IBC桶内胆成型机设计——梁架部件设计

题目： IBC桶内胆成型机设计梁架部件设计 姓 名： 指导教师： 专 业： 毕 业 设 计（论文）I摘 要随着化学工业的迅猛发展以及化工产品在国际贸易的不断扩大,集化运输的日益发展,液体容器大型化、标准化发展潜力巨大。集装桶等替代钢质容器的步伐在加快，极大地刺激了大型中空容器业的发展。目前国内主要以1000升以下规格的桶中转和分装为主,特别在运输、灌、耐腐蚀、卫生等方面需要改善和提高。因为IBC桶在灌装、耐腐蚀、卫生等方面具有明显的优越性,国外已有大量此类的产品,并且运用十分广泛,这就要求国内必须加快这方面的开发与研究。本文主要研究的是IBC桶成型机的设计，也就是吹塑机。生产出来的产品就是IBC桶，我们所熟悉的是IBC桶。具有容量大，质量轻，高强，耐腐蚀的优点。论文全面收集了IBC桶成型机工作装置设计的有关资料，对成型机的各种工况进行了分析，主要是梁架部件的设计，总结了成型机工作装置的设计要求，针对总体的工艺要求和设备情况，确定了总体的设计方案。关键词：IBC桶，吹塑机，梁架IIABSTRACTWith the rapid development of chemical industry and chemical products in international trade continues to expand, the growing container transport development of large liquid containers, and the standardization of the enormous potential for development. At present, mainly to the following specifications of 1000 liters barrels packaging for transit and Lord, in particular in the transport, filling, corrosion resistance, hygiene and so on need to improve and upgrade the system. Because IBC in the filling, corrosion-resistant, and public health has obvious advantages, there are a large number of such foreign products, and a wide range of use, which requires China must speed up the development and research. Assembled in steel barrels and other containers to replace the pace is accelerating, which greatly stimulated the large hollow container industry. This paper is a ton of barrels of machine design, that is, blow molding machine. The product is produced tons of barrels, we are familiar with the barrels of the IBC. Has a large capacity, light weight, high strength, corrosion resistance advantages. Comprehensive collection of tons of paper barrels loaded machine design work of the relevant information on a variety of machine condition analysis, mainly the design of components beam mount, summed up the work machine design requirements for the overall process requirements and equipment, determine the overall design .Keywords: IBC，blow molding machine, Beam mountIII目 录摘 要 ABSTRACT .