玻璃瓶罐料滴成形的技术要点
深圳通产-肇庆市通产玻璃技术有限公司
翁建忠 林志明
摘 要：本文以实用技术的定位，对玻璃容器（瓶罐）成型工艺的关键环节──料滴成形的技术要点作了详尽的描述。文章是从多年生产实践总结出来成熟实用又适用的操作技巧，比较贴近工厂生产实质，具有一定的可操作性。也是当前国内瓶罐玻璃行业存在亟需解决的共性技术问题。
关键词：料形 供料机 匀料筒 冲头 剪刀
前 言
制瓶操作人员都希望能够轻松而又愉快地制造出完美的高质量瓶罐产品。多数技术人员和操作者都为此在长年累月地努力进行着。然而，要真正制造出高质量的玻璃瓶决非易事。
为了生产出质量好的玻璃瓶产品，除了成型系统相关设备硬件均要处于最佳的运转状态外，料滴形状是最重要的一个关键环节。
将从流料槽流出达到成型要求温度、且温度均匀的玻璃液经过供料机各机构的配合动作，制成符合成型要求的料滴，并能从制瓶机导料系统中顺畅下落到初型模。这个工艺过程一般统称为料滴成形（Gob Forming）。
输送给成型机的料滴必须有适宜的尺寸、重量和形状，玻璃应具有所要求的粘度。
在适当的温度下，做出形状良好的料滴并使料滴顺畅地进入初型模，这可以说是已达到制成好瓶子的成功率的一半以上。因此，“料滴的形状决定了瓶罐成型70 %的因素”这一观点得到了大家的认可，由此可见料滴成形的重要性。
什么是好的料形？怎样做才能成功？这是人们为之困惑的技术难题。经常有人说：“要做出好料形实在太难了，而且不能自如地控制”。甚至更有人发出如此感叹：“自从上世纪八十年代8组、10 组行列式制瓶机的大量问世，由于出料量的增大，做出好的料形从而生产出高质量的玻璃瓶产品其难度就更大”。操作实践也确实是如此。
因为在料滴成形的实际操作中要综合多种工艺条件，每个条件所处于的状态都是个难题，而且每个操作者对料形的判断有时会持相反的看法。然而这些都是属于比较主观方面的问题。大量生产实践证明：只有调整出好的料形才能够做出质量完好的瓶子。
1 料滴成形
1.1料滴的成型
料滴的形成是通过滴料式供料机的匀料筒、冲头、剪刀机构的规律动作来达到的。动作示意如下：
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图1 料滴成型过程
A料筒升起，并保持在一定的高度，玻璃液经其下部流入料筒中，并从料碗流料孔缓慢流出。此时，冲头加速向下运动，产生向下挤压玻璃液的作用，致使有较多的玻璃液流出流料孔，形成料滴的上部，产生如图“B”所示的形状。
B冲头停止向下运动，并开始向上行程。此时，在流料孔处的玻璃液变拉长，直径变小，由剪刀剪断而成一个料滴。
C冲头加速向上。由于冲头周围的玻璃均粘附在冲头上，因此当冲头向上运动时，能够将玻璃液向上提起一些，甚至将流至流料孔外的玻璃提入流料孔。
D冲头匀速向上行至行程的顶端进一步的向上提起玻璃液，并在其顶部位置停止运动一瞬间，待冲头凸轮转过其等径部位。玻璃液在重力作用下缓慢恢复到正常的水平位置。
E冲头开始它的匀速向下行程。玻璃液首先在重力作用下由流料孔流出，随后在冲头向下挤压的作用下有更多的玻璃液流出，继续如“A”所示的步骤。
早年的冲头、剪刀等机构的动作是靠形状不同的机械凸轮完成的，现在，随着计算机技术的发展已采用计算机控制电子凸轮和伺服电机驱动来完成。
1.2料滴成形的五大要素
为了更好地掌握料滴成形，必须很好地掌握5项操作技术要素（暂且不讨论料滴的重量控制）
① 玻璃液的温度；
