專(zhuān)利名稱(chēng)：用于注射成型機(jī)的螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于注射成型機(jī)的螺桿，具體地，涉及形成了在螺紋的頂部處具有階梯形狀的階梯部即棱面部的用于注射成型機(jī)的螺桿。
背景技術(shù)：
如在相關(guān)技術(shù)中已知的，設(shè)置在注射成型機(jī)中的注射裝置由筒和螺桿構(gòu)成，螺桿可在旋轉(zhuǎn)方向和軸向方向上在筒內(nèi)側(cè)被驅(qū)動(dòng)。一個(gè)或兩個(gè)螺旋翼，換句話說(shuō)，螺紋被形成在螺桿中。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，由螺紋向前輸送樹(shù)脂材料。螺桿構(gòu)造成使得由螺紋形成螺紋溝槽，并且螺紋溝槽的深度在螺桿的整個(gè)長(zhǎng)度上變化。螺桿按螺紋溝槽的深度或其功能主要包括三個(gè)部分。具體地，螺桿從料斗側(cè)到其前端部可以包括進(jìn)給區(qū)域、壓縮區(qū)域和計(jì)量區(qū)域。在設(shè)置了上述螺桿的注射裝置中，當(dāng)由加熱器加熱筒時(shí)，從料斗供應(yīng)作為材料的樹(shù)脂球粒并且螺桿旋轉(zhuǎn)，樹(shù)脂球粒被輸送到壓縮區(qū)域的同時(shí)在進(jìn)給區(qū)域中被預(yù)加熱。在壓縮區(qū)域中，樹(shù) 脂球粒由于加熱器的加熱和螺桿的旋轉(zhuǎn)剪切熱而熔融。熔融的樹(shù)脂被向前輸送且樹(shù)脂壓力產(chǎn)生。因此，在計(jì)量區(qū)域中，熔融的樹(shù)脂混合并且被輸送到螺桿的前端，從而預(yù)定的量被測(cè)量。螺紋具有各種形狀。在相關(guān)技術(shù)中，已知存在一種螺紋，在該螺紋中，頂部由單個(gè)圓柱形表面形成。當(dāng)螺紋在與螺紋垂直的表面中被切割時(shí)，頂部變得大體上平坦。如上所述，包括螺紋的螺桿稱(chēng)為所謂的常規(guī)螺桿。預(yù)定空隙，換句話說(shuō)，間隙被設(shè)置在常規(guī)螺桿的螺紋的頂部和筒的內(nèi)壁之間。間隙通過(guò)熔融的樹(shù)脂材料的進(jìn)入被適當(dāng)?shù)貪?rùn)滑。此外，間隙具有合適的尺寸以防止樹(shù)脂材料的泄漏。在包括上述常規(guī)螺桿的注射裝置中，在較短時(shí)段的驅(qū)動(dòng)期間，螺紋的頂部或筒的內(nèi)壁可能被磨損，由磨損產(chǎn)生的金屬粉末可能混合到成型制品中或可能出現(xiàn)諸如由于金屬摩擦導(dǎo)致的加熱而引起的燒傷的成型缺陷。已知在螺桿上下、左右振動(dòng)，換句話說(shuō)當(dāng)在螺桿圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)期間振動(dòng)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)該現(xiàn)象出現(xiàn)。在圖7的曲線圖中，示出了當(dāng)在包括常規(guī)螺桿的注射裝置中螺桿在振動(dòng)的同時(shí)也旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)在螺桿的每個(gè)部分處的振幅。在該曲線圖中，水平軸表示距料斗中心的距離的螺桿位置，而豎直軸表示螺桿的振幅與每個(gè)螺桿的間隙的比率。當(dāng)該現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，螺桿的振幅比從螺桿的進(jìn)給區(qū)域的端部附近穿過(guò)壓縮區(qū)域到計(jì)量區(qū)域的開(kāi)始端附近變?yōu)榧s1.0。換句話說(shuō)，螺桿振動(dòng)幾乎間隙的尺寸，并且從而推測(cè)提供了不充足的潤(rùn)滑。因而，應(yīng)理解，螺桿容易與筒的內(nèi)壁接觸。