一种无止逆环的多轴体积脉动注射成型方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无止逆环的多轴体积脉动注射成型方法及装置。该方法中，置于料筒中相互啮合的至少两根偏心转子，螺旋段及平直段与轴向存在偏心，偏心转子旋转时使得相邻两偏心转子之间径向距离发生周期性变化，偏心转子外表面、料筒内孔及偏心平直段之间形成的封闭空间容积周期性变化，待注射的物料通过偏心平直段流入相邻的偏心螺旋段，对物料进行完全正位移输送。该装置中相互啮合且异向旋转的至少两根偏心转子置于料筒中；至少两根偏心转子上都间隔设置有螺旋段及平直段，螺旋段及平直段的中心线与旋转轴线偏心，相邻的偏心转子的偏心方向相反。本发明专利技术没有止逆环对振动能量的损耗，强化了脉动变化的压力对充模与保压过程的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种注射成型，特别是涉及一种塑料共混改性材料及长纤维在线配混材料注射成型方法及装置，属于高分子材料成型加工设备领域。
技术介绍
注射成型具有生产效率高、适应性强、用途广等优点，几乎适合于所有热塑性塑料及其复合体系的成型加工。根据注塑成型设备的组成及结构原理，目前的注射成型设备主要分为螺杆柱塞式与往复螺杆式两种类型。往复螺杆式注射机采用单螺杆塑化系统，一般来说塑化系统的螺杆及料筒长径比相对挤出机的较小，而且往复螺杆式注射机塑化计量过程中螺杆边旋转边后退，螺杆有效长度缩短，因此往复螺杆式注射机的混合效果较差，难以实现塑料共混改性材料及长纤维在线配混物料的注射成型。因而为了满足功能化注塑制品的质量要求，通常需要采用“先配混造粒，再注射成型”的两步法成型方法与工艺，这种成型工艺造成物料经历的热机械历程长、能耗高、物料易降解及热分解、制品性能提高困难等问题。螺杆柱塞式注射机的螺杆料筒塑化系统只需要负责物料的塑化，成型过程中螺杆的有效长度不变，在一定程度上提高了混合效果，改善了制品质量；采用双螺杆塑化系统可以进一步提高塑化混合效果，有利于通过“一步法”实现塑料共混改性材料及长纤维在线配混物料的注射成型。螺杆柱塞式注射机在一定程度上提高了混合效果，优化了制品的性能，但成型过程中塑化计量与注射充模阶段熔体的流动方向相反，这种物料流动方式会造成先塑化完成的物料被推往注射腔的后部，后塑化完成的物料位于注射腔的前部，从而造成成型过程中物料的“先进后出”，停留时间分布不均匀等不足。先进入注射腔的物料在注射腔的停留时间长，容易引起物料过度受热而造成物料的热降解及热分解，而后进入注射腔的物料有可能因为受热时间短、塑化不充分造成制品质量缺陷。为了满足注塑制品高质量的要求，外场辅助动态塑化注射成型加工是提高注塑制品质量常用的方法。专利号为96108387.5的中国专利技术专利“电磁式聚合物动态注射成型方法及装置”采用电磁能量转换的方式实现了注射螺杆的轴向脉动，有效缩短了注射成型周期，提高了注塑制品质量；专利号为200510033386.7的中国专利技术专利“注射机螺杆轴向脉动位移方法及装置”采用液压激振为驱动动力的运动机构的方法实现注射螺杆的轴向脉动，从而产生脉动变化的注射压力提高了对物料的适应性及制品质量；专利号为200510032625.7的中国专利技术专利“多螺杆振动力场诱导塑化混炼挤出方法及设备”通过在一字型排列的三螺杆中央主螺杆上叠加机械振动，中央主螺杆在振动力的作用下做轴向脉动，实现中央主螺杆及两侧副螺杆轴向齿间啮合间隙周期性变化，实现强制塑化混炼，再结合柱塞式注射装置，实现动态塑化注射成型。