吹瓶机锁模装置的设计与分析(附件)
锁模装置作为吹瓶机的重要装置，其性能的好坏关系着制品的质量。本课题研究的是高速旋转式吹瓶机的锁模装置。该锁模装置，制造和维护成本比较高，吹出来的瓶子合模线较明显，影响瓶子的美观。由于设计定位基准与合模基准不重合，原来的锁模装置需要一套内压力补偿装置，而且锁模孔精度要求高。本文对传统的高速旋转式吹瓶机的锁模装置分析研究，提出了斜楔式锁模装置。并对锁紧装置进行了力学分析，还对基本参数和尺寸以及受力形式做出了分析。同时也对锁模装置进行了校核和有限元分析。具体内容包括以下几个方面： （1）第一章讲述了课吹瓶机的基础概念和国内外的发展现状，我国确实与世界先进生产水平存在一定的差距。接下来阐述了锁模装置的组成和锁模装置的功能作用。还有锁模装置的传动方式（气压传动、液压传动、机械传动），锁模装置的工艺参数和结构形式。最后详细介绍了锁模装置的研究现状。 （2）首先介绍了锁模装置的研制思路，两步法成型工艺，PET瓶的性能要求和加工过程。然后对楔形夹紧结构和螺旋夹紧机构进行了分析比较。最终，针对现有的锁模装置的缺陷，在原有的基础上加以改进，选择斜楔式锁模原理的方案。 原来的锁模结构需要补偿内压力，这样系统才能正确的运行，完成生产。并且对锁模孔加工精度要求很高，要不生产出来的产品质量不高，也会影响生产效率。本文设计的锁模方案通过挤压内模具的方式来提供锁模力，这样就可以锁紧模具。这样就简化了结构，方便了制造，不需要内压力补偿，同时也降低了对精度的要求。了解了锁模装置的工作原理，接着阐述了锁模装置自锁的条件。接着求解了锁模装置的基本尺寸和基本参数。最终得知锁模装置的受力形式。对锁模装置关键部件进行了校核，锁紧轴强度校核。关键部件符合强度要求，保证了锁模装置正常的运行 （3）对关键部件有限元分析，并根据结果决定其是否需要优化。关键词：锁模装置；吹瓶机；斜楔锁紧原理；力学分析；强度校核；有限元分析摘要 III 目录
摘要 III
目录 I
第一章 绪论 1
1.1课题来源与背景 1
1.2吹瓶机概述 1
1.2.1吹瓶机基础概念 1
1.2.2国产吹瓶机的发展现状 2
1.3锁模装置的概述 3
1.3.1锁模装置的组成 3
1.3.2锁模装
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
；有限元分析摘要 III 目录
摘要 III
目录 I
第一章 绪论 1
1.1课题来源与背景 1
1.2吹瓶机概述 1
1.2.1吹瓶机基础概念 1
1.2.2国产吹瓶机的发展现状 2
1.3锁模装置的概述 3
1.3.1锁模装置的组成 3
1.3.2锁模装置的功能作用 3
1.3.3锁模装置的传动方式 3
1.3.4锁模装置的工艺参数 4
1.4常见锁模装置结构形式 5
1.4.1高速旋转式吹瓶机的锁模结构 5
1.4.2肘杆式锁模机构 5
1.4.3全液压式锁模机构 6
1.4.4转盘式锁模结构 6
1.5锁模装置的研究现状 7
1.6本章小结 8
第二章 基于斜楔原理的锁模装置的设计 10
2.1锁模装置的研制思路 10
2.1.1两步法吹拉成型工艺 10
2.1.2现有锁模装置的固有缺陷 11
2.1.3基本夹紧机构的分析 12
2.2基于斜楔原理的锁模方案设计 15
2.3本章小结 16
第三章斜楔式锁模装置的力学特性分析 17
3.1.锁模装置的自锁及正常运动条件 17
3.1.1锁模装置的工作原理 17
3.1.2锁模机构自锁的条件 17
3.1.3锁模机构正常运动条件
3.2锁模基本参数的计算 19
3.2.1模腔的尺寸 19
3.2.2锁模力 19
3.2.3锁模装置循环受力形式 21
3.3关键部件校核分析 21
3.3.1锁紧轴强度校核 21
第四章有限元分析与优化 26
4.1模块斜楔的有限元分析 26
4.2锁模轴的有限元分析 28
第五章总结与展望 31
5.1全文总结 31
5.2课题展望 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题来源与背景
21世纪以来，饮料行业在我国逐渐崛起。上个世纪开始，PET饮料瓶的包装也各式不同，其最常见的应当是注一拉一吹成型的PET饮料瓶，具有阻隔性好、机械性能高、耐腐蚀性强、呈透明状、可以再利用等优点，被广泛应用于各种饮料产品的包装。PET吹瓶技术恰恰顺应了绿色环保政策，有利于社会可持续发展，自然受到广大饮料商的青睐，也具有广阔的市场前景。
