专利名称：一种行星螺杆混炼积分注塑机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种注塑机，属于高分子材料成型机械领域，特别是适合中型和大型 注塑机。
背景技术：
现代科学技术的发展要求高分子材料具有多方面的综合性能，例如，要求某些塑 料既耐高温又易于成型加工；既要求强度高又要求韧性好；既具有优良的力学性能，又具 有某些特殊功能等。单一的高分子材料是难以满足这些高性能化要求的，另外，高分子材料 科学已经进入了一个比较成熟的阶段，要开发一种全新的材料非常困难，不仅时间长、耗资 大，而且可能性越来越小。相比之下，利用已有的高分子材料进行共混改性制备高性能材 料，不仅简捷有效，而且也相当经济。改性高聚物的用途相当广泛。传统式注射成型机，物料塑化过程是螺杆旋转轴向后移计量的过程，在一次塑化 过程中，螺杆的塑化能力随着螺杆有效长度的缩短而逐渐下降，导致先前和最终加入的物 料所经受的热历程不同，熔料存在轴向温差。注射螺杆只有熔融、输送、计量和注射的功能， 不能起到共混的作用。因此，对于改性的高分子材料，即使是对于具有颜色要求的制品注射 成型，目前必须先采用双螺杆挤出机、双转子混炼机+单螺杆挤出机或其它共混成型设备 挤出造粒，然后再进行注射成型。这一过程需要使材料在固态和熔融态之间进行反复转变， 对材料性能造成一定的影响，而且能源消耗大，增加了材料与注射成型的成本。另外，对于螺杆注射式注塑机，在注射过程中，螺槽中充满了各种凝聚态的物料， 螺杆除了要克服其与机筒的摩擦力，还要克服物料与机筒之间的摩擦拖曳力，能耗巨大，严 重影响注射过程的效率。专利ZL2008200655772. 3公开了一种塑料混炼注射装置。该装置采用双螺杆代替 传统注射成型机的单螺杆，利用双螺杆较强的混炼功能对物料进行共混改性，注射时通过 螺杆后端的注射油缸驱动两根螺杆同时向前注射。这种方法原理简单，实现了混炼、注塑工 艺一体化，但其注射过程阻力大，螺杆注射驱动复杂，而且无法解决注射过程中物料通过螺 杆与机筒间隙逆流的问题。专利ZL200820078562. 8也公开了一种混炼注射成型机注射装置。该装置采用置 于塑化装置前端的可变容积的储料腔进行储料，注射采用柱塞原理进行注射，能将混炼、注 射合二为一。但其结构复杂，整机长度大，注射时整个塑化装置要整体移动，注射无用负载 大，而且可变容积的储料腔的密封与加热问题难以解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行星螺杆混炼积分注塑机，该机器能够实现物料混炼 与注塑的功能一体化，克服现有混炼注塑装置的缺点与技术难点；技术成熟，性能优异且稳 定可靠；机器适用材料范围广，结构简单，占地面积小。为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案一种行星螺杆混炼积分注塑机，主要由喷嘴、机筒、加热装置、加料斗、螺杆头、止逆环、主螺杆、积分式行星螺杆、前止动环、后 止动环、柱塞、止推轴承、轴承盖、传动装置与注射油缸组成，主螺杆依次由螺杆前段、螺杆 行星段、螺杆加料段和螺杆传动段组成，主螺杆中心处开有通孔(储料腔)，机筒依次由前 机筒、机筒一段、机筒二段、机筒加料段组成，注射油缸由注射活塞、注射活塞杆、注射油缸 缸筒、注射油缸前盖与注射油缸后盖组成；喷嘴、机筒、轴承盖依次连接，加热装置围在机筒 外，加料斗设置在机筒加料段上，主螺杆设置在机筒里，主螺杆的螺杆传动段穿过轴承盖， 螺杆头通过螺纹与螺杆前段连接，螺杆头与螺杆前段的连接螺纹前端有一段止口以保证螺 杆头与螺杆前段之间的定位；止逆环与螺杆头配合连接且可以相对轴向滑动，其止逆环与 前止动环能够接触；积分式行星螺杆设置在主螺杆的螺杆行星段或机筒二段处，同时与螺 杆行星段的螺棱和机筒二段内螺棱相啮合，其前后端对应的机筒上分别设置前止动环与后 止动环；前止动环设置在机筒一段与机筒二段的连接处，后止动环设置在机筒二段与机筒 加料段的连接处；止推轴承设置在主螺杆的螺杆加料段与螺杆传动段之间，一端与主螺杆 连接，另一端与轴承盖连接；传动装置设置在螺杆传动段；柱塞设置在主螺杆的通孔(储料 腔)中，后端与注射油缸的注射活塞连接。