī)進(jìn)行混煉，經(jīng)擠出后由切粒機(jī)切粒得到要求的炭黑色母粒粒料。漿色母料加入到擠出機(jī)組的貯料缸中，通過(guò)單螺桿擠出機(jī)熔融塑化后經(jīng)機(jī)頭口模。機(jī)頭口模取適宜的長(zhǎng)徑比、溫度比例控制后，將原先的通過(guò)塑化的漿料擠出，擠出的為管狀型坯。型坯達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度時(shí)，進(jìn)行夾模，然后將壓縮空氣注入，用一吹脹型坯，使之貼緊模具型腔，成型為制品。經(jīng)冷卻后再開(kāi)模，便

43、可取出得到制品。最后打包檢驗(yàn)制品的各個(gè)性能參數(shù)與質(zhì)量。</p><p>　　3.1原料的預(yù)處理工藝[10]</p><p><b>　　脫模劑、加壓</b></p><p>　　預(yù)處理工藝流程敘述：原料的預(yù)處理主要是將成型的超高分子量的聚乙烯顆粒干燥。將稱取配好的超高分子量聚乙烯粉料，放入涂有脫模劑模具中，加壓5MPa左右，因?yàn)椴皇菫榱顺尚?，僅

44、僅是為了排除原料中的空氣、干燥原料、使原料密實(shí)、增加熱導(dǎo)率、減少燒結(jié)時(shí)間，所以壓力不用太大。然后把模具放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為195。C左右。加熱時(shí)間為30min。</p><p>　　物料混合之前，對(duì)某些成分進(jìn)行預(yù)熱可提高混合效率。對(duì)直接用于成型的粉料進(jìn)行預(yù)熱可縮短成型周期改善制品質(zhì)量。</p><p>　　干燥主要是對(duì)物料所含水分處理。</p><p>

45、　　預(yù)熱與干燥的共同之處是應(yīng)用加熱升溫的方法以達(dá)到目的。預(yù)熱一般是將物料盛放在盤(pán)類器皿中，在加熱空間里進(jìn)行。二干燥則根據(jù)物料吸濕差別分為表面吸濕干燥與吸濕性物料干燥兩種方式。對(duì)表面吸濕性物料的干燥則采用控制空氣露點(diǎn)和加熱吸濕物料同時(shí)作用，以實(shí)現(xiàn)物料除濕處理。</p><p>　　物料進(jìn)行預(yù)熱、干燥的方式較多，有熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外加熱干燥，真空干燥。沸騰床干燥等。具體采用什么設(shè)備可根據(jù)塑料的性能和成型條件進(jìn)行選擇。對(duì)

46、于小批量生產(chǎn)用塑料，大多數(shù)用熱風(fēng)循環(huán)或紅外線加熱干燥，對(duì)大批量生產(chǎn)用塑料，一般采用沸騰床或氣流干燥；對(duì)高溫長(zhǎng)時(shí)間受熱易氧化的降解的塑料，如PA宜采用真空干燥。一般的原則，干燥溫度應(yīng)控制在玻璃化溫度下，較長(zhǎng)的干燥時(shí)間有利于提高干燥效果。還應(yīng)注意，干燥后的塑料應(yīng)防止其再受潮。對(duì)另一些塑料，如聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等不易吸濕的塑料，如果包裝、貯存較好，一般不需要進(jìn)行干燥。</p><p>　　

47、本次設(shè)計(jì)考慮多方面因素采用氣流干燥這一預(yù)處理方式。</p><p><b>　　3.2 造粒工藝</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)選用超高密度聚乙烯為色母料作為進(jìn)行生產(chǎn)加工的原材料。用色母料著色較干色料,糊狀色料和著色粒料等著色有許多有點(diǎn),諸如著色均勻,成本低和使用方便等,因而應(yīng)用日益廣泛,特別是聚烯烴粒料的著色尤為方便。對(duì)于未經(jīng)處理的顏料,將其與分散劑,水等在砂

48、磨機(jī)中研磨成色漿,使顏料的粒徑小于1um,再加入液體石蠟使顏料轉(zhuǎn)入油箱,經(jīng)干燥即得預(yù)分散顏料,然后與載體樹(shù)脂混合,經(jīng)擠出造粒,則得色母料。這是濕法。</p><p>　　將經(jīng)預(yù)處理得顏料,分散劑和載體樹(shù)脂在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合,由于剪切產(chǎn)生得熱使分散劑熔化,將顏料附著于載體樹(shù)脂表面,經(jīng)擠出造粒,即得色母料。這是干混法。 [11]</p><p>　　而色母料生產(chǎn)工藝流程有三種方法：<

49、/p><p><b>　?。?）油墨法</b></p><p><b>　　（2）沖洗法</b></p><p><b>　?。?）捏合法</b></p><p>　　造粒的最好方法是形成的為線狀有色熔體,在水槽中冷卻，然后切成柱狀母粒。該工藝最大的有點(diǎn)在于生產(chǎn)的靈活性，因?yàn)樯噶?/p>

