带球形转子的注射成型装置

摘要

本发明涉及一种带球形转子的注射成型装置，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；特点是还包括塑化转子，塑化转子包括半球形转子及与半球形转子连为一体的圆柱体，在半球形转子上设有连续的外螺纹槽；机筒包括呈半球形的塑化腔及注射筒，半球形转子位于半球形的塑化腔中并可转动，料斗安装在塑化腔上，外螺纹槽的左端与料斗连通，外螺纹槽的右端与注射筒连通；柱塞位于半球形转子及圆柱体的中心孔及注射筒内并可轴向移动，振动装置安装在柱塞与注射油缸的推动杆之间，柱塞与注射筒间隙配合。其具有塑化、粉碎和挤压能力强、成型制品质量好等优点。

权利要求

1.一种带球形转子的注射成型装置，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（8）、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）、传动机构（4）及机筒（8）均安装在注射座架（2）上，所述移动油缸（13）的推动杆与注射座架（2）连接；其特征在于还包括塑化转子（9），所述塑化转子（9）包括半球形转子（91）及与半球形转子（91）连为一体的圆柱体（92），在所述半球形转子（91）上设有连续的外螺纹槽（911），在半球形转子（91）及圆柱体（92）上设有中心孔；所述机筒（8）包括呈半球形的塑化腔（81）及注射筒（82），半球形转子（91）位于半球形的塑化腔（81）中并可转动，所述料斗（7）安装在塑化腔（81）上，所述外螺纹槽（911）的左端与料斗（7）连通，外螺纹槽（911）的右端与注射筒（82）连通；所述向心推力轴承（6）及齿轮（14）均安装在圆柱体（92）上，向心推力轴承（6）安装在座子（5）上；所述柱塞（15）位于半球形转子（91）及圆柱体（92）的中心孔及注射筒（82）内并可轴向移动，柱塞（15）的右部与注射筒（82）间隙配合。

2.根据权利要求1所述的带球形转子的注射成型装置，其特征在于还包括振动装置

（11）和运动控制器（12），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）与注射油缸（1）的推动杆之间；所述振动装置（11）带动柱塞（15）所作地运动为：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。

3.根据权利要求1所述的带球形转子的注射成型装置，其特征在于所述注射筒（82）的内孔为阶梯孔，阶梯孔中孔径大的部位与机筒（8）的半球形的塑化腔（81）联通，阶梯孔中孔径小的部位与注射孔连通，所述柱塞（15）右部外圆柱面与阶梯孔中孔径大的部位有缝隙，已塑化好的融料可在压力下通过该缝隙进入注射筒（82）的右段，柱塞（15）右部外圆柱面与阶梯孔中孔径小的部位为滑动配合且融料无法从其配合间隙中通过。

4.根据权利要求1所述的带球形转子的注射成型装置，其特征在于所述注射筒（82）的内孔为直通孔，所述柱塞（15）右部外圆柱面与注射筒（82）的内孔全段都有能使融料通过的缝隙，柱塞（15）在注射筒（82）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。

5.根据权利要求1所述的带球形转子的注射成型装置，其特征在于在所述柱塞（15）的右端设有防止物料倒流的单向阀或止逆头（16），所述单向阀或止逆头（16）位于注射筒（82）内，单向阀或止逆头（16）在注射筒（82）可轴向移动。

说明书

带球形转子的注射成型装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种带球形转子的注射成型装置，主要用于对高分子材料的塑化和注射成型，属于材料及高分子材料注射成型装备技术领域。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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，料桶内往往有较多滞料，不便于料筒清理，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，不仅制造成本高，还需二套加热系统分别对螺杆塑化系统加热和柱塞注射系统加热，增加了总体能耗。

[0004] 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，所以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。

[0005] 传统注射机还有一个特点，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。

[0006] 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、柱塞、控制系统或者其它部件进行的局部改变，没有改变上述整体系统存在的根本性问题，因此，必须从整体结构及其作用原理上加以改变，才能得到整体和根本性的完善。

[0007] 有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。

[0008] 还有研究者则是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。

[0009] 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。

[0010] 参考文献：

[0011] [1 Ibar JP. Control of polymer properties by melt vibration technology: a review. Polymer Engineering and Science. 1998;38(1):1-20[0012] [2] A.Minardi,M.Boudeulle,E.Duval,S Etienne.Effect of the moulding conditions on the semicrystalline structure of polypropylene. Polymer. 1997,38(15):3957-39。

发明内容

[0013] 本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种带球形转子的注射成型装置，其塑化、粉碎和挤压能力强，生产的产品质量好。

[0014] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种带球形转子的注射成型装置，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、齿轮以及柱塞； 所述注射油缸、电机及传动机构均与注射座架固结在一起，所述移动油缸的推动杆与注射座架连接；其特征在于还包括塑化转子，所述塑化转子包括半球形转子及与半球形转子连为一体的圆柱体，在所述半球形转子上设有连续的外螺纹槽，在半球形转子及圆柱体上设有中心孔；所述机筒包括呈半球形的塑化腔及注射筒，半球形转子位于半球形的塑化腔中并可转动，所述料斗安装在塑化腔上，所述外螺纹槽的左端与料斗连通，外螺纹槽的右端与注射筒连通；所述向心推力轴承及齿轮均安装在圆柱体上，向心推力轴承安装在座子上；所述柱塞位于半球形转子及圆柱体的中心孔及注射筒内并可轴向移动，柱塞的右部与注射筒间隙配合。

[0015] 在本技术方案中，还包括振动装置和运动控制器，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动杆之间；所述振动装置带动柱塞所作地运动为：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。