因此，已經(jīng)以各種方式提出一種能夠得到適當(dāng)潤(rùn)滑的螺桿。例如，JP-B-06-84035和日本專(zhuān)利特許3553275建議了一種在螺紋的頂部上形成所謂的棱面部的螺桿。JP-B-06-84035中公開(kāi)的螺桿在螺紋的頂部處形成具有階梯形狀的階梯部即棱面部。螺桿構(gòu)造成使得棱面部的深度被具體指定。具體地，以0.5mm或更小的深度從為螺紋的最高部分的大直徑部形成棱面部。JP-B-06-84035中公開(kāi)的螺桿包括上述棱面部，且從而產(chǎn)生較大的潤(rùn)滑壓力，使得可防止筒的內(nèi)壁和螺桿之間的接觸。甚至在日本專(zhuān)利特許3553275中，公開(kāi)了包括棱面部的螺桿。在圖8中，示出了在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿被垂直于螺紋切割的截面視圖。如附圖所示，在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿51還構(gòu)造成使得在棱面52的頂部上形成棱面部53。因而，棱面部53的深度54，換句話說(shuō)，棱面部53從為螺紋的最高部分的大直徑部55的深度為0. 5_或更小。在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿51中，棱面部53在較大范圍中被倒角，且形成了倒角部56。相應(yīng)地，當(dāng)日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿51在筒58內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，熔融的樹(shù)脂由于倒角部56而在棱面部53中平穩(wěn)地流動(dòng)，使得有效地產(chǎn)生潤(rùn)滑壓力。甚至在JP-B-06-84035中公開(kāi)的螺桿或在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿中由熔融的樹(shù)脂材料在螺紋的頂部處產(chǎn)生了潤(rùn)滑壓力，使得可在某種程度上防止筒的內(nèi)壁和螺桿之間的接觸。然而，也觀察到了待解決的問(wèn)題。例如，在JP-B-06-84035中公開(kāi)的螺桿的情形中，棱面部的深度被具體指定，但是，其它沒(méi)有具體指定且也沒(méi)有在其優(yōu)選實(shí)施例中描述。如本發(fā)明的實(shí)施例中詳細(xì)描述的，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，螺紋的寬度、大直徑部和棱面部的比率等對(duì)于適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生潤(rùn)滑壓力來(lái)說(shuō)是重要的；然而，其未在JP-B-06-84035中提出。相應(yīng)地，JP-B-06-84035中公開(kāi)的螺桿不能必然地保證產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑壓力。而且，甚至在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿中，棱面部的深度、倒角部56的尺寸等在某種程 度上被具體指定，但是，與JP-B-06-84035相似，未在其優(yōu)選實(shí)施例中描述其它，。本發(fā)明的發(fā)明人制造與日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿形狀類(lèi)似的螺桿。在螺桿在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)期間，測(cè)量螺桿的振幅。所制造的螺桿構(gòu)造成使得在螺紋的頂部處形成具有階梯形狀的階梯部并且該頂部包括大直徑部和棱面部。大直徑部的在與螺紋垂直的方向上的寬度為前螺紋和后螺紋之間的距離的2. 4%，換句話說(shuō)為螺距的2. 4%。