刍议中空吹塑型坯壁厚多点控制研究

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【摘要】本文从中空吹塑型工艺特点出发，为了解决中空吹塑成型法在应用过程的所出现的问题，就采取了多点型坯壁厚控制装置技术，对多点型坯壁厚控制装置的工作原理进行了详细的说明，也对多点型坯壁厚控制装置技术进行了概述，并以摩托车塑料燃油箱为例说明了多点型坯壁厚控制装置技术的具体运用

【关键词】中空吹塑成型法；多点型坯壁厚控制装置；摩托车塑料燃油箱

【引言】中空吹塑成型法在是工业产品生产中是常用制造方法，因为它可以在最大程度上减少生产成本。但是由于技术限制，中空吹塑成型也有其固有的缺陷，就是无法控制中空吹塑成型产品的壁厚，产品在生产过程中受到自重的影响，导致产品出现缩颈或壁厚的厚度不够的现象。为了解决这个问题，工作人员采用了多点型坯壁厚控制装置技术，让产品的壁厚达到理想的厚度。

1.中空吹塑型工艺特点

中空吹塑产品生产的过程主要有3个方面，一是型坯的成型；二是型坯在模具内吹胀并形成制品；三是产品的冷却，其中型坯的成型是关键步骤，也是决定产品质量的关键环节。根据中空吹塑型产品的工艺特点可以知道，型坯在塑形过程中，塑料型坯一旦离开口模后，就会越变越大，因为在这时候型坯的长度和重量在不断的增加，但是型坯在成型过程中会受到重力的影响，这样就会使产品出现上薄下后的情况，尤其是大型的塑料制品。而且大型的塑料制品在制造过程中，它的直径会出现变化，在这个时候如果没有将型坯控制好，就会使产品出现厚壁不均匀的现象，这个时候就需要采用多点型坯壁厚控制装置技术，将产品的壁厚控制在±0.1 mm左右[1]。

2.多点型坯壁厚控制装置工作原理

在将制造原料放入储存缸内的时候，位移传感器会对储存位置进行检测，一旦达到预期标准，控制中心就会发出信号，停止储料，转而进行注射程序，这时候也会有位移传感器对注射量进行检测，帮助控制中心将注射量均匀的分布在相应的各等分区，并对其所需厚度进行编码，而且在每个等分区装上一个可变电位器，可以根据制品要求任意改变按钮。当控制装置的一级等分区的原料注射完成后，控制中心就会发出进行下一步的指令。将液压闭环用比例扩大器将其扩大后，在送到比例阀的线圈上，以此来改变比例阀的流量。这样做的目的是为了改变液压缸带动芯棒的位置，让开口间隙发生变化。通过传感器来检测间隙，并对其加强控制，依据间隙的开口大小来决定比例阀是否继续进行流量输出，如果开口量已经达到了预期值，就停止输出。再根据控制中心发出的指令，让比例阀带动口模处的芯棒进行轴向位移活动，让开口间隙的精度得到保证。

3.多点型坯壁厚控制装置技术

3.1多点型坯壁厚控制装置技术概述

影响塑料产品的壁厚的因素很多，但是一般都分为两种参数，制造参数以及产品几何参数。制造参数包括模具开口的控制时间点以及控制量、在制造过程中所需的塑坯中空流量、所需材料的特性、需要的压力值和在工作模温。几何参数则包括模具的直径、产品的外形曲线。在本研究中主要是加强对控制点的开量以及控制点的坐标参数的控制和调整，而其他的制造参数也会对塑坯壁厚的分布产生影响，但是为了能够更加简单的进行研究，我们将压力值以及模温都设为固定值，并利用高密度聚乙烯作为高分子材料。

本研究主要是对径向对称的中空吹塑产品的研究，研究的重点是减少纵向厚度的变异，设变异函数为f。

（1）

（2）

式中 表示的是成品（移除废料后）第i点的厚度； 表示的是平均值，一共有n点；T是目标厚度。

通过对公式（2）的推理我们可以将中空塑料产品的损失函数平均分为两个部分，即（ -T）代表的成本与目标厚度之间的差异；（n -1）s2/n代表的是成品各点厚度之间的差异。所以为了减少产品与目标值之间的差异以及降低输出变异，我们在选择是应该将变异函数作为目标。

利用控制点的开量大小来对塑坯厚度进行调整，让成品的厚度能够达到目标值，减少变化范围。不仅如此，还要对控制点的位置进行校正，从而改变控制点的坐标参数。在制作过程中将体积流率设为固定值，让产品在相同的时间内可以有固定的体积。但是如果两者之间的控制点的开量不同的话，就会使两者的塑坯厚度产生不同，从而使塑坯的长度也出现差异。所以在研究时，我们必须将控制点的位置调整会原位，让塑坯的厚度与长度保持原样，让目标函数值固定[2]。

在调整控制点时间时，我们必须将下降长度L与注射流量Q值进行固定，再让新的控制点的开量来计算出型坯剖面的截面积SL，将Sn设为变化的面积，得出公式

在这几个公式中，因为t的变化造成了控制点之间的长度l出现了变化，如果想要让控制点的总长度以及全部的时间都控制在一个固定值上，就必须在计算过程中，将控制点的长度固定，这样才能够让成品的壁厚的厚度均匀。但是所有的t加起来都不会大于固定值，那么实验人员就可以将t进行放大或者是缩小，以此来达到固定值。在对t进行调整后，其会对流量的大小产生一定的影响，所以我们对流量的大小也要进行比例调整，避免产品制造出来后会出现塑坯长度过长以及缩颈的现象，导致成本浪费。

3.2多点型坯壁厚控制装置技术的具体运用

主要是以摩托车塑料燃油箱为例来进行说明，在生产摩托车塑料燃油箱时，制造工厂采用中空吹塑成型坯壁厚多点控制法。由于摩托车塑料燃油箱的外形比较复杂，导致在制造过程中容易出现壁厚厚度不均匀的情况。在一般的情况下，摩托车塑料燃油箱的最小壁厚应该大于1.5毫米，但是在制造过程中，如果工作人员只是为了达到最低壁厚标准的话，就容易使其他部分的壁厚的厚度达到7毫米左右，壁厚厚度不均匀也会导致生产出来的摩托车塑料燃油箱的质量超标，存在着安全隐患。为了使摩托车塑料燃油箱的壁厚均匀，质量过关，工作人员在进行制造时，必须应用多点控制法将HDPE作为燃油箱的内层和外层，让型坯成型，并且增强型坯的强度，在应用PA和EVOH材料作为燃油箱的中间层，防止燃油渗透。而且在制作时，要采用异型口模调节型坯的径向壁厚分布，再结合型坯壁厚的纵向调节系统，让生产出来的摩托车塑料燃油箱的壁厚均匀分布，提高燃油箱的质量。[3]。

4.结语

在几何参数固定的情况下，我们可以采用多点控制的方法，将控制点的时间和开量控制在精确的范围内，以此来减少产品壁厚之间的差异，精确到±0.1mm，让工业在生产过程中可以更有效的减少生产成本，提高生产率。

【参考文献】

[1] 高永祥，来建良.塑料挤吹型胚控制器的设计[J].机电工程， 2010， 24（8）： 107-108.

[2] 杜巧连，陈旭辉，王成福等.中空成型机型坯壁厚控制系统的设计与研究[J].机电工程， 2013， 20（5）： 163-165.

[3] 王彦军. 浅谈摩托车塑料燃油箱的应用与发展[J]. 摩托车技术.2013.2