50、不是連續(xù)生產(chǎn)的而是分批生產(chǎn)的。分批產(chǎn)品的結(jié)果不僅是所需各種顏色會(huì)有較大變化而且用做載體的聚合物也會(huì)改變，這類母粒的批次大小可以從25kg變到幾噸。[12]</p><p>　　色母料生產(chǎn)中常用三輥研磨機(jī)先進(jìn)行研磨，而其他塑料母料生產(chǎn)時(shí)不用它。工作原理為:漿料經(jīng)過(guò)中，慢輥表面擠軋后，由中輥帶給快輥,再由緊貼表面的出料刮刀刮下，通過(guò)裝有欄板的刀板,流入盛漿筒。</p><p>　　炭黑色母料采

51、用干法生產(chǎn),先是在高溫下混合，然后再在低溫下粉碎，這樣能使炭黑分散更加均勻，細(xì)化，穩(wěn)定，最后再在雙螺桿擠出機(jī)上塑煉，擠條，牽引。冷卻，干燥，切粒而成。</p><p>　　所以，此次設(shè)計(jì)選用干混捏合法。加工較油墨法及沖洗法來(lái)的簡(jiǎn)便、效率高、產(chǎn)量大。</p><p>　　將配方中的粉料（即炭黑）加入到已稱重的聚合物（即UHMWPE）中，使用混合機(jī)器將他們仔細(xì)充分混合，通過(guò)研磨機(jī)進(jìn)行研磨，經(jīng)過(guò)

52、過(guò)濾器、注液罐、捏合機(jī)后，利用顏料親油這一特點(diǎn)，在捏合機(jī)中加入油相，同時(shí)載體樹(shù)脂（即UHMWPE）將顏料表面包覆，使顏料分散穩(wěn)定，均勻，防止顏料凝聚。最后再經(jīng)過(guò)二輥塑煉機(jī)、切粒機(jī)而成。</p><p><b>　　3.3成型工藝</b></p><p>　　擠出吹塑機(jī)是擠出機(jī)與吹塑機(jī)和合模機(jī)構(gòu)的組合體，由擠出機(jī)及型坯模頭﹑吹脹裝置﹑合模機(jī)構(gòu)﹑型坯厚度控制系統(tǒng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

53、組成。其工藝過(guò)程如下： </p><p><b>　?。?）塑料的擠出 </b></p><p>　　塑料加熱熔化后塑煉和混合均勻成流體，再以一定的壓力和容量擠入機(jī)頭。</p><p><b>　?。?）型坯的形成</b></p><p>　　機(jī)頭內(nèi)的流體在重力和擠出壓力的作用下，通過(guò)機(jī)頭口模擠出形

54、成所需的型坯。</p><p><b>　?。?）型坯的吹脹 </b></p><p>　　將達(dá)到要求長(zhǎng)度的型坯置于吹塑模具內(nèi)合模，由模具上的刃口將型坯切斷，通過(guò)模具上的進(jìn)氣口輸入一定壓力的氣體吹脹型坯，使制品和模具內(nèi)表面緊密接觸。</p><p><b>　?。?）制品的冷卻</b></p><p&g

55、t;　　保持模具型腔內(nèi)的氣壓，等待制品冷卻定型。</p><p><b>　?。?）制品的脫模 </b></p><p>　　冷卻定型完成后，打開(kāi)模具，由機(jī)械手將制品取出。</p><p>　　在吹塑過(guò)程中，型坯的形成和吹脹是吹塑過(guò)程的核心，型坯形成和吹脹質(zhì)量的高低直接影響著容器制品的質(zhì)量好壞，而熔料的受熱溫度、擠出壓力和和冷卻時(shí)間將直接影響型

56、坯的成型和吹脹質(zhì)量。型坯壁厚在吹氣成型過(guò)程中若沒(méi)有得到有效控制，冷卻后會(huì)出現(xiàn)厚薄不均的狀況，胚壁產(chǎn)生的應(yīng)力也不同，薄的位置容易出現(xiàn)破裂。因此，控制型胚壁厚對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本也同樣重要。</p><p>　　（1） 通過(guò)擠出機(jī)使聚合物熔融，再把預(yù)定的可控制的融體料量壓入儲(chǔ)料缸；</p><p>　?。?） 用沖桿或柱塞在定時(shí)控制下間歇的把儲(chǔ)料缸的儲(chǔ)料迅速地注出；</p>

57、<p>　?。?） 型坯達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度時(shí)，吹塑模具閉合，將型坯夾持在兩半模具之間，并切斷后移至另一工位。</p><p>　?。?） 把壓縮空氣注入型坯時(shí)，吹脹型坯，使之貼緊模具型腔成型。</p><p><b>　?。?） 冷卻。</b></p><p>　?。?） 開(kāi)模，取出成型制品。</p><p>&l

58、t;b>　　3.4 擠出機(jī)</b></p><p>　　擠出機(jī)的作用是輸送原料，使其熔融，混練，最后把熔體泵入機(jī)頭 擠出吹塑的循環(huán)時(shí)問(wèn)及制品性能部分地由擠出機(jī)所決定。因此，要求吹塑用擠出機(jī)能擠出通廢較低，混煉均勻、產(chǎn)量較高的熔休。對(duì)聚烯烴，通常采用壓縮比較大(3:1～4:1)、剪切較高的螺桿，螺桿長(zhǎng)徑比大些(25:l～30:1)可使剪切、混煉元件設(shè)計(jì)的靈活性較大，改善熔體均勻性，提高產(chǎn)量。由于工