實(shí)際上，因?yàn)槁菥嗯c筒的內(nèi)直徑相同，所以制造的螺桿的大直徑部的寬度為0. 024D至筒的內(nèi)徑D。螺桿在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，且在螺桿的每一個(gè)位置處測(cè)量振幅。圖9是示出其結(jié)果的曲線圖。在該曲線圖中，水平軸為當(dāng)料斗位置為零時(shí)的螺桿位置，且豎直軸為在每一個(gè)位置中振幅與在螺桿和筒內(nèi)壁之間的間隙的比率。盡管推測(cè)與常規(guī)螺桿相比螺桿的振幅總地產(chǎn)生較小的潤(rùn)滑壓力，但是當(dāng)螺桿位置為600_時(shí)螺桿的振幅變?yōu)閹缀鯙殚g隙的尺寸。因而，在該部分可能發(fā)生磨損。如上所述，在JP-B-06-84035和日本專(zhuān)利特許3553275中，沒(méi)有充分描述適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生潤(rùn)滑壓力的條件，且不能保證可以可靠地防止螺桿和筒的磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于注射成型機(jī)的螺桿，其中上述問(wèn)題被解決且具體地，本發(fā)明的目的是提供這樣一種用于注射成型機(jī)的螺桿，其中，螺紋或筒的內(nèi)壁沒(méi)有被磨損以便防止諸如金屬粉末混合到成型制品中或由于金屬摩擦導(dǎo)致的加熱而引起的燒傷的成型缺陷發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由用于注射成型機(jī)的螺桿構(gòu)成，該螺桿設(shè)置成在旋轉(zhuǎn)方向和軸向方向上在加熱筒內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，且螺桿的頂部通過(guò)形成在螺紋的頂部處的階梯形階梯部而具有靠近后側(cè)的大直徑部和靠近前側(cè)的棱面部，其中在與螺紋的導(dǎo)程角垂直的方向上的螺紋寬度被選定為加熱筒的內(nèi)徑的0. 16至0.26倍。此外，在棱面部和加熱筒的內(nèi)周壁之間的第一空隙被選定為在大直徑部和加熱筒的內(nèi)周壁之間的第二空隙的I. 65至2. 15倍，并且棱面部的寬度被選定為螺紋寬度的0. 63至0. 79倍。而且，螺桿從后端部至前側(cè)具有進(jìn)給區(qū)域、壓縮區(qū)域和計(jì)量區(qū)域，并且從靠近壓縮區(qū)域的進(jìn)給區(qū)域到計(jì)量區(qū)域形成在螺紋處形成的階梯形階梯部。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性方面，提供了用于注射成型機(jī)的螺桿，該螺桿設(shè)置成在旋轉(zhuǎn)方向和軸向方向上在加熱筒內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，且螺桿的頂部通過(guò)形成在螺紋的頂部處的階梯形階梯部而具有靠近后側(cè)的大直徑部和靠近前側(cè)的棱面部，其中在與螺紋的導(dǎo)程角垂直的方向上的螺紋寬度(B1)被選定為加熱筒的內(nèi)徑的0. 16至0. 26倍。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面，在用于注射成型機(jī)的螺桿中，其中在棱面部和加熱筒的內(nèi)周壁之間的第一空隙(H1)被選定為在大直徑部和加熱筒的內(nèi)周壁之間的第二空隙(H2)的I. 65至2. 15倍，并且其中棱面部的寬度(B2)被選定為螺紋寬度(B1)的0. 63至0. 79 倍。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性方面，在注射成型機(jī)的螺桿中，其中螺桿包括靠近后端部的進(jìn)給區(qū)域，所述進(jìn)給區(qū)域供應(yīng)樹(shù)脂材料；在中部中的壓縮區(qū)域，所述壓縮區(qū)域壓縮并熔融樹(shù)脂材料；以及靠近前端部的計(jì)量區(qū)域，所述計(jì)量區(qū)域均勻地混合熔融的樹(shù)脂材料，并且其中從靠近壓縮區(qū)域的進(jìn)給區(qū)域至計(jì)量區(qū)域形成在螺紋處形成的階梯形階梯部。