PET瓶已经被广泛应用于饮料包装行业,PET瓶的拉伸吹塑成型过程也受到了越来越高的关注。PET瓶拉伸吹塑成型过程相对复杂,拉伸速度、预吹压力、高吹压力、延迟时间、瓶坯加热温度等工艺参数以及瓶坯的结构等因素对PET瓶的质量有较大影响。目前企业在实际生产中主要根据经验采用试错法不断进行试验,直至成型瓶质量符合生产要求,这样容易造成时间浪费、产品缺乏市场竞争力。本文基于POLYFLOW软件对瓶子成型进行研究分析,以提高瓶子的机械性能。首先对各个工艺参数单独分析,得到合适的取值范围,然后以增大最小壁厚和提高瓶体壁厚均匀性为优化指标,采用正交试验得到较优的工艺参数组合,最后采用分层温度模型对瓶坯加热温度进一步优化。研究主要内容如下:(1)根据PET瓶坯加热后由玻璃态转变为高弹态主要表现为粘弹性,所以采用可以全面描述PET材料在高弹态的应力—应变行为的KBKZ本构模型对已经投入生产的某成型瓶进行数值模拟,和实际测量的结果进行比较,从而验证采用POLYFLOW软件进行数值仿真的可行性与准确性。(2)通过对需要优化的成型瓶进行数值模拟,发现拉伸吹塑过程主要分为拉伸、预吹和拉伸共同作用、高吹三个阶段。基于数值模拟对不同直径、不同形状的拉伸杆以及拉伸速度、预吹压力、高吹压力、延迟时间、瓶坯加热温度等工艺条件对壁厚分布的影响进行分析。结果表明:拉伸速度和延迟时间对壁厚分布影响很大,而高吹压力对壁厚分布影响甚小。(3)基于LS-DYNA模块对矿泉水瓶跌落进行数值模拟,结果表明:倾斜跌落的应力比竖直跌落大;在相同跌落方式下,不同壁厚的矿泉水瓶模拟得到的最大应力仍然发生在瓶底,并且随着壁厚增大,应力减小。进一步表明:在不增加瓶坯原材料的基础上,改善PET瓶拉伸吹塑的工艺,使整个瓶子厚度分布更加合理,可避免因为单点破坏,造成制品报废。(4)以增大最小壁厚和提高瓶体均匀性为优化指标,采用交互作用的正交试验对拉伸速度、延迟时间、预吹压力和瓶坯加热温度进行优化,得到最优工艺参数组合:延迟时间0.06s、拉伸速度为1.6m/s、预吹压力0.7MPa、瓶坯温度110℃。优化后最小壁厚由为0.130mm增大为0.166mm,瓶体壁厚均方差由0.030变为0.011;最小壁厚增大了 28%,均匀性提高了 63%。(5)采用分层温度模型,结合POLYFLOW中自带的相关子任务,对瓶坯加热温度进一步优化,并研究瓶坯分几段比较合适。通过比较发现当瓶坯分六段时最小壁厚增加最多,由原来的0.166mm增大为0.189mm,增大了 13%。本文基于POLYFLOW仿真软件,结合正交试验,对PET拉伸吹塑过程中的工艺参数进行了分析及优化,优化后最小壁厚增大了 28%,瓶体均匀性提高了 63%。在正交试验优化的基础上,采用分层温度模型对瓶坯加热温度进一步优化并对其分布规律进行了初步探索。结果表明:瓶坯加热温度由瓶口到瓶底一般由高到低分布。