叶鹏　陈云飞　孙海鑫

摘 要：新形势下，传统制造企业面临严峻挑战，制造企业应响应国家号召，进一步实现节能减排降本增效的新目标，提高企业竞争力；本文将重点阐述传统两维吹塑在节能减排，提高生产效率方面的新思路、新方法，以事实数据为依据，详细论述提升两维吹塑生产效率的研究成果。

关键词：一模多腔 提高生产效率 两维吹塑

中图分类号：F273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0117-02

吹塑成型起源于19世纪30年代，直到1979年以后，吹塑成型才进入广泛应用的阶段。吹塑产品的应用涉及到汽车、办公设备、家用电器、医疗等生活的各个方面。中空吹塑（简称吹塑）是借助于气体压力使闭合在模具中的热熔型坯吹胀形成中空制品的方法，是最常用的塑料加工方法之一。中空吹塑又分为注射吹塑、挤出吹塑和拉伸吹塑，本文重点探讨适合大型和复杂吹塑制品的挤出吹塑。挤出吹塑成形过程，管坯直接由挤出机挤出，并垂挂在安装于机头正下方的预先分开的型腔中；当下垂的型坯达到规定的长度后立即合模，并靠设备模头的切口将管坯切断；从模具吹针通入压缩空气，使型坯吹胀紧贴模壁而成型；保压，待制品在型腔中冷却定型后开模取出制品。

1 两维吹塑行业面临的机遇与挑战

吹塑成型技术是随着塑料工业、机械制造等多种技术进步而不断发展的，在吹塑产品的设计、生产过程中，不断融入现代设计思想、设计工具，工程技术人员应充分利用先进的设计理念，结合人工经验，使制品设计、制造各个环节的效率提高，从而提高吹塑制品的质量及市场竞争能力。吹塑行业随着市场需求的变化，在原材料、机械设备、辅助生产等方面迎来了较大发展机遇。

1.1 原材料方面

为进一步满足吹塑制品的功能、性能要求，特别是一些特殊需求，如医药、食品包装等行业环保与安全需求，吹塑级的原料品种更加丰富多样，加工性能趋向更好，同时耐高温、耐腐蚀、耐紫外线、耐磨等多种特性可供选择；另一方面，材料的发展更加低成本、易加工、低密度、可回收等特性为吹塑带来了更广泛的应用市场。

1.2 机械设备方面

吹塑机械设备更加精密、高效化、智能化，多头共挤、多层共挤、多点壁厚控制、配合高温高强度耐磨螺杆等技术层出不穷，进一步满足了吹塑工艺需求；吹塑机械设备已有很大的改进，吹塑机械及设备吹塑机械的精密高效化，辅助生产（操作）设备的自动化。“精密高效”不仅指机械设备在生产成型过程中具有较高的速度和较高的压力，而且要求所生产的产品在外观尺寸波动和件重波动方面均能达到较高的稳定性，也就是说生产制品各个部位的尺寸和外形几何形状精度高、变形及收缩小、制品的外观及内在质量和生产效率等指标均要达到较高的水准，较新的成果有以下几方面。

（1）采用改进型红外加热技术进行再吹塑成型。

（2）非常高速的旋转挤塑压力，主要应用在牛奶瓶的生产上。

（3）模具附设在梭式压机上以补偿喷流现象。

（4）多层连续挤出吹塑成型防渗透性容器。

（5）通过对取向结晶和热结晶、预成型坯和模温、吹气压力，以及型坯在模腔内停留时间的严格控制，进行连续性热定形PET瓶的生产。

（6）储料缸式机头改进，使之能挤出热敏性塑料如 ABS—R、改性PPD和PVC。而且，重新设计的机头，在生产中可快速装拆以方便清理塑料，同时，对塑料的流变特性分析及计算机流道分析可设计流线型流道，以便于热敏性塑料的成型。

1.3 辅助生产方面

自动化夹取件，自动原料烘干配比设备，自动化去飞边，切割、称重、钻孔、检漏等，已经逐渐走向成熟和国产化，低成本化。

制品包装容器、工业制品将有较大增长，而且注射吹塑、多层吹塑会有快速的发展。

同时新形势下对于吹塑这种传统行业也面临较大挑战，具体如下。

（1）塑料加工技术更加智能化、多元化：3D打印技术取代了部分注塑、吹塑加工市场，先进焊接技术（红外、热气等）帮助注塑完成以前不能完成的结构，取代了部分吹塑结构设计。

