螺盘与柱塞组合式注射成型装置的制作方法

本发明涉及一种螺盘与柱塞组合式注射成型装置，主要用于对高分子材料的塑化和注射成型，属于高分子材料注射成型技术领域。

背景技术：
塑料注射成型加工具有工艺简单、生产效率高、制品尺寸精确等优点，并且可以在较短的时间内一次成型外形比较复杂的制品。塑化注射装置是注射成型设备核心结构之一，其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。传统的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。传统的往复螺杆式注射成型机，螺杆同时具有塑化和注射二个功能，螺杆作回转运动对物料进行塑化，同时还要做往复的轴向运动进行注射，因此整体系统的复杂程度高，成本大，在塑化时，伴随着螺杆的轴向移动，使融料形成难以克服的轴向温差。传统注射机还有一个共同特点，那就是普遍都采用螺杆来塑化物料，尽管利用螺杆塑化有其优势，但对于有些材料，螺杆具有塑化、粉碎和挤压能力不强的缺点。针对传统注射机存在的问题，尽管有诸多研究者进行了探索，但都仅仅局限于对螺杆或柱塞进行的局部改变，没有改变上述整体系统存在的根本原因。众多研究人员中，有部分研究者将振动引入到塑料加工成型领域，利用螺杆的振动对物料塑化挤出过程的影响来优化挤出加工过程，提高挤出制品品质。还有部分研究者利用柱塞或活塞的振动来达到优化塑化、挤出和注射加工过程的目的。国外文献[1,2]介绍了其研制的流变注射成型机，聚合物熔体首先在螺杆作用下由料筒注入振动腔，切换阀的方向，并由活塞施加振动。然后由活塞注入模具型腔，在保压的同时，继续使熔体在模具浇口冻结前受到压力振动作用。综上所述，现有对注射、挤出过程引入振动的研究中，有的是通过对螺杆施加振动来优化注射、挤出过程，有的是通过对不与螺杆安装在同一机筒内的柱塞或活塞施加振动，从而对聚合物熔体产生影响，进而提高最终制品的性能。参考文献：[1IbarJP.Controlofpolymerpropertiesbymeltvibrationtechnology:areview.PolymerEngineeringandScience.1998;38(1):1-20[2]A.Minardi,M.Boudeulle,E.Duval,SEtienne.Effectofthemouldingconditionsonthesemicrystallinestructureofpolypropylene.Polymer.1997,38(15):3957-3965。

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盘与柱塞组合式注射成型装置，其对各种物料都有很强的塑化、粉碎和挤压能力，由于加工过程中引入了振动，生产过程被改善，产品质量好。为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种螺盘与柱塞组合式注射成型装置，包括注射油缸、注射座架、电机、传动机构、座子、向心推力轴承、料斗、机筒、电热器、移动油缸、齿轮及柱塞；所述注射油缸、电机、传动机构及机筒均安装在注射座架上，所述移动油缸的推杆与注射座架连接；其特征在于还包括塑化螺盘，所述塑化螺盘包括转盘及与之一体的圆柱体，在所述转盘的圆柱面上设有三条以上的外圆周螺槽，在转盘的右端面上设有三条以上的端面螺槽，所述外圆周螺槽的右端与端面螺槽联通；在转盘及圆柱体上设有中心孔；所述机筒包括呈圆柱形的塑化腔及注射筒，转盘位于塑化腔中并可转动，所述料斗安装在塑化腔上，外圆周螺槽的左端与料斗连通，端面螺槽联通外圆周螺槽的右端与注射筒的左端；所述向心推力轴承及齿轮均安装在塑化螺盘的圆柱体上，向心推力轴承安装在座子上；所述柱塞的右端穿过转盘及圆柱体的中心孔并位于注射筒内，柱塞与注射筒间隙配合，柱塞在转盘及圆柱体的中心孔及注射筒内且可轴向移动。