中空吹塑成型是一種發(fā)展迅速的塑料加工方法，分為擠出吹塑和注塑吹塑，目前，已發(fā)展成為僅次于注塑成型和擠出成型的第三大塑料制品成型方法。洗發(fā)水瓶是一種中空制件，在日常生活中隨處可見，結構上一般為瓶口比瓶身小得多，無法用注塑成型方法一次成型，需要用中空吹塑成型生產(chǎn)。擠出吹塑模具具有結構簡單、成本低、工藝簡單、效益高等特點。筆者對一款洗發(fā)水瓶的擠出吹塑模具進行了設計。

1 洗發(fā)水瓶結構分析

洗發(fā)水瓶的示意圖如圖1所示。

因高密度聚乙烯(PE-HD)容器手感好，質輕，無毒無味，適用于洗發(fā)水的包裝，瓶體選用PE-HD材料，其密度為0.95 g/cm 。洗發(fā)水瓶的容積為450 mL，壁厚約為1.0 mm。客戶要求成型的產(chǎn)品無飛邊，分模線處要結合平整，無錯位，無明顯分模線痕跡。

2 擠出吹塑模具結構設計

在塑料中空制品生產(chǎn)中，吹塑制品的質量和產(chǎn)量除了受到吹塑設備的精度及其自動化程度的影響外，主要受吹塑模具結構和模具加工質量的影響。在模具結構方面，切坯口的結構、排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設置合適與否，對制品質量和產(chǎn)量有著非常大的影響。

2.1 擠出吹塑模具整體結構

擠出吹塑模具主要是由兩瓣凹模型腔(陰模)構成，吹塑成型時模具應滿足以下要求：

(1)可成型形狀較復雜的中空制品；

(2)能有效地夾斷型坯，并保證制品接合線的強度；

(3)能有效和快速排氣；

(4)能快速、均勻地冷卻塑料制品，并減小模具壁內的溫度梯度，以減少成型時間與制品翹曲量。

由于洗發(fā)水瓶相對來說比較小，生產(chǎn)批量大，從降低制造加工模具成本和保證模具精度等方面綜合考慮，擠出吹塑模具采用一模兩腔結構，整體設計借助Pro/E 4.0軟件完成。在Pro/E 4.0中，完成整套模具的設計流程為：首先依據(jù)原始尺寸建立洗發(fā)水瓶的原始三維模型，其次在“制造”模塊，以子類型為“模具型腔”新建文件，調入前面建好的三維模型并做好一模兩腔的布局，按“按尺寸”規(guī)則設置參照模型的縮水率為2％，適當放大原模型，以抵消制品吹漲后冷卻時在尺寸上產(chǎn)生的收縮，然后創(chuàng)建毛坯工件，進行分型面設計，再利用分型面分割體積塊并抽取模具元件，再在模具元件上進行切坯口、余料槽、排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的結構設計，最后進行導柱、導套等輔助部分的加工設計。

洗發(fā)水瓶的擠出吹塑模具由兩瓣完全對稱的凹模型腔組成，最終完成的凹模型腔的組合結構如圖2所示。

合模之前，擠出型坯逐漸從擠出機機頭擠入兩瓣凹模型腔的中間，達到所需的型坯長度后，兩瓣凹模同時向中心靠攏，位于另一半凹模上的導柱插入導柱孔4，在吹塑機的鎖模力作用下鎖緊模具，瓶口嵌塊2與瓶底嵌塊6上的切坯口切除多余的坯料，然后，吹氣桿從瓶口部分插入，成型瓶口并通人壓縮氣體吹漲瓶坯得到洗發(fā)水瓶制品。開模時，兩瓣凹模同時向外分開，脫出制品。

2.2 分型面的選擇

分型面設計是設計吹塑模具時首先要考慮的一個問題。分型面的位置應使模具對稱，減小吹脹比，易于制品脫模。因此，分型面的位置由吹塑制品的形狀確定。洗發(fā)水瓶的外形類似橢圓形，對橢圓形容器，分型面應通過橢圓形的長軸，吹塑模具以分型面為界，設計成相配合的兩個對稱半模，半模結構如圖2所示。

