一線式預塑化體積脈動注射成型設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高分子材料成型加工技術領域，特別涉及一種一線式預塑化體積脈動注射成型設備。
【背景技術】
[0002]注射成型是聚合物成型加工的重要方法之一，聚合物注射成型機是聚合物成型的主要加工設備。常用的聚合物注射成型機中，注射裝置常為螺桿一線式注射裝置，注射成型過程包括物料塑化、儲料、注射充模、保壓、冷卻和開模頂出等過程，注射工藝具體為物料塑化時注射螺桿邊周向旋轉運動邊后退，塑化好的物料熔體在螺桿旋轉運動作用下被輸運并儲存到螺桿頭部由于螺桿后退所形成的料筒空間中，當料筒空間中物料熔體達到所設定的量后，注射螺桿在外力作用下充當柱塞直線前進，將料筒空間中的物料熔體注射進入與噴嘴相連接的模具型腔中。但是此過程中物料塑化時螺桿后退，其有效長度縮短，物料塑化效果差，料筒中大量未塑化好的物料參與注射時的直線運動，運動慣量大，摩擦阻力變大，使注射過程能耗增大，注射速度和注射位置難以準確控制，影響注射制品質量和力學性能，限制了制品的應用范圍。而在注塑成型過程中引入振動力場，可以提高物料在注塑過程中的塑化效率，降低物料熔體的粘性和彈性，提高熔體輸送效率，增強物料在塑化輸運過程中的混合分散效果，提高注塑成型制品質量，縮短成型周期。
[0003]為此，申請?zhí)枮?6108387.5的發(fā)明申請公開了一種電磁式聚合物動態(tài)注射成型方法及裝置，采用電磁能量轉換的方式實現(xiàn)注射螺桿軸向振動，但其結構復雜，難以與傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)驅動的螺桿一線式注射裝置有機的結合在一起。申請?zhí)枮?00510033386.7的發(fā)明申請公開了一種注射機螺桿軸向脈動位移方法及裝置，在電磁動態(tài)注射成型方法及裝置基礎上公開了一種液壓激振的方式實現(xiàn)注射螺桿的軸向脈動，實現(xiàn)了螺桿一線式軸向脈動注射，但該方法不能克服塑化時注射螺桿后退螺桿有效長度縮短的缺點。而且，螺桿在進行軸向脈動時，驅動螺桿旋轉的馬達及與螺桿固定連接的其他零部件都同時進行軸向振動，整個振動部分的質量大，運動慣性大，固有頻率低，驅動其振動的振動頻率難以提高。對于小型螺桿一線式注射機，注射螺桿系統(tǒng)質量較小，安裝螺桿軸向驅動裝置可以實現(xiàn)螺桿在一定頻率范圍內進行軸向振動;但對于中大型注射機，注射螺桿系統(tǒng)質量大，注射過程運動慣性大，固有頻率低，以致對注射螺桿系統(tǒng)施加振動后，其振動頻率不能在較高范圍內調整，造成注射制品的產量和質量的提高受到限制；另一方面，在中大型注射機上安裝螺桿軸向振動驅動裝置，設備機械結構較復雜，加工制造成本較高。另外，申請?zhí)枮?00810026054.X的發(fā)明申請中所述的新型葉片塑化輸運裝置配套而成的注射機中和申請?zhí)枮?01410206552.8的發(fā)明申請中所述的新型偏心轉子塑化輸運裝置配套而成的注射機中注射料筒和柱塞都不能與相應塑化擠出裝置軸線共線呈一線式布置，造成整個塑化注射裝置結構復雜，體積較大，因此，新型葉片塑化輸運裝置和新型偏心轉子塑化輸運裝置用于塑化系統(tǒng)和注射系統(tǒng)同軸線一線式布置的注射成型設備受到極大限制。
[0004]由此可見，針對現(xiàn)有的螺桿一線式脈動注射成型裝置存在的問題，開發(fā)一種新的一線式預塑化體積脈動注射成型方法及設備對聚合物加工成型具有重要意義。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種一線式預塑化體積脈動注射成型設備，該設備具有塑化系統(tǒng)無軸向位移且連續(xù)提供穩(wěn)定的熔體、體積小、注射能耗低、注射活塞質量小且運動慣性小、軸向脈動頻率高的特點。
[0006]本實用新型的技術方案為:一種一線式預塑化體積脈動注射成型設備，包括預塑化裝置和注射裝置，預塑化裝置通過熔體過渡套與注射裝置連接，預塑化裝置和注射裝置的軸線重合，呈一線式布置；
[0007]注射裝置包括注射油缸、注射活塞、注射活塞橫梁、止逆環(huán)、注射頭、計量料筒、噴嘴座和噴嘴，熔體過渡套、注射活塞、止逆環(huán)、注射頭、計量料筒、噴嘴座和噴嘴同軸設置，注射活塞一端設置注射活塞橫梁，注射活塞橫梁與注射油缸連接。
