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1、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JOURNALOFTHEWUXIINSTITUTEOFLlGHTINDUSTRYVoL121993NO.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
2、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:1V一日(D+Di+DD.)(1)1'式中收稿日朝
3、;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一2cosa(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
4、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
5、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PP"qQ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【)
6、'+.(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
7、(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)成型原理239cosZ一(12)将(8)式代入,整理
8、后得一一√一li2sin'l3)由图3(b)可见,实际压力角:BAD,并有如下关系COS(BAD)一cosOSa(14)如果抱合手和纸坯间的摩擦角为则滑移条件应使D
