一种转轴式轴向激振装置及注塑机的制作方法

1.本实用新型属于注塑机领域，具体涉及一种转轴式轴向激振装置，同时还涉及一种实现动态注射、塑化和保压的注塑机。


背景技术：

2.注塑机，又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。
3.具体的，注射运动状态主要包括下列动作：
4.1）、射出：射出马达带动旋转丝杆推动射胶注塑螺杆前进；
5.2）、保压：保持模具腔和料管的压强不变一段时间，此时射出马达持续做功；
6.3）、加料：加料马达带动射胶注塑螺杆旋转(射胶注塑螺杆只能一个方向转动)；
7.4）、后松：在加料马达带动射胶注塑螺杆旋转时注塑螺杆前段的压力会越来越大产生背压，这时需要滚珠丝杠向后运动释放背压，此时加料马达和射出马达同时工作。
8.同时，动态注塑成型技术：在注射成型加工的过程中使射胶注塑螺杆产生轴向脉动的振荡力，也就是在保压与加料阶段使射胶注塑螺杆产出轴向振动，提高产品优良率和加料效率。
9.目前，针对高精密注塑，普遍使用精密液压注塑机或全电动注塑机，价格昂贵，且仍在稳态注塑的基础上改进。
10.传统液压注塑机的加工成型原理为稳态注塑，使用注塑螺杆旋转的剪切来实现物料的从固体到熔融状态的变化，最后通过注射保压来实现产品注塑成型。
11.在稳态注塑过程中，物料完全通过摩擦力进行输送，且物料塑化和熔化状态的热能来源全部来自摩擦产生的热量和外部加热圈能量，因此在稳态注塑中往往会存在塑化不均匀现象。
12.此外，由于熔融塑料的高粘性，导致塑化过程阻力大，而且在稳态注射和保压阶段，由于物料的结晶效应及制品成型过程中的收缩效应，会导致制品内局部应力状态分布不均，从而引发制品质量缺陷，如翘曲、龟裂、熔合痕等。


技术实现要素：

13.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的转轴式轴向激振装置。
14.同时，本实用新型还涉及一种实现动态注射、塑化和保压的注塑机。
15.为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：
16.一种转轴式轴向激振装置，其包括连接套筒、外套筒、转动连接件和动力驱动器，其中连接套筒与注塑螺杆同轴且固定连接，外套筒套设在连接套筒外周，转动连接件将连接套筒和外套筒相连接，且连接套筒和外套筒在轴向和周向上相对运动设置，动力驱动器
设置在外套筒上且驱动外套筒沿着轴向相对连接套筒往复摆动，当外套筒往复摆动时，转动连接件将作用力传递至连接套筒，连接套筒和注塑螺杆沿着轴心线方向往复振动。
17.优选的，连接套筒和注塑螺杆沿着轴心线方向往复振动位移为
‑
0.2mm~0.2mm。
18.具体的，连接套筒和注塑螺杆沿着轴心线方向往复振动位移为
‑
0.1mm~0.1mm，使得在此位移范围内实现微动，这样一来，在塑化过程中：转轴式轴向激振装置带来的轴向微幅振动，可提高固体压实能力，从而提高热传导效率（即熔融速率）；降低熔体粘度；注射过程中：由于熔体粘度降低，流动性增强，可有效降低流动阻力，从而降低模腔内物料迅速冷却而固化产生的内应力，改善模腔充料不均现象；保压阶段：模腔内物料因冷却而收缩，动态振动可增强模腔内熔体补偿能力，可在提高制品成型精度，提高表面质量。
19.优选地，连接套筒和注塑螺杆沿着轴心线方向往复振动频率为5~20hz。最佳的振动频率为15hz。
20.根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，转动连接件为滚珠导套，且滚珠导套包括固定在连接套筒上的套体、绕着套体周向分布的多粒滚珠，其中多粒滚珠与外套筒内壁接触。在此由滚珠的连接，可以降低摩擦力，进而便于实施在注塑螺杆旋转的情况下实现轴向微幅振动。
