擠出中空吹塑的成型模具與技術(shù)創(chuàng)新（二）

邱建成 邱睿

（上接本刊2021年第三期）

（5）鋅合金材料

鋅合金材料易于進(jìn)行澆鑄和機(jī)械加工，適用于制作形狀不規(guī)則容器的吹塑模具。鋅合金的導(dǎo)熱性比鋁合金低，但是比鋼材好，其耐磨性較好。但是由于鋅合金具有結(jié)晶性，損壞以后難以修補(bǔ)，材料的硬度也不利于制作模具的切口，因此，模具切口部分一般采用鋼件嵌入澆鑄件中。

（6）高分子材料

一些高分子材料比如環(huán)氧樹脂，丙烯酸樹脂等材料在吹塑制品的批量較小時(shí)也可以用來(lái)制作成試驗(yàn)用模具，由于計(jì)算機(jī)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，也減少了許多實(shí)物試驗(yàn)的工作機(jī)會(huì)，這種高分子材料在吹塑模具中的使用是較少發(fā)生的。

6.2 吹塑模具所用材料的特點(diǎn)

各種不同的吹塑模具材料性能特點(diǎn)見表5。

表5 吹塑模具材料性能特點(diǎn)

6.3 幾種模具材料的鏡面加工性能

有些吹塑模具表面要求很高的質(zhì)量，需要對(duì)模具型腔表面進(jìn)行高度拋光，幾種模具材料的鏡面加工性能對(duì)比見表6。

表6 幾種模具材料的鏡面加工性能對(duì)比

6.4 吹塑模具選用材料的注意事項(xiàng)

（1）按吹塑制品的批量選材：

當(dāng)吹塑制品的批量較大或是很大時(shí)，可根據(jù)其工作條件和制品質(zhì)量要求來(lái)選擇模具的材料。

① 如果其制品表面質(zhì)量要求高，產(chǎn)量及批量均較大，可盡量選用高級(jí)的模具鋼來(lái)制作吹塑模。

② 如果其制品表面質(zhì)量要求不高，產(chǎn)量及批量均較大，可以選擇普通碳素鋼制作吹塑模具。

③ 如果其制品產(chǎn)量及批量均不大，產(chǎn)品表面質(zhì)量要求也不高，可以選用鋁合金，鋅合金，普通碳素鋼等一般材料制作吹塑模具。

④ 需要注意的是：從制模成本考慮，制品批量小，外觀質(zhì)量要求低，是沒有必要采用高級(jí)模具鋼來(lái)制作吹塑模具的。

（2）按模具成型的方法選材：

當(dāng)模具成型的方法不同時(shí)，可以根據(jù)其成型方法的不同選擇其制模的材料。

① 如果模具型腔等采用數(shù)控加工的方法，可以采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼等模具鋼進(jìn)行成型。

② 如果模具采用疊層加工的辦法，可以采用低碳鋼進(jìn)行成型。

③ 如果模具采用澆鑄加機(jī)械加工的方法成型，可以采用鋁合金或是鋅合金澆鑄，并嵌入必要的鈹銅合金或合金鋼嵌件。

（3）按模具的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行選材：

當(dāng)模具的結(jié)構(gòu)件用途及技術(shù)要求不同時(shí)，可根據(jù)其結(jié)構(gòu)件的使用條件不同選擇不同的材料。

① 一般吹塑模的型腔強(qiáng)度要求不高，可以選擇鋁合金、鋅合金材料進(jìn)行澆鑄，而模具切口及螺紋部位強(qiáng)度要求較高，可以選用鈹銅合金、優(yōu)質(zhì)碳素鋼等優(yōu)質(zhì)鋼材制成嵌件嵌入。

② 模具的排氣組件及飾物件精度及表面質(zhì)量要求較高，可以選用鈹銅合金及不銹鋼等高級(jí)模具材料制作。

③ 模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套等強(qiáng)度及耐磨性要求較高，可以采用具有較高硬度的高碳鋼等材料成型；不能采用一般的低硬度材料制作。

6.5 模具的熱處理

（1）吹塑模具的熱處理也是至關(guān)重要，對(duì)于采用鋼材制作的吹塑模具，一般應(yīng)該在初加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，這樣可減少變形，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后一般先放置48～72小時(shí)后再進(jìn)行模具的精加工。對(duì)于切口部分，可以采用局部淬火的方法使其增強(qiáng)。

（2）模具的導(dǎo)向柱，鑲崁件等可以采用淬火方式進(jìn)行處理。一些采用鋁合金澆注方法制作的模具本體，應(yīng)該經(jīng)過(guò)一定的時(shí)效處理，使其使用壽命延長(zhǎng)。

（3）對(duì)于一些使用壽命要求時(shí)間長(zhǎng)，制品本身批量大的吹塑模具，一些廠家常用試模無(wú)誤后再進(jìn)行一次氮化處理，以確保其耐用。

7.模具的數(shù)控加工與刀具選擇

吹塑模具制造一般是面向市場(chǎng)訂單的小批量、多品種生產(chǎn)，其生產(chǎn)制造技術(shù)集中機(jī)、電加工的精華，目前模具制造已經(jīng)采用比較先進(jìn)的設(shè)備和加工工藝。