第一章 IBC桶 11.1 IBC桶历史背景及发展前景 .11.2 IBC桶的设计研究意义 2第二章 IBC桶吹塑成型机 42.1 IBC桶吹塑成型机的研究意义 42.2 吹塑成型工艺 .52.3 吹塑机工作流程 .62.4 具体结构的实现及分析 .8第三章 总体设计 133.1吹塑中空成型的方法 .133.2中空成型的材料及选择 .143.3成型机模头 .153.4成型机模架部件 .153.5成型机吹气部件 .173.6成型机合模装置 .18 3.7成型机壁厚控制系统 .183.8成型机液压系统 .19IV第四章 梁架部件设计 214.1主动梁架 214.1.1 主动梁架与主油缸的分析 214.1.2 主油缸液压系统分析 214.1.3 主动梁架与锁紧油缸的分析 224.2从动梁架 244.2.1 从动梁架与增压油缸的分析 244.2.2 增压油缸系统分析 24第五章 设计总结 26参考文献 27致 谢 28附录：中英文翻译 291第一章 IBC 桶1.1 吨装桶历史背景及前景分析19世纪六十年代以来，超高分子量聚乙烯树脂的工业化已经开始投入生产，在这历史背景下，大型包装桶迅速发展起来。由于树脂材料具有超高的抗冲击强度和熔体强度, 使得所生产的塑料桶能符合国际海运危险品运输包装要求, 大型塑料包装桶成为可能, 1975年德国毛瑟公司和巴斯夫公司联合成功开发了升带有环的闭口大桶, 为大型塑料包装桶在化学危险品行业的广泛使用奠定了扎实的基础。而大型塑料包装桶在中国的发展大致可以分为二个阶段：第一阶段是引进试产阶段, 即90年代北京塑料制品厂从德国贝库姆公司引进第一台型大型吹塑中空成型机组开始, 十年之间, 我国先后从国外引进多种厂家流水线近十套。但是由于当时生产所需的树脂完全依赖进口, 使得生产出的大型塑料桶价格十分昂贵, 以至于大型塑料包装桶在当时的推广使用过程中遇到了较大的困难。第二阶段也即真正的发展阶段，是从由秦川机床厂自行设计的第一台中空成型机组与江苏省吴江市青云塑料厂的销售试制合同正式签订开始的, 双方共同翻开了国内大型包装桶生产、制造、使用的崭新的一页。秦川塑料机械厂开发的中空成型机主要用于生产升双环桶, 其成果饱受好评，通过了国家级鉴定, 同时也获得了国家机械部科技进步奖,。通过不断地技术革新, 秦川塑料机械厂已研发出了第三代节能型中空机, 使其具有更高的可靠性, 更高的生产效率, 生产的制品质量完全能满足各类危险品包装的要求, 具有更高的性能价格比, 其已经销售至全国各地，秦川塑料机械厂已经成为塑料机械制造业的龙头企业。近年来塑料包装已经成为包装业的发展方向，特别是用塑料容器替代玻璃容器、钢质容器已成为大部分液体产品包装的发展需求。随着我国加入WTO后出口贸易迅速的发展，以200L大桶、IBC集装桶等替代钢质容器的趋势正加快其步伐，极大地刺激着大型中空容器业的发展。特别是吨包装容器在国内刚刚起步，市场处于开发阶段，发展潜力巨大。 近年来，随着国内超大型塑料 IBC 桶生产线的相继投产，我国推出了符合国际运输标准及规格的超大型塑料 IBC 桶，从而为我国塑料包装容器的设计带来了全新的概念。IBC 桶的市场需求非2常具有潜力，在欧美其年销量已经大于 300 万只。虽然 IBC 桶近年来一直是我国市场关注的焦点，但其在我国的发展速度并未如预期那么快，据统计，全国每年至少需要 52.5万只 IBC 桶，而国内 IBC 桶的产能只能达到 23 万只，产需缺口大概为 30 万只，因此，IBC 桶在我国还是非常具有潜力的。1.2 IBC 桶的设计研究意义随着集装化运输的日益发展,液体容器的大型化,标准化发展潜力巨大。目前国内仍以200升及以下规格的桶为中转和分装的主要形式,其在运输,灌装,耐腐蚀,卫生等方面均有改善和提高的需要.因此,用特种塑料制成的IBC桶受到市场的广泛欢迎.