2.3 切坯口和余料槽設計

在吹塑成型過程中，模具閉合的同時應將多余的料切斷，所以擠出吹塑模具的瓶口和瓶底部位均設有切坯口，它不僅起切斷余料的作用，同時在吹脹之前，它還起著在模內夾持封閉型坯的作用。設計瓶口和瓶底嵌塊時應主要考慮切坯口與余料槽的結構，它們對吹塑制品的成型與性能有重要的影響。

洗發(fā)水瓶的頸部和底部均采用嵌塊設計，切坯口位于嵌塊上，做成一個整體，有助于切去頸部余料，減少裝配誤差。擠出吹塑模具的?？诓糠謶卿h利的切口，以便切斷型坯。切斷型坯的切坯口的寬度約為0.5~2.5 mm，過小會減小吹塑制品接合縫的厚度，降低其接合強度，甚至容易切破型坯導致制品不易或不能吹脹；過大則無法切斷多余的尾料，甚至無法使模具完全閉合，導致制品出現(xiàn)明顯的合模飛邊或在合模處向外凸。取切坯口寬度為1mm。

在夾坯口刃口后方開設余料槽，其位于模具分型面上。余料槽的深度對吹塑制品的成型有很大影響，尤其是對直徑大、壁厚小的型坯。因此，余料槽的槽深選擇要合適，每半邊模具的余料槽深度取型坯壁厚的90%，即0.9 mm。切坯口和余料槽的具體結構如圖3所示。

2.4 排氣系統(tǒng)的設計

與注塑成型相比，成型容積相同的中空制品時，吹塑模具內排出的空氣量要比注塑成型模具多得多，而且吹塑模具內的壓力很小，空氣不易排出模外，因此，對吹塑模具的排氣功能要求較高。排氣不良將導致制品表面出現(xiàn)粗糙、凹痕、表面文字或圖案不清晰等缺陷，另外，還會延長制品的冷卻時間，造成制品壁厚分布不均勻，降低制品的力學性能。對于PE-HD吹塑制品，為使制品有光滑的表面，一般需要對模具型腔表面作噴砂處理，使模具型腔表面稍微有些粗糙，因為這樣能在模具型腔內提供表面微小的網(wǎng)狀排氣通道，使模具型腔易于排氣。此洗發(fā)水瓶的制造材料為PE-HD，故采用的排氣方法是：在模具型腔表面進行噴砂處理并在分型面上開設排氣槽。排氣槽采用先淺后深，先窄后寬的形式進行銑削加工。由于洗發(fā)水瓶的外觀要求較高，排氣槽深度的選取要恰當，不應在制品上留下痕跡。對于外觀要求高的制品，排氣槽寬度可取5～25 mm。故在靠近內腔壁處設計淺槽的槽深僅為0.02 mm，槽寬為13 mm，長為1.5 mm，以免在制品上留下明顯的痕跡；之后深槽的槽深擴大至1.5 mm，槽寬為16 mm，一直延伸至模外，以順利排氣。

2.5 冷卻系統(tǒng)的設計

由于洗發(fā)水瓶模具的尺寸比較小，采用的冷卻方式與注塑模具類似，直接在模壁內縱、橫方向鉆出冷卻水通道，其特點是冷卻水直接接觸模體散熱，結構簡單，冷卻效果較好。冷卻水從模具底部進去，出口處設在模具的頂部，一方面可避免產(chǎn)生空氣泡，另一方面是因為出口處的冷卻水經(jīng)過熱傳導后，其水溫比人口時高，能使冷卻水按自然升溫的方向流動，有利于模具溫差的均勻性。通常冷卻水通道的直徑一般為10~15 mm冷卻水通道的孔徑取12 mm，冷卻水通道的排布如圖2所示。

3 結語

設計了容量為450 mL的洗發(fā)水瓶擠出吹塑模，采用一模兩腔，切坯口寬度設計為1mm，分型面上開設排氣槽，直接在模壁內縱、橫方向鉆出冷卻水路進行冷卻。經(jīng)生產(chǎn)驗證，該模具切坯、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)效果好，成型的制品質量較好，制品表面輪廓清楚、光滑，具有良好的經(jīng)濟效益。