吹塑模具型腔零件有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1）型腔零件的幾何結(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜，通常包含冷卻管路、排氣孔、分型面、導(dǎo)柱孔及復(fù)雜的三維曲面；

2）以成對(duì)、小批量生產(chǎn)為主，吹塑模具普遍采用對(duì)稱分型面分模（三維風(fēng)管、靠背等除外），故型腔零件總是成對(duì)加工，且每副模具只能生產(chǎn)某一特定形狀和大小的產(chǎn)品；

3）吹塑模具型腔零件不僅對(duì)尺寸精度、形狀精度和位置精度要求高，對(duì)表面質(zhì)量要求也高，因此普遍采用數(shù)控銑床、加工中心等加工，輔以拋光或噴砂工序；

4）要求模具生產(chǎn)周期短、制造成本低。要達(dá)到以上要求，就要需要有轉(zhuǎn)速、功率、剛性足夠的機(jī)床；精確、快捷的夾具與工裝；硬度、韌性、耐磨性和幾何形狀合適的刀具；高效、安全的走刀軌跡。

7.1 模具的數(shù)控加工

模具型腔零件的加工要點(diǎn)包括，復(fù)雜成型曲面的加工；多工位加工中，各特征面之間相互位置精度的保證；在工序轉(zhuǎn)換時(shí)，工藝基準(zhǔn)的合理選擇；半圓型面等特殊特征的加工方式選擇；冷卻水孔等困難加工場(chǎng)合下，加工方式和切削參數(shù)的合理選擇。下圖是帶有工藝口的吹塑模具，該模具的加工工序大致為備料→外形粗加工→半精加工→精加工。型腔曲面粗加工過(guò)程中，一般根據(jù)從大到小的原則，選擇合適直徑的刀具，高效的去除材料余量。而半精加工的母的是為了進(jìn)一步去除殘料，保證精加工前有均勻的切削余量，否則將影響精加工刀具的壽命以及零件的加工精度。精加工階段在于完成絕大部分曲面特征的加工，達(dá)到輪廓精度和表面粗糙度的要求。對(duì)于型腔曲面上分布的加強(qiáng)筋、圖案、刻字等，則需要使用更小直徑的刀具在修筋與清根階段完成。

圖28 四腔吹塑模具和帶把手機(jī)油壺模具

模具型腔常規(guī)的依然采用手工拋光的工藝方法，其拋光時(shí)間長(zhǎng)，單位時(shí)間的金屬去除量很小。而對(duì)型腔曲面采用高速精加工，可以獲得平均表面粗糙度達(dá)Ra0.4μm，明顯優(yōu)于常規(guī)切削方式獲得的平均表面粗糙度值，大大減少了型腔曲面拋光作業(yè)工作量，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。

圖29 兩種數(shù)控加工機(jī)床外觀圖

7.2 數(shù)控機(jī)床刀具選擇

在加工吹塑模具數(shù)控加工編程中，刀具的選擇是重點(diǎn)難點(diǎn)，尤其在模具的型腔中含有復(fù)雜曲面的情況下，采用較小直徑的刀具加工會(huì)增加加工時(shí)間，用較大的刀具加工可能產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選擇刀具及刀柄。刀具選擇原則：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用、精度高，在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選合金鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的立銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)，為保證加工精度，切削行距一般取得很密，故球頭銑刀常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但是能帶來(lái)加工質(zhì)量和加工效率的提高，可以使綜合成本大大降低。

圖30 幾種數(shù)控機(jī)床刀具

模具在粗加工中一般采用層切加工方式，步長(zhǎng)越小獲得切削層越多，分析誤差越小，采用多組刀具不同步長(zhǎng)加工可以獲得更高生產(chǎn)效率。精加工常采用高速加工，高速銑削自由曲面中常用的球頭刀、平底刀和環(huán)形刀中，球頭刀由于具有法矢自適應(yīng)性更適合應(yīng)用于Z坐標(biāo)方向不能改變的三坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床。環(huán)形刀由柱面、截錐和環(huán)面組成具有球頭銑刀和平頭銑刀雙重優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床刀具及夾具見圖31。

圖31 幾種數(shù)控機(jī)床刀具及夾具

8.現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)主要指模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)，即充分利用CAD、CAE等數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行質(zhì)量高、周期短的模具設(shè)計(jì)。早期的模具設(shè)計(jì)主要是利用手工繪圖，這使得制造出來(lái)的模具在裝配、精度等方面均有較大的問題。通過(guò)CAD技術(shù)能快速設(shè)計(jì)改進(jìn)產(chǎn)品圖和模具圖，再借助有限元法、邊界元法等計(jì)算方法，分析模具中塑料吹脹和冷卻過(guò)程，計(jì)算產(chǎn)品和模具的應(yīng)力分布、預(yù)測(cè)變形，因此分析工藝條件、材料參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)對(duì)制品質(zhì)量的影響，達(dá)到優(yōu)化制品和模具結(jié)構(gòu)、優(yōu)化成型工藝參數(shù)。另外借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行及時(shí)的傳送，可將各種數(shù)據(jù)及時(shí)的傳送到數(shù)控加工中心上，進(jìn)行模具的快速加工。幾種三維設(shè)計(jì)的塑料模具實(shí)例見圖32。

