本发明涉及一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，主要用于高分子材料及无机材料的塑化和注射成型，属于材料成型装备技术领域。
背景技术：
注射成型是塑料成型加工的主要方法之一，几乎所有的热塑性塑料和部分热固性塑料都可用注射方式成型，因此注射成型在塑料工业中有着重要的地位。
注塑机注射系统的作用是将料筒里的高分子粒料或粉料经塑化后熔融为高分子熔体，然后在高压和高速下将熔体注入模腔，并在随后的保压阶段提供保持压力，使聚合物继续进入模腔以填补由于冷却而造成的收缩；塑化注射装置性能的好坏不仅直接影响到注射成型的效率、生产成本以及生产环境等问题，而且还对注射制品的质量有着决定性的影响。
现在最常见的塑化注射装置有二种，其一是螺杆柱塞式，其二是往复螺杆式。
传统螺杆柱塞式注射成型机，是在柱塞式注射装置上增加了一套仅作塑化用的单螺杆挤出供料装置，物料需首先通过单螺杆塑化装置进行塑化，然后经单向阀而进入注射料筒，当供料量达到计量值时，塑化螺杆停止转动，注射柱塞开始注射。此种方式的问题在于，结构不紧凑及料筒清理不方便等问题，由于需二套料筒（一套塑化，一套注射），增大了机器体积和零部件数量，制造成本高。
传统的往复螺杆式注射成型机，取消了注射柱塞，螺杆同时具有塑化和注射二个功能，螺杆不仅要做回转运动以完成对物料的塑化，同时还要做往复的轴向运动进行注射，这就要求在螺杆设计和连接传动等方面加以特殊考虑，大大增加了整体系统的复杂程度和难度，制造、使用和维修成本都增加，而且，在塑化时，因伴随着螺杆的轴向移动，融料温度形成的轴向温差较大，且难以克服。
授权公告号“CN201841649U”，名为“塑注分离式嵌套注射机”的专利，在借鉴专利“一种复合共挤螺杆挤出机，200510105781.1”的基础上，提出一种塑化物料与注射物料分离式的注射机，对传统注射机的结构和作用方式都作了较大改变，部分克服或者消除了原来注射机中存在的问题，但是这些改变，同时也将传统螺杆往复式注射机的有些固有优势改掉了，该专利的一种螺杆在外、柱塞在内的结构方案中，其螺杆头部外圆周设有阻断环，熔融物料不能直接沿外圆螺槽进入机筒前端储料室，同时，空心螺杆中心孔也不是全贯通，螺杆外螺槽中物料在塑化完成后，没有直接沿外螺槽进入机筒前段的内孔，而是要改变方向，沿空心螺杆头部的径向通道进入空心螺杆内孔，将空心螺杆内孔作为储料室，再由注塞在空心螺杆内孔中进行注射。该专利的这种改变，不仅使结构复杂化，而且还带来如下问题：由于物料在空心螺杆内孔储料室是“先进者后出”，即在螺杆刚开始塑化挤出时，先进入螺杆中心孔的物料会产生背压推着柱塞后退移动，并且离空心螺杆头部的注射口越来越远，而最后进入螺杆中心孔的物料则离空心螺杆头部的注射口最近，等到注射开始时，最后进入空心螺杆的物料由于靠近注射口，故最先注射出去，驻留时间最短，最先进入空心螺杆内孔的融料则是最后注射出去，驻留时间最长，这样，导致了组成同一零件的熔料在加工过程中在储料室的驻留时间不同，流动历程也不同，其物性的均匀性和一致性大打折扣，会影响注射制品的质量，在精密注射时尤其不利，同时，部分物料驻留时间长也使那些温度敏感性强的物料易产生分解。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，其结构简单；在塑化时，融料温度形成的轴向温差小，能基本保证物料先进者先出，同一工件物料性能的均匀性和一致性好，翘曲和变形小，精度高。
为了达到上述目的，本发明的一种技术方案是这样实现的，其是一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，包括机筒、柱塞、空心螺杆、料斗、座子、向心推力轴承组、传动机构、电机、注射座架、注射油缸、齿轮、移动油缸及电热圈；其特征在于所述机筒由塑化段和注射段组成，所述塑化段与注射段的直径相同，所述空心螺杆位于机筒的塑化段内并可转动，在空心螺杆内还设有中心孔，在空心螺杆的外表面设有连续的外螺纹槽，所述柱塞位于空心螺杆的中心孔内并可轴向移动，在柱塞的右端设有止逆结构，所述止逆结构位于注射段内并可将空心螺杆旋转塑化的物料从注射段的前端内推出机筒外，空心螺杆相对柱塞可转动；所述机筒、空心螺杆及柱塞均同轴；所述注射油缸及机筒均安装在注射座架上，注射油缸的活塞杆与柱塞的左端连接，所述移动油缸的活塞杆推动注射座架。