② 冲头高度；
③ 冲头冲程；
④ 剪刀高度；
⑤ 剪刀与冲头之间的差动。
── 以上5个要素的组合大体上就决定了料滴的形状，若料滴仅仅是玻璃的块状，则无法形成制作瓶子所需的形状！
── 5项技术要素有各自的作用，但是单单5项技术中的任何1项是成不了好的料形，必须是5项技术要素的相互配合。
── 剪刀高度下降料滴变长，前端（下端即料头）变细小；剪刀高度上升，料形变粗，料头变大。
── 剪刀高度和差动的配合、冲头高度和冲程的加减情况等等，都是非常微妙的，1项要素很难成为好的料形，只有5项技术要素的良好配合，才是料滴成形的关键。除了操作者自我的直觉外，更是职业热情、努力、经验、思考等人为因素结合的产物，即心态与技术融为一体。
──【注意】实际操作中影响料滴成形的因素还有：
a) 机速（SPEED）
b) 冲头凸轮的形状（P·C）
c) 剪刀凸轮的角度（S·C）
d) 玻璃液的温度（ForehearthGlass）
e) 冲头的形状和尺寸
f) 冲头高度（PlungerHight）
g) 冲头冲程（PlungerStroke）
h) 匀料筒的高度（TubeHight）
i) 剪刀高度（ShearHight）
j) 差动（Differential）
k) 料滴的重量（GobWeight）
l) 料碗孔径大小
1.3 对供料机机构的认知
本文以国际上较通用并有代表性的81型供料机设备机构，作为对工艺设备调整的案例说明。
── 81型供料机单滴料和双滴料可更换零件
1）剪刀凸轮 2）托料块 3）冲头凸轮 4）料碗壳 5）耐火材料冲头 6）耐火材料料碗 7）耐火材料匀料筒 8）剪刀片
── 81型供料机的控制（参见图 1）
── 当供料机料盆中的玻璃液已达到适合成型的工作温度，供料机才能启动。
── 启动前，遵照润滑规程开动集中自动润滑油泵，向各润滑点充注润滑油，加注各人工润滑点。
── 打开废玻璃液排放槽的冷却水，同时查看排放槽和废玻璃储存仓（或接料车等）是否已准备就绪？已处于可接受热玻璃的状态。
── 依据所生产瓶罐的规格尺寸、重量、计划机速等参数，对照有关因素，参照实际我们使用的经验，要在选定合适的料碗、冲头、冲头凸轮、剪刀凸轮、托料块等，和剪刀一起妥善地安装在供料机上。
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图3 GS910伺服供料机
1.4 供机料操作
1.4.1启动操作流程
── 撤去料碗罩和料碗流料孔内的堵塞物，玻璃液应立即开始流出，若不流动，须再将料碗罩重新装好。注意罩内应填满保温材料粉，并使料碗流料孔中心处的保温粉凸起，以便能挤入流料孔里，然后，加大料盆周围燃烧器喷嘴的火力，依具体情况等侯15分钟或稍长一些时间，再将料碗罩打开。
── 当玻璃液开始从料碗流料孔自由地流出时，将匀料筒降到大约1/2″标记处，以减小玻璃液流。注意不要使玻璃液流从流料孔的流出量过大，否则容易粘附在排料槽上，引起事故或着火。在玻璃液流了几分钟之后，需观察一下是否有冷硬的玻璃块或保温材料粉粘附在料碗上，如果有，应予以清除，为此可用一个小钩或小铁棍将所粘附之物推入热玻璃液流中。
── 用手转动供料机，使剪刀凸轮至少旋转一整圈；在转动前，必须确保冲头和剪刀已经闩住。如此验明传动系统已处于正常状态时，再启动电机。
── 打开剪刀喷雾冷却系统，进行间歇喷雾的动作，
── 开动冲头机构，使冲头上下运动，玻璃液流会产生有一定间隔的鼓胀。