圖32 采用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的塑料模具圖

8.1 三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)通常是從概念設(shè)計(jì)到圖樣，再制造出產(chǎn)品，稱之為正向工程。相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，“逆向工程”主要通過(guò)3D數(shù)字化測(cè)量?jī)x或光學(xué)設(shè)備對(duì)物理原型進(jìn)行掃描，獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再通過(guò)相應(yīng)的處理軟件轉(zhuǎn)變成曲面的過(guò)程。三坐標(biāo)設(shè)備安裝Renishaw SP25M掃描測(cè)頭，支持IGES文件建模、導(dǎo)出，直接實(shí)現(xiàn)逆向工程。其具體工作流程是針對(duì)現(xiàn)有樣品，利用測(cè)量?jī)x，準(zhǔn)確、快速地量取樣品表面點(diǎn)數(shù)據(jù)或輪廓線條，加以點(diǎn)數(shù)據(jù)處理、曲面創(chuàng)建。

圖33 兩種不同的三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x外觀圖

三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x具有完整的幾何元素測(cè)量：點(diǎn)、邊界點(diǎn)、直線、平面、圓、圓弧、球、圓柱、圓錐、橢圓、鍵槽、曲線、曲面、圓環(huán)；強(qiáng)大的幾何元素構(gòu)造功能：中分、平行、相交、垂直、相切、投影、移動(dòng)、擬和、鏡像、邊界、圓錐、極值點(diǎn)、三點(diǎn)偏移平面、元素轉(zhuǎn)換、多點(diǎn)偏移平面、元素拷貝；多樣的坐標(biāo)系創(chuàng)建方法：快速3-2-1找正、快速CAD對(duì)齊工件、RPS找正、多點(diǎn)擬合、迭代對(duì)齊（自由曲面類工件找正）等多種坐標(biāo)系建立方法。再以往的模具型腔檢測(cè)方面只能通過(guò)制造出產(chǎn)品后再修正模具，而高精度三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x可以快速對(duì)復(fù)雜的型腔零件進(jìn)行檢測(cè)，從而省去了部分修模次數(shù)，降低試機(jī)成本。

8.2 利用熱分析軟件優(yōu)化模具冷卻水道設(shè)計(jì)

吹塑模具設(shè)計(jì)中模具冷卻水道的設(shè)計(jì)非常重要。在吹塑加工過(guò)程中，制品冷卻定型的時(shí)間占整個(gè)制品加工周期的2/3以上，甚至更高。因此，提高吹塑模具的冷卻效率，設(shè)定合理的模具溫度，可縮短制品成型周期，降低能耗，提高生產(chǎn)率。

擠出制品冷卻分析技術(shù)均是通過(guò)建立新的模型，采用有限元數(shù)值模擬的方法對(duì)制品冷卻過(guò)程進(jìn)行研究。不僅對(duì)制品整體溫度場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，而且考慮制品厚度對(duì)預(yù)測(cè)溫度的影響，達(dá)到制品冷卻時(shí)間最短、制品冷卻均勻性更好的效果，并在條件允許的情況下通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而能更有效的進(jìn)行冷卻階段的優(yōu)化。

采用三維軟件建模，導(dǎo)入ANSYS軟件對(duì)制品的整個(gè)冷卻過(guò)程進(jìn)行模擬仿真。分析不同的內(nèi)冷卻方式、初始溫度、壁厚等參數(shù)對(duì)制品溫度分布的影響。

9.常用擠出吹塑模具的結(jié)構(gòu)、使用與維護(hù)

典型擠出吹塑模具主要包括瓶形模具、桶形模具、大型工業(yè)件模具、汽配件模具、高質(zhì)量表面吹塑制品模具等。這些吹塑模具在使用和維護(hù)過(guò)程中都有其獨(dú)特的地方，需要在使用和維護(hù)工作中針對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真的工作，使它們能夠發(fā)揮出應(yīng)有的效益和延長(zhǎng)其使用壽命。

9.1 瓶形模具

瓶形模具的品種、規(guī)格繁多，小到幾毫升，大到幾升，制品使用的范圍十分廣泛，包括日用化工產(chǎn)品、藥品、食品等各種工業(yè)用、民用、軍用的小型、微型包裝瓶。

在吹塑模具的分類中，瓶類模具型腔的形狀及模具結(jié)構(gòu)相類似，共同特性較多，因而可以與其它吹塑模具明顯地加以區(qū)分。

瓶類吹塑模具的結(jié)構(gòu)通常分瓶口部、瓶中端部和瓶底部。瓶口有螺紋形狀及吹氣孔。從容器的穩(wěn)定性考慮，底部都采用凹入形狀。吹氣方式大多采用上吹的形式。在大多數(shù)模具中設(shè)有瓶口和底部自動(dòng)去飛邊裝置，并在其生產(chǎn)線上配套自動(dòng)檢測(cè)裝置等。