因为IBC桶便于运输,且在灌装,耐腐蚀,卫生等方面有明显的优越性.国内已有类似的产品,并且应用日益广泛。 该产品优点：1、大容量包装，使用水为介质，每个可以罐装一吨重量（以1000升为例）；2、内胆采用高分子量高密低压聚乙烯，强度高，耐腐蚀，卫生性好，使用寿命长，安全可靠；3、节省空间，将空间利用率提高30%（200升塑料桶相比），并可叠层堆放，最高可以堆放四层，大大降低了储运成本；4、结构合理，牢固，自带铲板，可以利用铲车或手动液压运车进行装卸运输，大大减轻了工人的劳动强度；5、容器自带排液阀，排液方面可靠。可以利用液体的自重自然排液，特殊的几何设计使得排液更加彻底、迅速、安全；6、外形尺寸符合ISO容器设计标准，与国际接轨，特别适用海运集装箱运输，20英尺的集装桶可以装运1000升容器18-20只，大大减低了运输成本。7、易于管理。内桶上铸有容积的刻度，用户可以利用容器的透明的特性，清楚地看到容器内的液体高度，非常容易地计算容器内的体积和重量，而不需要重复计量，缩短了管理时间。8、包装范围广。广泛用于和类等各类化学危险品液体的包装，灌装的液体密度最大可达1.9；9、桶盖内安装高效减压阀，储运过程安全可靠；10、采用组合式的结构设计，构件更换方便，延长使用寿命，降低使用成本。11、能有效防止火、热、光及紫外线的侵袭312、其表面有较大面积的镀锌钢板的标签板，可供付联合国标记（UN）危险品标记、制品标记以及其他符号。13、桶身上部顶盖系聚乙烯（HDPE）制吹塑成型对其结构堆积具有优越强度付有堆积用的突起。14、桶表面的镀锌钢丝制的双钢网是对冲击力强，防止卸装后代内容器的膨胀。15、内容器系聚乙烯（HKPE）制吹塑成型，排除性优越，在侧面付有容器标度。16、聚乙烯（HDPE）制成的保护板可缓和振动和冲击，以保护容器。17、由聚乙烯（HDPE）制吹塑成型的托盘，四面方向有叉口，叉车操作方便此外，IBC桶在各个行业的应用范围也相当广泛，作用也越来越大，对其各项要求也越来越高，因此，还需从更进一步对IBC桶进行研究。4第二章 IBC 桶吹塑成型机2.1 IBC 桶吹塑成型机的研究意义吹塑中空成型机是中空制品的主要成型设备之一，主要有挤出吹塑中空成型机、注射吹塑中空成型机、拉伸吹塑中空成型机和不对称吹塑中空成型机等类型，其中挤出吹塑中空成型机是采用挤出机单元的机筒加热和螺杆的剪切作用使塑料塑化，旋转的螺杆将塑化、均化后的塑料经机头挤出形成管坯，合模装置将管坯夹紧后由切刀装置将管坯切断，在切断前先进行预吹气，主要是为了防止管坯壁粘连，合模吹气装置将管坯切口封死同时吹入一定压力的空气，使型坯紧贴模具腔内壁，经冷却后去除废边，合模装置分开，即获得所需中空制品，流程图如图2-1所示。图 2-1 挤出吹塑中空成型机工艺流程第一、 吹塑机英语全称BLOW MOULDING MACHINE。简称BMM 。其基本工作原理为:向软化的热塑性的型坯中充气,使其紧贴到封闭模具的冷却表面,被吹胀的型坯凝固,形成中空塑料制品。 第二、 吹塑机的螺杆.有单螺杆 双螺杆和多螺杆因其制造的产品不同而不同。现在的螺杆大都是用电机带动用变频器控制螺杆转速.螺杆的机筒外面有加热线圈用来溶化塑料.有于每种塑料的溶点不同所以你在设计加热线圈应有三种温度功能显示.一为设定温度如200度.二为最高允许温度如250度,到达最高温度螺杆会自停.并报警显示.三为最低允许温度如160到过最低温度螺杆会自停.并报警显示.而螺杆的温度在最高温度或最低温度时电机无法起动! 第三、 模头.模头分为连续式和储料式。模头的主要作用是把溶化的塑料均匀的以5中空的型状挤出来以利于吹塑.二为最主要的控制型坯的壁厚以液压的方法来控制主要是用伺服比例阀上下的移动工作来控制模口开口大小从而控制型坯的壁厚.所以你在设计模头控制时我有以下几点意见.一在模头液压没起动时.螺杆电机不可能起动.二在模头口模完全封闭时螺杆电机也不能起动. 第四、 模具一般吹塑的模具大多是二半的.在工作时把从模头挤出来的型坯合在一起然后吹塑.它的标准程序一般是这样的:移模-合模-锁模-加压-吹针进入-吹气-排气-泄压-开模-移模-进入下一个循环.所以在设计控制时.移模不到位不合模,合模不到位不锁模.锁模不到位不加压.加压不到位吹针不进入.