（2）节能减排：吹塑行业本身属于高耗能，料坯利用率低，加工、回收能耗较大，热量损失严重。

（3）降本：现在工业市场人工成本越来越高，吹塑制品自动化难度相对较高，人难招、人难留，如何降本增效，在竞争日趋激烈的市场环境下，已迫在眉睫。

2 提高两维吹塑生产效率的新思路、新方法

如何有效提高吹塑竞争力，目前市场主要有以下几个方面：

（1）三维吹塑取代两维吹塑，主要是降低产品飞边料坯比例，减少塑料回收重复加热能耗，同时增加产品抗爆破强度，局部控制更加精确；目前主流的考特斯、ST等已经广泛引入中国市场。

（2）多工位共挤：一个模头，两个模具，模具可移动，通过模头不间断挤出料坯，增加生产效率，一般小型产品和模具适宜使用。

（3）多模头共挤：多个模头，多个模具，同时挤出生产，大幅度提升生产效率，效率可以翻几倍，国内一些较好的吹塑设备企业已有成熟机型在售。

现有市场主要就是以上三个方向在发展，本文将另辟视角，从传统两维吹塑生产过程精细化为出發点，在传统行业的基础上找出新的思路和方法，即一模多腔。

3 一模多腔提高生产效率的实践验证

首先，我们先了解一下吹塑模具，吹塑模具通常由两瓣凹模组成，并设有冷却通道和排气系统。与注射成型模具相比，吹塑模有以下特点。

（1）型腔压力小：吹塑模具型腔受到的压力为型坯的吹胀压力，一般为0.2～1.0MPa，而注射模具型腔内的压力要高得多（10～40MPa）。因此，吹塑模具对材料的要求较低，选择范围较宽，目前市场常用有P20、50号钢、铝合金等。

（2）吹塑模具只有凹模，且其型腔一般不需经硬化处理，除非要求长期生产。而注射模包括型芯与型腔，即既有凹模，又有凸模。

（3）注射模腔内熔体通过流动来成型：吹塑模腔内型坯则通过吹气膨胀来成型，这可减小制品上的流痕、熔接痕及模腔的磨损等问题。

（4）由于没有型芯，吹塑制品上较深的凹陷也能脱模，通常不需设置象注射模所广泛采用的滑块、顶杆或凸轮等（特殊产品需要滑块、顶杆）。

其次，我们再了解一下何为“一模多腔”。一模多腔，顾名思义，即一副模具中开发多个型腔，这样做的主要目的有以下几个方面。

（1）提高生产效率：经过测算，一模三腔生产效率至少提升2倍以上（已经考虑成型周期加长、切割飞边工时加长等因素）。

（2）提高料坯利用率：大家知道对于两维吹塑，有一个很大比例的成本支出用在无用料坯的废碎、回收再加热利用上，如何有效降低产品周边料坯比例，对吹塑成本下降有至关重要的影响。受限于形状复杂、转弯较多等诸多因素，产品料坯利用率往往较差，一模多腔的模具设计思路正是充分利用产品无用料坯。

但是，一模多腔并非只要一个模具多个型腔随意摆放，一模多腔模具设计应注意以下几个方面：

（1）充分考虑产品形状，尽可能多地利用空余料区域料坯，我们看一下图1这个设计例子，两个黄色框区域左右两个小风管，用的是主风管的空余料坯区域，而蓝色区域主风管用的是左右两个小风管的空余料坯区域，这样就把料坯回收区域比例至少降低一半。

（2）充分考虑产品壁厚要求，同一模具多个型腔制品，壁厚要求尽量一致，这样不会在调试过程中顾此失彼。

（3）同模产品直径相差不宜过大（1.5倍以内），否则吹胀拉伸比不一致，导致产品壁厚不易协调一致。

（4）型腔尽可能做成通腔，这样可以防止个别产品成型吹气不足形成次品概率。

4 讨论和建议

一模多腔模具设计，三腔以上大制品靠人工切除飞边料坯工作量已经很大，同时腔数越多，耗用时间也會越长，料坯在切除过程中很可能已冷却，给切除料坯造成影响，同时工人翻转等也会比较困难，可以在设计阶段对这些不利因素给予充分考虑。如果能实现自动化切除料坯，这些比例因素都会迎刃而解，多腔制品才能更好地向三腔以上发展。

5 结语

把传统行业做出新的高度，不仅需要新思路，更需要新技术支持，不断创新，推动新技术进步，最需要的是永不停滞地追求工匠精神。

参考文献

[1] 周河.提高吹塑薄膜生产线效率的开车及排除故障的方法[J].塑料，1979（4）：16-18，23.

[2] 刘学，张玉霞.塑料中空吹塑成型用原料、工艺及设备的发展[J].中国塑料，2010（3）：83-91.