對(duì)于一些產(chǎn)量較大的模具，如洗發(fā)水的包裝瓶模具等，基本都采用了高強(qiáng)度的整體模具鋼來(lái)制作，模具的型腔表面質(zhì)量要求高，切口較窄，冷卻水道多數(shù)采用鉆孔式結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些量大、高速成型的制品，其模具多數(shù)采用多模腔、高速吹塑的模式。如圖34六模腔吹塑模具。

圖34 六模腔吹塑模具

（1）瓶形模具的使用與維護(hù)

小型瓶形模具的體積、重量一般較小，安裝時(shí)人工安裝即可。但一些帶自動(dòng)去飛邊裝置和多模腔的模具體積與重量較重，需要采用吊裝工具完成。模具安裝調(diào)試時(shí)注意將導(dǎo)向部分對(duì)準(zhǔn)，重點(diǎn)注意調(diào)整好吹氣桿或者是吹氣針的位置，使其不會(huì)造成對(duì)模具的損壞以及產(chǎn)品出現(xiàn)廢品。開合模速度調(diào)整要平穩(wěn)，不要出現(xiàn)快速撞擊的現(xiàn)象，避免損壞模具導(dǎo)向部分和切口部位。導(dǎo)向部件等注意定時(shí)（每班不少于兩次）加注合適的潤(rùn)滑脂，以減少其磨損。

采用多模腔帶自動(dòng)去飛邊的模具，往往采用高強(qiáng)度模具鋼制造，這類模具往往在極高的運(yùn)行速度下進(jìn)行生產(chǎn)，為了提高模具壽命建議在低運(yùn)行速度下生產(chǎn)一段時(shí)間，使得模具的溫度升高，模具的韌性得到提高，再進(jìn)行高速連續(xù)作業(yè)。

瓶形模具一般精度都會(huì)較高，生產(chǎn)中使用周期較長(zhǎng)后其導(dǎo)向部分和切口部位會(huì)不同程度地發(fā)生磨損，需要根據(jù)具體磨損情況進(jìn)行修復(fù)或修理，需要具有專業(yè)技能的模具維修工進(jìn)行操作。

瓶形模具的排氣孔徑較小，對(duì)制品成型的外觀質(zhì)量影響較大，使用時(shí)需要保持暢通，可以采用凈化后的壓縮空氣對(duì)其進(jìn)行吹氣，及時(shí)排除灰塵及雜質(zhì)，同時(shí)注意防止油污等雜質(zhì)污染或堵塞排氣孔。

瓶形模具不用時(shí)應(yīng)該拆離吹塑機(jī)，專門存放在模具存放架上。存放前排空冷卻水管道中的余水，將模腔、切口、導(dǎo)向部位等清理干凈并加注防銹油，將模具對(duì)合在一起，平整擺放在該模具的存放位置，并做好有關(guān)文字記錄。

用在高速生產(chǎn)的模具鋼類塑料模具，不僅在模具修理后應(yīng)進(jìn)行殘余應(yīng)力消除處理；每隔一段時(shí)間都應(yīng)對(duì)塑料模消除應(yīng)力，這能使模具壽命延長(zhǎng)，因此對(duì)生產(chǎn)了一定零件數(shù)量的塑料模，要實(shí)行強(qiáng)制性的應(yīng)力消除。

設(shè)備需要臨時(shí)停機(jī)時(shí)，可將模具處于合模狀態(tài)，必要時(shí)可加注防銹油，以保護(hù)模具不受損壞。

（2）使用、保養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)

① 不能采用硬物敲擊或是碰撞模腔、切口、導(dǎo)向等部位。

② 冷卻水管道不能漏水，防止模腔、切口、導(dǎo)向等部位銹蝕。

③ 不能采用撞擊式開合模，防止模具損壞。

④ 沒有經(jīng)過(guò)專業(yè)技能訓(xùn)練的人員不能進(jìn)行模具的修理工作，防止模具出現(xiàn)更多的缺陷。

⑤ 模具存放時(shí)不能亂堆亂放，防止模具因此損壞。

目前，許多瓶形模具均已采用自動(dòng)去飛邊裝置，并在其生產(chǎn)線上配套自動(dòng)檢測(cè)裝置等。圖35，一種帶自動(dòng)去飛邊裝置的雙工位模具外形圖。

圖35 一種帶去飛邊裝置的雙工位模具外形圖

如圖35，圖片所示里面的模具部分采用模具鋼制造，靠外部的去飛邊裝置采用鋁合金制造。瓶子吹塑成型后，即可采用自動(dòng)去飛邊裝置去除瓶子飛邊，經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢測(cè)即可。

9.2 桶形模具

（1）桶形吹塑模具

在吹塑制品工廠中一般將5至200升的包裝桶模具稱為桶形模具，它們所包含的范圍比較大，規(guī)格比較多，品種比較全，包括了日用化工原料、化工產(chǎn)品、食品等多數(shù)包裝桶的范圍，化學(xué)危險(xiǎn)品包裝桶的規(guī)格基本都已經(jīng)包含在內(nèi)。圖3-36，一種160L開口桶模具圖。