── 适当升起匀料筒，使足够量的玻璃液流出。
── 适当调节机速或每分钟的剪切次数。
── 开动剪刀，进行剪料。
── 调节剪料和冲料的差动及各有关的动作、位置，进行料形的调整，直至所需的料滴形状，之后开始正常供料工作。
── 调节供料道及料盆各燃烧器喷嘴火焰，保持玻璃液所需要的温度。
── 关小流入废玻璃液排放槽的冷却水。
1.4.2停车操作（较长时间的停车）流程
1）将流入废玻璃排放槽的冷却水开大，调动制瓶机截料器控制阀，使截料板处于倾斜截料位置（144型供料机），使玻璃液流经排放槽进入废玻璃储存仓或接料车。
2）锁住剪刀，停止剪料。
3）锁住冲头，并使其处于“上”位置。
4）停止供料机传动电机。
5）降低匀料筒，使其坐落于料盆内流料孔的上平面。当玻璃液的流动已足够缓慢，即截住使之不再流出。然后，将流出的玻璃液下部端头推回料碗流料孔内。同时，将料碗罩填满保温材料，并在料碗流料孔中心处堆起。迅速将料碗罩装上，堵住流料孔，使一部分保温材料挤入流料孔中，压紧料碗罩，使之固定。注意：必须确保料碗罩已紧固，如果掉落下来，玻璃液便可能从流料孔流出。
6）升起匀料筒大约1-3/4″（44.45 mm）。
7）升起冲头至少4″(102 mm)。
8）调节料盆燃烧器喷嘴火焰，以维持玻璃液在合适的温度。
1.5 供料机的机速控制
── 对于某一种规定的产品，调定在合适的供料机速度下进行生产，能获得优质、高产和稳产的效果。供料机机速的选定取决于：
1）所用制瓶机和模具的类型、生产产品的规格、重量；
2）玻璃液料性的工作状况，即玻璃液冷硬的快慢；
3）玻璃液的温度，是否非常高或相当低？
──【关注点】一个熟练的供料机操作人员应能够迅速地看出玻璃液温度是过高还是过低。
1）一经确定合适的玻璃液温度和恰当的生产速度，便不要轻易改变（除非制瓶机的操作要求进行改变），使其温度和机速不产生波动以做到持续的正常生产。
2）判断玻璃温度可留意如下几处：
a) 随时关注安装在料盆上热工仪表的温度变化；
b) 从料碗下垂的料滴形态和目测温度的判断；
c)料滴自动检测装置显示的数据。
2 理想的料形
“理想的料形到底是怎样的料形”？
── 首先，要调整出能够适合生产需要的良好料滴形状，这样才能生产出高质量无缺陷的玻璃瓶产品；
── 其二，调好的理想料形要能够通过流料系统很顺畅地落入初型模的内腔。
经验证明，通常认为最基本的料滴的形状是近似初模的形状：在 B&B（吹- 吹法）生产工艺时，理想的料滴是头部呈圆且细、肩部开始逐渐拉伸变粗，就象倒立的梨子；而在P&B（压-吹法 生产广口瓶）生产工艺时，最适宜的料滴形状是与方形相比更倾向于三角形。特别是随着机速的上升，玻璃液温度也变高，要调整出所期望的适宜料形就更难。但是要坚持不忘基本点，生产及质量才能有所提高。
2.1 调出理想的料形
调出理想的料形必须把握好如下几个要点：
1）冲头高度稍高，不能太低（玻璃液的流动无障碍）；
2）剪刀高度高些，不能过低（切口干净利落）；
3）冲头冲程小些（料滴下垂直）；
4）差动（Differential）要早些（料形切口良好）。
应该说把握好以上4点应该可以做出理想的料形，但更重要的是付之于操作实践。若单单只具备其中的一个条件，就失去平衡。所以料形的4个条件也是一样，在实际作业中4个条件适当调整，相互配合，取得平衡，就可以做成所希望的料形。如果只单单剪刀高度调低的话，就会变成俗话说的“墨鱼的头”的形状，这对于做瓶来说绝对不算是好料形。
