中空制件凸緣高度對擠出吹塑和擠出吹塑-局部抽真空兩種成型工藝的影響

2013-12-12 黃虹 重慶理工大學材料科學與工程學院

  以帶凸緣的中空制件為研究對象,研究和分析了凸緣的高徑比對擠出吹塑和擠出吹塑-局部抽真空兩種成型工藝的影響,找到了合理的凸緣高徑比值,為中空制件的設計提供了可靠的參數,對擠出吹塑和擠出吹塑-局部抽真空兩種成型工藝進行比較,得出擠出吹塑-局部抽真空成型工藝能增大中空制件凸緣頂部壁厚,降低制件壁厚均方差,提高制件壁厚的均勻性,是一種優化中空制件壁厚分布的有效措施。

  隨著工農業生產的發展和人們生活水平提高,塑料中空制件的應用越來越廣泛,形狀也越來越復雜。尤其是塑料中空工業制件,受固定和安裝空間的影響,中空制件常常會有大的凸凹變化以及形狀不對稱,導致擠出吹塑成型加工中制件各個部位的變形量不同,以至成型制件壁厚不均勻,甚至出現吹破開裂的現象。為了適應形狀復雜制件的成型要求,擠出吹塑成型生產中采用了改變型坯軸向或徑向壁厚控制技術,如:可調節機頭、異型口模法、型坯溫差法和局部抽真空等方法改善制件的擠出吹塑成型加工性能,提高制件的壁厚均勻性,降低材料消耗,避免吹破吹裂。但是,隨著制件凸凹變化的增大,擠出吹塑成型加工的難度也增大,甚至不能進行成型加工。因此,在設計制件時,盡量避免制件大的凸凹變化。為此,專門針對中空制件凸緣高度對擠出吹塑和擠出吹塑-局部抽真空這兩種成型工藝的影響進行研究,并將兩種工藝進行對比,為中空制品設計、成型工藝選擇和模具設計提供參考。

1、實驗

  1.1、實驗模型與模具

  1.1.1、實驗模型

  首先,為了研究的進行,設計了實驗模型見圖1,模型凸緣的直徑為20mm,高度h分別為10,15,20,25,30mm;模型凸緣相對應的高徑比λ分別為:0.5,0.75,1.0,1.25,1.5。

實驗模型

圖1 實驗模型

  1.1.2、實驗模具

  根據實驗模型,設計和加工了實驗模具見圖2所示。圖2中,不帶凸緣部分為右凹模,帶凸緣部分為左凹模,根據凸緣高徑比不同,加工了5件,分別與右凹模構成吹塑成型模具的型腔。

模具型腔

圖2 模具型腔

  為了擠出吹塑過程中抽真空工序的進行,在凸緣頂部開設了抽真空通道,直徑為0.3mm,見圖3所示。

  1.2、實驗設備

  擠出機頭、吹塑模具、吹氣型芯:自制。擠出機:SJ-45/25型,重慶華榮塑機有限公司。空氣壓縮機:W-0.6/10型,重慶華西壓縮機廠。真空泵:VP-1型,溫嶺市陽一機電有限公司。合模機:JSS20-11AM型,溫州瀘甌電氣有限公司。

  尖頭千分尺、游標卡尺、數碼照相機等。

模具抽真空通道

圖3 模具抽真空通道

結論

  (1)當中空制件具有凸緣時,制件凸緣頂部壁厚最薄。

  (2)中空制件的凸緣高度越小,即凸緣高徑比λ越小,成型制件外形越飽滿,制件的最小壁厚越大,壁厚方差越小,制件壁厚越均勻。當制件的凸緣高徑比λ大于一定值時,制件凸緣部位會出現凹陷、吹破等現象。

  (3)采用不同的成型方法,制件的最大凸緣高徑比λmax不同。采用擠出吹塑-局部抽真空工藝,當制件凸緣高徑比λ≤1.0時,能獲得外形飽滿的制件,即擠出吹塑-局部抽真空工藝的最大凸緣高徑比≤1.0;而采用擠出吹塑工藝,當制件凸緣高徑比λ≤0.75,能獲得外形飽滿的制件,即擠出吹塑工藝的最大凸緣高徑比λmax≤0.75。

  (4)當凸緣高徑比λ相同時,擠出吹塑-局部抽真空工藝成型制件的最小壁厚大于擠出吹塑工藝成型制件的最小壁厚。

  (5)當凸緣高徑比λ相同時,擠出吹塑-局部抽

  真空工藝成型制件的壁厚均方差小于擠出吹塑工藝成型制件的壁厚均方差,擠出吹塑-局部抽真空工藝成型制件的壁厚均勻性比擠出吹塑工藝成型制件的壁厚均勻性高。

  (6)擠出吹塑-局部抽真空工藝與擠出吹塑工藝成型工藝相比,可以成型凸緣高徑比λ更大的中空制件,能增加制件的最小壁厚,提高制件壁厚的均勻性,提高制件品質。