如上所述，本發(fā)明的示例性方面由用于注射成型機(jī)的螺桿構(gòu)成，該螺桿設(shè)置成在旋轉(zhuǎn)方向和軸向方向上在加熱筒內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，且螺桿的頂部通過(guò)形成在螺紋的頂部處的階梯形階梯部而具有靠近后側(cè)的大直徑部和靠近前側(cè)的棱面部。相應(yīng)地，熔融的樹(shù)脂材料進(jìn)入筒內(nèi)壁和螺紋的頂部之間且從而有效地產(chǎn)生了潤(rùn)滑壓力。根據(jù)本發(fā)明，在與螺紋的導(dǎo)程角垂直的方向上的螺紋寬度(B1)被選定為加熱筒的內(nèi)徑的0. 16至0.26倍。因?yàn)樵谏鲜龇秶羞x定螺紋寬度，從而產(chǎn)生了足夠的潤(rùn)滑壓力且可以可靠地防止螺桿和筒內(nèi)壁之間的接觸，這將在本發(fā)明的實(shí)施例中描述。換句話說(shuō)，可防止螺桿和筒的磨損。因?yàn)楫a(chǎn)生了足夠的潤(rùn)滑壓力，所以即使是在驅(qū)動(dòng)例如以高速旋轉(zhuǎn)螺桿中，也可在沒(méi)有磨損的情況下安全地驅(qū)動(dòng)螺桿。此外，因?yàn)椴淮嬖谀p，所以未發(fā)生諸如金屬粉末混合到成型制品中或由于金屬摩擦導(dǎo)致的加熱而引起的燒傷的成型缺陷。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面，在棱面部和加熱筒的內(nèi)周壁之間的第一空隙被選定為在大直徑部和加熱筒的內(nèi)周壁之間的第二空隙的I. 65至2. 15倍，并且棱面部的寬度被選定為螺紋寬度的0. 63至0. 79倍。如上所述，因?yàn)樾纬闪寺菁y，所以保證了可以有效地獲得潤(rùn)滑壓力，這將在稍后詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性方面，螺桿具有靠近后端部的進(jìn)給區(qū)域，所述進(jìn)給區(qū)域供應(yīng)樹(shù)脂材料；在中部中的壓縮區(qū)域，所述壓縮區(qū)域壓縮并熔融樹(shù)脂材料；以及靠近前端部的計(jì)量區(qū)域，所述計(jì)量區(qū)域均勻地混合熔融的樹(shù)脂材料，并且從靠近壓縮區(qū)域的進(jìn)給區(qū)域至計(jì)量區(qū)域形成在螺紋處形成的階梯形階梯部。在能夠容易產(chǎn)生螺桿磨損的所有部分中，在螺紋處形成了階梯形階梯部，并且從而可以可靠地防止磨損。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于注射成型機(jī)的螺桿的示意圖，其中圖I(A)是螺桿的平面圖，而圖I(B)和圖I(C)是沿圖I(A)中A-A截取的螺紋的放大截面視圖；圖2是示出在移動(dòng)部件和固定部件之間流動(dòng)的粘性流體的行為的示意圖；圖3是示出在螺紋的頂部具有上表面段和棱面部的螺桿中熔融的樹(shù)脂材料的擠出量和螺桿的振幅的減小比率的變化的曲線圖，其在具有不同螺紋寬度的各種螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)在預(yù)定的螺桿位置處測(cè)量；圖4是示出在螺桿旋轉(zhuǎn)期間在螺桿上的預(yù)定位置處測(cè)量的樹(shù)脂壓力的變化的曲線圖，其中圖4(A)是示出在螺紋寬度為0. ID處的螺桿中測(cè)量的樹(shù)脂壓力的變化的曲線圖，而圖4(B)是示出在螺紋寬度為0. 16D處的螺桿中測(cè)量的樹(shù)脂壓力的變化的曲線圖；圖5是示出當(dāng)螺紋的頂部的形狀改變時(shí)在螺紋的頂部具有大直徑部和棱面部的螺桿中負(fù)載容量系數(shù)的變化的曲線圖；圖6是示出當(dāng)根據(jù)實(shí)施例的用于注射成型機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)在每個(gè)螺桿位置中的螺桿的振幅的曲線圖；圖7是示出當(dāng)相關(guān)技術(shù)的常規(guī)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)在每個(gè)螺桿位置中的螺桿的振幅的曲線圖；