圖36 160L開口桶塑料桶模具

在桶形模具中，一些小規(guī)格模具主要采用碳素鋼制作，多數(shù)可以采用整體性模具結(jié)構(gòu)。中小型桶形模具已經(jīng)有較多的采用了自動(dòng)去飛邊裝置，用以提高生產(chǎn)效率和減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。一些大中型規(guī)格的模具多數(shù)采用的是組合式結(jié)構(gòu)或是鑲嵌式結(jié)構(gòu)，組合式結(jié)構(gòu)大多采用碳素鋼經(jīng)機(jī)械加工后組合而成，鑲嵌式結(jié)構(gòu)的主體材料多數(shù)采用的是鋁合金鑄造，鑄造時(shí)將模具的導(dǎo)向部件、切口部件、冷卻水循環(huán)管道等制成鋼質(zhì)的鑲嵌件嵌入主體材料之中。模腔表面多數(shù)都會(huì)采用噴砂等措施進(jìn)行處理，必要時(shí)模腔部位可以制作排氣孔。相對(duì)瓶形模具來(lái)說(shuō)，桶形模具的模腔精度及切口精度等級(jí)會(huì)低一些。圖37，一種正在生產(chǎn)的200L雙L環(huán)塑料桶的模具外形圖。

圖37 一種正在生產(chǎn)的200L雙L環(huán)塑料桶模具的外形圖

如圖37所示，根據(jù)吹塑制品的不同特點(diǎn)，桶形模具可能需要制成可以上下開模的多開模形式，以滿足不同制品的成型需要。目前在用的200L化學(xué)危險(xiǎn)品包裝桶模具基本上是可以上下開模的多開模形式。

批量及產(chǎn)量較大的制品主要有：200L系列塑料桶，20～150L系列的塑料桶，以及5L系列的潤(rùn)滑油包裝桶等產(chǎn)品。

200L的危險(xiǎn)品包裝桶的模具設(shè)計(jì)與制造工藝、模具材料、零部件的熱處理均要求比較專業(yè)和嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)多家模具制造企業(yè)已經(jīng)具備與吹塑機(jī)實(shí)現(xiàn)完美配套的能力。

大中型桶形模具配套的設(shè)備多模腔的較少，小型包裝桶的吹塑生產(chǎn)線多數(shù)是雙工位的設(shè)備，大中型包裝桶的生產(chǎn)設(shè)備單工位相對(duì)多些，近幾年大中型吹塑設(shè)備也在向雙工位或是多工位成型發(fā)展，所以這類模具形狀的一致性以及冷卻周期的一致性較為重要。

近幾年來(lái)，桶形模具也有新的發(fā)展，一些在塑料桶上直接成型內(nèi)螺紋及成型時(shí)自動(dòng)打孔的模具不斷出現(xiàn)，較好的解決了內(nèi)螺紋成型與直接打孔的問題。圖38，一種直接成型內(nèi)螺紋和自動(dòng)打孔的桶形模具。

圖38 一種直接成型內(nèi)螺紋和自動(dòng)打孔的桶形模具

如圖18所示，該模具可以在吹塑成型塑料桶時(shí)直接成型內(nèi)螺紋，并且在制品取出前將內(nèi)螺紋處的孔直接打好，減少了塑料桶后加工的工序及降低了生產(chǎn)成本；該模具是張家港錦華模具有限公司設(shè)計(jì)、制造出口到澳洲某吹塑制品公司的產(chǎn)品，受到了使用廠家的好評(píng)。

（2）桶形模具的使用與維護(hù)

大中型的桶形模具由于較重，安裝與拆卸時(shí)一般都需要采用起重或吊裝設(shè)備，從事這一個(gè)工作時(shí)，需嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行。模具安裝與拆卸前認(rèn)真檢查所有吊裝用具及設(shè)備的安全性，確認(rèn)沒有安全問題后才能進(jìn)行吊裝作業(yè)。

模具安裝后，仔細(xì)檢查模具、吹氣裝置、導(dǎo)向部件等是否對(duì)位準(zhǔn)確，緊固連接螺栓，正確連結(jié)各種冷卻水管道、液壓管道、氣動(dòng)管道、電氣線路等，調(diào)整開合模速度、鎖模壓力、慢合模距離等，調(diào)整設(shè)備、模具等各項(xiàng)吹塑成型參數(shù)，使成型工藝處于最佳狀態(tài)下工作。防止模腔、切口、導(dǎo)向等部件受到撞擊，確保模具不會(huì)受到損壞。

模具在正常生產(chǎn)時(shí)，需要定時(shí)對(duì)模具的導(dǎo)向裝置等部件加注合格的潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油，每班兩次，同時(shí)檢查緊固用的螺栓是否連接牢固。注意保持冷卻水的暢通，并且不發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

當(dāng)一批產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)完成后，如果模具需要更換，則將其吊離中空成型機(jī)，采用壓縮空氣將冷卻水管道的余水吹干凈，并對(duì)模腔、切口、導(dǎo)向柱等部位加注防銹油（劑），將模具平整擺放在存放處。如果模具不需吊離設(shè)備，只是設(shè)備停機(jī)，需要將設(shè)備的冷卻水、壓縮空氣閥門關(guān)閉，并將模具中的余水吹干，給模具的型腔、導(dǎo)向裝置、切口等部位加注防銹油（劑）后將其合攏，使其處于合模狀態(tài)。

