饮料瓶盖

2024-06-10 版权声明 我要投稿

饮料瓶盖(精选2篇)

饮料瓶盖 篇1

中国是饮料生产大国, 与之相应的瓶盖需求数量庞大。瓶盖在饮料生产成本中占了较大比重, 故对如何提高饮料瓶盖的生产效率、产品质量、模具寿命等方面都提出了更高的要求。目前国内饮料瓶盖的生产工艺主要有注塑成型和压塑成型二种成型工艺[1]。与注塑成型相比, 压塑成型有能耗低、生产效率高、产品质量好、模具体积小、模具使用寿命长、制品的内应力小[2]等优点。所以瓶盖的压塑成型工艺在国内已得到广泛的应用。但传统的瓶盖压塑成型模具的内衬套与螺纹型芯之间的运动都是滑动摩擦副的结构。这种结构的内衬套与螺纹型芯容易磨损、瓶盖容易出现飞边拉毛、卡死也常有发生, 严重影响瓶盖质量和模具寿命。为了解决上述缺陷, 研究者一直致力于这种模具的结构改进研究。

本研究介绍一种新的模具结构, 用滚动摩擦副代替滑动摩擦副, 该结构能有效减少模具的磨损, 提高模具寿命和瓶盖质量。

1 HDPE饮料瓶盖结构及压塑成型工艺

塑料瓶盖压塑成形是近几年来出现的新的塑料瓶盖成型技术, 它具有制品尺寸稳定、收缩变形小、能耗低、模具寿命长等优势。10年前国外就开始研究热塑性塑料压塑成型技术, 到现在该技术已经成熟。与他们相比我国的起步较晚, 相关的研究工作刚刚起步, 高精度、高产量和长寿命的设备主要还是依靠进口[3]。要赶上国际先进水平还需要不断技术创新, 技术创新无疑是塑料防盗盖快速发展的动力[4]。为了使内容物不被恶意破坏, 所有的饮料瓶盖都采用防盗结构[5]。

1.1 HDPE饮料瓶瓶盖的结构

典型HDPE饮料瓶盖如图1所示。它由两部分组成即瓶盖主体和防盗环, 瓶盖主体与防盗环之间通过连接桥连接在一起。瓶盖主体上有密封内塞、螺纹、旋盖齿线、连接桥等结构, 防盗环上有扣环。

1.2 HDPE饮料瓶盖压塑成型制盖机的工作原理

压塑制盖最为显著的特征就在于高速连续旋转的成形单元, 如图2所示。一腔模具为一个成型单元, 单独安装在制盖机转盘上, 一台制盖机可安装多腔模具, 目前常见的有32腔和48腔两种制盖机。在压塑成型过程中模具固定在制盖机上, 模具随制盖机一起旋转, 挤塑机将经过预塑化达到粘流态的原料放入冷模中, 然后快速闭模施压成型制品[6]。

具体过程如下:HDPE粒子由加料机送入挤塑机, 根据需要将挤塑机温度加到170oC~180oC进行塑化、混炼, 经计量泵 (控制每个瓶盖的重量) 、出料筒从口模连续挤出。连续挤出的料由投料盘切成料丸投到每个模具的型腔内。料丸在型腔内经历了合模挤压、成型、冷却、开模、脱模5个过程被压塑成瓶盖, 最后由出盖轮将瓶盖送出。

2 压塑成型HDPE饮料瓶盖模具结构与工作原理

2.1 模具结构

传统模具结构如图3 (a) 所示。改进后的模具结构如图3 (b) 所示, 模具分成上模和下模二部分。

1—水管固定座;2—水管连接座;3—冷却水管;4—导向环;5—模芯连接杆;6—上模座;7—脱模弹簧;8—外衬套;9—脱模弹簧座;10—内衬套限位环;11—螺纹型芯座;12—模芯;13—复位弹簧;14—上模衬套;15—复位弹簧座;16—内衬套;17—螺纹型芯;18—密封圈支架;19—钢球保持圈;20—分水柱;21—大型腔;22—小型腔;23—分水套;24—下模螺套;25—冷却板;26—下模座

