基于响应面法的塑料微压容器吹塑成型壁厚优化

为了改善塑料微压容器在吹塑成型过程中存在的壁厚均匀度较差的问题，使用POLYFLOW软件对某一型号塑料微压容器进行数值模拟。通过设计响应面实验研究芯棒拉伸速度、预吹压力、高吹压力对塑料微压容器吹塑成型的影响规律，用制件壁厚方差即壁厚均匀度来作为衡量标准，达到优化吹塑制件壁厚均匀度的目的。结果表明在芯棒拉伸速度为1.28 m/s，预吹压力为0.79 MPa，高吹压力为3.9 MPa时，塑料微压容器壁厚分布较为均匀。通过研究对塑料微压容器的实际生产提供一定的参考。

随着现代社会的不断发展，塑料微压容器的需求量越来越大。塑料微压容器具有体积大、承压能力强、密封性好等特点，可以存储大量的物品[1] [2] [3] [4]。因此，塑料微压容器的应用前景非常广阔。然而，在塑料微压容器吹塑的过程中，往往会出现厚度不均的问题。厚度不均会导致产品质量下降，从而降低了塑料微压容器的使用寿命，甚至可能引起产品失效，带来不必要的损失。塑料成型加工技术作为轻工业装备的重要支撑，已渗透到各行各业中，并得到了广泛的应用和发展。

在拉伸吹塑优化研究方面，目前主要在瓶坯结构、工艺参数和冷却固化等方面进行研究。所用的优化方法有很多，如正交试验、人工神经网络法等。但是采用一些优化方法对拉伸速度、延迟时间、预吹压力和高吹压力等工艺参数进行优化时，并没有考虑到参数之间的交互作用；冷却固化阶段采用的优化方法还不够成熟，在实际应用中都存在较大困难[5]。

注射拉伸吹塑(ISBM)技术具有成型质量高、生产效率高、应用广泛等特点[6] [7]。

目前对于吹塑制件广大学者研究最多的就是壁厚均匀度问题。课题组针对塑料微压容器壁厚均匀性问题，利用计算机数值模拟技术研究预吹压力、高吹压力和芯棒拉伸速度3 个成型工艺参数对制品壁厚的影响，通过响应面法确定最佳成型工艺方案。

2. 模型的建立 利用soildworks 软件建立了某一型号塑料微压容器和吹塑坯料三维模型，如图1 所示。塑料微压容器总高500 mm，容器壁直径为300 mm，材料为PET。由于口部螺纹不参与吹塑成型过程的变形，在数值模拟过程中对模型进行简化，将口部螺纹替换为光滑直壁，参与吹塑成型塑料微压容器和吹塑坯料为回转体，在保持精度的前提下，为了减少计算量，加快计算速度，取塑料微压容器和吹塑坯料对称面进行数值模拟。将建立的模型导入AnsysWorkbench 软件中，进行网格划分，划分结果如图2 所示。

在塑件倒角等容易出现起皱破裂等现象的位置，在划分网格的时候对这些区域进行网格细化[8]。