較大的桶形模具為了提高生產(chǎn)效率降低成本，往往采用鋁制模具。一般來(lái)說(shuō)，與鋼制模具相比，鋁制模具不需要進(jìn)行全面維護(hù)，但是有需要注意的不同事項(xiàng)。鋁制模具一般能夠得到快速的周期時(shí)間，但也意味著需要釋放更多的氣體。這意味著分模線的清理比鋼制模具頻繁。

當(dāng)模具型腔、切口、導(dǎo)向裝置，以及液壓缸等部件損壞或是磨損后，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)工作應(yīng)該由專業(yè)的模具修理工進(jìn)行，以防止因?yàn)樾蘩砉ぷ鞯牟划?dāng)使模具產(chǎn)生新的缺陷。

（3）使用、維護(hù)注意事項(xiàng)

① 不能使用鋼鐵類硬物敲擊或撞擊模腔、切口等部位。

② 吊裝作業(yè)時(shí)不能采用不合格的吊具，沒有經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的人員不能操作吊裝設(shè)備。

③ 進(jìn)行模具的安裝、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)等工作人員必須經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)和具有相關(guān)技能。

9.3 大型工業(yè)件模具

（1）大型工業(yè)件模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大型、超大型工業(yè)件吹塑模具主要是其產(chǎn)品直接用于工業(yè)配套件或是工業(yè)上直接使用，其產(chǎn)品主要有：吹塑托盤、汽車配件、辦公設(shè)備配件、家用電器配件、大型工業(yè)品儲(chǔ)存罐，包裝箱、醫(yī)療床、小型船艇，以及其他工業(yè)配件等。它們所包括的范圍十分廣泛，產(chǎn)品類型齊全，產(chǎn)品體積龐大，所需配套中空成型機(jī)較大；其大型工業(yè)件吹塑模具重量一般都在2～3t以上，超大型吹塑制品的模具重量可能在5t以上。

大型工業(yè)件吹塑模具一般會(huì)采用組合式模具結(jié)構(gòu)，主體模具材料許多模具大多采用鋁合金鑄造，模具鑄造時(shí)將模具的切口、導(dǎo)向部件、冷卻水管道等制作成為嵌件預(yù)制其中，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后采用聯(lián)接螺栓組合而成。圖39，一種大型工業(yè)件的吹塑模具外觀圖。

圖39 一種大型工業(yè)件吹塑模具外形圖

如圖39所示，該大型工業(yè)件吹塑模具采用了鋁合金內(nèi)澆注時(shí)鑲崁無(wú)縫鋼管冷卻水管道的方法制造，同時(shí)模具的底板部分采用鋼板制造。

近幾年來(lái)，隨著模具疊層技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外一些廠家采用低碳鋼板用疊層的辦法將模具制成，采用激光切割的方法將薄鋼板準(zhǔn)確切割出需要的形狀，通過(guò)激光焊接或是鉚接加固的方法將疊層鋼板合為所需模具整體，然后通過(guò)適當(dāng)而少量的數(shù)控加工即可達(dá)到模腔較高的精度，其冷卻水的循環(huán)部位也非常的接近于模腔部位，使制品能夠均勻冷卻，達(dá)到其收縮基本一致的效果。

同時(shí)，由于大型工業(yè)件吹塑模具的體積、重量均較大，有些系列的吹塑制品往往也有采用多個(gè)規(guī)格產(chǎn)品組合在一副模具的，如：1000L IBC塑料桶，吹塑托盤模具、儲(chǔ)水罐、儲(chǔ)油罐等，一副大型模具組合了多種制品規(guī)格，節(jié)約了模具的投資，制品也形成了系列化；有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。這種大型組合式的模具，多數(shù)采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、鋁合金鑄造方法制成；以方便拆卸組合。圖40，一種吹塑托盤的組裝型模具圖。

圖40 一種吹塑托盤的組裝模具圖

圖40所示是一種吹塑托盤的組裝模具，該模具可以用來(lái)生產(chǎn)兩種規(guī)格的吹塑托盤，將模具的中段3取出后，即可組裝為另一種較小的規(guī)格。如果將上、下段模具2以及中段模具3等設(shè)計(jì)成為可以組裝的模具，將可以實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)。只是在生產(chǎn)實(shí)際工作中，一副模具可以組裝的規(guī)格越多，其設(shè)計(jì)上的難度也就越大，模具的維護(hù)保養(yǎng)和組裝工作量也會(huì)需要多一些。圖41，一種大型工業(yè)件吹塑模具外形圖與試模圖片。

圖41 一種大型工業(yè)件吹塑模具外形圖與試模圖片

（2）大型工業(yè)件模具的使用與維護(hù)