国外对吹瓶机的研制比较早，大约从上世界从七十年代初开始。我国虽然起步比较晚，但是发展的比较快，生产的种类也比较多。但是与发达国家还有不小的差距。
由于技术差距，我国每年都进口大量饮料机械。国外饮料机械比较可靠，高效。但随着我国饮料行业的发展，必须进口替代，发展我们自己的技术。因此饮料包装机械市场有很大潜力，未来中空吹瓶机将朝着高速高效，自动智能，结构简单，安全可靠的方向发展。本设计就是根据这一工程应用需要，设计中空吹瓶机的锁模装置，并对其进行优化。
1.2吹瓶机概述
1.2.1吹瓶机基础概念
根据机器的性能，可以分为半自动和自动，根据机器的用途可以分为工业、饮料和食品使用。在食品饮料行业，原料一般为PET。大多生产矿泉水瓶、饮料瓶。
图11某种类型的全自动吹瓶机
吹瓶机，就是把瓶胚吹成瓶子的机器。目前大部分都是二步法吹瓶机。即，先把料做成瓶胚，再把瓶胚吹成瓶子。
吹瓶的过程可以分为两个部分：
一预热，加热软化瓶胚除了瓶胚口部分。这么做保护了瓶口形状，因此也需要冷却装置的处理。
二吹塑成型。将瓶胚放入模具中，对其内高压充气。最终制成瓶子。
借助机械手，全自动吹瓶机将两个过程合在一起完成，省去了中间的过程。在很大程度上加快了生产速度，价格也要比半自动的高[1]。
1.2.2国产吹瓶机的发展现状
吹塑成型工艺分为一步法和二步法，两者各有特点而且都在广泛使用。相比之下，一步配置更适合饮料企业的在线生产。二步法更为适宜集合生产瓶坯和分开制作瓶子的生产形式。
吹瓶机有旋转式和直线式两种。这是根据瓶胚加热的输送方式换分。直线吹瓶机不连续吹瓶机，结构相对简单，国内大多采用12或15个模腔，单模产量为1600（BPH），即每小时吹瓶1600个。由于厂房面积和成本等因素的制约，直线式吹瓶机很难突破原有的产能，很难超过6000瓶每小时。典型的制造商是日本的ASB和青木。旋转式吹瓶机结构复杂，售价高，速度高，产能高，是吹瓶机的主要发展方向，世界上单模产量的先进水平是18002000（BPH）。法国的SIDELS制瓶设备和制瓶技术即目前世界制瓶技术的最高水平和制瓶技术的发展方向[2,3]。
由于冷无菌罐装技术的兴起，吹瓶机市场竞争日趋激烈，虽然北京汇源果汁厂采用一步法设备，但并不意味着二步法的吹瓶机完全没有市场。不久我国又引进了国外先进技术水平的PET瓶生产设备，汲取国外先进技术，加上不断的自主研发，从而适应我国国内的发展的需要以及市场的需求，最后研制出了具有我国知识产权的设施。当前，国产吹瓶机的容积范围广泛，这一点能与国外设备相对抗。于是，也得到了国内外的普遍承认，不单在海内大批售卖和出产，并且也出口销往世界各地。
目前，我国的中空吹瓶机的生产设备能够满足我们的需要，但产品质量和国外有差距。主要体现在外表毛糙，造型过时，少许设备不具备复合功用，大修周期短。但国内市场广阔，存在很多机遇和挑战，相信在将来肯定会赶超国际先进水平。
1.3锁模装置的概述
1.3.1锁模装置的组成
锁模装置作为吹塑成型配置的重要部件。锁模装置一般包括模板、拉杆、机架、传动机构、电器控制等部件。锁模装配通常需要装
摘要 III
目录 I
第一章 绪论 1
1.1课题来源与背景 1
1.2吹瓶机概述 1
1.2.1吹瓶机基础概念 1
1.2.2国产吹瓶机的发展现状 2
1.3锁模装置的概述 3
1.3.1锁模装置的组成 3
1.3.2锁模装
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
；有限元分析摘要 III 目录
摘要 III
目录 I
第一章 绪论 1
1.1课题来源与背景 1
1.2吹瓶机概述 1
1.2.1吹瓶机基础概念 1
1.2.2国产吹瓶机的发展现状 2
1.3锁模装置的概述 3
1.3.1锁模装置的组成 3
1.3.2锁模装置的功能作用 3
1.3.3锁模装置的传动方式 3
1.3.4锁模装置的工艺参数 4
1.4常见锁模装置结构形式 5
1.4.1高速旋转式吹瓶机的锁模结构 5
1.4.2肘杆式锁模机构 5
1.4.3全液压式锁模机构 6
1.4.4转盘式锁模结构 6
1.5锁模装置的研究现状 7
1.6本章小结 8
第二章 基于斜楔原理的锁模装置的设计 10
2.1锁模装置的研制思路 10
2.1.1两步法吹拉成型工艺 10
2.1.2现有锁模装置的固有缺陷 11
2.1.3基本夹紧机构的分析 12