所述的螺盘与柱塞组合式注射成型装置，其特征在于还包括运动控制器及振动装置，所述运动控制器控制振动装置的振动，所述振动装置安装在柱塞与注射油缸的推杆间。在本技术方案中，所述振动装置带动柱塞所作的运动为：轴向振动、圆周振动、同时进行轴向振动与圆周振动，或者振动装置带动柱塞作圆周旋转运动。在本技术方案中，分为二种不同情况。本技术方案的情况一，所述注射筒的内孔为直通孔，所述柱塞右部外圆柱面与注射筒的内孔全段都有能使融料通过的缝隙，柱塞在注射筒任何轴向位置时，已塑化好的融料均可在压力下通过缝隙进入右端。本技术方案的情况二，所述注射筒的内孔为阶梯孔，阶梯孔中孔径大的部位与塑化腔联通，阶梯孔中孔径小的部位与注射孔连通，所述柱塞右部外圆柱面与阶梯孔中孔径大的部位有一定缝隙，已塑化好的融料可在压力下通过该缝隙进入注射筒的右段，柱塞右部外圆柱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。在另一技术方案中，在所述柱塞的右端设有防止物料倒流的单向阀或止逆头，所述单向阀或止逆头位于注射筒内，单向阀或止逆头在注射筒可轴向移动。本发明与现有技术相比，具有如下优点：1.塑化螺盘的塑化部分采用了三条以上的圆柱外圆周螺槽+端面螺槽结构，此种方法改变了传统螺杆塑化方式，利用外螺纹槽及端面螺槽来塑化挤出物料，是一种原理上的改变和提升，它具有挤压、粉碎、混合、塑化能力强的优点，有利于物料的塑化和熔融，对那些难以塑化加工的物料，此点尤为有利。2.将振动引人到高分子材料注射成型过程,能明显优化加工过程，使高分子材料熔体的有效粘弹性和粘度减小,流率增大,物料的混合剪切加强，明显改善成型制品的性能，通过对施加振动后注射成型制品进行力学性能、DSC和密度测试，发现注射成型制品的拉伸和冲击强度提高，密度变大，试样的结晶度提高，制品内在品质和外观质量都有很大改善和提高。3.相比于塑料加工成型中引入的其他形式的振动，本专利具有结构简单可靠的优点。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中机筒的结构示意图；图3是图1中塑化螺盘的结构示意图；图4是图3中塑化螺盘端面螺槽示意图；图5是本发明实施例二的结构示意图；图6是本发明实施例三的结构示意图。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4所示，其是一种螺盘与柱塞组合式注射成型装置，包括注射油缸1、注射座架2、电机3、传动机构4、座子5、向心推力轴承6、料斗7、机筒9、电热器10、移动油缸13、齿轮14及柱塞15；所述注射油缸1、电机3及传动机构4均安装在注射座架2上，所述移动油缸13的推杆与注射座架2连接，这样移动油缸13的推杆可以推动注射座架2移动；所述塑化螺盘8包括转盘81及圆柱体82，所述圆柱体82位于转盘81的左端，在所述转盘81的圆柱面上设有三条以上的外圆周螺槽811，在转盘81的右端面上设有三条以上的端面螺槽812，所述外圆周螺槽811的右端与端面螺槽812联通；在转盘81及圆柱体82上设有中心孔；外圆周螺槽811与端面螺槽812应相同，可以是三条、四条、五条或更多条；所述机筒9安装在注射座架2上，机筒9包括呈圆柱形的塑化腔91及注射筒92，转盘81位于塑化腔91中并可转动，所述料斗7安装在塑化腔91上，外圆周螺槽811的左端通过塑化腔91上的径向孔与料斗7连通，端面螺槽812联通外圆周螺槽811的右端与注射筒92的左端；外圆周螺槽811及端面螺槽812作为物料粉碎、混合、磨压、塑化和输运通道，完成对物料的塑化熔融；所述向心推力轴承6及齿轮14均安装在圆柱体82上，向心推力轴承6安装在座子5上；所述柱塞15的右端穿过转盘81及圆柱体82的中心孔并位于注射筒92内，柱塞15与注射筒92间隙配合，柱塞15在转盘81及圆柱体82的中心孔及注射筒92内且可轴向移动。