59、程塑料(如ABS、PC、PPO、尼龍)及熱塑性彈性體越來(lái)越多地用來(lái)吹塑，故設(shè)計(jì)相應(yīng)的螺桿愈加顯得重要。工程塑料的剪切敏感性較聚烯烴的大，即工程塑料熔體的溫度隨其所受剪切而升高的幅度較大。因此，應(yīng)采用剪切較低、壓縮比較小(如2:1～ 2.5:1)、長(zhǎng)徑比較小(20:1～25:1)的螺桿來(lái)加工工程塑料。但要設(shè)置適當(dāng)?shù)募羟?、混煉元件，以提高熔體均勻性；螺桿長(zhǎng)徑比適當(dāng)長(zhǎng)些，可在較低轉(zhuǎn)速下取得相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量，以減小剪切、降低熔體溫度。熱塑性彈性體采用

60、的螺桿結(jié)構(gòu)與聚烯烴(如HDPE)的類似，螺桿長(zhǎng)徑比取(22:1～ 25:1)。但高剪切敏性的聚氪酯彈性體要采用不設(shè)置剪切、混煉元件的三段式螺桿來(lái)加工。</p><p>　　采用單螺桿擠出機(jī)或行星擠出機(jī)更有利，這可在較低熔體溫度下擠出較高產(chǎn)量的熔體。、目前歐洲的擠出吹塑幾乎全部采用機(jī)筒進(jìn)料段設(shè)置有開(kāi)槽進(jìn)料襯套的擠出機(jī)。開(kāi)槽擠出機(jī)用于吹塑具有這些優(yōu)點(diǎn)</p><p>　?。?）進(jìn)料穩(wěn)定性好．即

61、使困調(diào)節(jié)機(jī)頭?？陂g隙而致機(jī)頭壓力變化時(shí)也如此</p><p>　?。?）進(jìn)料速率高，且隨螺桿轉(zhuǎn)速而線性增加；</p><p>　?。?）可在較低熔體溫度下加工高分子量樹(shù)脂，熔體溫度隨轉(zhuǎn)速的提高僅有少量的升高，熔體溫度受背壓的影響很小。</p><p>　　單儲(chǔ)槽儲(chǔ)料缸機(jī)頭，不用拉桿的單工位鎖模裝置。有手動(dòng)，半自動(dòng)，全自動(dòng)操作方式的控制裝置。</p>&

62、lt;p>　　本次設(shè)計(jì)考慮各個(gè)因素，選半自動(dòng)的操作方式進(jìn)行控制。</p><p><b>　　3.5 機(jī)頭</b></p><p>　　經(jīng)擠出機(jī)熔融的物料送入機(jī)頭，成型為型坯。機(jī)頭在決定型坯與制品的質(zhì)量方面起重要作用。</p><p>　　儲(chǔ)料式機(jī)頭流道一體化的機(jī)頭(儲(chǔ)料式機(jī)頭)</p><p>　　儲(chǔ)料式機(jī)頭的儲(chǔ)

63、料缸設(shè)置在機(jī)頭流道內(nèi),擠出機(jī)以側(cè)向進(jìn)料方式直接給機(jī)頭供料.圖1給出的儲(chǔ)料式機(jī)頭可保證熔體”先進(jìn)先出”。</p><p>　　圖3.1 儲(chǔ)料式機(jī)頭</p><p><b>　　活塞; 2.儲(chǔ)料缸</b></p><p>　　儲(chǔ)料式機(jī)頭的設(shè)計(jì)還應(yīng)盡量減小熔體接合線所造成制品質(zhì)量的降低。采用熔體交叉流動(dòng)方法，就可滿足這種要求，這也是保證制品壁厚均勻的

64、基本要求。當(dāng)熔體被分成兩個(gè)分流，從兩個(gè)錯(cuò)開(kāi)成180。的入口進(jìn)入機(jī)頭，成交叉流動(dòng)形成內(nèi)外兩層。兩層熔體的結(jié)合線正好錯(cuò)開(kāi)180。來(lái)控制儲(chǔ)料式機(jī)頭活塞的移動(dòng)速度，可減小模口處熔體所受剪切速率的差異．使型坯表面的組織較均勻儲(chǔ)料式機(jī)頭的應(yīng)用遠(yuǎn)比上述分離式機(jī)頭的廣泛．可用來(lái)吹塑重最l35kg甚至更大的制品。</p><p><b>　　3.6 合模裝置</b></p><p>　

65、　合模裝置可由直接傳動(dòng)的液壓油缸或由機(jī)械肘桿機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)。合模速度與合模力對(duì)制品質(zhì)最有較大影響。對(duì)聚烯烴，合模速度一般小于0．3m／s；對(duì)熔體粘度較低的工程塑料，要采用較高的合模速度(0．3～0．6m／s)，以減小型坯的垂伸，還可改善型坯邊層的成型合模力主要由飛邊長(zhǎng)度確定，受型坯吹脹氣壓的影響較小。對(duì)工程塑料，每cm截坯刀刃度的合模力應(yīng)取2～4kN。對(duì)聚烯烴．合模力要稍大些。近年臺(tái)模裝置方面的進(jìn)展在于液壓操作采用了比例閥，這可使合模裝置更