大型工業(yè)件模具的體積、重量較大，必須采用吊裝設(shè)備進(jìn)行安裝與拆卸作業(yè)，吊裝作業(yè)時(shí)首要的就是需要十分注意其工作的安全性，操作人員必須經(jīng)過(guò)相關(guān)的安全操作培訓(xùn)才能進(jìn)行這些工作。由于設(shè)備、模具均較為高大，模具安裝與拆卸時(shí)操作人員必須特別注意上下設(shè)備時(shí)的安全性，因?yàn)槎鄶?shù)這類中空成型機(jī)模板尺寸的高度都在1500～2500 mm左右，有些超大型設(shè)備的模板高度會(huì)更高，注意將設(shè)備上多余的潤(rùn)滑油、脂清除干凈，有利于操作人員的工作；待模具安裝或是拆卸工作完成后再加注合適的潤(rùn)滑油、脂。

大型工業(yè)件模具基本都是組合而成，其模具的導(dǎo)向精度相對(duì)于其他類型的模具會(huì)低一些。因此，模具安裝后并固定后，一般需要進(jìn)行樣品試制后再進(jìn)行模具的微調(diào)，以使其制品外形切口的誤差較小。特別是模具使用多年后其導(dǎo)向精度發(fā)生降低時(shí)，其樣品的試制顯得更為重要。

對(duì)于組合式的大型吹塑模具，需要注意合理聯(lián)接冷卻水的外接管道，以保障制品冷卻的基本一致性，從實(shí)際使用的情況來(lái)看，適當(dāng)降低模具上部的溫度有利于提高模具的生產(chǎn)效率。

注意調(diào)節(jié)合模機(jī)構(gòu)的開合模速度，使模具不要發(fā)生沖擊、碰撞及強(qiáng)行擠壓的現(xiàn)象，確保模具能夠平穩(wěn)運(yùn)行。

內(nèi)部的冷卻水采用壓縮空氣吹干凈，以防止其產(chǎn)生內(nèi)部銹蝕后堵塞冷卻水管道等。

模具停用一周以上的較長(zhǎng)時(shí)間，則需要對(duì)模腔、切口、導(dǎo)向部位等處進(jìn)行防銹處理。

對(duì)于多個(gè)規(guī)格的組合模具，因?yàn)榻?jīng)常需要進(jìn)行組合、拆分工作，需要注意接觸面的保護(hù)，防止因?yàn)樽矒粼斐蓳p傷，當(dāng)損傷較大時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)聯(lián)接用的螺紋及螺栓因?yàn)殚L(zhǎng)期使用會(huì)磨損或是損壞，需要及時(shí)進(jìn)行處理，其聯(lián)接螺栓可以采用不銹鋼螺栓進(jìn)行連接。同時(shí)從事組合與拆分工作時(shí)要十分注意操作人員的安全。

對(duì)于一些異形件的吹塑模具的模腔、切口、導(dǎo)向裝置等特別注意進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)楫愋渭＞叩姆中兔娌辉谝粋€(gè)平面內(nèi)，在模具吊裝、拆卸與生產(chǎn)過(guò)程中特別注意做好安全防護(hù)措施。

（3）使用、維護(hù)注意事項(xiàng)

① 不能采用鋼鐵類硬物敲擊模腔、切口、尾料槽等處。

② 不能采用不合格起重和吊裝設(shè)備及器具進(jìn)行模具的吊裝作業(yè)。

③ 不能采用不合格的聯(lián)接螺栓進(jìn)行模具的組合等作業(yè)。

9.4 高質(zhì)量表面吹塑制品模具

（1）高表面質(zhì)量吹塑制品模具的特點(diǎn)

目前常用的高質(zhì)量表面吹塑制品主要有：PC純水桶、轎車ABS擾流板，轎車門板，轎車座椅，醫(yī)療床板吹塑件等吹塑制品。這些工程塑料的吹塑制品要求其表面質(zhì)量達(dá)到較高的光潔度，以適應(yīng)市場(chǎng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求以及轎車配套的表面質(zhì)量要求。隨著市場(chǎng)要求的變化，一些較為常用的包裝桶模具也已提出類似技術(shù)要求。

這類模具的表面光潔度較高，模具的排氣微孔較多，嵌件較多，一般會(huì)使用側(cè)吹與制品頂出裝置，由于采用ABS、PC、PA、透明PP等塑料成型，模具切口較窄（1～1.5 mm），模具切口所承受的合模力較大，以確保制品切口處的外觀質(zhì)量。模具一般需采用溫度控制措施，以確保制品的成型及外觀質(zhì)量水平。制品成型時(shí)吹脹氣壓較高，可達(dá)0.9～1.2MPa。所以這類模具一般會(huì)選用整體式模具結(jié)構(gòu)，并且采用高強(qiáng)度模具鋼一次數(shù)控加工而成，模具型腔表面采用高度拋光的辦法以提高其表面光潔度。這類模具主要有：精度高，光潔度高，合模力較大，整體性結(jié)構(gòu)，制造成本高，模具自身重量較重，修理費(fèi)用高等特點(diǎn)。

圖42，一種PC純凈水桶模具模腔的外形圖。

圖42 一種PC純凈水桶模具模腔的外形圖

如圖43所示，一種PC純凈水桶模具模腔的外形圖，由于PC純凈水桶要求透明性能較好，所以，該種模具的模腔表面需較高的光潔度，才能保證在生產(chǎn)中達(dá)到較好的表面質(zhì)量效果。