上述方法在一定程度上提高了制品性能与注射成型效率，但无论是往复螺杆式注射机采用的螺杆式注射装置还是螺杆柱塞式注射机采用的柱塞式注射装置，在熔融塑化、计量、充模及保压阶段由于流道的阻力等易引起熔体倒流，因而需要采用止逆螺杆头或其它止逆装置以防止熔体的倒流。止逆螺杆头或其它止逆装置一方面使得设备结构复杂，加工制造成本增加；另一方面止逆装置会导致流道中形成死角，压力损失及能耗增加，同时会因为强剪切而造成材料的降解及热分解，降低制品性能。同时由于注射装置中止逆环的存在，熔体通过止逆环与止逆环座所形成的微小间隙压力损耗严重。外场辅助注射成型所产生的振动能量通过止逆装置时将快速衰减，严重制约了脉动压力诱导注射成型加工工艺对注射制品性能的提高程度，限制了动态注射成型加工工艺的应用范围。由此可见,针对目前塑料改性材料及长纤维增强材料注塑成型方法及设备存在的不足,开发一种具有能耗低、热机械历程短、对物料适应性广、分散混合效果好等特点的无止逆环的体积脉动注射成型方法与装置对聚合物成型加工具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前常用的注射机塑化混合效果差、物料停留时间分布不均匀、需要采用结构复杂的止逆装置等不足，提供一种无止逆环的多轴体积脉动注射成型方法，以解决塑料材料常规注射成型方法及装置混合效果差、热机械历程长、能耗高等问题，实现一种无止逆环的塑料改性材料及长纤维在线配混材料的体积脉动注射成型加工方法。本专利技术的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的多轴体积脉动注射成型装置。为实现本专利技术目的，采用如下技术方案：一种无止逆环的多轴体积脉动注射成型的方法：置于料筒中相互啮合的至少两根偏心转子，螺旋段及平直段与轴向存在偏心，偏心转子旋转时使得相邻两偏心转子之间径向距离发生周期性变化，偏心转子外表面、料筒内孔及偏心平直段之间形成的封闭空间容积周期性变化，待注射的物料通过偏心平直段流入相邻的偏心螺旋段，对物料进行完全正位移输送，实现无止逆环的注射成型；通过控制系统输出调制信号对液压系统的压力与流量进行脉动处理，产生频率和振幅可调的机械振动并叠加到注射油缸的压力上，使得充模及保压过程中多偏心转子同步周期性振动，在转子头部产生体积周期性脉动的空间，产生脉动变化的压力并作用在待注射物料上。实现上述方法的无止逆环的多轴体积脉动注射成型装置：包括油马达、动力分配器、马达座、柱塞杆、注射油缸、注射活塞、料筒以及至少两根偏心转子；油马达与动力分配器连接，动力分配器固定在马达座上；注射油缸的柱塞杆与马达座和注射活塞分别连接，注射活塞置于油缸内，输出PWM调制电信号的控制系统与注射油缸上的液压伺服阀连接；相互啮合且异向旋转的至少两根偏心转子置于料筒中；至少两根偏心转子中一根的一端与动力分配器的输出轴相连接，另一端置于与料筒相连的料筒头中；至少两根偏心转子上都间隔设置有螺旋段及平直段，螺旋段及平直段的中心线与旋转轴线偏心，相邻的偏心转子的偏心方向相反，料筒头与料筒连接，喷嘴通过喷嘴联接座与料筒头连接。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述油马达与动力分配器通过螺钉连接。优选地，所述注射油缸的柱塞杆与马达座和注射活塞分别通过第一锁紧圆螺母及和第二锁紧圆螺母连接。优选地，所述至少两根偏心转子中一根的一端与动力分配器的输出轴通过花键套相连接。优选地，所述喷嘴与喷嘴联接座通过螺纹联接；料筒头通过螺钉与料筒连接。优选地，所述偏心转子为三根，两根第二偏心转子对称分布在第一偏心转子的两侧，第二偏心转子与第一偏心转子位于同一平面且相互啮合。