21.根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，连接套筒的外周设有自表面向内凹陷的环形槽，动力驱动器包括设置在环形槽所对应处的外套筒上的动力马达、与动力马达的输出轴相传动连接且中心偏离输出轴中心的偏心轮，其中偏心轮位于环形槽内，当输出轴转动时，在偏心轮与环形槽内壁的抵触下，推动动力马达和外套筒沿着轴心线方向往复摆动。也就是说，当动力马达转动时，动力马达的转子带动偏心轮旋转，偏心放置的结构使得动力马达旋转时，外套筒做轴向往复摆动，同时由于力的相互作用，连接套筒同时会做轴向往复振动。
22.优选地，在偏心轮外周形成轴承，且偏心轮通过偏心轮轴与输出轴相衔接。这样一来，偏心轮自外周滚动的轴承与环形槽内壁抵触，进一步降低摩擦，便于偏心轮的运动控制，降低动力损耗。
23.根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，动力驱动器还包括轴心线与输出轴的轴心线重合且固定在输出轴端部的调距圆盘，偏心轮轴自远离偏心轮的端部沿着调距圆盘的周向移动调节地设置在调距圆盘上。这样一来，偏心轮轴和输出轴的中心距离可调，进而可以改变振幅的位移范围，也就是说，偏心轮轴和输出轴的中心距离越小，振幅的位移范围就越大；反之，偏心轮轴和输出轴的中心距离越大，振幅的位移范围就越小，因此，满足不同状态下的工作需要。
24.优选地，在外套筒的内壁形成有与环形槽相对的环形避让槽，调距圆盘位于环形避让槽内，动力马达位于外套筒的下部。这样有足够的空间来安装动力驱动器的零部件，同时，在动力马达进一步的配重下，使得外套筒和连接套筒相对转动即为连接套筒相对外套筒的转动。
25.进一步的，在调距圆盘上开设有沿着周向延伸的滑槽，偏心轮轴通过远离偏心轮端部设置的连接模块滑动设置在滑槽中，动力驱动器还包括设置在调距圆盘上用于驱动连接模块在滑槽中滑动的调距螺纹棒，其中在调距螺纹棒的转动下，连接模块向调距圆盘中心靠近或远离设置。在此，调距螺纹棒可以通过拧紧或松出的方式带动连接模块的移位；或
者调距螺纹棒就是一根丝杆，其与连接模块形成丝杆螺母结构，在丝杆的转动下，螺母直线运动，进而驱动连接模块在滑槽中直线运动。
26.优选地，外套筒沿着轴心线方向往复摆动的位移为
‑
100mm~100mm；外套筒沿着轴心线方向往复摆动的频率为5~20hz。
27.本实用新型的另一技术方案是：一种实现动态注射、塑化和保压的注塑机，其包括：
28.料筒，其包括筒体、喷嘴，其中筒体上设有塑胶原料入口；
29.注塑螺杆，其沿着料筒长度方向延伸；
30.注塑动力装置，其用于驱动注塑螺杆绕自身轴线转动、且沿着自身长度方向直线运动；
31.转轴式轴向激振装置，其位于料筒和注塑动力装置之间。
32.由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
33.本实用新型通过外套筒和连接套筒之间相对转动和外套筒轴向运动时，造成注塑螺杆和连接套筒同步进行轴向的微幅振动，能够提高固体压实能力，从而提高热传导效率（即熔融速率），也降低熔体粘度，当物料在动态注射中，由于熔体粘度降低，流动性增强，可有效降低流动阻力，从而降低模腔内物料迅速冷却而固化产生的内应力，改善模腔充料不均现象；当物料保压时，模腔内物料因冷却而收缩，动态振动可增强模腔内熔体补偿能力，可在提高制品成型精度，提高表面质量。
附图说明
34.图1为本实用新型注塑机的结构示意图；