2.2 理想料形的条件
2.2.1 匀料筒的高度（TubeHight）在1～1 1/4″(25.4～31.75mm)范围。匀料筒高度处于稍高状态较好，若过低，新的玻璃液就难流入；但若过高，挤出力就变弱，其冲程也没效果了。
2.2.2 认为冲头高度（PlungerHight）稍低好是因为冲头在高的位置时，吸入效果差，这样从料碗流出来的玻璃液的形状就变了，冲头高度稍低，吸力大，可以更容易调整出理想的料滴头部形状，还可以使匀料筒高度适当提高，增高料筒内玻璃液面高度，玻璃液挤出压力增大。
2.2.3 剪刀高度（ShearHight）一旦处于稍高状态（使靠近料碗），就可在粘土冲头刚开始上升玻璃液变细（头部）处进行剪切，头部细又圆的料滴就得到了（以上是经验之谈，供参考）。
2.2.4 关注冲头的冲程（PlungerStroke）：冲程一变大，吸入力就变大，料滴的头部形状就变细、肩部也就张开，这样一来重量变重、料滴变短；冲程变小时，料滴形状就变成骨头状且变长、重量变轻。思考、活用这样的状态，决定冲程的位置。
2.2.5 差 动（Differential）：以剪刀凸轮的零点（料滴剪切的位置）作为原点，决定料勺、机器等的定时（相位数值）；一摇动差动装置的手柄，冲头凸轮的角度就变化，相对剪刀剪切（Shear cut）而言，冲头下降位置（P·C的0°）被变更。例如：剪刀剪切和冲头下降位置（零点对零点）同时，即进行剪刀剪切时玻璃液被压住，料滴变短、头变大，变成很难看的料形；因此要相对于剪刀剪切移动冲头凸轮（相对0°前进），做出适宜的料形。通常相位差在50°前后最适宜。机速越快差动值就越大。
2.3 冲头调整的操作要领
2.3.1 冲程过大
1）增加粘土冲头的负荷；2）驱动马达的负荷增大；3）也会成为气泡产生的原因；4）引起重量变动。
2.3.2 冲头高度过低
── 现象是：1）更换料碗时，撬棒会碰到；2）更换料碗后，玻璃液难流出；3）匀料筒内表面的温度下降；4）A和B都会加重料碗的负荷。（注：更换料碗时，料盆壳上的耐火泥和玻璃要清理干净、料碗要安装水平，否则会导致前后料滴不一致；5）吸力过大容易吸进空气产生表皮气泡。
── 升高剪刀机构时要注意料碗防水挡板，同时要注意因剪刀剪切位置的变化而产生拉丝、料滴摆动。
── 不要以为料形调好就一成不变了，随着时间的推移，在生产中料碗会逐渐磨损变大，在保持重量、料温不变的情况下，料形会逐渐变粗，为了保持生产的持续稳定，这时就要对冲头高度，冲程，相位差及剪刀高度做适当微调，使料形始终适应生产需求。
──【留意点】操作中应注意的事项
1）更换料碗时，料盆壳上的耐火泥和玻璃要清理干净、料碗安装要保证水平，否则会导致前后料滴不一致。
2）以上讲述了基本的工作，作为参考；把日常作业过程发生的事情不断进行积累、总结经验，消化吸收变成自己的东西，才能制作出好的料滴。
2.4 特大瓶的料滴成形
── 装洋酒的特大瓶产品并且还带有把手，是单滴料生产中料滴成形较难调整操作之一；此种料形是意料之外的难，若能做出好料形，可见技术的掌握程度。
── 总而言之，要留意多看《…操作指南》等工具书所给予的要领；还要在生产调整时的实践观察思考和总结归纳。首先要做的是：
2.4.1 剪刀高度上升到最大限度上升时注意剪刀片的上面不要碰到料碗下面，另外也要注意剪刀臂及其它的有无碰触；棘爪手柄固紧，但不能因太紧而导致无法上升。这些细节的问题都要考虑到。