66、平穩(wěn)、更加準(zhǔn)確地按照設(shè)定的合模速度移動(dòng)，在合模過(guò)程中通過(guò)適當(dāng)控制比例閥，在很短時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到全合模力。</p><p><b>　　3.7 吹塑模具</b></p><p>　　圖3.2 典型擠出吹塑模具</p><p>　　切坯套；2．棋頸圈；3 模體；4．型腔；5．截坯口； 6．分棋線排氣口；導(dǎo)銷</p><p>　

67、　圖3.2 給出了典型擠出吹塑模具的結(jié)構(gòu)。吹塑模具主要由兩半陰模構(gòu)成，困模頸圈較易被損壞+因此一般為單獨(dú)的嵌塊，以便于更換。吹塑模具起雙重作用：把所要求的形狀賦予制品，并冷卻被吹脹的制品。吹脹型坯的壓縮空氣氣壓一般為0．8MPa，其注入型坯內(nèi)的方法有多種：通過(guò)機(jī)頭的芯棒(圖3.3a)，或通過(guò)刺入型坯的進(jìn)氣針(圖3.3b)，或通過(guò)模具底都注入(圖3.3c)。吹脹空氣使型坯產(chǎn)生了徑向拉伸效應(yīng)。把吹脹空氣溫度降至約-70℃ ，可提高產(chǎn)量15～

68、30 %。</p><p>　　圖3.3 吹脹空氣的三種注入方法</p><p>　　3.8 輔助裝置與操作</p><p>　　聚烯烴為非吸濕性塑料，但工程塑料與熱塑性彈性體均為吸濕性的。原料中的濕氣會(huì)使制品出現(xiàn)射斑、表面粗糙或泡孔，可能會(huì)降低熔體強(qiáng)度，還會(huì)影響制品的物理性能，出現(xiàn)脆性。因此，工程塑料及熱塑性彈性體的吹塑要對(duì)原料進(jìn)行干燥，使剩余濕氣含量低于0．02

69、(重量)。干燥溫度應(yīng)比原料軟化溫度低30℃ ，如ABS的干燥溫度為88～90℃ ，干燥時(shí)間2～4h。擠出吹塑制品飛邊去除的方法有多種。最簡(jiǎn)單的方法就是用刀手工修整；自動(dòng)方法有：在模具內(nèi)、或移至去飛邊工位、或在后冷卻或精加工時(shí)去除。采用何種方法由制品類型、吹塑方法及所用塑料的特性確定。例如，由往復(fù)式連續(xù)吹塑而成的多數(shù)無(wú)把手瓶子的尾料與瓶頸飛邊可在模具內(nèi)除去，而有把手容器要在去飛邊工位修邊。聚烯烴、PVC吹塑制品的飛邊較易去除，但工程塑料吹

70、塑制品較難用普通方法除去飛邊，要采用機(jī)械去除法(如磨削)、噴水切割或激光束切割方法。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中所采用的修正方法是采用刀手工修整。</p><p>　　3.9 成型工藝條件[8]</p><p>　　由固體塑料進(jìn)進(jìn)料口進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)，沿著螺槽一邊旋轉(zhuǎn)一邊不斷地前進(jìn)。塑料由螺桿向前輸送的同時(shí)，受到強(qiáng)烈的剪切和攪拌摩擦作用，剪切摩擦熱使料溫度不斷地升高，

71、進(jìn)一步地塑化熔融，逐漸形成連續(xù)的黏性流體。黏性流體再螺槽內(nèi)黏附于機(jī)筒和螺桿，機(jī)筒固定而螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)給予熔料以拖曳作用，沿著螺槽方向向機(jī)頭方向流動(dòng)。由于多孔板、過(guò)濾網(wǎng)、機(jī)頭、口模等阻力件的作用，給予初始流動(dòng)以阻力，這種阻力梯度引起熔料流體沿螺槽向后流動(dòng)，適量的向后流動(dòng)有利于熔料的均化和致密。熔料沿垂直于螺紋方向的流動(dòng)，此流動(dòng)引起螺槽內(nèi)的環(huán)向流動(dòng)，熔料有一定的局部攪拌、塑化和熱交換作用，使溫度趨于均勻有利于混煉。熔料在機(jī)頭、口模等

72、阻力件產(chǎn)生阻力的作用下，取道機(jī)筒和螺紋之間的縫隙內(nèi)，向料斗方向流動(dòng)。實(shí)際上，熔料流體在螺槽內(nèi)的流動(dòng)是以螺旋形的軌跡在螺槽內(nèi)向前流動(dòng)。螺槽內(nèi)熔料流體的各點(diǎn)線速度大小和流動(dòng)方向是補(bǔ)同的，所引起的各點(diǎn)狀態(tài)變化也是不同的。經(jīng)過(guò)擠壓系統(tǒng)的塑煉、混合均勻的熔料以一定的容量和壓力由機(jī)頭口模擠出形成型坯。</p><p>　　將擠出的型坯趁熱放入模具內(nèi)，通入一定壓力的空氣進(jìn)行吹脹，與模具型腔內(nèi)表面緊密接觸，經(jīng)冷卻定型后獲得容器。