[0008]所述熔體過渡套同軸套裝在注射活塞內，且熔體過渡套端部與注射活塞內腔形成緩沖儲料室;熔體過渡套與注射活塞可以相對運動，注射活塞可作軸向位移，因此預塑化裝置向緩沖儲料室連續(xù)不斷提供聚合物熔體時，緩沖儲料室容積隨注射活塞軸向位移而周期性變化；
[0009]注射頭與注射活塞同軸固定連接，止逆環(huán)同軸套裝在注射頭外部，注射活塞與止逆環(huán)之間形成容積可變的軸向空間；其中，止逆環(huán)與注射頭可以相對運動，止逆環(huán)與計量料筒可以相對運動，止逆環(huán)可作軸向位移和徑向旋轉運動；
[0010]注射頭前端設置噴嘴座，噴嘴固定于噴嘴座前端，計量料筒設于注射活塞外周，且計量料筒前端與噴嘴座相連接。
[0011]所述注射活塞內開有至少一條注射活塞分配流道，注射活塞分配流道的一端與緩沖儲料室連通，另一端與軸向空間連通，注射活塞分配流道貫通注射活塞。
[0012]所述止逆環(huán)的內壁設有螺旋流道，在儲料過程中，止逆環(huán)相對于計量料筒進行軸向位移和徑向旋轉。
[0013]所述噴嘴座中部設有計量室，注射頭的前端設于計量室中，通過注射頭的軸向位移改變計量室的容積。
[0014]所述注射活塞與注射活塞橫梁的中部固定連接，注射活塞橫梁的兩端分別設置注射油缸。注射活塞在注射油缸提供的脈動注射力作用下作軸向周期性脈動位移。
[0015]所述注射油缸的脈動作用力由液壓激振裝置或彈性連桿激振裝置提供。注射油缸對注射活塞的脈動作用力F(t)隨時間t的變化曲線為正弦曲線。
[0016]所述預塑化裝置為現(xiàn)有的螺桿式塑化裝置、柱塞式塑化裝置、葉片式塑化裝置或偏心轉子塑化裝置。
[0017]通過上述裝置可實現(xiàn)一種一線式預塑化體積脈動注射成型方法，利用預塑化裝置中熔體過渡套與注射裝置中注射活塞內腔形成的緩沖儲料室，使預塑化裝置與注射裝置呈同軸線布置;注射裝置中，熔體推動止逆環(huán)使注射活塞與止逆環(huán)之間形成軸向空間，再通過注射活塞作周期性脈動位移，實現(xiàn)儲料、計量、注射和保壓過程中熔體體積的周期性脈動。
[0018]該方法具體包括以下步驟:
[0019](I)儲料和計量:來自預塑化裝置的熔體由熔體過渡套進入緩沖儲料室，然后通過注射活塞分配流道后，推動止逆環(huán)向前進行軸向位移，從而進入軸向空間，并沿著止逆環(huán)內的螺旋流道向前流動，此時熔體壓力作用使止逆環(huán)作徑向旋轉運動，從而使軸向空間內的熔體處于不斷更新而無積料的狀態(tài)；同時，在熔體壓力和脈動力的共同作用下，注射活塞脈動后退，使注射頭前端計量室的容積增大至設定值；
[0020](2)注射:注射活塞向前作軸向位移，至注射活塞與止逆環(huán)的軸向端面貼合，阻斷熔體回流;注射活塞、止逆環(huán)和注射頭作為一個整體脈動向前作軸向位移，推動計量室中的熔體沿噴嘴射出，計量室內容積減小的同時緩沖儲料室內容積增大，完成脈動注射過程；
[0021](3)保壓:注射活塞、止逆環(huán)和注射頭作為一個整體軸向向前脈動作用以保持模腔壓力，完成模腔的脈動保壓和補縮，同時進入下一個加工周期。
[0022]本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果:
[0023]本實用新型中預塑化裝置與注射裝置共軸線呈一線式布置，注射過程預塑化裝置無軸向位移且連續(xù)提供熔體，注射裝置結構簡單、體積小、注射能耗低、注射系統(tǒng)質量小且運動慣性小、軸向脈動頻率高、生產效率提高，設備制造成本低。
[0024]本實用新型中的止逆環(huán)內壁設有螺旋流道，聚合物熔體流過螺旋流道時，熔體壓力作用會使止逆環(huán)作徑向旋轉運動，從而止逆環(huán)與注射活塞軸向空間中的熔體不斷更新，避免積料降解。
[0025]本實用新型中，除了采用注射油缸提供動力，還可采用注射油缸和激振裝置共同作用到注射裝置中注射活塞上，注射裝置脈動注射過程易控制。本設備注射活塞質量小且運動慣性小、軸向脈動頻率高。
【附圖說明】
[0026]圖1為本一線式預塑化體積脈動注射成型設備的結構示意圖。
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