这种工艺的特点是它的初形料坯(也称初型)是由压缩空气吹制出来的,而且料胚被吹制之前首先由扑气头扑气。扑气的目的是使玻璃料滴与口模形成瓶口的部分进行充分镶嵌,从而制出瓶口的外形。然后再在封底的芯子下接倒吹气等。
因此,一套完整的模具应当包含有如下模具和配件:
(1)口模(包括口模内的口圈和口模套筒)。
(2)芯子和封气套筒。
(3)初模和闷头。
(4)漏斗和扑气头。
(5)成模和底模。
(6)吹气头。
(7)钳爪。
上述这些模具和配件,在组织生产时虽然都是缺一不可的,但就设计难度而言,主要的是初模内腔形状的确定。因此我们就对此项内容作专门的介绍。
一
过容率的概念及其应用
1、过容率
过容率就是初模内腔的总体积超过该产品热玻璃体积的比例。显然,初模内腔的总体积除了要满足能够容纳下产品所需的热玻璃体积之外,还要满足初型中用来吹空部分所需的体积。
根据成型工艺的实际生产要求,初型必须是制成具有一定形状的中空制品,如下图1所示,但中空到什么程度这是个未知数。在此用下面的假设来确定它的两个极限值:最大值不能大于产品(注意是产品)的中空程度,最小值不能小于产品的热玻璃体积。

(图1: 成模示意图)
因为如果初型比产品吹得还要空、还要大,这个初型就放不到成模里面了,这也就不成为初型了;同样,如果初型的总体体积比产品所需热玻璃的体积还要小,那这个初型连热玻璃也容不下,更谈不上还要将其吹空了。
举例来说,如果产品瓶重为350g,满口容量为530mL,则此产品初形最大容积和最小容积的极限计算如下:
产品热玻璃体积:
V玻热 =350/2.5×1.025=143.5mL
注:式中的2.5为假设的玻璃重容比,1.025是玻璃由常温升高到成型温度时的体膨胀系数。
初型容积的最大极限=143.5+530=673.5mL
初型容积的最小极限=143.5mL
以上讨论的只是初型容积的极限,实际上处于极限状态下的初型是根本无法用于生产实践的。无数实践证明,初型中空部分的容积应当等于热玻璃体积的40%左右为宜,现用公式表示如下:
P=(V初总-V玻热)/V玻热*100%
注:式中P为过容率,V初总为初型内腔总体积(包括初型、口模和闷头等参与成型部分的体积之和再扣除芯子参与成型部分的体积),V玻热为热玻璃料的体积(数值上它等于料重除以该料的重容比乘1.025)。
根据过容率为40%计算,显然前面举例的产品其初型比较合理的总体积应为:
V初总 =PV玻热+V玻热=V玻热(1+P)
=143.5×(1+0.4)=200.9mL
2、过容率的应用
根据前述可知,过容率是用来计算并确定初型内腔的总体积的。有了过容率,初型内腔的大小也就被确定了。这点对于模具的设计来讲是极为重要的。
生产实践中,不同产品的瓶壁厚度也不尽相同,显然如果是薄壁瓶,生产时多希望初型也相应的做的薄一些,也就是过容率偏大一些,相反如果是壁厚比较厚的瓶,则初型当然也应该稍厚些,也就是过容率偏小些。这些都是生产实践中总结出来的经验,从理论上分析也有一定的道理,即初型的厚薄要与产品(瓶子)的厚薄相适应。
实验证明,过容率可根据如下情况选取:
(1)瓶壁比较薄的产品(壁厚约为2mm左右),P=40~50;
(2)瓶壁比较适中的产品(壁厚约为3~4mm左右),P=35~40;
(3)瓶壁比较厚的产品(壁厚约为5mm以上),P=30~35。
对于新品种,设计人员又无十分把握时,过容率P可在上述范围内再降低5%左右,以利于试产时的改进。
二
延伸值的作用、确定和应用
1、初型料坯的重热
在成型工艺中有一个与模具似乎不太有关的过程,它即是初型料坯的重热(也称之为缓料)。重热可使得初型的料温比较均匀,从而使它的黏度趋于一致,这样的初型料坯在成型模具中被再次吹胀时就会变得壁厚比较均匀和表面比较光亮。在高速成型中,初型料坯的重热时间实际是有限的,不能指望用降低机速的办法来使重热过程变得比较充分。这里模具设计中延伸值的引入则可促使重热过程的进行速度得到提高,从而也使得高速成型成为可能。
从图2吹-吹法模具设计图可知,延伸值指的是初型料坯在翻送到成模一侧并被吊挂在成模里的瞬间,初型料坯的最下面与底模上凸的最上面之间的垂直距离H延。由于延伸值的存在,料坯在正吹气之前因为重力作用而向下延伸,这样料坯表面的过冷表层将被拉长并变薄,从而也使得对它的重热变快。