图3中编号1~20组成模具的上模, 外衬套 (8) 、导向环 (4) 固定在制盖机上。上模衬套 (14) 固定在制盖机的脱盖环 (如图4所示) 上, 由制盖机的凸轮控制作上下运动, 实现瓶盖脱模。图3 (b) 中编号21~26组成模具的下模, 下模座 (26) 固定在制盖机的下模固定座上, 大型腔 (21) 、小型腔 (22) 等零件通过下模螺套 (24) 固定在下模座 (26) 上。模具的开模、合模动作由下模通过制盖机上的下模固定座上、下运动完成。

2.2 模具的工作原理

模具工作原理如图4所示。料丸由投料盘送入型腔内 (如图4 (a) 所示) , 制瓶机的下模固定座带动下模向上运动实现合模, 料丸被挤压成瓶盖 (如图4 (b) 所示) 。经过一定时间的冷却后下模向下运动, 实现开模 (如图4 (c) 所示) 。模具打开后, 脱模杆在凸轮的作用下带动脱模环、上模衬套 (14) 、内衬套 (10) 、螺纹型芯 (17) 等上模零件向下运动, 待螺纹芯杆碰到限位台阶2后将瓶盖从螺纹芯杆 (17) 中强制脱出 (如图4 (d) 所示) , 此时瓶盖没有完全脱模, 还有部分中上模衬套中, 还需要压缩空气将瓶盖从上模衬套中吹出, 进入脱盖轮1内, 由脱盖轮1、经脱盖轮2将瓶盖送出 (如图2所示) 。压缩空气从模具上端进入模具 (如图3所示) 。脱模弹簧 (7) 起脱模助力作用, 复位弹簧 (13) 用作螺纹芯杆 (17) 复位。

2.3 与传统模具比较

传统的模具结构如图3 (a) 所示, 内衬套与螺纹型芯之间没有钢球保持圈, 相对运动时作滑动摩擦。摩擦是一种不可逆转的过程, 其结果是必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或迁移, 即磨损[7]。内衬套与螺纹型芯磨损的结果是间隙增大, 瓶盖出现飞边。在模具中, 润滑不良的相同材料金属块在压力下相互滑移不久就会导致类似的表面焊接[8]。发生这种现象的结果是造成内衬套与螺纹型芯拉毛、卡死, 导致零件报废。

改进后的模具如图3 (b) 所示, 内衬套与螺纹型芯增加了钢球保持圈[9], 将内衬套与螺纹型芯原来的滑动摩擦变成滚动摩擦, 该结构不仅有效地减少了模具的磨损, 还能防止拉毛、卡死现象的发生, 延长了模具寿命、提高了产品质量。

3 结束语

本研究将压塑成型模具中滑动摩擦改为滚动摩擦, 这对降低运动阻力, 减少零件磨损, 延长模具使用寿命, 无疑是十分有益的。但是为了提高冷却效果, 螺纹型芯都用铍青铜制造, 耐磨性能较差, 使用该结构时螺纹型芯外面必须镶钢套。除了改进模具的结构, 提高模具零件的耐磨性也是提高模具寿命的方法之一。

在模具制造业竞争日益激烈的今天, 该技术具有很好的推广前景。

摘要:针对传统饮料瓶盖压塑成型模具中存在的内衬套与螺纹型芯采用滑动摩擦结构, 摩擦表面容易拉毛、卡死, 模具容易磨损等问题, 将磨损小、运动阻力小的滚动摩擦技术应用到压塑成型模具中, 开展了能否在内衬套与螺纹型芯之间加入一个滚动部件代替原来滑动摩擦的分析, 建立了滑动摩擦、滚动摩擦与磨损速度之间的关系, 提出了在内衬套与螺纹型芯之间加入一个钢球保持圈, 将原来的滑动摩擦改为滚动摩擦的方法, 以达到减少磨损、提高模具寿命的目的。在提高模具寿命、瓶盖质量上, 对模具的结构、制造技术、经济效益等方面进行了评价。开展了新结构压塑成型模具的设计、制造工作, 并在原制盖机上进行了长期试验。研究结果表明, 该模具磨损非常小, 瓶盖质量比以前更好;且与传统的压塑成型模具相比寿命可提高1倍以上。

关键词:HDPE饮料瓶盖,压塑成型,模具设计

参考文献

[1]印雄飞.塑料防盗瓶盖的成形技术[J].浙江科技学院学报, 2009, 21 (3) :262-265.