35.图2为图1中转轴式轴向激振装置结构放大示意图；
36.图3为图2的左视示意图；
37.图4为图2的俯视示意图；
38.其中：1、料筒；10、筒体；11、喷嘴；
39.2、注塑螺杆；
40.3、注塑动力装置；
41.4、转轴式轴向激振装置；40、连接套筒；400、环形槽；41、外套筒；410、环形避让槽；42、转动连接件；420、套体；421、滚珠；43、动力驱动器；430、动力马达；s、输出轴；431、调距圆盘；h、滑槽；432、偏心轮轴；433、偏心轮；434、轴承；435、连接模块；436、调距螺纹棒。
具体实施方式
42.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
43.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”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技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
48.如图1所示，本实施例的实现动态注射、塑化和保压的注塑机，其包括料筒1、注塑螺杆2、注塑动力装置3、以及位于料筒1和注塑动力装置3之间的转轴式轴向激振装置4。
49.料筒1，其包括内部具有容腔的筒体10、位于筒体10左端部的喷嘴11，其中筒体10上设有塑胶原料入口。
50.注塑螺杆2，其沿着筒体10长度方向延伸，且左端部位于筒体10内，其中注塑螺杆2的轴心线与筒体10的中心线重合。
51.注塑动力装置3，其用于驱动注塑螺杆绕自身轴线转动、且沿着自身长度方向直线运动。
52.转轴式轴向激振装置4，其位于筒体10右端部和注塑动力装置3的左端部之间。
53.结合图2所示，转轴式轴向激振装置4包括与注塑螺杆2同轴且固定连接的连接套筒40、外套筒41、位于外套筒41和连接套筒40之间使得外套筒41和连接套筒40绕着自身轴心线方向相对转动和相对直线运动的转动连接件42、以及驱动外套筒41沿着轴向往复摆动的动力驱动器43。
54.外套筒41轴心线、注塑螺杆2的轴心线、连接套筒40的轴心线三者重合。
55.本例中，在外套筒41沿着自身轴心线方向往复摆动时，转动连接件42将作用力传递至连接套筒40，连接套筒40和注塑螺杆2沿着轴心线方向往复振动。
56.具体的，转动连接件42为滚珠导套，该滚珠导套包括套体420、绕着套体420周向分布的多粒滚珠421，其中滚珠421位于连接套筒40外壁和外套筒41内壁之间。在此由滚珠的
连接，可以降低摩擦力，进而便于实施在注塑螺杆旋转的情况下实现轴向微幅振动。
57.本例中，外套筒41自身较重，因此，外套筒41和连接套筒40之间的转动是指连接套筒40相对不动的外套筒41进行转动，而轴向往复运动，在受力的相互作用下，连接套筒40也会受到轴向的力，进而产生轴向的振动。
58.结合图3和图4所示，连接套筒40外周设有自表面向内凹陷的环形槽400，外套筒41内壁形成有自壁面向内凹陷的环形避让槽410，动力驱动器43包括设置在环形避让槽410所对应外套筒41下部的动力马达430、固定在动力马达430的输出轴s上端部且轴心线与输出轴s的轴心线重合的调距圆盘431、沿着调距圆盘431的周向移动调节地设置在调距圆盘431上的偏心轮轴432、设置在偏心轮轴432顶部的偏心轮433、以及设置在偏心轮433外周的轴承434（可以是滚珠轴承或者滚针轴承），其中调距圆盘431位于环形避让槽410内，偏心轮433和轴承434位于环形槽400内且自轴承434外周部分抵触在环形槽400的侧壁上，当输出轴转动时，在轴承434与环形槽400内壁的抵触下，推动动力马达430和外套筒41沿着轴心线方向往复摆动。也就是说，当动力马达430转动时，动力马达430的转子带动偏心轮433和轴承434旋转，并驱使动力马达430和外套筒41做轴向往复摆动，同时由于力的相互作用，连接套筒40同时会做轴向往复振动。