73、</p><p>　　在中空吹塑過(guò)程中，型坯的形成是吹塑過(guò)程的核心，型坯質(zhì)量的高低直接影響著容器質(zhì)量的好壞。型坯的成型與熔料塑化均勻性，受熱、受壓等因素有關(guān)。型坯的吹脹與型坯溫度、擠出速度、型坯的重量、直徑分布、吹脹壓力、吹脹比、模具溫度和冷卻時(shí)間等因素有關(guān)系。</p><p>　　3.9.1 成型溫度的控制</p><p><b>　?。?）型坯溫度&l

74、t;/b></p><p>　　塑料的熔融、型坯的擠出是由擠出系統(tǒng)和機(jī)頭完成的。擠出機(jī)、機(jī)頭溫度的高低影響著熔料黏度和型坯長(zhǎng)度與壁厚的變化，也是影響容器冷卻時(shí)間長(zhǎng)短的一個(gè)重要因素。根據(jù)工藝要求，其溫度一般控制的較低。溫度低，熔料的黏度大，可以提高型坯熔體強(qiáng)度，從而降低因型坯自重引起的垂伸；也有利于縮短型坯的定型和冷卻時(shí)間，有利于生產(chǎn)率的提高。</p><p>　　擠出型坯時(shí)，如果溫度

75、過(guò)高，不僅冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，而且直掛于模口的管坯會(huì)因直重而嚴(yán)重下垂，引起管坯縱向厚度不均，若溫度太低，則制品表面不光亮，內(nèi)應(yīng)力增加，在使用時(shí)容易破裂。必須控制機(jī)頭芯模與入模溫度一致，以防止管坯卷曲。高密度聚乙烯（HDPE）通常在170~220℃。本次設(shè)計(jì)根據(jù)具體的情況取210℃作為型坯溫度。</p><p><b>　?。?） 模具溫度</b></p><p>　　模具溫

76、度、應(yīng)十分均勻而且能使制品各部分得到均勻的冷卻，模具溫度通常維持在20~50℃,如果制品小，模溫可以低一些；大型薄膜制品，模溫適當(dāng)高些。</p><p>　　模具溫度過(guò)低時(shí)，夾口處所夾的塑料的延伸性降低，吹脹后此處壁厚就比較厚，過(guò)低的溫度會(huì)使制品表面出現(xiàn)斑點(diǎn)或桔皮狀，模具溫度過(guò)高時(shí)，在夾口處出現(xiàn)的現(xiàn)象恰與過(guò)低時(shí)相反，并且還會(huì)延長(zhǎng)成型周期和增加制品的收縮率。</p><p>　　模具溫度設(shè)定

77、要保證：</p><p>　　A 制品的性能較好，尺寸穩(wěn)定性好；</p><p><b>　　B 成型周期較短；</b></p><p><b>　　C 能耗較少；</b></p><p><b>　　D 廢品較少。</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)

78、根據(jù)中空吹塑的實(shí)際情況，取65℃作為模具溫度。</p><p>　　3.9.2 預(yù)吹塑過(guò)程</p><p>　　在型坯擠出開(kāi)始階段，用特殊的刀具把型坯下部切斷熔合，成為有底部的型坯，適合上吹法。在型坯底部開(kāi)口一端裝一個(gè)密封裝置，包括氣嘴，它合適下吹法。在模具閉合之前，型坯擠出的同時(shí)，向型坯內(nèi)吹入適當(dāng)空氣，使型坯有一定程度的膨脹，即為預(yù)吹塑過(guò)程。</p><p>&l

79、t;b>　　3.9.3 吹脹比</b></p><p>　　對(duì)于未拉伸的吹塑容器，吹脹比表示型坯的橫向膨脹程度。吹脹比可用下式表示：</p><p>　　β=D1 / D2 （3.1）</p><p>　　式中：β — 吹脹比</p><p>　　D1 — 容器的

80、最大內(nèi)直徑，mm</p><p>　　D2 — 型坯的內(nèi)直徑，mm</p><p>　　型坯的吹脹比大，容器壁厚變薄，雖然可以節(jié)省原材料，但是吹脹變得困難，容器的強(qiáng)度和剛度降低。減小吹脹比容易脫模。吹脹比過(guò)小，原材料消耗增加，容器壁較厚，有效容積減小，容器冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，成本升高。吹脹比大小的選擇應(yīng)考慮塑料品種、特性、容器的形狀尺寸以及型坯的尺寸等因素，通常吹脹比為2～4。一般情況下，薄壁

81、大容器吹脹比略小些，可取1.2～1.5；厚壁小型容器吹脹壁應(yīng)大些，取2～4。吹脹細(xì)口瓶時(shí)，有時(shí)竟可達(dá)5～7倍。</p><p>　　D2 — 型坯的內(nèi)直徑，mm</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，型坯的吹脹比大，容器的壁厚均勻型較差，容器的收縮率增加，容器的物理力學(xué)性能提高，容器的圖文清晰度提高；型坯的吹脹比小，容易制得壁厚均勻容器，容器的收縮率可減少，容器的物理力學(xué)性能相對(duì)降低，容器易出現(xiàn)