圖8是在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿的螺紋的截面視圖；以及圖9是示出當(dāng)具有與在日本專(zhuān)利特許3553275中公開(kāi)的螺桿相似的形狀的螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)螺桿的振幅的曲線圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例的用于注射成型機(jī)的螺桿I設(shè)置在加熱筒中以便在旋轉(zhuǎn)方向和軸向方向上被驅(qū)動(dòng)。如圖I(A)所示，該實(shí)施例的螺桿I構(gòu)造成大體上類(lèi)似于相關(guān)技術(shù)的螺桿。也就是說(shuō)，在螺桿I中，對(duì)于螺桿I的整個(gè)長(zhǎng)度都設(shè)置了螺旋螺紋2。由該螺紋2形成螺紋溝槽3。螺紋溝槽3在靠近于螺桿I的后端部處相對(duì)較深，在中部處略淺，并且在前端部的附近最淺?？拷菁y溝槽3深的螺桿I的后端部，構(gòu)成進(jìn)給區(qū)域5。從料斗(未示出)供應(yīng)的樹(shù)脂材料在被預(yù)加熱的同時(shí)向前輸送。螺桿I的中部構(gòu)成壓縮區(qū)域6，在壓縮區(qū)域6處，樹(shù)脂材料被熔融、壓縮且向前輸送。因此，靠近螺紋溝槽3淺的螺桿I的前端部構(gòu)成計(jì)量區(qū)域7，在該計(jì)量區(qū)域7處，熔融的樹(shù)脂被均勻地混合并向前輸送。熔融的樹(shù)脂材料被輸送到螺桿I的前端并被測(cè)量。加熱筒在圖I(A)中沒(méi)有示出，但是，在該加熱筒的內(nèi)壁和螺紋2之間形成預(yù)定的空隙即間隙。如下面所描述的，螺紋2的頂部以預(yù)定的形狀形成，從而熔融的樹(shù)脂材料進(jìn)入該間隙并且發(fā)生適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑壓力。因此，加熱筒和螺桿I不直接接觸。在該實(shí)施例中，在螺桿I的螺紋2處，在由附圖標(biāo)記8所示的范圍中，S卩從靠近壓縮區(qū)域6的進(jìn)給區(qū)域5至計(jì)量區(qū)域7，在螺紋2的頂部處平行于螺紋2形成階梯形停止段9。如圖I (B)所示，螺紋2的頂部被階梯部9分成靠近后端部的大直徑部11和靠近前端部的棱面部12。如下面描述的，根據(jù)該實(shí)施例的螺桿I構(gòu)造成使得螺紋2的寬度，換言之，螺紋寬度B1被選定為在相對(duì)于加熱筒14的內(nèi)徑的預(yù)定范圍內(nèi)。而且，螺紋寬度B1與棱面部12的寬度B2的比率也被選定在預(yù)定范圍內(nèi)。此外，在加熱筒14的內(nèi)周表面和棱面部12之間的第一空隙H1和在加熱筒14的內(nèi)周表面和大直徑部11之間的第二空隙H2的比率也被選定在預(yù)定范圍內(nèi)。這用于通過(guò)有效地產(chǎn)生潤(rùn)滑壓力來(lái)可靠地防止螺桿I和加熱筒14之間的接觸。順便提及，在本說(shuō)明書(shū)中，為加熱筒14和螺桿I之間的空隙的間隙為第二空隙H2并且為加熱筒14的內(nèi)壁表面和螺桿I的大直徑部11之間的平均空隙。當(dāng)根據(jù)實(shí)施例的螺桿I旋轉(zhuǎn)時(shí)，熔融的樹(shù)脂材料被輸送到螺桿I的前端部。換句話說(shuō)，大部分熔融樹(shù)脂在箭頭Y的方向上被輸送，如圖I(C)所示。此時(shí)，少量熔融樹(shù)脂進(jìn)入第一空隙H1和第二空隙H2。