在本技术方案中，所述止逆结构为防止柱塞在注射时物料倒流的单向阀或止逆头。
为了达到上述目的，本发明的另一种技术方案是这样实现的，其是一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，包括机筒、柱塞、空心螺杆、料斗、座子、向心推力轴承组、传动机构、电机、注射座架、注射油缸、齿轮、移动油缸及电热圈；其特征在于所述机筒由塑化段和注射段组成，所述空心螺杆的外表面呈圆锥形，机筒的塑化段相应也呈圆锥形；所述空心螺杆位于机筒的塑化段内并可转动，在空心螺杆内还设有中心孔，在空心螺杆的外表面设有连续的外螺纹槽，所述柱塞位于空心螺杆的中心孔内并可轴向移动，空心螺杆相对柱塞可转动；所述机筒、空心螺杆及柱塞均同轴；所述注射油缸及机筒均安装在注射座架上，注射油缸的活塞杆与柱塞的左端连接，所述移动油缸的活塞杆推动注射座架。
在本技术方案中，分为二种不同情况:
本技术方案的情况一，所述注射区的内孔为直通孔，所述柱塞右部的外圆面与机筒的注射段内孔全段都有能使融料通过的缝隙，柱塞在机筒的注射段任何轴向位置时，已塑化好的融料均可在压力下通过缝隙进入注射段右端。
本技术方案的情况二，所述注射区的内孔为阶梯孔，阶梯孔中孔径大的部位与塑化区连通，阶梯孔中孔径小的部位与注射孔连通，所述柱塞右部的外圆面与阶梯孔中孔径大的部位有一定缝隙，已塑化好的融料在压力下通过该缝隙进入注射区的右段，柱塞右部的外圆面与阶梯孔中孔径小的部位为滑动配合，但融料无法从其配合间隙中通过。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、由于此型式注射机采用无轴向移动的螺杆进行塑化，除塑化能力强外，还因塑料都是经过螺杆的全部螺纹进行塑化，塑化后的塑料所经过的热历程基本相同，所以融料的轴向温差小，由于采用柱塞注射方式和结构，所以计量精确，可实现非常高的注射压力，注射时压力和速度都很稳定；而且，这种结构下螺杆可以连续塑化，且结构简单。
2、相比于传统的螺杆柱塞式注塑机需二套机筒（一套用于柱塞注射、另一套用于螺杆塑化，且二套机筒均需加热），本注射机只有一套机筒，不仅其结构简单，而且节省了能耗，同时，消除了料桶内滞料现象严重的问题，融料停滞分解现象少，料筒清理方便；
3、相比于往复螺杆式注射成型机，由于本注射机的螺杆只需进行旋转运动而不需进行往复直线注射运动，因此在螺杆设计和连接传动等方面不需加以特殊考虑，大大降低了整体系统的复杂程度和难度，其制造、使用和维护成本都明显较少，具有结构紧凑的优点，而且，在塑化时，融料温度形成的轴向温差小；
4、从结构上保证了全部物料在加工成型全过程“先进则先出，后进则后出”，同一次注射物料在机器中驻留时间基本一致，输运历程基本一致，受热过程和时间基本一致，极大保证了同一工件物料性能的均匀性和一致性，并最终保证了注射制品性能，尤其对精密注射件，保证其在加工过程受热时间一致性和输运历程一致性，就能降低内应力，减少翘曲和变形，保证精度。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是图1中机筒、柱塞及空心螺杆配合的结构示意图；
图3是图1中机筒的结构示意图；
图4是图1中空心螺杆的结构示意图；
图5是图1中柱塞的结构示意图；
图6是图5的A-A剖视放大图；
图7是本发明实施例二的结构示意图；
图8是本发明实施例三的结构示意图；
图9是图8中机筒、柱塞及锥形空心螺杆配合的结构示意图；
图10是图8中机筒的结构示意图；
图11是实施例三、实施例四共用的锥形空心螺杆的结构示意图；
图12是实施案例四中机筒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
在本发明描述中,术语“左”及“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