本发明一种行星螺杆混炼积分注塑机，其积分式行星螺杆的数量可以为3根或以 上，行星螺杆数量越多，物料受剪切次数越高，混炼功能越强。本发明一种行星螺杆混炼积分注塑机，其主螺杆也可以依次由螺杆前段、螺杆均 化段、螺杆行星段、螺杆加料段和螺杆传动段组成，主螺杆中心处开有通孔(储料腔)，增设 止推环套在螺杆前段，螺杆头通过螺纹与螺杆前段连接，螺杆头与止推环端面接触；止逆环 套在螺杆头上，与机筒一段相互配合且可以相对轴向滑动；止逆环可以与止推环接触。本发明一种行星螺杆混炼积分注塑机，在螺杆头与螺杆前段的螺纹连接处，螺杆 头为内螺纹，螺杆前段为外螺纹。当螺杆头为外螺纹而螺杆前段为内螺纹时，两者的连接处 在主螺杆的通孔(储料腔)内，容易导致螺纹连接处存在间隙，造成物料滞留。本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，主螺杆、积分式行星螺杆和机筒二段内 螺棱的螺旋角为30° 60°，为阿基米德螺纹，角度太小，螺杆传动效率低，而角度太大， 物料的向前输送力小；主螺杆行星段的长径比一般为3 15，物料的混炼效果随其变大而 增强，但会导致加工制造难度加大。本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，注射油缸可以为单活塞杆油缸或双活塞 杆油缸；当为双活塞杆油缸时，可通过在注射活塞杆与注射柱塞上开孔实现流体的注入，以 满足气体辅助注射成型或水辅助注射成型。本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其止逆环也可以采用现有其它止逆形 式，如止逆球形式等。由以上技术方案可知，本发明与现有技术相比具有如下优点1、将通常采用的混炼、注塑两步工艺一体化，使材料由二次加热冷却变为一次加 热冷却，不仅能最大程度地维持材料的原有性能，而且消除了二次加热所需能耗，避免了中 间环节所需要的包装、运输、搬运、仓储费用和中间污染。2、采用积分式的行星螺杆塑化原理，流道无死点，自洁作用强；物料停留时间短， 不会因停留时间过长而分解；由于主螺杆与行星螺杆之间会形成滚动料垅，料垅内会形成 一种涡旋，而且物料受剪切次数高，共混效果好；全部啮合螺杆的总啮合次数大，塑化效率高，产量大；比能耗低。3、塑化过程螺杆无轴向移动，熔融物料无轴向温差，能有效保证塑化质量，进而保 证注射成型制品质量。4、由于行星螺杆塑化装置的主螺杆较粗，塑化所需的物料在主螺杆的中心处积 聚，整机结构紧凑。5、柱塞式的注射原理，计量精度高，注射阻力小。6、止逆稳定可靠，能有效保证注射和保压效果。7、该技术为模块化设计，可以方便地替换对应规格的现有注塑机的注塑部件。8、易于进行改造实现注射成型新工艺，如在注射柱塞中心开孔可以实现流体的 注入以完成气体辅助注射成型或水辅助注射成型；在机筒上开孔可以实现超临界流体的注 入以完成微发泡注射成型。
图1是本发明一种行星螺杆混炼积分注塑机的结构示意图。图2是图1所示的本发明一种行星螺杆混炼积分注塑机A-A断面图。图3是本发明一种行星螺杆混炼积分注塑机的另一个派生结构示意图。1-喷嘴，2-前机筒，3-螺杆头，4-止逆环，5-螺杆前段，6_止推环，7_螺杆均化段， 8-机筒一段，9-加热装置，10-前止动环，11-机筒二段，12-机筒二段内螺棱，13-积分式 行星螺杆，14-积分式行星螺杆的螺棱，15-螺杆行星段，16-螺杆行星段的螺棱，17-柱塞， 18-后止动环，19-机筒加料段，20-螺杆加料段，21-加料斗，22-机筒，23-轴承盖，24-止 推轴承，25-传动系统，26-螺杆传动段，27-主螺杆，28-注射油缸前盖，29-注射油缸缸筒， 30-注射油缸后盖，31-注射油缸活塞，32-注射油缸，33-通孔，34-止口，35-注射活塞杆
