聚丙烯輸液瓶吹塑模具設(shè)計(jì)

婁 曉

（湖南都市職業(yè)學(xué)院，湖南 長沙410000）

0 引言

在中國的大容量輸液容器市場，主要有玻璃瓶、非PVC軟袋和聚丙烯塑料瓶3種大輸液包裝形式。其中，聚丙烯塑料瓶大輸液包裝容器在我國占有很大的市場份額。聚丙烯輸液瓶使用的材料為醫(yī)療級(jí)聚丙烯（PP），一般是通過兩步法吹瓶機(jī)將管胚吹制成瓶來進(jìn)行生產(chǎn)。其中，兩步法吹瓶機(jī)的核心之一就是用來吹制聚丙烯輸液瓶的吹塑模具。

1 零件工藝分析

圖1 所示聚丙烯輸液瓶是一種薄壁容器，最薄處約為0.1～0.3 mm，材料為PP，收縮率為16‰。該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝類似于PET礦泉水瓶，但材料不同，PET礦泉水瓶吹制的壓力為30 kg以上，PP輸液瓶吹制的壓力為10～16 kg。吹制成的輸液瓶要求外表光滑，無任何破損和小孔，成型飽滿，無明顯的合模線等。

圖1 聚丙烯輸液瓶

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

分析圖1輸液瓶的形狀，瓶身為光滑無凹陷結(jié)構(gòu)，底部有凹陷和缺口。吹瓶模具在分型時(shí)需要考慮到模具的加工等，因此模具不能存在倒扣等結(jié)構(gòu)，再結(jié)合吹瓶機(jī)模具安裝架的結(jié)構(gòu)等，我們把模具分為3大部分。首先，我們把瓶底的部分單獨(dú)分出來，分型面為瓶底凹陷區(qū)域與平面的交接處；其次，我們把瓶身分成2部分，考慮到吹瓶機(jī)的工藝特性，我們選擇輸液瓶窄方向的中心為分模面。這樣模具就分為左半模具、右半模具和底部模具，左、右半模為對稱結(jié)構(gòu)，分別安裝在吹瓶機(jī)的模架上，底模安裝在吹瓶機(jī)的底模架上。開模時(shí)，首先左、右半模在吹瓶機(jī)的模架上移動(dòng)，同時(shí)與產(chǎn)品脫開，底模待左、右半模脫開后再向下運(yùn)動(dòng)脫開。

通過Creo Parametric 2.0三維軟件輔助設(shè)計(jì)，模具與產(chǎn)品的關(guān)系如圖2所示，圖2中間為輸液瓶，左、右為模具，底部為底模。

圖2 模具與產(chǎn)品的關(guān)系

3 模具排氣槽設(shè)計(jì)

輸液瓶的制作流程如下：由一個(gè)小的管胚經(jīng)過加熱至吹塑溫度后送到吹塑模具，通過高壓壓縮空氣吹制而成。由于吹塑模具的特性，模具在吹制的過程中需要在模具的型腔上設(shè)置排氣槽，以便排除原有模具型腔中的空氣。如圖2所示，需要在左、右半模的分模面上加工4～5條4 mm寬、0.2 mm深的排氣槽；同樣，在底部模具的分型面上也要分別加工4條4 mm寬、0.2 mm深的排氣槽。排氣槽的深度設(shè)置也是通過實(shí)踐測試過的，如果深度太大，會(huì)造成產(chǎn)品上有排氣槽的突出印記，影響產(chǎn)品的美觀性，如果太淺，輸液瓶在吹制的過程中由于排氣不暢，局部會(huì)成型不良，導(dǎo)致外觀成型不全或不飽滿，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐善破康痊F(xiàn)象，從而影響輸液瓶質(zhì)量。

4 模具的冷卻

模具的冷卻系統(tǒng)在吹塑模具的過程中是很重要的部分，一旦模具冷卻不好，直接反映出來的就是產(chǎn)品質(zhì)量存在問題。輸液瓶在模具中吹制成型時(shí)，由于瓶的溫度會(huì)達(dá)到130℃以上，因此定型時(shí)需要模具本身的溫度比較低，以便吸收瓶的溫度來冷卻固定瓶的形狀。一般我們利用冷水機(jī)提供的5～15℃的低溫冷卻水來冷卻模具。

在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮冷卻效果，冷卻效果好壞主要由2個(gè)方面決定，一為模具本身的導(dǎo)熱系數(shù)，另一為模具的冷卻水道設(shè)置。導(dǎo)熱系數(shù)主要與材料有關(guān)，這里我們選用的左、右半模材料為7075的高強(qiáng)度鋁合金，其導(dǎo)熱效果很好，底部模具材料為H62黃銅，其導(dǎo)熱效果也很好。模具的冷卻水道設(shè)置也很關(guān)鍵，如圖2所示，在左、右半模上分別加工了一進(jìn)一出直徑為10 mm的冷卻水道。模具冷卻水道的具體分布如圖3所示，通過在模具上加工深孔和打入堵頭，將水路隔斷成一條通道，進(jìn)、出模具水孔為管螺紋，與管螺紋接頭連接，冷卻水經(jīng)過在模具內(nèi)部的來回流動(dòng)，將熱量帶走，以降低模具的溫度。同樣，我們在底部模具的安裝架上也設(shè)置了冷卻水道，用于降低底部模具的溫度，進(jìn)而冷卻輸液瓶。

圖3 模具冷卻水道的具體分布

5 結(jié)語

輸液瓶的模具設(shè)計(jì)考慮到了吹塑工藝的各個(gè)方面，通過運(yùn)用Creo Parametric 2.0三維設(shè)計(jì)軟件，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。并且該模具已經(jīng)與相關(guān)公司合作用于生產(chǎn)實(shí)踐中，已取得了預(yù)期的效果，產(chǎn)品得到了客戶的一致好評。

［1］海天.Creo 2.0輔助設(shè)計(jì)從入門到精通［M］.北京：人民郵電出版社，2013