吹针进入不到位不吹气.排气时压力不到设定泄压值时.模具不开模.开模不到位不移模.移模不到位下一个循环停止工作并报警.每一个动作不到位都能报警并在PLC或操作面板能清楚的显示.还有是冷却水温度正常. .现在的吹塑机一般二台液压泵一为伺服液压专用用于控制模头主要为控制型坯的壁厚.二为吹塑机液压系统用.如移模.合模等等.因为液压是有各种电磁阀.液压油缸和各种连接机构组成一个系统.极其繁琐.在有于每个产品的生产和要求不同而它的生产工艺也会不同所以它的工作程序和要求也会不同.在一个封闭的吹塑机任意打开一个门液压泵都要停止只有在人工确认复位后才能重新启动.液压油位都要求有传感器低于液位时能报警并显示.液压油温度传感器常温和过高都能显示过高时能停机.液压在过载时以报警并停机和显示.气压要求能显示常态和过高和过低.在过高和过低能报警并显示.并要求能用按钮控制总进气.并在任意一个门打开时都能切断总进气也只有在人工确认复位后才能重新启动.2.2 吹塑成型工艺吹塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从吹塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。图2-2 吹塑成型压力时间曲线（1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并6测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）吹塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，吹塑过程可以用如图所示3.1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3） ，由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。 ）2.3 吹塑机工作流程 如流程图 2-3，也即如下：7挤出机内加温，温度到达 170-190 度时，固态的聚乙烯成为熔融态通过挤出机将熔融状态的聚乙烯挤到模头料仓中在模头中通过推料油缸控制打料板将熔融态的聚乙烯挤出，并由卸料油缸控制挤出量通过吹气口油缸调节，使吹气口到达吹气高度位置由主油缸提供动力合模，使用机械同步器使左模和右模同时相向运动合模后有锁紧油缸锁住主油缸，并使用增压缸，稳定住左模右模，施加压力将固态的聚乙烯加入到挤出机内8滑块油缸推动滑块运动，并保持压力吹气口进行吹气！为 0.6MPa吹气结束后，滑块油缸将滑块拉回原位置增压缸不作用，锁模缸解锁，同样由主油缸提供动力，通过机械同步器开模，吹气口回原位由机械手将吨装同取出，进行后加工，去除飞边完成加工图 2-3 吹塑机工作流程2.4 具体结构的实现及分析按吹塑机的工作流程进行分析：1. 将固态的聚乙烯加入到挤出机内 此处使用的挤出机型号为 PDHE1158。将固态的聚乙烯加入进挤出机，完成一次加工所需要的聚乙烯为 30 公斤。挤出机安装在吹塑机的第二层机架上面。聚乙烯在挤出机内加热，温度达到 170-190 度左右，固态的聚乙烯进入熔融状态，通过挤出机内的单螺杆9机构将熔融状态的聚乙烯挤出。挤出机简图如图 2-4 所示：图 2-4 挤出机简图2模头部分将熔融状态的聚乙烯挤进到模头料仓内，由模头内的推料油缸推动打料板，由此将熔融状态的聚乙烯从模头中挤出。模头中的卸料油缸的作用是用来调节卸料的多少及产品的壁厚。模头重量大约为 6 吨，由加工后的槽钢进行支撑（将两块槽钢合并为工字钢支撑） 。与挤出机一样安装于整体机架的第二层。以下是模头的简图，如图 2-5 所示：图 2-5 模头 简图103.吹气装置当熔融状态的聚乙烯挤出完成后，吹气口油缸调节吹气口位置，是其的位置大约在合模的中心位置。让后等合模完成吹气口在标准的吹气位置时进行吹气。吹的为 6 公斤的气。图 2-6 为吹气口装置及吹气口油缸。图 2-6 吹气部件4.合模及吹气 当吹气口位置适当调整后，吹塑机开始合模。合模由主油缸提供动力。通过机械同步器使左模和右模同时同向运动，在合模即将完成前，模具架住吹气口使其进行小范围的调节，让它位于合模的中心位置。