82、表面不光滑或奧顯得不良品。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)吹脹比取1.5。</p><p>　　3.9.4 彈性膨脹比</p><p>　　型坯在離開(kāi)機(jī)頭口模時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“膨脹”現(xiàn)象使型坯的實(shí)際外徑和壁厚，比口模設(shè)計(jì)尺寸大。當(dāng)聚合物熔體被擠壓通過(guò)機(jī)頭口模時(shí)，聚合物的分子按流線排列走向，離開(kāi)口模之后，壓力松弛，分子有恢復(fù)原來(lái)的不規(guī)則分布狀態(tài)的趨向結(jié)果使擠出物在長(zhǎng)度方向收縮

83、，而在直徑方向膨脹</p><p>　　型坯彈性膨脹的程度取決于擠出速率，末孔的橫截面積，口模的壓力，擠出材料的種類，熔體溫度等條件。一般來(lái)說(shuō)，降低擠出速率提高物料溫度，會(huì)減小膨脹比；降低熔體的溫度和縮短型坯在吹塑前的自重懸掛時(shí)間，會(huì)減少型坯自重伸長(zhǎng)現(xiàn)象，而增大膨脹比；采用低熔指數(shù)材料，可以增大熔體粘度，并使膨脹比增大。型坯彈性膨脹雖然與所用的塑料有關(guān)，但大致都在10~15之間。</p><p

84、>　　本次設(shè)計(jì)使用的是超高分子量高密度聚乙烯，根據(jù)其性能，選擇型坯彈性膨脹為12。</p><p>　　3.9.5 吹氣壓力和速率</p><p>　　理論上是引進(jìn)空氣的容積速率越大越好，這樣可以縮短吹脹時(shí)間，使制品得到較為均勻的厚度和較好的表面質(zhì)量，但是實(shí)際上空氣進(jìn)入速度過(guò)大會(huì)造成進(jìn)口處產(chǎn)生低壓，使部分型坯內(nèi)陷，還會(huì)出現(xiàn)空氣把型坯在?？谔帥_斷，以致不能吹脹的現(xiàn)象，最好加大空氣的吹口

85、，若不能加大，就不得不降低容積速率。</p><p>　　所用壓力的大小主要決定于制品的壁厚，容積以及塑料的類型。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所用的超高分子量聚乙烯的吹脹壓力為0.6mpa。</p><p>　　3.9.6 排氣問(wèn)題</p><p>　　用抽真空的方法排氣。</p><p>　　本此設(shè)計(jì)采用在模壁內(nèi)鉆

86、出小孔，小孔與抽真空系統(tǒng)相連可以快速抽走膜腔內(nèi)空氣，使制品膜腔緊密貼合，改善傳熱速率，減少成型時(shí)間,降低型坯吹脹壓力，減小吹塑制品的收縮率。</p><p>　　3.9.7 循環(huán)周期</p><p>　　表3－1 循環(huán)周期個(gè)步驟所需時(shí)間列表</p><p>　　3.9.8 熔料出口變化與型坯變化及型坯長(zhǎng)度的控制</p><p>　　型坯下降過(guò)

87、程中的黏彈性響應(yīng)顯然受拉伸張力影響比受剪切應(yīng)力的影響大。在型坯下降之前，當(dāng)熔料還在機(jī)頭內(nèi)是，熔料的響應(yīng)主要是通過(guò)機(jī)頭入口出的塑性形變來(lái)控制。熔料在口模內(nèi)產(chǎn)生部分應(yīng)力松弛，余下的回復(fù)是離開(kāi)口模后使型坯產(chǎn)生膨脹。熔料在口模內(nèi)，從擠出到型坯下落，這段時(shí)間大約為1～5s。大多數(shù)塑料熔體的松弛時(shí)間都超過(guò)5s，這是由彈性力控制的過(guò)程。增加口模平直部分的長(zhǎng)度或者改變平直部分的形狀都會(huì)影響熔料的彈性回復(fù)，減小出口膨脹，提高型坯的平滑性。</p&g

88、t;<p>　　型坯的長(zhǎng)度直接影響吹塑容器的質(zhì)量和切除尾料的長(zhǎng)短，影響著原材料的消耗。型坯長(zhǎng)度與擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)，螺桿轉(zhuǎn)速快，型坯長(zhǎng)；螺桿轉(zhuǎn)速慢，型坯短。因此，要確保螺桿轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。此外，加料量的波動(dòng)、溫度變化、電壓不穩(wěn)、操作不當(dāng)?shù)榷紩?huì)引起型坯長(zhǎng)度的變化。要加強(qiáng)型坯長(zhǎng)度的控制，比較有效的辦法使采用光電控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)整型坯長(zhǎng)度。它是通過(guò)光電管檢測(cè)擠出型坯長(zhǎng)度與設(shè)定長(zhǎng)度之間的變化，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速，補(bǔ)償型坯長(zhǎng)度的

