瓶罐玻璃模具设计的探讨.pdfVIP

浅谈瓶罐玻璃模具

四川天马玻璃田文忠

模具在玻璃瓶罐生产中占有重要的地位，玻璃瓶罐是在一定形

状内腔的模具内成型，其质量很大程度上取决于模具质量，包括模具

的设计、材料、加工精度和维修质量等。制瓶机完成一件产品的过程，

基本上是靠操作模具的动作顺序来实现的。模具是直接影响产品质量

的工件，它的损坏不仅是模具本身的损失，还会产生大量的产品缺陷，

甚至使产品报废。

模具的设计是一项复杂的工作。目前模具设计在很大程度上根

据经验。特别是初型模的设计，很难用数学公式来确定，要设计合理

的初型模，设计人员必须考虑玻璃的料性，玻璃在模腔内的分布情况，

制瓶工艺等一系列的复杂因素，一个合格的设计人员必须具备丰富的

理论知识和实践经验。模具要经过设计打样再分析再修正才能生产出

高质量的玻璃瓶罐。不懂生产的模具设计就是一次伟大的冒险。国外

已经开发出模具设计软件，它可以模拟瓶子在初模和成模内的成型过

程，准确的了解玻璃在模具的分散过程和分布情况。从而提高模具设

计的精确性，缩短设计时间。采用标准化设计可以降低成本，提高效

益。（下图是小口压吹的整过成型过程电脑模拟供参考）

目前瓶罐成型的主要方式有：吹吹、压吹、和小口压吹。无论

用现有的哪一种玻璃成型方法，就模且所处的作业条件来说都是很差

的。鉴于热玻璃成型和最终制成成品所发生的许多复杂的物理化学和

机械过程，对模具材料所提出的要求是极其苛刻的。一般玻璃模材料

应具备下列一些最重要性质：

➢易于机械加工，耐碎裂，耐热冲击

➢导热热性好，线膨胀系数小，抗生长

➢耐热，耐磨

➢组织致密均匀，粘附温度高，成型表而光洽度好，耐腐蚀等

模具是玻璃成型中不可缺少的装备，玻璃生产的质量与产量都和

模具直接有关，因而模具材料的选用、加工、维修和检验是确保模具

质量与成型质量的重要措施。

上图是玻璃瓶在整个生产过程中玻璃各模具受热过程的模拟，在

玻璃成型过程中，要求模具能长期经受在高温条件下工作，玻璃的入

模温度在900～1100℃问，出模温度在500～600℃左右。模具中玻璃

的停留时间一般为5～60s。如果模具材质的耐热性差，在使用过程中

就很容易发生龟裂，导致制品表面产生较多的龟纹，这样不仅影响制

品的外观质量，同时也影响其热稳定性和强度

热扩散速率：玻璃入模和出模的温差为在400～500℃。玻璃在

模具中的停留时间为几秒到几十秒。要求模具材质也在这段时间内扩

散掉这部分热量，而模具的热扩散速率将直接影响到制品的成型速

度。不同规格的制品要求其热扩散速率的大小也不一样，一般大规格

制品，因成型速度慢，制品在模具中的停留时间也长，相应地要求热

扩散速率就较低。反之，成型速度很快的制品，其在模具中的停留时

间必然很短，因而希望模具能在较短的间隙时间内尽快地得到冷却，

相应地要求热扩散速率也较快。

热冲击性：为了便于制品出模和及时对制品固形，必须对模具和

制品进行风冷。而当制品出模后为使模具保持清洁和及时散热，又必

须对模具进行风冷，这一切措施都构成了对模具的热冲击，若模具材

质不能经受耐急冷急热性能的冲击，就会造成模具龟裂，影响制品质

量。

膨胀与高温变形性能：当材料的膨胀性能变化显著时，不仅会造

成成型与脱模等一系列困难，而且使制品在接合处有粗大的接合缝，

造成在脱模过程中制品在该区域容易发生炸裂，模具也容易损坏，因

此希望使用低热膨胀性的材料来制造模具。

上图是模具在受热中的电脑模拟，由于模具长期处于高温负荷下

工作，容易造成模具高温变形，影响模具的精度，造成制品矫曲或公

差不符要求等情况．严重的甚至影响入模与脱模的连贯性，因此要求

模具的材质必须高温变形性能要优越。

一般选择低膨胀系数的材质，其高温变形性能必然优越。模具长

期在急冷与急热的高速负荷状态下运转与工作，因而要求模具能在这

一恶劣工作环境下能连续使用较长时间而不致有网络裂纹(龟裂)等

出现。故要求材质能有较好的热疲劳性能。

抗氧化性：由于模具直接接触的玻璃液温度均较高，故氧化过程

就进行得很快，但当接触温度低于500℃时，铸铁材料的氧化进行得

很缓慢。大部分模具的损坏原因都是由氧化引起的，故在工艺允许的

前提下适当降低成型温度，有利丁延长模具的使用寿命。用风冷对模

具实施最有效的冷却就显得尤为重要，下图是一排垂冷孔和两排垂冷

孔对模具冷却的模具温度模拟。我