由于進(jìn)入的熔融樹(shù)脂而產(chǎn)生了潤(rùn)滑壓力。同時(shí)，螺桿I的旋轉(zhuǎn)螺紋2以相對(duì)于加熱筒14的內(nèi)周表面的預(yù)定速度被驅(qū)動(dòng)，并且速度可被分成平行于螺紋2的分量和垂直于螺紋2的分量。當(dāng)僅考慮垂直于螺紋2的分量時(shí)，如圖I(C)所示，螺紋2看似相對(duì)于加熱筒14以速度U’向右方向移動(dòng)。當(dāng)螺紋2被固定作為基準(zhǔn)時(shí)，加熱筒14可被認(rèn)為以速度U沿向左方向移動(dòng)。速度U是與在其相反方向上的速度U’具有相同大小的速度。在附圖中，示意性地示出了在產(chǎn)生潤(rùn)滑壓力的第一空隙H1和第二空隙H2中熔融樹(shù)脂的速度V的分布。如上所述，當(dāng)通過(guò)僅集中于在與螺紋2垂直的方向上的速度并考慮螺紋2被固定而進(jìn)行模擬時(shí)，獲得了與為推力軸承類(lèi)型的所謂階梯式平行軸承相似的模型。當(dāng)通過(guò)與在階梯式平行軸承中的潤(rùn)滑劑的行為類(lèi)比而取得在該模型中的熔融樹(shù)脂的行為時(shí)，潤(rùn)滑壓力P在階梯部9附近變?yōu)樽畲笾礟s并且在螺紋2的兩端表面處變?yōu)榇篌w上為零。因而，分別在大 直徑部11和棱面部12中，潤(rùn)滑壓力P線性地改變。順便提及，潤(rùn)滑壓力P線性地改變是因?yàn)榫哂懈哒扯鹊娜廴跇?shù)脂流變?yōu)閷恿?，并且該層流與流過(guò)的距離成比例地引起壓力損失。在下文中，首先，將描述在相對(duì)地移動(dòng)的兩個(gè)平面之間的粘性流體的一般行為，以用于獲得在包括棱面部12的螺紋2中的潤(rùn)滑的負(fù)載容量。在圖2中，示出了固定部件17和以速度V相對(duì)地滑動(dòng)的移動(dòng)部件18。在固定部件17和移動(dòng)部件18之間充入牛頓流體。當(dāng)考慮作用在流體的微元19上的力的平衡時(shí)，根據(jù)該力在X軸方向上的平衡得到公式I。這里，p是壓力，而T是剪應(yīng)力。[表達(dá)式I](公式I)
dp dr—=—
ax ay(公式2)—
dy(公式3)
dp D2V-f = ^^T
dx oy(公式4)
,Ji- V I dp ., 、v = V—--——y(h-y)
n Iji ax當(dāng)流體的粘度為y并且在x方向上的流體速度為V時(shí)，由公式2提供剪應(yīng)力T。根據(jù)公式I和公式2得到公式3。公式3可由所謂的Navier-Stokes方程提供并且是表述未壓縮流體的穩(wěn)定流的公式。當(dāng)在I方向上的固定部件17和移動(dòng)部件18之間的空隙為h時(shí)，在y=h時(shí)流體速度v=0。此外，在y=0時(shí)，流體速度v=V。當(dāng)利用這些作為邊界條件求解公式3時(shí)，提供了公式4，公式4是流體速度V和壓力分布的關(guān)系式。當(dāng)考慮與紙面垂直的單位寬度時(shí)，由對(duì)公式4求積分的公式5得到在空隙h中流動(dòng)的流體流量Q。[表達(dá)式2](公式5)「 ICa jh' dp(J= vdv =----—
Jo ^ 2 12" dx通過(guò)公式(5)計(jì)算在圖I(C)中示出的模型中的第一空隙H1和第二空隙H2中流動(dòng)的熔融樹(shù)脂的流量Qx。流量Qx與第一空隙H1和第二空隙H2相同。而且，在第一空隙H1中從Ps/B2得到dp/dx并在第二空隙H2中通過(guò)(O-PsV(B1-B2)得到dp/dx。因此，通過(guò)公式6提供流量Qx。[表達(dá)式3](公式6)·
八H' PT. H O-P H.,,Qx=--!- + ~-Il =--;--— + ~-Il
x 12// B2 2 12// Ili-B2 2(公式7)Ps =_ ]_寧—H、=H