机械同步器固定在导轨上，而其它的主动梁架、左右模架和从动梁架都固定在滑块上。主油缸安装在主动梁架上。主油缸推动左模架运动时，即是使主动梁架和左模架拉开距离。而主动梁架和从动梁架时间以两根拉杆连接，机械同步器一头连接主动梁架，一头连接做模架。当运动时，主动梁架和左模架拉开距离，机械同步器此时作用，通过拉杆的作用，形成了左模和右模的同时同向运动。图 2-7为其简图。11图 2-7 模架部件在主油缸运动结束后，由锁模缸运动，锁紧主油缸，使其不运动。锁模缸共有两个，其位置在主油缸的上方和下方。如图 2-8。图 2-8 主油缸此时增压油缸运动。推动左模架和右模架合紧，使左模架和右模架之间尽量无间隙。增压缸安装在从动模架上，推动右模架。在吹气之前，滑块油缸运动，推动滑块向前。在吹气完成之后，开模之前，滑块油缸再次运动。此时拉出滑块，以免开模是滑块拉坏了产品。滑块的作用是使产品的底部形成凹槽，方便接下来安装阀门。图 2-9 滑块油缸125. 开模 吹气结束，滑块油缸拉回滑块后，用机械手夹住产品的飞边，而后进行开摸。开模是增压缸不运动，锁紧油缸解锁，此时由主油缸提供动力。与合模方法相似，通过机械同步器实现左模和右模的同步反向运动。开模的运动方法与合模基本相似，仅工作顺序有所改变。其各个部件也看参照简图3-5。6. 出桶部件及后加工 开模之前由机械手夹住吨装桶的飞边。等开模结束后，机械手夹住飞边进行横向平移运动，将吨装桶取出。取出吨装桶后进行后加工。以手动工作方式去除吨装桶的飞边。至此整个加工结束。关于机械手，如图 2-10。其安装整个机架的二层下面，它所提供的运动为直线水平运动，无上下运动。图 2-10 机械手13第三章 总体设计3.1 吹塑中空成型的方法塑料的中空吹塑成型，即是将挤出或注射成型所得的半熔融状管坯（型坯）置于各种形状的模具中，在管坯（型坯）内通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模壁上，在经过冷却定型、脱模即得到中空制品的成型方法。其成型过程包括型坯的制造和型坯的吹塑，这种成型方法可用来生产各种包装容器、日常用品、儿童玩具、塑料箱包、汽车和摩托车用配件等。图 3-1 为挤出吹塑成型的原理图 3-1 挤出吹塑的原理中空吹塑工艺基本上分为两大类，即挤出吹塑和注射吹塑。两者的不同点在于型坯的制备，而后面的吹塑过程基本相同。本次设计的中空吹塑机是采用挤出吹塑工艺。该工艺是塑料原料通过挤出机里的螺杆旋转挤压、熔融、塑化。挤出管状型坯，然后趁热将型坯夹入模具中，通入压缩空气进行吹胀，使其紧贴模腔壁而获得模腔形状，在保持一定压力的情况下经冷却定型、开模、脱模得到所需的吹塑制品。1、连续式挤出吹塑该工艺是：挤出吹塑。其特点是由挤出机连续挤出管坯。其优点是：成型设备简单，投资少，容易操作。适宜于多种塑料的小型吹塑。这是目前国内中、小企业普遍采用的方法。2、储料式挤出吹塑14该工艺是：挤出储料压出吹塑这种成型工艺是将熔融塑料不断地挤入到一个储料缸内，待储料缸内的物料达到所需容量时，由压料活塞将存储的物料一次性压出来，通过机头而获取筒状管坯，经合模、吹胀、冷却定型。该工艺特点是：可用较小的机械设备来制造大型的中空容器。3.2 中空成型的材料及选择适用于中空吹塑成型的塑料主要有聚乙烯（PE） 、聚氯乙烯（PVC） 、聚丙烯（PP） 、聚苯乙烯（PS） 、热塑性聚酯（PETP 和 PBTP） 、聚碳酸酯（PC） 、聚酰胺（PA） 、醋酸纤维素、聚缩醛等。其中又以聚乙烯使用得最为广泛。凡熔体指数为 0.041.12 克/10 分的塑料都是比较优良的中空吹塑材料，大多用来制造包装药品的各种容器。低密度聚乙烯主要用作食品包装容器，高、低密度聚乙烯混合物主要用来制造各种普通容器；超高分子量聚乙烯主要用来制造燃料罐和大型桶等。聚氯乙烯因其透明性和气密性都很好，除了在化装品、洗涤等包装上得到广泛应用外，近年来由于使用卫生级的树脂及助剂，也广泛应用于饮料、食用油等食品方面的包装。常用吹塑材料介绍聚乙烯（PE）聚乙烯是塑料吹塑成型应用最多的塑料之一，容器10 升以下的中小型容器通常采用联续式挤出吹塑成型，25 升以上的大型容器多采用储料式挤出吹塑成型。