聚丙烯输液瓶吹塑模具设计

2014-01-31娄晓

机电信息 2014年15期

娄晓

（湖南都市职业学院，湖南长沙410000）

0 引言

在中国的大容量输液容器市场，主要有玻璃瓶、非PVC软袋和聚丙烯塑料瓶3种大输液包装形式。其中，聚丙烯塑料瓶大输液包装容器在我国占有很大的市场份额。聚丙烯输液瓶使用的材料为医疗级聚丙烯（PP），一般是通过两步法吹瓶机将管胚吹制成瓶来进行生产。其中，两步法吹瓶机的核心之一就是用来吹制聚丙烯输液瓶的吹塑模具。

1 零件工艺分析

图1 所示聚丙烯输液瓶是一种薄壁容器，最薄处约为0.1～0.3 mm，材料为PP，收缩率为16‰。该产品生产工艺类似于PET矿泉水瓶，但材料不同，PET矿泉水瓶吹制的压力为30 kg以上，PP输液瓶吹制的压力为10～16 kg。吹制成的输液瓶要求外表光滑，无任何破损和小孔，成型饱满，无明显的合模线等。

图1 聚丙烯输液瓶

2 模具结构设计

分析图1输液瓶的形状，瓶身为光滑无凹陷结构，底部有凹陷和缺口。吹瓶模具在分型时需要考虑到模具的加工等，因此模具不能存在倒扣等结构，再结合吹瓶机模具安装架的结构等，我们把模具分为3大部分。首先，我们把瓶底的部分单独分出来，分型面为瓶底凹陷区域与平面的交接处；其次，我们把瓶身分成2部分，考虑到吹瓶机的工艺特性，我们选择输液瓶窄方向的中心为分模面。这样模具就分为左半模具、右半模具和底部模具，左、右半模为对称结构，分别安装在吹瓶机的模架上，底模安装在吹瓶机的底模架上。开模时，首先左、右半模在吹瓶机的模架上移动，同时与产品脱开，底模待左、右半模脱开后再向下运动脱开。

通过Creo Parametric 2.0三维软件辅助设计，模具与产品的关系如图2所示，图2中间为输液瓶，左、右为模具，底部为底模。

图2 模具与产品的关系

3 模具排气槽设计

输液瓶的制作流程如下：由一个小的管胚经过加热至吹塑温度后送到吹塑模具，通过高压压缩空气吹制而成。由于吹塑模具的特性，模具在吹制的过程中需要在模具的型腔上设置排气槽，以便排除原有模具型腔中的空气。如图2所示，需要在左、右半模的分模面上加工4～5条4 mm宽、0.2 mm深的排气槽；同样，在底部模具的分型面上也要分别加工4条4 mm宽、0.2 mm深的排气槽。排气槽的深度设置也是通过实践测试过的，如果深度太大，会造成产品上有排气槽的突出印记，影响产品的美观性，如果太浅，输液瓶在吹制的过程中由于排气不畅，局部会成型不良，导致外观成型不全或不饱满，情况严重时甚至会造成破瓶等现象，从而影响输液瓶质量。

4 模具的冷却

模具的冷却系统在吹塑模具的过程中是很重要的部分，一旦模具冷却不好，直接反映出来的就是产品质量存在问题。输液瓶在模具中吹制成型时，由于瓶的温度会达到130℃以上，因此定型时需要模具本身的温度比较低，以便吸收瓶的温度来冷却固定瓶的形状。一般我们利用冷水机提供的5～15℃的低温冷却水来冷却模具。

在设计模具时必须考虑冷却效果，冷却效果好坏主要由2个方面决定，一为模具本身的导热系数，另一为模具的冷却水道设置。导热系数主要与材料有关，这里我们选用的左、右半模材料为7075的高强度铝合金，其导热效果很好，底部模具材料为H62黄铜，其导热效果也很好。模具的冷却水道设置也很关键，如图2所示，在左、右半模上分别加工了一进一出直径为10 mm的冷却水道。模具冷却水道的具体分布如图3所示，通过在模具上加工深孔和打入堵头，将水路隔断成一条通道，进、出模具水孔为管螺纹，与管螺纹接头连接，冷却水经过在模具内部的来回流动，将热量带走，以降低模具的温度。同样，我们在底部模具的安装架上也设置了冷却水道，用于降低底部模具的温度，进而冷却输液瓶。