89、變化，并減少外界因素對(duì)型坯長(zhǎng)度的影響。</p><p>　　3.9.9 型坯切斷</p><p>　　型坯達(dá)到一定長(zhǎng)多后應(yīng)立即進(jìn)行切斷。切斷所采用的切斷裝置要適應(yīng)各種不同塑料材料的性能。在兩半模組成的吹脹模具中，是依靠模腔上、下口加工成刀刃式切料口切斷型坯。切料口的刀刃有多種形式，有平刀刃和三角形刀刃。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的型坯切斷形式為平刀刃切斷型坯。

90、</p><p>　　3.9.10 型坯壁厚控制</p><p>　　熔料從口模擠出處于黏流態(tài)流動(dòng)一段時(shí)間，使型坯的成型行為受到原材料、特性、擠出溫度、擠出流率、機(jī)頭幾何參數(shù)等因素的影響。這些因素的影響還隨時(shí)間呈非線性變化。型坯在擠出過(guò)程中，型坯壁厚發(fā)生變化，此外，在截面較大、吹脹比大的部位，型坯的厚度要厚一些截面較小，吹脹比小的部位，型坯的厚度要厚一些；截面較小、吹脹比小的部位，型坯的厚

91、度要相應(yīng)薄一些。</p><p>　　為了使擠出吹塑容器滿足壁厚要求，必須采取有效措施控制型坯壁的壁厚。型坯壁厚控制分為徑向壁厚控制和軸向壁厚控制。型坯徑向壁厚控制，目前仍是在機(jī)頭口模的周向設(shè)置若干各螺釘。當(dāng)口模間隙出現(xiàn)一邊厚一邊薄時(shí)，型坯向薄的一邊彎曲，這時(shí)擰動(dòng)螺釘調(diào)節(jié)口模徑向間隙的大小，來(lái)改變型坯周向壁厚分布。</p><p>　　4 氣力輸送網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p>&

92、lt;p>　　氣體輸送：PE 0.92~0.965g/cm3, 沉降速度8～9m/s, 輸送速度20～25m/s</p><p>　　正壓式（低壓，氣源表壓強(qiáng)不超過(guò)50Kpa）</p><p><b>　?。?）輸送量</b></p><p>　　輸送量的大小由成型機(jī)的產(chǎn)量而定，作為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算依據(jù)的計(jì)算機(jī)輸送量，應(yīng)該是輸送管在正常工作時(shí)，可

93、能出現(xiàn)的最大物料量。所以，應(yīng)考慮一定的儲(chǔ)備。長(zhǎng)用下式表示：</p><p>　　G算＝aG （4.1）</p><p>　　式中：G算 － 計(jì)算輸出量</p><p>　　a － 儲(chǔ)備系數(shù)，一般等于1.05～1.2，取大值1.2；</p><p>　　G

94、 － 設(shè)計(jì)輸出量，即為塑料機(jī)的額定生產(chǎn)能力，一般為130～150Kg/h</p><p>　　由此，G算＝1.2×150＝180Kg/h</p><p><b>　?。?）輸送風(fēng)速</b></p><p>　　輸料管中的風(fēng)速V必須保證能可靠的輸送物料。如風(fēng)速過(guò)低，對(duì)物料輸送量變化的適應(yīng)性小，容易引起管道堵塞和掉料；如風(fēng)速過(guò)高，則動(dòng)

95、力消耗大，其經(jīng)濟(jì)性就差。</p><p>　　通常，當(dāng)物料的相對(duì)密度（H重）和顆粒越大，輸送濃度越高，或管道有彎曲和水平輸送時(shí)，所需風(fēng)速取較大的數(shù)值，反之取較小的數(shù)值。常用的推薦值為V＝20～25m/s 。</p><p>　　一般風(fēng)速取最小值V=20m./s 。</p><p><b>　?。?） 輸送濃度</b></p>&l

96、t;p>　　輸送濃度是指輸送的物料量與空氣量之比，用符號(hào)M表示，也稱之為混合比或濃度比，即1Kg空氣所能輸送物料的Kg數(shù)。</p><p>　　輸送一定數(shù)量的物料所需的空氣量與輸送濃度u成正比。u值越大，則所需的空氣量越少，這樣可以節(jié)約投資費(fèi)用。但是濃度高了，壓力損失增大，容易堵塞。濃度大小直接關(guān)系倒網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量和壓力所示的大小。選定輸送濃度是，要考慮風(fēng)量和阻力是否與風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓力相適應(yīng)，也即風(fēng)機(jī)能否在較高的

97、效率下工作。</p><p>　　混合比： 新料1～2.5 回料0.5～1.5 泡沫0.8～2</p><p>　　風(fēng)量Q＝ G算/（u×r）=180/1.2=150m3/h </p><p>　?。╮為空氣相對(duì)密度1.5Kg/m3）</p><p>　?。?） 輸送管的管徑</p><p>　　已知風(fēng)量

98、Q＝150m3/h和風(fēng)速V=20m/s，而輸送管的管徑可按照下式計(jì)算：</p><p>　　D＝0.0188（Q/V）-2 （4.2）</p><p>　　所以，D=0.0188×(150/20)=0.5148 m＝51048mm</p><p><b>　?。?）各種損耗&l