I v Ij. /ZZIV jZ ^i. x.當(dāng)通過(guò)潤(rùn)滑壓力的最大值Ps求解得到的公式6時(shí)，得到公式7。順便提及，通過(guò)對(duì)在螺紋2的寬度方向上的潤(rùn)滑壓力P求積分提供在螺紋2中的每單位長(zhǎng)度潤(rùn)滑的負(fù)載容量W。這里，如圖I(C)所示，潤(rùn)滑壓力P改變?yōu)槿切危渲械走呴L(zhǎng)度為&且高度為Ps。因此，負(fù)載容量W由三角形的面積提供。所計(jì)算的負(fù)載容量W在公式8中表示。順便提及，在公式8中的Kw為負(fù)載容量系數(shù)。順便提及，m是空隙比并且是第一空隙H1和第二空隙H2的比，而P是形狀因子并且是螺紋的寬度B1和棱面部12的寬度氏的比。[表達(dá)式4](公式8)W ="、."丨 K
H； ；!Kw = H= TT^ = TT
m {\-P) + p H2 Bi根據(jù)公式8，應(yīng)理解螺紋的寬度B1增加得越多，潤(rùn)滑的負(fù)載容量W就增加得越多。負(fù)載容量W越大，則螺桿I與加熱筒14接觸的可能性減小。另一方面，當(dāng)螺紋的寬度B1增加時(shí)，螺紋溝槽3減小并且從而通過(guò)螺桿I的旋轉(zhuǎn)向前擠出的熔融樹(shù)脂的擠出量減小。因此，為了確定螺紋的合適寬度B1，進(jìn)行如下測(cè)試。[實(shí)施例I]多個(gè)螺桿1、1、…已經(jīng)被制造，其中空隙比m=2、形狀因子P =0.7并且螺紋的寬度B1相互不同。螺桿I在加熱筒14內(nèi)旋轉(zhuǎn)并且測(cè)量了螺桿的振幅。振幅被測(cè)量的部分為螺桿I的壓縮區(qū)域5的預(yù)定部分。在圖3的曲線圖中通過(guò)附圖標(biāo)記21示出由測(cè)試提供的結(jié)果。曲線圖中的水平軸為螺紋的寬度BI與加熱筒14的內(nèi)徑D的比率。順便提及，螺紋的寬度B1為在與螺紋2垂直的方向上的寬度。此外，曲線圖的豎直軸為螺桿振幅比，且具體地，為相對(duì)于加熱筒14和螺桿I的間隙的螺桿振幅比。在螺紋寬度B1為由附圖標(biāo)記22示出的0. 09D和0. IOD的兩個(gè)螺桿I中，螺桿振幅比約為0. 9，而在螺紋寬度B1為由附圖標(biāo)記23示出的0. 16D的螺桿I中，螺桿振幅比減小到0. 8。之后，螺桿振幅比根據(jù)螺紋寬度B1的增加而迅速減小。測(cè)量樹(shù)脂壓力的壓力傳感器被嵌入在加熱筒14中，且螺紋寬度B1為0. IOD的螺桿以及螺紋寬度B1為0. 16D的螺桿被旋轉(zhuǎn)以便檢測(cè)變化的樹(shù)脂壓力的波形。螺紋寬度B1為0. IOD的螺桿I的樹(shù)脂壓力的波形在圖4(A)中示出，且螺紋寬度B1為0. 16D的螺桿I的樹(shù)脂壓力的波形在圖4(B)中示出。如根據(jù)曲線圖清楚的，在螺紋寬度B1為0. 16D的螺桿I中，產(chǎn)生了由斜線表示的尖銳峰形壓力波形。然而，另一方面，在螺紋寬度B1為0. IOD的螺桿I中，沒(méi)有產(chǎn)生上述的壓力波形。片形壓力波形表示潤(rùn)滑壓力被有效地產(chǎn)生。根據(jù)該測(cè)試，應(yīng)理解需要螺紋寬度BI為約0. 16D或更大。順便提及，當(dāng)螺紋寬度B1增加時(shí)，螺桿I的擠出量減小。擠出量的減小比率以在圖3中的曲線圖的附圖標(biāo)記25示出。應(yīng)考慮到擠出量的可容許的減小比率的最大值為約0. 20。擠出量的減小比率為0. 20的螺紋寬度B1為0. 26D。根據(jù)以上描述，螺紋寬度B1的適當(dāng)范圍相對(duì)于加熱筒14的內(nèi)徑D可為0. 16D至0. 26D?！?br> 接下來(lái)，間隙比m的優(yōu)選范圍將被論述，該間隙比m為第一空隙H1與第二空隙H2的比，并且對(duì)于形狀因子P來(lái)說(shuō)，其為螺紋寬度B1與棱面部12的寬度B2的比。關(guān)于由公式8提供的負(fù)載容量系數(shù)Kw，當(dāng)形狀因子P相對(duì)于各空隙比m改變時(shí)，改變的形狀在圖5的曲線圖中示出。從該曲線圖中可認(rèn)為，負(fù)載容量系數(shù)Kw的最大值為略微超過(guò)0.2的值。