具体实施例方式实施例1如图1和图2所示，本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，主要由喷嘴1机筒 22、加热装置9、加料斗21、螺杆头3、止逆环4、主螺杆27、积分式行星螺杆13、前止动环10、 后止动环18、柱塞17、止推轴承24、轴承盖23、传动装置25与注射油缸32组成，主螺杆27 依次由螺杆前段5、螺杆行星段15、螺杆加料段20和螺杆传动段26组成，主螺杆27中心处 开有通孔(储料腔)33，机筒22依次由前机筒2、机筒一段8、机筒二段11、机筒加料段19 组成，注射油缸32由注射活塞31、注射活塞杆35、注射油缸缸筒29、注射油缸前盖28与注 射油缸后盖30组成；喷嘴1、机筒22、轴承盖23依次连接，加热装置9围在机筒22外，加料 斗21设置在机筒加料段19上，主螺杆27设置在机筒22里，主螺杆27的螺杆传动段26穿 过轴承盖23，螺杆头3通过螺纹与螺杆前段5连接，螺杆头3与螺杆前段5的连接螺纹前 端有一段止口 34，以保证螺杆头3与螺杆前段5之间的定位；止逆环4与螺杆头3配合连 接且可以相对轴向滑动，止逆环4与前止动环10能够接触；积分式行星螺杆13设置在主螺 杆27的螺杆行星段15或机筒二段11处，同时积分式行星螺杆的螺棱14与螺杆行星段的 螺棱16和机筒二段内螺棱12相啮合，其前后端对应的机筒22上分别设置前止动环10与 后止动环18 ；前止动环10设置在机筒一段8与机筒二段11的连接处，后止动环18设置在机筒二段11与机筒加料段19的连接处；止推轴承24设置在主螺杆27的螺杆加料段20与 螺杆传动段26之间，一端与主螺杆27连接，另一端与轴承盖23连接；传动装置25设置在 螺杆传动段26，控制主螺杆27转动；柱塞17设置在主螺杆27的通孔(储料腔)33中，通 孔(储料腔)33为储料腔，柱塞17后端与注射油缸32的注射活塞31连接。
本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其积分式行星螺杆13的数量可以为3根 或以上。 本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，在螺杆头3与螺杆前段5的螺纹连接处， 螺杆头3为内螺纹，螺杆前段5为外螺纹。本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，主螺杆27、积分式行星螺杆13和机筒二 段内螺棱12的螺旋角为30° 60°，为渐开线螺纹；主螺杆行星段15的长径比一般为3 15。本发明的一种行星螺杆混炼积分注塑机，注射油缸32为双活塞杆油缸。在预塑阶段，主螺杆27在传动系统25的带动下旋转，进而带动积分式行星螺杆13 转动。积分式行星螺杆13通过前止动环10与后止动环18轴向定位，防止在旋转或注射过 程中积分式行星螺杆13向前或向后跑出。此时柱塞17静止不动。工作时，高聚物原料及 添加剂等由加料斗21加入。物料首先充满主螺杆27的螺杆加料段20。物料通过螺杆加料 段20进入螺杆行星段15，在主螺杆27、积分式行星螺杆13和机筒二段内螺棱12的共同作 用下，物料被辊压成薄片。物料在螺棱的作用下向前输送，在输送过程中，物料在由加热装 置9传来的热量和因承受加压、啮合以及齿面之间的相对滑动而形成的剪切产生的热量作 用下很快塑化。由于每个积分式行星螺杆13与主螺杆27、机筒二段11都相互啮合，都能对 物料产生剪切作用，相当于把若干功能强大的双螺杆挤出机集成，而这正是聚合物加工的 积分原理。在后端熔料的作用下，主螺杆27前端的止逆环4向前移动，使螺杆行星段15与 主螺杆27前端形成物料通道。熔融塑化的物料通过物料通道在机筒22前端聚集，当压力 达到一定程度时，推动柱塞17后退，进而进入螺杆中心的通孔(储料腔)33。柱塞17可为 物料塑化提供背压，同时可做塑化计量用。当塑化量达到工艺要求时，开始注射。注射时， 在注射压力作用下止逆环4向后移动至与前止动环10接触，隔断物料通道。柱塞17在注 射油缸32的带动下向前运动，将其前端的熔体推出，流经喷嘴1注射至模具型腔。保压过 程也通过柱塞17实现。在制品冷却过程中，设备又可开始下一次循环的物料预塑。实施例2参见图3，该实施例与实施例1的结构、工作原理及效果基本相同。区别在于，其主 螺杆27也可以依次由螺杆前段5、螺杆均化段7、螺杆行星段15、螺杆加料段20和螺杆传动 段26组成，主螺杆27中心处开有通孔(储料腔)33，增设止推环6套在螺杆前段5，螺杆头 3通过螺纹与螺杆前段5连接，螺杆头3与止推环6端面接触；止逆环4套在螺杆头3上， 止逆环4与机筒一段8相互配合且可以相对轴向滑动；止逆环4可以与止推环6接触。注 射时，在注射压力作用下止逆环4向后移动至与止推环6接触，隔断物料通道。其止逆环4 也采用现有其它止逆形式。