99、t;/b></p><p>　　壓力損失 H＝H物＋H輔 （4.3）</p><p>　　H物＝H附＋H接＋H加＋H摩＋H彎＋H負(fù)＋H升＋H卸 （4.4）</p><p>　　式中： H附 － 在管網(wǎng)系統(tǒng)中附加得吸風(fēng)口，用作清潔機(jī)臺(tái)或其他特殊用途，一般估算為10～20

100、Kg/m2 ； </p><p>　　H接 － 空氣功過(guò)連接器得壓力損失；</p><p>　　H加 － 空氣使物料起動(dòng)加速得壓力損失；</p><p>　　H磨 － 輸送器得壓力損失；</p><p>　　H彎 － 彎頭得壓力損失；</p><p>　　H負(fù) － 使物料恢復(fù)速度的壓力損失；</p&g

101、t;<p>　　H升 － 提升物料的壓力損失；</p><p>　　H卸 － 卸料器的壓力損失；</p><p>　　查表得：風(fēng)速＝20m/s H動(dòng)=240Pa Q＝240m3/h R=8.45 K=0.425 V=183 </p><p>　　已知D＝51.48mm故取D=60mm </p><p>　　H附

102、＝10～20Kg/m2，取15Kg/m2</p><p>　　H接＝y(tǒng)H動(dòng) y＝0.5～1.0為阻力系數(shù),H接＝0.8×240÷9.8＝19.59Kg/m2</p><p>　　H加＝iG算＝0.180×183＝32.94Kg/m2</p><p>　?。ㄊ街校?i － 加速1t/h物料得壓力損失，可查得R=8.5；）</p>

103、;<p>　　H磨＝RL(1+ku)=8.45×（1＋0.425×1.2）×（14＋8＋7＋8＋3）＝510.467Kg/m2</p><p>　　式中： R － 輸送空氣時(shí)每1m管道得壓力損失，查表得R=8.45；</p><p>　　L － 輸料管長(zhǎng)度，包括彎頭得展開(kāi)長(zhǎng)度，單位m；</p><p>　　K － 垂直度，

104、輸送管道取0.425mm，彎頭向水平輸料管得K＝0.0036×60mm＝0.000216mm ；</p><p>　　H彎＝εH動(dòng)（1＋u）＝0.23×240÷9.8×（1＋1.2）＝12.392Kg/m2</p><p>　?。ㄊ街校害?－ 彎頭在輸送空氣時(shí)得阻力系數(shù)，查表得ε＝0.23； ）</p><p>　　H負(fù)＝βΔ

105、H加=32.94×1.25×0.5＝20.59Kg/m2</p><p>　　H升＝ruh＝1.2×2.5×6＝18Kg/m2</p><p>　　H卸＝§H動(dòng)＝1.1×240÷9.8＝26.939Kg/m2 §＝0.7～1.5</p><p>　　H輔＝H匯＋H管＋H除＝40＋40

106、＋60＝140Kg/m2</p><p>　?。℉匯＝H管＝30～50Kg/m2 ，取40Kg/m2；查表得H除＝60Kg/m2）</p><p><b>　　H = H物＋H輔</b></p><p>　　=15+19.59+32.94+510.467+12.392+20.59+18+26.939+140</p><p&g

107、t;　　=795.918Kg/m2＝7799.996Pa</p><p>　　在選擇鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮漏風(fēng)等因素，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng)為：</p><p>　　Q風(fēng)機(jī)＝1.2×ΣQ （4.5）</p><p>　　式中：ΣQ － 各輸料管風(fēng)量之和，單位為m3/h ；</p><

108、p><b>　?。?風(fēng)量附加系數(shù)。</b></p><p>　　所以，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng)為150×1.2＝180m3/h。</p><p>　　根據(jù)風(fēng)路與壓力損失，并考慮其他因素，要求風(fēng)機(jī)提供的壓力為：</p><p>　　H風(fēng)機(jī)＝1.1×H （4.6

109、）</p><p>　　式中 ： 1.1 － 壓力附加系數(shù)</p><p>　　H － 壓力損失 。</p><p>　　所以，H風(fēng)機(jī)＝1.1×7799.996Pa=8579.996Pa</p><p>　　因此根據(jù)上述值，可以選用XGB型漩渦式氣泵。</p><p><b>　　5 設(shè)備選型<

110、;/b></p><p>　　5.1 擠出吹塑機(jī)組</p><p>　　5.1.1單螺桿擠出機(jī)的基本參數(shù) </p><p>　　普通的單螺桿擠出機(jī)由機(jī)架、機(jī)筒、螺桿、驅(qū)動(dòng)裝置、溫度控制及操作控制系統(tǒng)組成。擠出機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下[11]</p><p><b>　?。?）螺桿直徑 </b></p>&

111、lt;p>　　指螺桿外徑，用D表示，單位為mm,它表示擠出機(jī)規(guī)格的大小。</p><p><b>　　（2）螺桿長(zhǎng)徑比</b></p><p>　　即為螺桿的有效長(zhǎng)度或有效部分（L）與螺桿外徑的比，其中，L在工藝上定義為加料扣中心線到螺紋末端的長(zhǎng)度，用L/D表示。</p><p>　　螺桿長(zhǎng)徑比的大小，直接影響著塑料的塑化、混煉均勻性、物