[0016] 在本技术方案中，分为二种不同情况。

[0017] 本技术方案的情况一，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。

[0018] 本技术方案的情况二，所述注射筒的内孔为直通孔，柱塞右部的外圆面与机筒的注射筒内孔全段都有能使融料通过的缝隙，柱塞在机筒的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注射筒右端。

[0019] 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。

[0020]  本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0021] 1.塑化部分采用了圆柱+半圆球形螺纹槽结构，此种方法改变了传统螺杆塑化方式，利用一种全新形式的螺纹槽来塑化挤出物料，是一种原理上的改变和提升，具有塑化、粉碎及挤压能力强的优点，对那些难以塑化加工的物料，此点尤为有利。

[0022] 2.将振动力场引人到塑料注射挤出成型过程，对加工过程中有很大影响，塑料熔体的有效粘弹性和粘度减小，流动性增加，注射压力降低， 流率增大，物料的混合剪切加强，能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。

[0023] 3.相比于塑料加工成型中其他结构形式的振动，本专利具有结构简单可靠的优点，而相较于那些使用螺杆振动方式的塑料成型机，此点更显突出。

附图说明

[0024] 图1是本发明实施例一的结构示意图；

[0025] 图2是图1中机筒的结构示意图；

[0026] 图3是图1中塑化转子的结构示意图；

[0027] 图4是本发明实施例二的结构示意图；

[0028] 图5是本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式

[0029] 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。

[0030] 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。

[0031] 实施例一

[0032] 如图1至图3所示，其是一种带球形转子的注射成型装置，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8、塑化转子9、电热器10、振动装置11、运动控制器12、移动油缸13、齿轮14及柱塞15；其中

[0033] 所述注射油缸1、电机3、传动机构4及机筒8固定在注射座架2上。

[0034] 所述机筒8包括呈半球形的塑化腔81及注射筒82，所述料斗7安装在机筒8的塑化腔81上；

[0035] 所述塑化转子9包括半球形转子91及与半球形转子91联为一体的圆柱体92，在所述半球形转子91上设有连续的外螺纹槽911，在半球形转子91及圆柱体92上设有中心孔；半球形转子91位于半球形的塑化腔81中并可转动，所述圆柱体92位于塑化腔81外；所述外螺纹槽911的左端与料斗7连通，外螺纹槽911的右端与注射筒82连通；

[0036] 所述向心推力轴承6及齿轮14均安装在圆柱体92上，向心推力轴承6安装在座子5上，所述电机3带动传动机构4工作，所述传动机构4带动齿轮14转动，齿轮14带动圆柱体92转动从而带动半球形转子91在塑化腔81中转动，完成对物料的熔融塑化；

[0037] 所述柱塞15的右端依次穿过圆柱体92及半球形转子91的中心孔并位于注射筒82内，柱塞15的右部与注射筒82间隙配合，柱塞15在半球形转子91、圆柱体92的中心孔及注射筒82内可轴向移动完成对熔融物料的注射，半球形转子91及圆柱体92相对柱塞15可转动，柱塞15与注射筒82间隙配合；

[0038] 所述电热器10套设在机筒8外。

[0039] 为了使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，在本实施例中还包括运动控制器12及振动装置11，振动装置11安装在柱塞15与注射油缸1的推动杆之间，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带动柱塞15所作地运动为：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。

[0040] 工作时，电机3通过传动机构4和齿轮14带动半球形螺纹转子9旋转，半球形转子91上的外螺纹槽911与机筒8的塑化腔81形成物料塑化、输运通道，料斗7中的物料通过机筒8的塑化腔81的径向孔进入外螺纹槽911的左端，顺外螺纹槽911向右移动到半球形转子91的右端，再进入机筒8的注射筒82，物料再通过柱塞15与注射筒82间隙充满注射筒82；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8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在机筒8的注射筒82内作直线运动，而与此同时，振动装置11会带动柱塞15进行振动，将机筒8的注射筒82内的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8的注射筒82内后退，半球形转子91开始下一轮旋转塑化。

[0041] 本实施案例中，所述注射筒82的内孔为直通孔，柱塞15右部的外圆面与机筒的注射筒82内孔全段都有能使融料通过的缝隙，柱塞15在机筒8的注射筒82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筒82右端。

[0042] 实施例二

[0043] 如图4所示，其是一种带球形转子的注射成型装置，其基本机构原理与实施例一基本相同，区别在于所述注射筒82的内孔为阶梯孔，阶梯孔中孔径大的部位与塑化腔81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82的右段，柱塞15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，阶梯孔中孔径小的部位的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。

[0044] 实施例三

[0045] 如图5所示，其是一种带球形转子的注射成型装置，其结构及工作原理与实施例一基本相同，所不同的是在所述柱塞15的右端设有防止物料倒流的单向阀或止逆头16，所述单向阀或止逆头16位于注射筒82内，单向阀或止逆头11在注射筒82可轴向移动。

[0046] 工作时，电机3通过传动机构4和齿轮14带动半球形转子91旋转，半球形转子91上的外螺纹槽911与机筒8的塑化腔81形成物料塑化、输运通道，料斗7中的物料通过机筒8的塑化腔81径向孔进入半球形转子91外圆周上的外螺纹槽911，顺外螺纹槽911向右移动到半球形转子91的右端进入机筒8的注射筒82内，再通过柱塞15右端的单向阀16（或止逆头16）直接充满机筒8的注射筒82；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8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8的注射筒82内作直线运动，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8的注射筒82的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8的注射筒82中后退，半球形转子91开始下一轮旋转塑化。

[0047] 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。