如图1至图6所示，其是一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，包括机筒1、柱塞2、空心螺杆3、料斗4、座子5、向心推力轴承组6、传动机构7、电机8、注射座架9、注射油缸10、齿轮11、移动油缸12及电热圈13；所述机筒1按照功能划分为塑化段101和注射段102，所述塑化段101和注射段102呈圆柱筒形，塑化段101与注射段102的直径相同，所述空心螺杆3位于机筒1的塑化段101内并可转动，在空心螺杆3内还设有中心孔，在空心螺杆3的外表面设有连续的外螺纹槽301，所述柱塞2位于空心螺杆3的中心孔内并可轴向移动，在柱塞2的右端设有单向阀14，所述单向阀14位于注射段102内并可轴向移动，已塑化的融料通过单向阀14进入机筒1的注射段102前端，空心螺杆3相对柱塞2可转动；所述机筒1、空心螺杆3及柱塞2均同轴；所述注射油缸10及机筒1均安装在注射座架9上，注射油缸10的活塞杆与柱塞2的左端连接，所述移动油缸12的活塞杆推动注射座架9；工作时，注射机的物料塑化和物料注射都是在同一机筒1内完成，柱塞2处在机筒1内任何轴向位置时，空心螺杆3都可旋转塑化物料且熔融物料能进入柱塞前端的机筒内。工作时，单向阀14有效的防止物料倒流。在加工过程中，所有物料在注射机内是先进则先出，后进则后出，同一次注射物料在机器中驻留时间基本一致，输运历程基本一致，受热过程和时间基本一致，保证物料性能的均匀性和一致性，并最终保证注射制品性能。
工作时，电机8通过传动机构7和齿轮11带动空心螺杆3在机筒1内孔中作旋转运动完成物料塑化，并使熔融物料通过柱塞2前端的单向阀14，直接充满机筒1的注射段102，柱塞2前端安装有单向阀14，防止柱塞2在注射时物料倒流；当系统完成合模过程后，移动油缸12带动注射座架9前移，并带动包括机筒1、座子5、传动机构7、电机8和注射油缸10在内的整体的塑化注射系统向右移动，直到注射喷嘴与模具贴合联通，然后再向注射油缸10内通入压力油，推动柱塞2在机筒1的注射段102内孔中作直线运动，将机筒1注射段102中的熔融物料注入模腔，并使柱塞2进行连续的保压和补缩，直至工件在模腔中冷却定型；然后柱塞2从机筒1前部的内孔中后退，空心螺杆3开始下一轮旋转塑化。
实施例二
如图7所示，其是一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，其结构与实施一基本相同，为了有效的防止注射时物料倒流，在所述柱塞2上装有止逆头15。其工作原理与实施一基本相同，在此不再重述。
实施例三
如图8至图11所示，其是一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，它的工作原理与实施例一基本相同，所不同的是柱塞2上未安装单向阀14或者止逆头15，且空心螺杆3的外表面为圆锥形，机筒1塑化段101的外形也相应为圆锥形，机筒1的注射段102呈圆柱筒形；柱塞2的外圆与机筒1注射段102内孔配合的全段都有能使融料通过的间隙，柱塞处在机筒1注射段102任何轴向位置时，已塑化的融料能在压力下通过该间隙进入机筒1注射段102前端；它的工作原理与实施例一基本相同，不再重述。
实施例四
其是一种螺杆柱塞同轴式注塑成型机，它的工作原理与实施例三基本相同，所不同的是机筒1的注射区102为阶梯孔式，如图12所示，注射区102左段（靠近塑化区101）孔径大，注射区102右段（靠近注射机头）孔径小，在机筒1的左端设有物料进料口；所述料斗4安装在机筒1上，料斗4的出料口与机筒1的物料进料口连通；柱塞2的外圆与机筒1的注射区102的左段（靠近塑化区101）内孔间有一定缝隙，已塑化好的融料能在压力作用下通过该缝隙进入注射区102的右段（靠近注射机头），柱塞2的外圆与机筒1的注射区102的右段内孔间为滑动配合，融料无法从注射区102的右段与柱塞2配合间隙中通过，机筒1的注射区102的右段容积必须大于注射机所设定的最小注射量；电热圈13套装在机筒1的注射区102外。它的工作原理与实施例三基本相同，不再重述。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。