圖43 兩種高質(zhì)量表面吹塑模具外觀圖

（2）高質(zhì)量表面吹塑制品模具的使用與維護(hù)

高質(zhì)量表面吹塑制品模具與其他類似模具最大的不同就是其制品表面的光潔度要求高，配合尺寸要求精準(zhǔn)，除了對(duì)吹塑設(shè)備的機(jī)頭流道，擠出機(jī)，口模，芯模以及模具自身質(zhì)量有較高的技術(shù)要求以外，制品成型時(shí)對(duì)車間環(huán)境條件要求也較高，要求在比較潔凈的環(huán)境條件下生產(chǎn)；因此要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)車間內(nèi)部環(huán)境與周邊環(huán)境的清潔與保潔工作。

模具安裝或是維護(hù)后，需要特別注意模具型腔表面的清潔工作，需要采用棉布類做清潔物品，及時(shí)清理模腔表面的污跡等。特別注意防止堵塞模具的排氣微孔，可以采用干凈的壓縮空氣進(jìn)行清理，操作臺(tái)等處需要保持在干凈狀態(tài)，操作人員的工具及手套等也需要防止污染制品。

定時(shí)（每班2次）給模具的導(dǎo)向部件加注清潔的潤(rùn)滑油，并且注意不要造成對(duì)模具型腔，切口等處造成污染。模具不生產(chǎn)時(shí)，一定要給模腔，切口，導(dǎo)向柱等部位加注防銹劑后處于合模狀態(tài)，并且每周檢查一次；生產(chǎn)前對(duì)模具的防銹劑采用合適的溶劑（汽油、煤油）進(jìn)行仔細(xì)的清理。

（3）使用、維護(hù)注意事項(xiàng)

① 模具控溫采用模溫機(jī)或是其他方法進(jìn)行溫度控制時(shí)，由于模溫相應(yīng)較高，操作與維修人員應(yīng)注意防止?fàn)C傷，確保安全操作與運(yùn)行。

② 模腔禁止任何污染，以確保其表面質(zhì)量處于較高水平。

③ 更換模具密封件時(shí)，需選擇耐高溫的密封件，耐溫等級(jí)以≥200℃較好。

9.5 負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模具

（1）負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑是一種新型的吹塑工藝，是3D吹塑成型工藝中的一種。它是由新型口模、具有型腔并處于合模狀態(tài)的模具以及設(shè)置在模具底端的負(fù)壓牽引盤組成。負(fù)壓牽引盤能提高向下的牽引力，能使型坯快速進(jìn)入模具型腔中進(jìn)行吹脹保壓成型。

其吹塑成型工藝如下：模具先閉合死→口模下料→負(fù)壓盤牽引→到達(dá)控制位后→端部與尾部封死→內(nèi)部吹脹定型。采用此工藝具有以下幾點(diǎn)有點(diǎn)：整個(gè)工藝工程時(shí)間短；可有效避免堆料、積料現(xiàn)象而導(dǎo)致成型的不良現(xiàn)象；無(wú)飛邊；生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。此類成型技術(shù)一般用于管道類制品。如圖44兩種負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模具。

圖44 兩種負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模

多種負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑制品，見圖45。

圖45 多種負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑制品——汽車用塑料風(fēng)管

（2）負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模具的使用及維護(hù)

負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模具剛開始使用于吹塑成型時(shí)，制品可能會(huì)出現(xiàn)一些不良現(xiàn)象，效果不理想，其實(shí)這會(huì)與模具的溫度有很大的關(guān)系。在生產(chǎn)開始前，一定要對(duì)模具進(jìn)行控溫，使模具先達(dá)到其較好的吹塑成型溫度，這樣才能盡量減少產(chǎn)生開機(jī)時(shí)廢品的產(chǎn)生。負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模具合模貼合位置，密封度要求較高，模具內(nèi)部滑塊精度要求較高，需保證模具整體的密封性。

這類吹塑制品生產(chǎn)過(guò)程中，成型工藝對(duì)車間環(huán)境條件較高，需要加強(qiáng)對(duì)車間內(nèi)部環(huán)境的清潔與保潔工作。

模具不生產(chǎn)時(shí)，需閉合后整體放置，如果可能的話，頂部與端部封口，避免在存放時(shí)，有雜物落入。

（3）負(fù)壓牽引無(wú)飛邊吹塑模具的使用及維護(hù)需注意以下幾點(diǎn)：

① 在安裝與拆卸模具時(shí)，拆裝負(fù)壓盤，需確保真空系統(tǒng)關(guān)閉。

② 在生產(chǎn)前期必須確保模具型腔內(nèi)無(wú)雜物。

③ 真空系統(tǒng)安裝時(shí)，要確保電機(jī)正轉(zhuǎn)。

10.結(jié)語(yǔ)

中空吹塑成型模具在吹塑制品生產(chǎn)中至關(guān)重要，平時(shí)一定要做好使用，維護(hù)，保養(yǎng)工作，確保模具能夠正常工作，以提高使用效率。