降低PET碳酸瓶成型压力的瓶底模结构优化及实验研究_胡青春.pdf
《降低PET碳酸瓶成型压力的瓶底模结构优化及实验研究_胡青春.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《降低PET碳酸瓶成型压力的瓶底模结构优化及实验研究_胡青春.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月塑料工业 降低 碳酸瓶成型压力的瓶底模结构优化及实验研究胡青春,王桢皓,姜晓平,董书生,梁炎均(华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州;广东星联精密机械有限公司,广东 佛山)摘要:针对五爪瓣型的聚对苯二甲酸乙二醇酯()碳酸瓶底在吹塑过程中成型困难的问题,提出一种改进的底模结构,以降低最低吹塑压力。利用 软件有限元分析,研究了碳酸瓶底的不同几何特征对于吹塑成型中材料流动性的影响,并获得瓶底厚度分布的点云数据。使用 仿真非均匀壁厚的瓶底力学性能,在保证一定瓶底性能的前提下,对原瓶底结构进行优化设计。以 雪碧瓶为例设计测试底模进行实验,测试的最低吹塑成型气压由原底模的 降低为
2、 ,且在凸底测试中,组测试样品的 底中心高度最低为.,高于要求的标准.。关键词:碳酸瓶;吹塑;瓶底性能;流动性;有限元中图分类号:.文献标识码:文章编号:():.开放科学(资源服务)标识码():,(,;.,.,):(),.,.:;聚对苯二甲酸乙二醇酯()是生产饮用包装水的主要材料,注塑拉伸吹塑工艺是现在生产 饮料瓶使用最广泛的成型工艺,其过程是先在注塑模中注入 材料生产瓶坯。然后将瓶坯放入红外烤箱中,再加热到玻璃转变温度以上(约 以上)。将加热后的瓶坯放入拉伸吹塑模中,拉伸杆将瓶坯顶向底模,使瓶坯产生轴向应变,在此过程当中,还要向瓶坯中先后通入低、高压力的气体,称之为预吹和高吹,前者的作用是防
3、止在拉伸过程中发生瓶坯包杆冷却的情况,后者作用是将瓶坯紧贴向模具内壁,使瓶坯发生周向应变,最终脱模取出完成 瓶的生产。在碳酸瓶的成型过程中,因为其特殊的爪瓣型底部结构,碳酸瓶的成型需要更大的高吹压力。本文将讨论碳酸瓶底各个部位在不同几何尺寸下的吹塑成型性能以及抗内压的力学性能,找到利于材料流动的瓶底形状改善方向,并保证瓶底的力学性能。目前有关 吹塑的研究大都有关于瓶身的轻量化、吹塑工艺、顶压性能与结构优化、改善瓶体厚度分布或瓶坯的温度厚度分布,对于瓶坯材料在吹塑时流动性的研究较少。通过改进吹塑模具结构,提高瓶坯在模具中的流动性能,能够减小生产时的吹塑压力,从而作者简介:王桢皓,男,年生,硕士研
4、究生,主要研究方向为机械设计及理论。.塑 料 工 业 年 减少在压气机的能源消耗,以及提高生产的安全可靠性。计算模型.本构模型 是非线性的黏弹性材料,等和 等的研究表明了在不同拉伸条件下 方形样片表现出不同的拉伸性能,故使用有限元模拟材料变形过程需要能够描述其力学行为的本构模型。和 提出了一种基于物理的三维本构模型,该模型在低温和短时间尺度下表现为玻璃响应,在高温和长时间尺度下表现为类似橡胶的响应,因此是一种玻璃橡胶本构模型,模型在高温,长时间的条件下,该模型的适用性受到构象弛豫的限制。等提出一种积分型本构模型,即 本构模型,该模型计算结果与实验数据的一致性好,本文采用 本构模型对吹塑过程进行
5、有限元模拟。模型的时间积分本构模型为:()()(,)(,)()式中,()应力张量;()时间存储函数;(,)两个应变常量,的衰减函数;()手指应变张量。本文使用的本构模型为最简单的无阻尼 模型,其中 (,),所采用的离散松弛时间谱为:.,.,。.几何模型本文以 雪碧瓶为原始模型进行优化,其底模的基本尺寸为底模顶部直径.,最大深度.,支撑脚到中心轴的距离约 。底中心高度;凹槽纵截面底部路径;凹槽底宽;槽侧壁张角。图 瓶底几何模型 瓶底的几何模型如图 所示,优化设计变量的几何特征为底中心的高度。凹槽纵截面底部曲线,具体分为曲线在瓶半径方向的投影称为槽长与曲线两端连线到曲线的最远距离称为拱高;槽底部圆
6、弧的半径,这影响槽底部的宽度;凹槽两个侧壁之间的夹角。对于每一个几何特征,设置一个标准值,得到一个标准模型,然后每一特征再设置一上限值和一下限值,产生共 个测试模型,如表所示。表 瓶底优化模型参数设置 优化变量初始参数下限值上限值底中心高 槽高 槽长 拱高 槽底半径 张角().吹塑仿真及材料流动性分析对于每一测试模型,建立瓶坯和底模的简化有限元网格模型如图 所示。图 吹塑仿真的有限元网格模型 在吹塑仿真中,对吹塑过程进行简化。由于只讨论不同底模对于 材料吹塑流动性的影响,所以将原本的模腔底模和瓶坯组成的拉伸吹塑过程简化为底模和半瓶坯的吹塑过程,并将半瓶坯的厚度分布简化为 的均匀分布,从而大大减
7、少单元数量,降低仿真的时间成本。图 吹塑加载曲线 对瓶坯施加如图 中所示的阶梯式逐步增大的压强,记录材料在压强的作用下与模具完全贴合的时第 卷第 期胡青春,等:降低 碳酸瓶成型压力的瓶底模结构优化及实验研究间,如表 所示。表 各测试模型吹塑仿真贴合模具时间 优化变量参数接触时间 接触时间差值 底中心高.槽底半径.槽长.槽高.拱高.张角().从表中数据来看,当拱高由 增加至 时,对材料接触时间的影响最大,接触时间由.降低至.,共减少.,其次是张角由减少至 时,接触时间由.降低至.,共减少.。其余的因素之间对材料接触时间的影响相近,且其余因素对接触时间的影响都明显小于张角与拱高两因素。对接触时间的
8、影响都是减小该优化变量,能够缩短瓶坯与模具内表面接触的时间。瓶底的结构强度分析在进行碳酸瓶的瓶底优化设计时,需要考虑优化后的瓶底是否有一定的抗内压强度,这就需要对于每一吹塑后的瓶底模型进行力学性能的仿真验证。不同于一般的壳模型,吹塑成型得到的瓶底壳模型是厚度分布不均匀的,若设置一致厚度则会产生较大误差。本文采用 与 的联合仿真,首先从 结果文件中导出瓶坯材料区域的厚度信息,在吹塑后的瓶壁上以均匀间距选取 个点云采样点,并以绝对空间坐标厚度的格式输出。然后在 截面属性中设置解析映射场,导入厚度分布文件。设置 材料在常温下为杨氏模量为.的弹性材料,泊松比为.。载荷边界条件设置为内表面大小为.的压强
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 降低 PET 碳酸 成型 压力 瓶底 结构 优化 实验 研究 青春
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。