基于正交试验的PET瓶拉伸吹塑优化设计

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.06.012

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (6): 73-79.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.06.012

基于正交试验的PET瓶拉伸吹塑优化设计

刘良先, 冯志华(), 呼春雪, 葛嵇南

苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215000

收稿日期:2019-12-23 出版日期:2020-06-26 发布日期:2020-06-26

Optimization Design of PET Bottle Stretch Blow Molding Based on Orthogonal Test

Liangxian LIU, Zhihua FENG(), Chunxue HU, Jinan GE

School of Mechanical and Electrical Engineering，Soochow University，Suzhou 215000，China

Received:2019-12-23 Online:2020-06-26 Published:2020-06-26
Contact: Zhihua FENG E-mail:zhfeng@suda.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

针对部分聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）成型瓶靠近底端壁厚较小的缺陷，采用Polyflow仿真软件对PET瓶拉伸吹塑成型过程进行数值模拟。重点采用交互作用的正交试验方法，对瓶坯的加热温度、拉伸杆拉伸速度、预吹压力、延迟时间和高吹压力等工艺参数进行优化组合，使瓶子的最小厚度增大，瓶体更加均匀。结果表明，较优组合工艺参数分别为：延迟时间0.06 s、拉伸速度为1.6 m/s、预吹压力0.7 MPa、瓶坯温度110 ℃；优化后最小壁厚增大了28 %，瓶体壁厚均匀度提高了63 %。

关键词: 拉伸吹塑, 数值模拟, 交互作用, 正交试验, 工艺参数

Abstract:

Aiming at the defect of small wall thickness near the bottom end of some molded PET bottles, a Polyflow^? simulation software was adopted to perform a numerical simulation for the stretch blow molding process of PET bottles. The interactive orthogonal test method was used to optimize the combination of process parameters including the heating temperature of parison, the stretching speed of rod, pre?blowing pressure, delay time and high blowing pressure so as to improve the minimum thickness and uniformity of the bottle. An optimum combination of process parameters was achieved when the delay time was set as 0.06 s, the stretching speed as 1.6 m/s, the pre?blowing pressure as 0.7 MPa, and the heating temperature was set as 110 °C. After the process parameters were optimized, the minimum wall thickness and wall thickness uniformity increased by 28 % and 63%, respectively.

Key words: stretch blow molding, numerical simulation, interaction, orthogonal test, process parameter

中图分类号:

TQ320.66

刘良先, 冯志华, 呼春雪, 葛嵇南. 基于正交试验的PET瓶拉伸吹塑优化设计[J]. 中国塑料, 2020, 34(6): 73-79.

Liangxian LIU, Zhihua FENG, Chunxue HU, Jinan GE. Optimization Design of PET Bottle Stretch Blow Molding Based on Orthogonal Test[J]. China Plastics, 2020, 34(6): 73-79.

图/表 17

图1 瓶坯和模具模型

Fig.1 Parison and bottle moulds

图2 拉伸速度和吹气压力的变化

Fig.2 Changes in stretching speed and pre?blowing pressure

图3 瓶体壁厚分布比较

Fig.3 Comparison of bottle wall thickness distribution

图4 不同拉伸杆直径时壁厚分曲线

Fig.4 Thickness distribution against different rod diameters

图5 不同拉伸杆形状时壁厚分布曲线

Fig.5 Thickness distribution against different rod shapes

图6 不同拉伸杆与瓶坯接触情况

Fig.6 Contact between different stretching rods and parisons

图7 不同拉伸速度下的壁厚分布曲线

Fig.7 Thickness distribution curves at different stretching speed

图8 不同延迟时间下的壁厚分布曲线

Fig.8 Thickness distribution curves at different delay time

图9 不同高吹压力下的壁厚分布曲线

Fig.9 Thickness distribution curves at different high blowing pressure

图10 预吹结束成型图

Fig.10 Pre?blown finished molding drawing

图11 不同预吹压力下的壁厚分布曲线

Fig.11 Thickness distribution curves at different pre?blowing pressure

图12 不同瓶坯温度下的壁厚分布曲线

Fig.12 Thickness distribution curves at different temperature of parison

水平	因　　素
水平	拉伸速度（A）/m?s^-1	延迟时间（B）/s	预吹压力（C）/MPa	瓶坯温度（D）/℃
1	1.4	0.04	0.7	100
2	1.6	0.06	0.9	110

表1 正交试验因素水平表

Tab.1 Horizontal table of orthogonal test factors

试验序号		A	B	A×B	C	A×C	B×C	D	最小厚度/mm	均方差值
1		1	1	1	1	1	1	1	0.125	0.025
2		1	1	1	2	2	2	2	0.132	0.029
3		1	2	2	1	1	2	2	0.164	0.014
4		1	2	2	2	2	1	1	0.159	0.016
5		2	1	2	1	2	1	2	0.142	0.022
6		2	1	2	2	1	2	1	0.144	0.024
7		2	2	1	1	2	2	1	0.165	0.011
8		2	2	1	2	1	1	2	0.163	0.015
最小壁厚	k₁	0.145	0.136	0.146	0.149	0.149	0.147	0.148
	k₂	0.153	0.163	0.152	0.150	0.150	0.151	0.150
	R	0.008	0.027	0.006	0.001	0.001	0.004	0.002
均方差值	k₁	0.021	0.025	0.020	0.018	0.020	0.020	0.019
	k₂	0.018	0.014	0.019	0.021	0.020	0.020	0.020
	R	0.003	0.011	0.001	0.003	0.000	0.000	0.001

表2 交互正交试验方案和试验结果

Tab.2 Interactive orthogonal test scheme and test results

图13 B、C交互作用二元图

Fig.13 B and C interaction binary figure

图14 优化前后壁厚分布曲线

Fig.14 Thickness distribution curves before and after optimization

因素	B₁	B₂
C₁	0.134	0.165
C₂	0.138	0.161

表3 B、C交互作用二元表

Tab.3 B and C interaction binary table

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