2.2基于斜楔原理的锁模方案设计 15
2.3本章小结 16
第三章斜楔式锁模装置的力学特性分析 17
3.1.锁模装置的自锁及正常运动条件 17
3.1.1锁模装置的工作原理 17
3.1.2锁模机构自锁的条件 17
3.1.3锁模机构正常运动条件
3.2锁模基本参数的计算 19
3.2.1模腔的尺寸 19
3.2.2锁模力 19
3.2.3锁模装置循环受力形式 21
3.3关键部件校核分析 21
3.3.1锁紧轴强度校核 21
第四章有限元分析与优化 26
4.1模块斜楔的有限元分析 26
4.2锁模轴的有限元分析 28
第五章总结与展望 31
5.1全文总结 31
5.2课题展望 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题来源与背景
21世纪以来，饮料行业在我国逐渐崛起。上个世纪开始，PET饮料瓶的包装也各式不同，其最常见的应当是注一拉一吹成型的PET饮料瓶，具有阻隔性好、机械性能高、耐腐蚀性强、呈透明状、可以再利用等优点，被广泛应用于各种饮料产品的包装。PET吹瓶技术恰恰顺应了绿色环保政策，有利于社会可持续发展，自然受到广大饮料商的青睐，也具有广阔的市场前景。
国外对吹瓶机的研制比较早，大约从上世界从七十年代初开始。我国虽然起步比较晚，但是发展的比较快，生产的种类也比较多。但是与发达国家还有不小的差距。
由于技术差距，我国每年都进口大量饮料机械。国外饮料机械比较可靠，高效。但随着我国饮料行业的发展，必须进口替代，发展我们自己的技术。因此饮料包装机械市场有很大潜力，未来中空吹瓶机将朝着高速高效，自动智能，结构简单，安全可靠的方向发展。本设计就是根据这一工程应用需要，设计中空吹瓶机的锁模装置，并对其进行优化。
1.2吹瓶机概述
1.2.1吹瓶机基础概念
根据机器的性能，可以分为半自动和自动，根据机器的用途可以分为工业、饮料和食品使用。在食品饮料行业，原料一般为PET。大多生产矿泉水瓶、饮料瓶。
图11某种类型的全自动吹瓶机
吹瓶机，就是把瓶胚吹成瓶子的机器。目前大部分都是二步法吹瓶机。即，先把料做成瓶胚，再把瓶胚吹成瓶子。
吹瓶的过程可以分为两个部分：
一预热，加热软化瓶胚除了瓶胚口部分。这么做保护了瓶口形状，因此也需要冷却装置的处理。
二吹塑成型。将瓶胚放入模具中，对其内高压充气。最终制成瓶子。
借助机械手，全自动吹瓶机将两个过程合在一起完成，省去了中间的过程。在很大程度上加快了生产速度，价格也要比半自动的高[1]。
1.2.2国产吹瓶机的发展现状
吹塑成型工艺分为一步法和二步法，两者各有特点而且都在广泛使用。相比之下，一步配置更适合饮料企业的在线生产。二步法更为适宜集合生产瓶坯和分开制作瓶子的生产形式。
吹瓶机有旋转式和直线式两种。这是根据瓶胚加热的输送方式换分。直线吹瓶机不连续吹瓶机，结构相对简单，国内大多采用12或15个模腔，单模产量为1600（BPH），即每小时吹瓶1600个。由于厂房面积和成本等因素的制约，直线式吹瓶机很难突破原有的产能，很难超过6000瓶每小时。典型的制造商是日本的ASB和青木。旋转式吹瓶机结构复杂，售价高，速度高，产能高，是吹瓶机的主要发展方向，世界上单模产量的先进水平是18002000（BPH）。法国的SIDELS制瓶设备和制瓶技术即目前世界制瓶技术的最高水平和制瓶技术的发展方向[2,3]。
由于冷无菌罐装技术的兴起，吹瓶机市场竞争日趋激烈，虽然北京汇源果汁厂采用一步法设备，但并不意味着二步法的吹瓶机完全没有市场。不久我国又引进了国外先进技术水平的PET瓶生产设备，汲取国外先进技术，加上不断的自主研发，从而适应我国国内的发展的需要以及市场的需求，最后研制出了具有我国知识产权的设施。当前，国产吹瓶机的容积范围广泛，这一点能与国外设备相对抗。于是，也得到了国内外的普遍承认，不单在海内大批售卖和出产，并且也出口销往世界各地。
目前，我国的中空吹瓶机的生产设备能够满足我们的需要，但产品质量和国外有差距。主要体现在外表毛糙，造型过时，少许设备不具备复合功用，大修周期短。但国内市场广阔，存在很多机遇和挑战，相信在将来肯定会赶超国际先进水平。
1.3锁模装置的概述
1.3.1锁模装置的组成
锁模装置作为吹塑成型配置的重要部件。锁模装置一般包括模板、拉杆、机架、传动机构、电器控制等部件。锁模装配通常需要装
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