檢測(cè)在負(fù)載容量系數(shù)Kw變?yōu)?.2或更大的情況下的空隙比m和形狀因子P的條件，并且得到如下結(jié)果。I. 65彡空隙比m彡2. 150. 63彡形狀因子P彡0. 79當(dāng)螺紋2被形成為適合于上述條件時(shí)，應(yīng)理解負(fù)載容量系數(shù)Kw變?yōu)?. 2或更大且變得接近最大值，并且潤(rùn)滑的負(fù)載容量W變得接近最大值。[第二實(shí)施例]已經(jīng)在如下條件下制造了螺桿I。從靠近壓縮區(qū)域6的進(jìn)給區(qū)域5到計(jì)量區(qū)域7形成在螺紋2的頂部處的棱面部12，并且空隙比m=2且形狀因子0=0.7。螺紋寬度B1為0. 22D。螺桿I被放到加熱筒14中并且旋轉(zhuǎn)，并且在每個(gè)螺桿位置中檢測(cè)螺桿振幅。因此，得到了在圖6中示出的結(jié)果。確認(rèn)了對(duì)于螺桿I的整個(gè)長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)振幅變小，并且螺桿I和加熱筒14之間的接觸被可靠地防止。
權(quán)利要求
1.一種用于注射成型機(jī)的螺桿，所述螺桿設(shè)置成在旋轉(zhuǎn)方向和軸向方向上在加熱筒內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，并且所述螺桿的頂部通過(guò)形成在螺紋的頂部處的階梯形階梯部而具有靠近后側(cè)的大直徑部和靠近前側(cè)的棱面部， 其中在與所述螺紋的導(dǎo)程角垂直的方向上的螺紋寬度(B1)被選定為所述加熱筒的內(nèi)徑的0. 16至0. 26倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于注射成型機(jī)的螺桿， 其中在所述棱面部和所述加熱筒的內(nèi)周壁之間的第一空隙(H1)被選定為在所述大直徑部和所述加熱筒的所述內(nèi)周壁之間的第二空隙(H2)的I. 65至2. 15倍，并且其中所述棱面部的寬度(B2)被選定為所述螺紋寬度(B1)的0. 63至0. 79倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于注射成型機(jī)的螺桿， 其中所述螺桿包括 靠近后端部的進(jìn)給區(qū)域，所述進(jìn)給區(qū)域供應(yīng)樹(shù)脂材料； 在中部中的壓縮區(qū)域，所述壓縮區(qū)域壓縮并熔融所述樹(shù)脂材料；以及靠近前端部的計(jì)量區(qū)域，所述計(jì)量區(qū)域均勻地混合熔融的樹(shù)脂材料，并且其中從靠近所述壓縮區(qū)域的所述進(jìn)給區(qū)域至所述計(jì)量區(qū)域形成在所述螺紋處形成的所述階梯形階梯部。
全文摘要
提供了一種用于注射成型機(jī)的螺桿，其中防止了螺紋或筒的內(nèi)壁的磨損，并且防止了諸如金屬粉末混合到成型制品中或由于金屬摩擦導(dǎo)致的加熱而引起的燒傷等的成型缺陷。在用于注射成型機(jī)的螺桿(1)中，在螺紋(2)的頂部處從靠近壓縮區(qū)域(6)的進(jìn)給區(qū)域(5)至計(jì)量區(qū)域(7)形成了階梯形階梯部(9)，并且頂部(9)由靠近后側(cè)的大直徑部(11)和靠近前側(cè)的棱面部(12)構(gòu)成。螺紋寬度(B1)被選定為加熱筒(14)的內(nèi)徑的0.16至0.26倍。在棱面部(12)和加熱筒(14)的內(nèi)周壁之間的空隙(H1)被選定為在大直徑部(11)和加熱筒(14)的內(nèi)周壁之間的空隙(H2)的1.65至2.15倍，并且棱面部(12)的寬度(B2)被選定為螺紋寬度(B1)的0.63至0.79倍。
文檔編號(hào)B29C45/60GK102950738SQ20121027876
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者安江昭, 荒木克之, 千葉英貴 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日本制鋼所