为了使熔融物料以脉动方式注入模腔，在本实施例中还包括运动控制器12及振动装置11，所述运动控制器12控制振动装置11的振动，所述振动装置11安装在柱塞15上与注射油缸1的推杆之间；所述振动装置11带动柱塞15所作的运动为：轴向振动、圆周振动、同时进行轴向振动与圆周振动，或者振动装置11带动柱塞15作圆周旋转运动。工作时，电机3通过传动机构4和齿轮14带动塑化螺盘8旋转，塑化螺盘8上的外圆周螺纹槽811和端面螺旋槽812作为物料粉碎、混合、磨压、塑化和输运通道，料斗7中的物料通过机筒9的塑化腔91的径向进料孔进入外圆周螺纹槽811，在旋转螺棱推动下向右移动，接着进入端面螺旋槽812，然后顺着端面螺旋槽812向圆心方向移动，最后在注射筒92内向注射喷嘴的方向移动，当系统完成合模过程后，移动油缸13带动注射座架2右移，并带动包括注射油缸1、电机3、传动机构4和机筒9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1内通入压力油，推动振动装置11及柱塞15在机筒9的注射筒92中作直线运动，而与此同时，振动装置11会带动柱塞15进行振动，将注射筒92内熔融物料以脉动方式注入模腔，并使柱塞15进行连续的保压和补缩，柱塞15的振动一直保持到直至工件在模腔中冷却定型；然后柱塞15从机筒9的注射筒92中后退，旋转螺盘8开始下一轮旋转塑化运动。实施例二如图5所示，其是一种螺盘与柱塞组合式注射成型装置，其结构及工作原理基本上与实施例一相同，所不同的是所不同的是所述注射筒92为阶梯孔，阶梯孔中孔径大的部位与塑化腔91连通，阶梯孔中孔径小的部位与注射孔连通，所述柱塞15右部的外圆面与阶梯孔中孔径大的一段有一定缝隙，已塑化好的融料可在压力下通过该缝隙进入注射筒92的右段，柱塞15右部的外圆面与注射筒92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，但阶梯孔中孔径小的部位容积必须大于注射机所设定的最小注射量。工作原理与实施例一基本相同，不再重述。实施例三如图6所示，其是一种螺盘与柱塞组合式注射成型装置，其结构及工作原理基本上与实施例一相同，所不同的是在柱塞15的右端装有单向阀16（或止逆头16），所述单向阀16（或止逆头16）位于注射筒92内，单向阀16（或止逆头16）在注射筒92可轴向移动。止逆头是一种防止注射时熔融物料倒流的装置，其工作原理与单向阀极为相似，由于此项技术已比较成熟，且非本专利重点内容，故在此不再对止逆头结构原理加以叙述。工作时，电机3通过传动机构4和齿轮14带动塑化螺盘8旋转，塑化螺盘8上的外圆周螺纹槽811和端面螺旋槽812作为物料粉碎、混合、磨压、塑化和输运通道，料斗7中的物料通过机筒9的塑化腔91的进料孔进入外圆周螺纹槽811，在旋转螺棱推动下向右移动，接着进入端面螺旋槽812，然后顺着端面螺旋槽812向圆心方向移动，最后沿机筒9的注射筒92向右移动，通过柱塞15右端的单向阀16（或止逆头16）充满机筒9右边的注射筒92内的前端部；当系统完成合模过程后，移动油缸13带动注射座架2右移，并带动包括注射油缸1、电机3、传动机构4和机筒9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1内通入压力油，推动柱塞15和单向阀16（或止逆头16）在机筒9的注射筒92中作直线运动，而与此同时，振动装置11会带动柱塞15和单向阀16（或止逆头16）进行振动，将机筒9的注射筒92内的熔融物料以脉动方式注入模腔，并使单向阀或止逆头16进行连续的保压和补缩，其振动一直保持到直至工件在模腔中冷却定型；然后柱塞15带动单向阀16（或止逆头16）从机筒9的注射筒92内后退，塑化螺盘8开始下一轮旋转塑化运动。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。