(图1: 吹法模具设计关键尺寸图)
上图中
H成:成模内形+底模下凹后的总高度;
H护:口模中的护口高度(一般可为2mm);
H闷:闷头参与成型的深度;
H凸:底模上凸量。
2、延伸值的确定和应用
延伸值主要依据随设备带来的《行列式制瓶机模具设计说明书》或下图3对照表来确定。其数值的选定根据瓶口以下的高度H成和瓶重两个数据。显然在相同瓶高下瓶子越重时料坯向下延伸越快,因此其数值相应就越大一些。


(图3: 吹-吹法H延对照表)
确定延伸值之后,实际上初模内腔的高度也就被确定了,如图2所示,相应参数关系如下:
H初=H成-H护-H延-H闷-H凸
这里还要说明的是成模参与成型的总高度H应为产品的瓶口以下高度加上产品成型过程中的高度收缩量。
三
初模内部形状的确定
初模内部的形状总的要求是仿形,即初模内形随成模相应部位的变化而变化,当然初模形状的这种变化并不要求像成模那样细微逼真,而是要大体上形似,具体如下:
1、颈部直径
初模的颈部直径必须比成模相应尺寸小0.3~0.5mm,小一些是为了保证在成模关闭时不夹料,又不能小的太多是因为初模颈部尺寸还是个定位尺寸,如果小的太多,则初型料坯在交接到成模里时,容易产生偏离中心的弊病,造成瓶口与瓶身不同心。
2、底部尺寸
一般初模底部尺寸(即闷头处尺寸)为瓶身相应尺寸的0.55~0.65倍左右,而且可能的话还应尽量大一些。这是因为初模的这一部位还是用来接料的,为了接料的顺利,这一尺寸在生产时会尽可能大一些。另外,由于一般瓶子的底部比瓶身厚(底部厚度将近瓶身厚度的两倍),因此初模底部稍大些就可以使成型时的瓶壁厚度符合这一规律。
3、肩部结束处的尺寸
有的瓶子有肩,可以考虑初模的相应尺寸为成模的0.5~0.6倍左右。有的瓶子没有肩,初模也就不需要有肩。
初模内形在设计时,当以上各部位尺寸初步确定之后,即可用斜线或曲线将各部位连接起来,注意连接一定要圆滑,便于料滴进入。
四
初模内形的最终确定
确定了初模内部的形状和尺寸之后,即可对它的容积进行计算,然后再根据前文的所述核算其过容率。如果核算结果发现过容率偏大,就应该将初模内形尺寸适当缩小,然后再核算其过容率。如果核算结果发现过容率偏小,就应将初模内形尺寸适当放大,然后再核算其过容率。
将上述过程反复进行,使初模内形的尺寸在核算其过容率时合乎要求为止。
另外由于小口瓶的瓶形日趋复杂,一些长宽比差得较多的扁方形或扁圆形瓶成了经常生产的瓶型。对于这类产品的初形设计还是一个原则——仿形。不过无论初形设计成扁方形或扁圆形,下料时的料滴断面始终是圆形的。为了使料滴在进入初模时也能适应这种特定形状,可以在漏斗的设计上做一些特殊处理:将漏斗的上面还是设计成上大下小的圆漏斗形,从中间开始逐渐过渡到与初形一致的扁方或扁圆形,这样,料滴在通过漏斗时就被改变了断面的形状。


