59.由上述可知，偏心轮轴432和输出轴s的中心距离可调，进而可以改变振幅的位移范围，也就是说，偏心轮轴432和输出轴s的中心距离越小，振幅的位移范围就越大；反之，偏心轮轴432和输出轴s的中心距离越大，振幅的位移范围就越小，因此，满足不同状态下的工作需要。
60.本例中，动力马达430位于外套筒41的下部，且动力马达430为三相六级异步电机。在此，由于外套筒质量较重，然后在动力马达配重下，使得偏心轮旋转时，不会造成外套筒绕自身轴心线转动，只能沿着轴心线长度方向直线式往返摆动。
61.同时，为了实施偏心轮轴432和输出轴s的中心距离可调，本例中，在调距圆盘431上开设有沿着周向延伸的滑槽h，偏心轮轴432下端部固定设置与滑槽h匹配的连接模块435，且连接模块435能够沿着滑槽h的延伸方向移动在滑槽h中，动力驱动器43还包括设置在调距圆盘431上用于驱动连接模块435在滑槽中滑动的调距螺纹棒436，其中在调距螺纹棒436的转动下，连接模块435向调距圆盘431中心靠近或远离设置。
62.具体的，调距螺纹棒436可以通过拧紧或松出的方式带动连接模块435的移位；或者调距螺纹棒就是一根丝杆，其与连接模块形成丝杆螺母结构，在丝杆的转动下，螺母直线运动，进而驱动连接模块在滑槽中直线运动。
63.同时，本例中，外套筒41沿着轴心线方向往复摆动的位移为
‑
40mm~40mm；外套筒沿着轴心线方向往复摆动的频率为15hz，这样一来，所带来注塑螺杆沿着轴心线方向往复振动位移为
‑
0.1mm~0.1mm；注塑螺杆沿着轴心线方向往复振动频率为15hz。
64.综上，本实施例实施过程如下：
65.在注塑的工作状态中（不管注塑螺杆处于任何状态，如：转动或直线运动），由三相六级异步电机的转子带动外部设有轴承的偏心轮旋转，并在轴承与环形槽侧壁的滚动抵触下，使得三相六级异步电机旋转时，外套筒做轴向往复摆动，这样一来，在作用力的相互作用下，连接套筒同时也会做轴向往复振动，从而在塑化、注射、保压时注塑螺杆的往复运动，实现动态注塑效果，而且，注塑螺杆只需实现振动位移为
‑
0.1mm~0.1mm, 振动频率为15hz
左右的振动状态即可显著提升塑化效率及注塑品质。
66.因此，本实施例的优点是：物料在塑化运输过程中，转轴式轴向激振装置的位置和注塑螺杆的轴向微幅振动，不仅可降低塑化运输路程，而且能够提高固体压实能力，从而提高热传导效率（即熔融速率），也降低熔体粘度等优点；物料在动态注射中，由于熔体粘度降低，流动性增强，可有效降低流动阻力，从而降低模腔内物料迅速冷却而固化产生的内应力，改善模腔充料不均现象；物料保压时，模腔内物料因冷却而收缩，动态振动可增强模腔内熔体补偿能力，可在提高制品成型精度，提高表面质量在塑化过程中：转轴式轴向激振装置带来的轴向微幅振动，可提高固体压实能力，从而提高热传导效率（即熔融速率）；降低熔体粘度等优点；注射过程中：由于熔体粘度降低，流动性增强，可有效降低流动阻力，从而降低模腔内物料迅速冷却而固化产生的内应力，改善模腔充料不均现象；保压阶段：模腔内物料因冷却而收缩，动态振动可增强模腔内熔体补偿能力，可在提高制品成型精度，提高表面质量。
67.以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。