[2]申开智.塑料模具设计与制造[M].北京:化学工业出版社, 2006:193-197.

[3]中国模具工业协会.模具行业“十一五”规划[J].模具工业, 2005 (7) :3-8.

[4][作者不详].分析瓶盖在饮料行业的应用状况[EB/OL].[2008-08-20].http://www.hdcmr.com/artiele/jzqb/06/01/15261.html.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.GB/T17876-2010包装容器-塑料防盗瓶盖[S].北京:中国标准出版社, 2011.

[6]王鹏驹.塑料模具技术手册[M].机械工业出版社, 1999:275-279.

[7]濮良贵, 纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 1996.

[8][加]瑞斯.模具工程[M].朱元吉, 译.北京:化学工业出版社, 1999:650-652.

饮料瓶盖 篇2

在我国的饮料行业中,采用PET瓶灌装、塑料瓶盖密封的饮料已占主导地位,为了防止假冒伪劣产品,保证内容物的质量不被恶意破坏,目前的瓶盖一般都采用了防盗结构,这种瓶盖称之为防盗盖[1,2,3,4,5,6]。防盗盖由两部分组成,即瓶盖主体和防盗环,瓶盖主体与防盗环之间用连接桥连接 。瓶盖一旦开启连接桥断裂,防盗环留在瓶口上。传统的制盖工艺是一次注塑成型,利用模具中滑块式抽芯机构生成防盗环。这种成型工艺的缺点是模具结构庞大,抽芯机构容易磨损,随着抽芯机构的磨损,瓶盖主体与防盗环容易产生粘连。产生粘连的瓶盖打开时瓶盖主体与防盗环不易分离,防盗环被瓶盖主体带离瓶口,严重影响瓶盖的正常使用。

为了解决瓶盖主体与防盗环产生的粘连及模具结构庞大的问题,本研究采用机械切割的方法生成防盗环以取代一次注塑成型工艺。

1 瓶盖结构

饮料瓶盖主要有两部分组成,即瓶盖主体和防盗环,瓶盖主体与防盗环之间通过连接桥连接在一起。瓶盖主体上有密封内塞、螺纹、旋盖齿线、连接桥等结构,防盗环有扣环。一种典型的饮料瓶盖如图1所示。

2 切割机结构与工作原理

2.1切割机的结构

立式切割机的结构图如图2所示。切割机由4个部件组成:动力部件、机头部件、压盖轮部件、刀架部件。

动力部件:电动机(31)、同步带轮(30)、轴(32)、伞齿轮(33)等零件组成动力部件。电动机、轴固定在机架(1)上,手柄(34)与其中的一个伞齿轮固定在轴上,同步带轮与其中的一个伞齿轮固定在电动机上。动力部件的作用是为整台机器提供动力。手柄、伞齿轮是手动装置,供调试时使用,不参与正常的切割工作。

机头部件:机台板(2)、主轴座(3)、主轴(4)、机头(28)、齿圈固定架(7)、机械密封动环(10)、定环(9)等零件组成机头部件。机头部件通过机台板固定在机架(1)上。主轴座固定在机台板上,主轴固定在主轴座内,齿圈固定架、机头安装在主轴上。机头部件的作用是带动安装在其内部的压盖轮部件绕主轴旋转。机头的圆周上均匀地分布着多个压盖轮部件。机械密封动环、定环分别与机头、齿圈固定架连接,用于脱瓶盖时吹气。

压盖轮部件:轴承座(14)、压盖轮(17)、压盖轮轴(14)、齿轮(12)等组成压盖轮部件。轴承座安装在机头(28)内,压盖轮轴安装在轴承座内,压盖轮和齿轮固定在压盖轮轴上。压盖轮部件的作用是带着瓶盖作即绕主轴旋转又自转的行星运动,并将瓶盖压入切刀进行切割。

刀架部件:刀座(26)、切刀压板(25)、瓶盖侧导板(23)等零件组成刀架部件。刀座固定在主轴(3)上,瓶盖侧导板、切刀压板固定在刀座上。切刀固定在切刀压板与瓶盖侧导板之间。刀架部件的作用是固定切刀,切割瓶盖。