权利要求
一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于主要由喷嘴、机筒、加热圈、加料斗、螺杆头、止逆环、主螺杆、行星螺杆、前止动环、后止动环、柱塞、止推轴承、轴承盖、传动装置与注射油缸组成，主螺杆依次由螺杆前段、螺杆行星段、螺杆加料段和螺杆传动段组成，主螺杆中心处开有通孔，机筒依次由前机筒、机筒一段、机筒二段、机筒加料段组成，注射油缸由注射活塞、注射活塞杆、注射油缸缸筒、注射油缸前盖与注射油缸后盖组成；喷嘴、机筒、轴承盖依次连接，加热圈围在机筒外，加料斗设置在机筒加料段上，主螺杆设置在机筒里，主螺杆的螺杆传动段穿过轴承盖，螺杆头通过螺纹与螺杆前段连接，螺杆头与螺杆前段的连接螺纹前端有一段止口，止逆环与螺杆头配合连接且可以相对轴向滑动，止逆环与前止动环能够接触；行星螺杆设置在主螺杆的螺杆行星段或机筒二段处，同时与螺杆行星段的螺棱和机筒二段内螺棱相啮合，其前后端对应的机筒上分别设置前止动环与后止动环；前止动环设置在机筒一段与机筒二段的连接处，后止动环设置在机筒二段与机筒加料段的连接处；止推轴承设置在主螺杆的螺杆加料段与螺杆传动段之间，一端与主螺杆接触，另一端与轴承盖接触；传动装置设置在螺杆传动段；柱塞设置在主螺杆的通孔中，后端与注射油缸的注射活塞连接。
2.根据权利要求1所述的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于行星螺杆数量 可以为大于等于三根。
3.根据权利要求1所述的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于主螺杆可以依 次由螺杆前段、螺杆均化段、螺杆行星段、螺杆加料段和螺杆传动段组成，主螺杆中心处开 有通孔，增设止推环套在螺杆前段，螺杆头通过螺纹与螺杆前段连接，螺杆头与止推环端面 接触；止逆环套在螺杆头上，与机筒一段相互配合且可以相对轴向滑动；止逆环与止推环 接触。
4.根据权利要求3所述的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于其止逆环采用 现有其它止逆形式，如止逆球形式。
5.根据权利要求1或3所述的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于主螺杆、积 分式行星螺杆和机筒二段内螺棱的螺旋角为30° 60° ；主螺杆行星段的长径比为3 15。
6.根据权利要求1或3所述的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于注射油缸 可以为单活塞杆油缸或双活塞杆油缸。
7.根据权利要求1或3所述的一种行星螺杆混炼积分注塑机，其特征在于在螺杆头 与螺杆前段的螺纹连接处，螺杆头为内螺纹，螺杆前段为外螺纹。
全文摘要
本发明公开了一种行星螺杆混炼积分注塑机，属于高分子材料成型机械领域，特别是适合中、大型注塑机，主要由喷嘴、机筒、加热圈、加料斗、螺杆头、止逆环、主螺杆、行星螺杆、前止动环、后止动环、柱塞、止推轴承、轴承盖、传动装置与注射油缸组成，主螺杆中心处开有通孔，柱塞设置在主螺杆的通孔中，行星螺杆设置在主螺杆的螺杆行星段或机筒二段处，同时与螺杆行星段的螺棱和机筒二段内螺棱相啮合。本发明将通常采用的混炼、注塑两步工艺一体化，不仅能最大程度地维持材料的原有性能，而且消除了二次加热所需能耗；全部啮合螺杆的总啮合次数非常大，塑化效率极高，产量大，比能耗低，计量精度高，注射阻力小，整机结构紧凑。
文档编号B29C45/03GK101885223SQ20101022704
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者丁玉梅, 安瑛, 杨卫民, 焦志伟, 谢鹏程 申请人:北京化工大学