优选地，所述偏心转子为二根，二根偏心转子在料筒中平行布置。优选地，所述油马达、动力分配器与至少两根偏心转子一线式布置。优选地，所述马达座安装在机架的导轨上。本专利技术油马达通过动力分配器带动塑化装置的偏心转子旋转实现塑料改性材料的塑化混合、熔融输送，同时塑化混合好的熔体输送到偏心转子前端的料筒头中，在熔体压力的作用下偏心转子随动力分配器及油马达同时后退实现储料与计量；计量完成后，在注射油缸压力的作用下多偏心转子随同动力分配器及油马达同时向模具方向移动，推动偏心转子前端的熔体由喷嘴进入模具的型腔中进行充模及保压，待制品在模具型腔中冷却后开模、顶出得到注塑制品。当转子旋转时一条转子的偏心螺棱进入到与其啮合的偏心转子的螺槽中，通过空间容积的周期性变化实现物料的完全正位移输送，使得在塑化计量、注射充模及保压阶段不会产生熔体倒流，因而注射成型过程中无需止逆环；同时在充模与保压阶段，控制系统输出PWM调制电信号分别对液压系统的压力和流量进行脉动处理，产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无止逆环的多轴体积脉动注射成型的方法，其特征在于，置于料筒中相互啮合的至少两根偏心转子，螺旋段及平直段与轴向存在偏心，偏心转子旋转时使得相邻两偏心转子之间径向距离发生周期性变化，偏心转子外表面、料筒内孔及偏心平直段之间形成的封闭空间容积周期性变化，待注射的物料通过偏心平直段流入相邻的偏心螺旋段，对物料进行完全正位移输送，实现无止逆环的注射成型；通过控制系统输出调制信号对液压系统的压力与流量进行脉动处理，产生频率和振幅可调的机械振动并叠加到注射油缸的压力上，使得充模及保压过程中多偏心转子同步周期性振动，在转子头部产生体积周期性脉动的空间，产生脉动变化的压力并作用在待注射物料上。

【技术特征摘要】
1.一种无止逆环的多轴体积脉动注射成型的方法，其特征在于，置于料筒中相互啮合的至少两根偏心转子，螺旋段及平直段与轴向存在偏心，偏心转子旋转时使得相邻两偏心转子之间径向距离发生周期性变化，偏心转子外表面、料筒内孔及偏心平直段之间形成的封闭空间容积周期性变化，待注射的物料通过偏心平直段流入相邻的偏心螺旋段，对物料进行完全正位移输送，实现无止逆环的注射成型；通过控制系统输出调制信号对液压系统的压力与流量进行脉动处理，产生频率和振幅可调的机械振动并叠加到注射油缸的压力上，使得充模及保压过程中多偏心转子同步周期性振动，在转子头部产生体积周期性脉动的空间，产生脉动变化的压力并作用在待注射物料上。2.实现权利要求1所述方法的无止逆环的多轴体积脉动注射成型装置，其特征在于，包括油马达、动力分配器、马达座、柱塞杆、注射油缸、注射活塞、料筒以及至少两根偏心转子；油马达与动力分配器连接，动力分配器固定在马达座上；注射油缸的柱塞杆与马达座和注射活塞分别连接，注射活塞置于油缸内，输出PWM调制电信号的控制系统与注射油缸上的液压伺服阀连接；相互啮合且异向旋转的至少两根偏心转子置于料筒中；至少两根偏心转子中一根的一端与动力分配器的输出轴相连接，另一端置于与料筒相连的料筒头中；至少两根偏心转子上都间隔设置有螺旋段及平直段，螺旋段及平直段的中心线与旋转轴线偏心，相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿金平，殷小春，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州华新科实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44