2.4.2 决定差动
── 机器的种类、机速等的差异，且料滴重量在1000克 以上，自然而然有限度，差动也是如此，大体上可以设定在15°前后，特别是144型供料机机构，运转中可在13°范围内调整，所以设定角度可在10°左右。
── 81型供料机机构的冲头凸轮和剪刀凸轮一致在零点，差动的刻度也拨到0位置。这样，刻度数字若能够正确地表示冲头凸轮的快或慢，即使谁去调整，都是一样的角度；如果刻度数字不准的话，有可能造成很大的失败。
──“因料形不好，打算调整差动”，虽知道在15°前后，但刻度表示到底要在哪里不知道，而下面的人示意“调整好了，可以接料”，过分着急，极易导致产生更为不好的料形。同时为保障人身安全，下面的人切切不能急不可待地要去接料。
── 有人说：“那个时候可以通过调整冲头冲程和剪刀剪切的相位差来解决”。如果是这样的话，就没有必要看下去，因为使用NO.4或NO.5的冲头凸轮把单滴料的差动调好是很难的，只能试试看，说不定10个人当中或许就会有8个人调不好，这说明调整差动的重要。
2.4.3 “料形的5大要素”同样适用于特大瓶的料滴成形
1）玻璃液的温度
2）冲头高度
3）冲头冲程
4）剪刀高度
5）差动
── 五大要素，只能互相配合，才能做出好的料形。
──【留意点】“数字及眼睛能够看得见的先决定”，如先决定剪刀高度及差动，而玻璃液的温度受冲头高度及冲头冲程的影响。在此有个问题即冲头的尺寸，现在使用3-1/2″×32-1/8″或4 -1/2″×32-1/8″，两种尺寸的吸入效果迥然不同。过去只要根据平时的数据做就可以，例如：当不顺利的时候稍微变更一下就会变好，现在问题是作全新的瓶。
2.4.4 设定冲头冲程和高度
── 刚开始冲头高度要处于稍高位置为好
── 若过低，会造成料碗破裂或冲头折断；冲头尺寸为3-1/2″（88.9mm）、2-3/8″（60 mm）、4-1/2″（114.3mm）时，冲程为40mm（1-9/16″）左右。
── 现在冲头高度处于高处，虽如上设定，但这样仍达不到所希望的料形。
2.4.5 需要重新调整冲头的高度
── 当冲头高度慢慢下降到一定位置，应该可以得到所希望的料形。
── 其次称重量并调整到规定值，然后边观察料滴边进一步调整形状。
── 若冲头高度进一步下降的话，冲程也要调整，还有剪刀高度等。
2.4.6 【留意点】
以上是单滴机制作特大瓶料滴成形的方法。需要注意的是这种类型的料滴成形，刚开始剪切时容易造成如右图的料形。因不知其原因，长时间反复出现错误，所以应该好好理解4个要素，按顺序好好做，就能做出来。
2.5 三滴机的料滴成形
1）三滴机的料滴成形对分配料道和供料道的温度控制精度要求非常严格，分配料道及供料道入口温度要控制稍低点，供料道各区要有适当（加热功率在30%左右）的加热，以弥补两侧玻璃液在供料道流动过程中因为接触供料道槽砖造成热量的损失，体现在均匀段（EQ）九点温度（左中右上中下九点温度）差值要小于5℃，热效率要大于95%，否则在生产过程中前后侧的产品在成形上就容易出现瓶底倾斜（斜底）、闷头印偏移、瓶身厚薄比超标等缺陷，尤其在小口压吹（NNPB）工艺生产时，若料温均匀性差，会给正常生产带来非常大的难度。
2）三滴机在料滴成形中，对冲头高度的设定非常重要，首先要确定好中间冲头的位置，高度太高中间重量重前后重量轻，高度太低中间重量轻前后重量重，前中后料形就会差别比较大；理想的调节方法就是要达到这样的状态：在中间冲头位置设定达到产品重量要求时，前后冲头位置与中间冲头位置基本上处于同一水平线上，且前后重量也同时达到产品的重量要求，这说明冲头高度设定已达到最佳的位置。