聚乙烯用于吹塑成型有许多优点，它成型加工性好，制品物理机械性能优越而均衡，耐腐蚀性能突出，卫生性可靠，适于包装食品、药品等，此外聚乙烯原料来源丰富、成本低。目前，从几毫升的医用小瓶到容积几千升的大型化工容器均已大规模工业化生产。聚乙烯外观为角质状的固体。类似高级石蜡，无臭、无味、无毒，为柔而韧的半透明材料。着火时，燃烧缓慢、滴下胶质，不发烟，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，发出石蜡燃烧的气味。普通的聚乙烯按其密度大小可分为低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。LDPE 熔体弹性大，吹塑成型时表现出良好的离模膨胀性及耐垂伸性，大量地用来制造需承受挤压的中空容器，其美中不足之处是耐应力开裂性能及刚性欠佳；HDPE 的刚性及耐应力开裂性能均较好，高速挤出成型性好，但透明性较 LDPE 要差；一般来说，我们用挤出吹塑法成型中空制品时，应选择 MI 值较小的HDPE 原料, 其熔体指数值范围应在 1（克/10 分）以内，尤以 0.30.7 为宜，MI 值在此范围内的原料属于吹塑级，是最适宜于中空吹塑成型的原料。成型大中型吹塑制品时，为防止型坯下垂，MI 值宜选得偏低一些，而小型吹塑制品则宜选得偏高一些。HDPE 和LDPE 的吹塑成型温度不同。HDPE 的吹塑成型温度一般在 170220；而 LDPE 为15150190。此外，吹塑制品容积、形状不同，成型温度亦不尽相同。小型制品采取高速吹塑成型时，以取较高的成型温度为好；大型制品采取高速吹塑成型时，为降低垂伸效应，采取较低的成型温度比较有利。3.3 成型机模头 大型中空成型机采用“挤出吹塑”工作原理，粒状或粉状的塑料经过挤出机塑化达熔融状态进入机头，当机头储料量达到预定值时，机头口模打开，电气控制系统根据设定的型坯壁厚曲线，调整口模与芯模的间隙大小，进行多点型坯壁厚控制，同时注射油缸将熔融物料压出，形成制品型坯。图 3-2 为吹塑成型机头。吹塑中空成型机与挤吹中空成型机相比,主要结构的不同之处是塑化挤出及机头。挤吹中空成型,塑化挤出由挤出机组成、机头相应与挤出机功能匹配。注吹中空成型机塑化挤出由注射塑化装置组 成、机头相应与注塑化功能相匹配。口模在口模开关油缸作用下,塑化时,向下移动,关闭口模;注射时,向上移动,打开口模。型坯壁厚,通过调节口模打开间隙进行控制。周向壁厚均匀性,通过调整螺钉调节口模间隙来控制。 图 3-2 吹塑机机头3.4 成型机模架部件 由图1可知该模架由主动模架和从动模架两个部分组成。主动模架和从动模架都通过螺钉固定与滑块上，通过滑块在导轨上移动来实现左右模的合模动作。在主动梁架上装有一个与模具分型面在同一平面的液压缸，左右合模就是通过液压缸向右施力来实现的，在模架上还有滑块槽，当液压缸完成合模动作时，模架上的滑块会恰好嵌进槽中，保证合模到位。而从动梁架上有个增压缸，增压缸一方面在合模后保证左右模不会因为吹气16致使左右模分离，另一方面由于模板中心受到驱动油缸的作用力，降低了范本的重量，减少锁紧的变形量，使得装卸模具更容易，容模量更大，更适于机械手操作，性能上更加优越。图3-3为主模架、图3-4为从动模架图3-3 主模架17图3-4 从动模架3.5 成型机吹气部件气动系统由空气压缩机、控制执行系统的气动组件等组成。空气压缩机为气动系统动力源。成型工具箱、箱包的注吹中空成型机的气动执行动作有两个:预吹胀,模具吹胀制品成型。顶出可用机顶出,也可用气动顶出。机械顶出可节省顶出时间,即减少周期循环时间。制品成型、模具打开、范本后退,碰到机械手,制品被机械手取出。夹料、出料、撑料、下吹气等气动执行机构、根据成型制品要求,进行设置。我们这次设计的吹气部件不是固定与导轨架上，而是通过螺钉固定在滑块上，可以左右移动。当合模动作完成时，吹气头可以根据左右模位置，自动调整到中心位置，不需要采用其它高精度的位移传感器，对参数 变化的位置进行控制。图3-5为吹气部图3-5 吹气部件简图183.6 成型机合模装置近年来,插销式无拉杆合模装置发展较快,它具有锁模力大、分布均匀、装卸模具容易、容模量大、节能等方面的优点,因此,应在大型挤吹中空塑料成型机中推广使用。