圆台形纸杯成型原理.doc

圆台形纸杯成型原理 一一 ㈡ 第12卷无锡轻5-业学院 第3期JOURNALOFTHEWUXIINSTITUTEOFLlGHTINDUSTRY VoL12 1993NO.3 圆台形纸杯(容器)成型原理 .宣圭拦一 (机槭工程系) . / 摘要研究j圆台开;纸杯(容器)的成型原理.重点讨论j杯身抱合成型和杯底的 卫生,用后处理容易又不污染环境等,在国际消费市场得到普遍应用在我国,目前仅有个别 城市采用进口设备少量生产纸杯.介绍这方面的论着或文章也很少,即使有也很简单.本 文对纸杯的形成原理作了探讨. 1纸杯成型工艺和结构参数 1.1成型工艺 纸杯通常用优质纸,PE复合纸或铝一PE复合纸制成.图1所示为其基本成型工艺过程. 按规格将材料裁剪成扇形片材.将片材不断供送到成型模具抱合成型成杯身,纯纸片材 在供选过程中需在缝向接合部喷涂粘结剂,然后抱合成型在成型模具上熨烫纵缝封合.将 已经冲合成盘形的底送入杯身,并将杯身伸出部分内翻包住杯底压合.为了使杯底和杯身结 合牢固和一定的封密程度,常在杯底内侧接合面滚花封合.将杯口向外翻卷成圆口而成成 品. 纯纸纸质还需在内表面涂腊后使用.纸杯口压平后便可以加盖制成各种食品包装容器 而圆口纸杯主要用作饮料杯. 1.2结构参数 纸杯容积可按几何尺寸计算: 1 V一日(D+Di+DD.)(1) 1 式中 收稿日朝;1992—08—26 无锡轻工业学院第l2卷第3期 —— 纸杯的计算容积 D——纸杯杯口的有效直径 D.——纸杯杯底杯内边的直径 H——纸杯有效杯深 D,D.和H之间有如下关系; D—D.+2Htga(2) 式中为纸杯圆台的半锥角. 扇形坯料的大小半径分别为 一 ,_+m(3) L=Do 一 2 cosa(4)2j一z一4 式中 工-,工z——为扇形坯料的大小半径 d——杯口卷边圈的截面直径 h.——杯底高度 扇形坯料的中心角0为 0—2~sina(5) 成型模具的加工精度对纸杯加工质量影响很大,为此建议半圆锥角由标准锥角系 列中选取,如5o4238.1I,和7.730.参数D,D.和H也尽量按优先数选取. 图l纸扦成型工艺液程 1.纸坯落料2杯身抱合成型3杯身纵鞋封台4.加杯底井翻边结合 5.杯底瘊花封台6.杯口翻卷戚圆口.成品 唐志祥圆台形纸杯(窖器)成型原理 2杯身的抱合成型 2.1纸坯运动轨迹 当纸坯供送到成型模具时,首先由定位压块 将片材沿中心线压到成型模具上,接着左右抱合 机械手将片材抱合到模具上,形成与模具侧表面 形状相同的杯身.为了在接合处重叠,片材中心线 左右两部分应分先后贴到模具上.有的机械手,在 其中一只上装有可压平的弹性凸起来达到上述目 的.在抱合机械手退回之前,热封头压住接缝烫 合.抱合过程中,纸坯的运动轨迹是空心球体的一 部分,球心是圆台锥体的顶点0.图2表示了半片 纸坯PPQ,Q的成型轨迹片材的大小圆弧尸尸和 Q在形成半圆锥PPQ的过程中,分别扫过以圉2纸坯抱合成型轨迹 D为球心的同心球面,形成两个球面三角形P尸P和QQQ.它们与平面尸Q,平面尸 尸.,Q和锥面PPqQ所围成的空间即是半纸坯成型过程中扫过的范围. 2.2抱合机械手转动轴心的位置 图3(a)表示抱合机械手,成型模具及纸坯相互关系的右半部分,抱合手刚与纸坯接触 开始抱合过程.图中O0为成型模具的中心线}o为抱合机械手的转动轴心;A点为抱台手 与纸坯的起始接触点.由图可见: (P+r)0一一r)+口(6) Li一【)+.(7) 整理后得:. J...-●-一 r一,/一nsina(8) P— L~sin2a-r2(9) 或 #——_====—一 4√Lz-口2sinn 式中 —— 抱合手转动轴心到成型模具中心的偏离距离 r——过起始接触点A的成型模具横截面上截面圆的半径 n——A点到O0的垂直距离 若抱合手与纸坯起始接触点刚好是纸坯最外缘点P,由此可得允许的a的取大值 口一LIsin(8/2) (5)式代入上式得 (10) 无锡轻工业学院第l2卷第0期 n…一L】sinOrsina)(11) 偏距必须大于成型模具大端半径及结构需要的空间尺寸之和同时,还需要考虑抱台手和 纸坯能作相对滑移的条件 (b) 围3抱合手,成型横具和纸坯之间的相互关系atIllrla 图4伯距e和a的关系曲线 (=712j?科轩El眷边尺寸) 图4是偏距e和n的关系曲线. 2.3抱合机械手和纸坯柏对滑移条件 为了保证纸坯能平滑地抱合在成型模具上形成合格的杯身,必须使抱合机械手和纸坯 之间在抱合过程的任何位置都能作相对滑移,否则会出现杯身歪钭,起皱等毛病. 由图3(a)可见,抱合手与纸坯起始接触为A,与抱合手重合的A点的速度为.假想 此时纸坯是沿垂直方向,则与假想法线的夹角p为假想压力角.按几何关系 唐志祥:圆台形纸杯(容器)成