2.2切割机的工作原理

由切割机结构图(如图2所示)可以看出,动力来自电动机,经同步带带动机头绕主轴旋转,安装在机头内的压盖轮部件随机头一起旋转。切割原理图如图3所示。瓶盖来自进盖风道,进入切割机的瓶盖盖面全部朝下。瓶盖进入切割机时被套在压盖轮上,压盖轮带着瓶盖在机头和齿轮的带动下作即绕主轴旋转又自转的行星运动,使瓶盖在切刀的刀刃上滚动。在切割过程中瓶盖的盖面被瓶盖底导板(20)托住、上面被压盖环(18)压住实现轴向定位,外侧面紧贴在瓶盖侧导板(23)上,内侧面被压盖轮(17)压住实现径向定位。切刀呈扇形,刃口上开有斜度的缺口。由于切刀(20)高出瓶盖侧导板,在压轮的作用下瓶盖侧壁被切刀强行刺穿,切刀刀刃的缺口在瓶盖上留下了一小段一小段的连接桥,使整体的瓶盖被切成由瓶盖主体与防盗环组成的防盗盖。切割过程完成后,从气管接头(5)进入的压缩空气将瓶盖吹离压盖轮,进入出盖风道,瓶盖经出盖风道、分箱机进入包装箱。

3 切割瓶盖工艺流程

切割瓶盖整个工艺流程如图4所示。操作者通过人工将瓶盖加入提升机,提升机自动将瓶盖加入理盖机。理盖机将瓶盖排成一行进入选盖板,选盖板将盖面朝下的瓶盖送入送盖风道,盖面朝上的瓶盖送回理盖机重新排队。送盖风道将盖面朝下的瓶盖送入切割机进行切割,切割后的瓶盖经出盖风道进入分箱机。分箱机出口处有2个接瓶盖工位,分箱机按要求的数量将瓶盖送入其中一个接盖工位,待该工位到达一定数量后转向将瓶盖送入另一接盖工位,实现每箱瓶盖数量相等。

4 自动控制

切割机、理盖机的电动机选用变频控制,以适应不同生产速度的要求,提升机选用普通三相交流电机[7,8,9,10]。切割机平时用2档速度即高速切割(1 200个/分)和正常切割(1 000个/分),如有特殊的速度要求,可以通过手工调频加以实现。理盖机平时只有1个速度,如果需要改变速度也可以通过手工调频加以实现。

整个工艺流程的控制图如图5所示。感应器1安装在理盖机上,控制理盖机内瓶盖的数量,当瓶盖到达一定数量时,提升机停止工作。感应器2安装在送盖风道上,是反盖检测装置,如果选盖板工作有误反盖进入送盖风道时,切割机停止工作。感应器3安装在送盖风道上,如果没有瓶盖进入切割机,切割机自动转入低速运行,处于待料状态。气缸1安装在切割机入口处,切割机停机时自动关闭通道,瓶盖不能进入切割机。感应器4安装在切割机内,如果机内发生堵盖、卡盖即自动停机。感应器5安装在出盖风道上,如果出盖风道堵盖切割机自动停机。计数器安装在出盖风道上,控制接盖工位的瓶盖数量,当接盖工位瓶盖到达一定数量后气缸2自动转向,将瓶盖导入另一个接盖工位,实现每箱瓶盖数量相等。感应器6安装在轴处,摇动手柄(34)进行人工转动时,切割机不能启动,确保操作人员的安全。

5 结束语

本研究采用机械切割的方式生成防盗环,避免了瓶盖的粘连现象,提高了瓶盖的质量。切割机的生产效率很高,一台有9个压盖轮部件的切割机其产量为60 000个/小时。由于是立式结构,瓶盖很容易脱离压轮,不易出现堵盖、卡盖现象。防盗环采用机械切割后,制盖模具也无需再抽芯,简化了模具的结构。实践结果证明注塑瓶盖的能力提高一倍以上,以3025防盗盖为例,不抽芯的模具两个型腔之间的距离为67 mm,而抽芯模具两个型腔之间的距离为157 mm,同时也避免了模具抽芯机构易磨损、故障多等缺点,降低了维护成本,提高了模具的寿命。研究结果表明,该设计经济效益明显,具有较好的推广前景。

参考文献

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