插销式无拉杆合模装置的导向运动部件应采用摩擦系数小、运动平稳、运行精度高的滚珠直线导轨,快速移模由伺服电机通滚珠丝杆来实现。高压锁模是由一范本上的插销插入另一范本上的锁紧套后,分布在其中一个范本左右两侧的两对以上的锁模油缸通过拉紧另一范本来实现的,反之,则为高压开模。本成型机合模装置与上面的不同，采用同步驱动无拉杆合模装置，该装置是一种最新的合模机构,它采用互相对称的两套液压驱动机构,分别同步驱动各自的模板。由于模板中心受驱动油缸的作用力,所以能降低范本的重量,减小锁紧变形量,从而使装卸模具更容易,容模量更大,更适合机械手的操作,性能上比插销式无拉杆合模机构更具有优越性,值得推广应用。该装置的同步驱动是通过齿轮同步器来实现的。图3-6为合模装置图3-6 合模装置3.7 成型机壁厚控制系统壁厚控制系统采用闭环反馈设计,其组成部分包括壁厚控制器、电液伺服阀、动作执行机构和作为信号反馈装置的电子尺。用户在壁厚控制器的面板上设定型坯壁厚轴向变化曲线,控制器根据曲线输出大小变化的电压或者电流信号至电液伺服阀,由电液伺服阀驱动执行机构控制模芯的上下移动,从而造成模芯缝隙的变化。电子尺通过测量缝隙的大小得出相应的电压信号反馈给壁厚控制器。这就构成了闭环的壁厚控制系统,如图3-7所19示。图3-7 壁厚控制系统结构示意图38 成型机液压系统液压系统由油泵和驱动油泵电机、控制执行机构的液压元件、冷却系统等组成。成型工具箱、箱包的注吹中空成型机、液压动力源采用高压小容量及中压大容量双联泵。双泵满足快速移模、快速注射,塑化的要求。小泵满足机头液压升降,低速移模,高压锁模、口模开关、整体移动、低速注射的要求。锁模压力由小泵工作压力控制,故对小泵工作压力可控制,以根据制品要求提供合适的锁模力,保护模具。双联泵合理组合,可降低泵和电机的容量、降低整机的装载功率。如需对型坯进行多点控制,小泵应采用反应灵敏的柱塞泵,以匹配于伺服控制系统。对于超大型的挤吹中空成型机,液压动力源可采用多泵多电机组合的方式。20图3-8 液压控制原理图21第四章 梁架部件设计4.1 主动梁架4.1.1 主动梁架与主油缸的分析主油缸主要作用在于承担合模过程中左模和右模的动力源。主油缸安装在主动梁架上。作用点为左模架。以左模分析，左模底下由滑块支撑，作用与梁架上，起滑块支撑重量为 3 吨左右，及梁架受到正压力为 3 吨。滑块安装在梁架上。定梁架的摩擦系数为 0.1。如图 4-1 所示。主动梁架与从动梁架通过拉杆连接在一起，当主动油缸在运动的时候，在机械同步器的作用下反向运动，从而完成合模或者开模部分。图 4-1 梁架4.1.2 主油缸液压系统分析主油缸主要作用在于承担合模过程中左模和右模的动力源。主油缸安装在主动梁架上。作用点为左模架。以左模分析，左模底下由滑块支撑，作用与梁架上，起滑块支撑重量为 3 吨左右，及梁架受到正压力为 3 吨。滑块安装在梁架上。定梁架的摩擦系数为 0.1，通过机械同步器进行受力分析选择主油缸。主油缸如图 4-2，液压原理如图 4-322图 4-2 主油缸图 4-3 主油缸液压原理图滑动摩擦力公式 f=uN其中 N 是压力，在水平地面的时候 N=mgu 是滑动摩擦因数fumg30.10N其参数为 液压系统工作压力为 16MPa油缸内径 125/活塞杆径 70油缸行程 14004.1.3 主动梁架与锁紧油缸的分析锁紧油缸在主油缸运动结束后进行运动，将主油缸锁紧使其不再作用。主油缸缸壁上23留有凹槽，在主油缸运动结束后锁紧油缸运动，锁进主油缸凹槽，稳定住主油缸。锁紧油缸分为上下两个。如图 4-4 所示图 4-4 锁紧油缸锁紧油缸液压系统如图 4-5图 4-5 锁紧油缸液压原理图其参数为液压系统工作压力为 16MPa24油缸内径 90/活塞杆径 380油缸行程 150.4.2 从动梁架4.2.1 从动梁架与增压油缸的分析增压缸在锁紧油缸锁住主油缸后进行运作，用于稳定左模和右模，除去模具间和主油缸凹槽内的间隙。并且在吹气过程中稳定模具，使模具不产生位移。增压缸安装在从动梁架上，作用于右模架。如图 4-6图 4-6 增压缸4.2.2 增压油缸系统分析增压油缸液压原理如图 4-8。吹气是以 0.6MPa 进行吹，模具的受力面积为 1 平方米FPS=0.6MPa 1 2m60.N其参数为