3）冲头冲程、剪刀高度、相位差的调整可根据产品的形状要求做适当的调整，与正常料滴成形要求基本上没什么区别。
3 料滴成型的操作
3.1 料滴成形的操作总结
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3.2 【综合要点】
上表所列是调整料滴重量、形状的思路和方法。
── 现在国内外已经成功研制开发出供料机料滴监控系统，这是一种高度智能化的闭路控制设备，可对料滴温度、形状、重量实时监控，能够精准的控制料滴成形的重量和形状。
── 但是不管是自动控制还是手动调节，操作者还是必需熟知和掌握合格料滴的制作原理、过程和调整方法。
4 料滴成形的管理
4.1 料滴成形的人为因素
料滴成形的5个要素决定了理想的料形。而这5个要素是依靠操作者去把握。因此，操作者应在高尚的职业道德指导下，以热情负责任的态度，认真对待操作中的每一个细小环节。
4.2 养成良好的观察与判断习惯
4.2.1 理想的滴料是行列制瓶成型工艺的第一道关键环节。操作者必须高度重视并认真对待。
── 滴料形状经过相关工艺参数的调整达到理想状态后，首先要求的就是其稳定性。而供料温度的波动对料形的影响往往是致命的。
── 因此，操作者必须养成十分注重观察料滴形状的习惯。并经过细腻的观察做出精准的判断。此种作业说起来容易，要真正做到并做到位是比较难的。
── 观察习惯的养成是操作者的日积月累过程而得。更是操作者细心揣摩乃至心领神会的概括总结。细心观察是必须的。
4.2.2 观察与判断
观察料滴成形的直观要点：
1）料滴在流料碗时瞬间的形态──表面温度的一致性。每个料滴是否有阴、阳影的差异？
2）料滴在流出料碗时瞬间的形态──双滴之间的一致性。往往两之间有较明显的暗色带状？
3）料滴在流出料碗时瞬间的形态──双滴的两个料滴长度是否一致？料形变化长度会有差别。
4）料滴在流出料碗时瞬间的形态──料滴形状是否有弯曲？这或许是温度等因素所造成。
5）料滴在剪切后的瞬间料形是有晃动的现象？
4.3 思考、分析、精准判断
── 操作者通过对上述多个项目的细腻的观察，冷静思考──分析产生的原因？然后做出精准的判断，进而再行调整。
── 从系统思维的观点审视，对双滴料或三滴料而言，料滴在离开转向槽落入初型模漏斗前瞬间，两滴的高度差，可视同是评判流料系统状态最为直观的标准。它也跟料滴成形相关操作和剪切系统动作的好坏有关。
参考资料
1 《玻璃容器 (瓶罐) 成型工艺操作指南》卷一（2013修订版）
2 Emhart 115 Gob Feeder instrution Mannal Es132 Marh 1978.
3 Hartford 81 Gob Feeder instrution MannalU.S.A. 06102
4 Emhart Feeder Upgrading Bulletin for 81.503and 515 Feeders ZH 112/1182 Zurih SA 1982.
5 Hartford 81 Gob Feeders.
6 北京市包协玻璃容器委员会编印 《“埃姆哈特”── 玻璃料滴供料机手册》
7 山东三金玻璃机械有限公司官网 www.867788.com
中国日用玻璃协会主办