一种超声塑化成型系统及成型方法技术方案

本发明专利技术提供一种超声塑化成型系统，包括型腔模板、塑化分流模板、塑化组件和针阀组件，型腔模板上设有型腔；塑化分流模板包括本体、塑化腔体和至少一个分流通道；塑化组件包括超声波变幅杆以及塑化动力源；针阀组件包括至少一个针阀单件，针阀单件包括阀针以及阀针动力源。应用本发明专利技术的系统，效果是：整体结构精简；超声波变幅杆能插入所述塑化腔内，能够实现颗粒的超声塑化，完全塑化为熔体；塑化组件、塑化分流模板中塑化腔体以及针阀组件中针阀单件的组合设计能够实现，能有效控制颗粒的塑化时间及塑化质量，确保获得高质量的制件，节省原料，降低成本。本发明专利技术还公开一种成型方法，具体采用上述系统进行成型，工艺精简，产品质量好。

An ultrasonic molding system and forming method

【技术实现步骤摘要】
一种超声塑化成型系统及成型方法
本专利技术涉及成型
，特别地，涉及一种超声塑化成型系统及成型方法。
技术介绍
相比于其它微纳制造技术，微注射成型具有能实现低生产成本、高成型精度和易于批量自动化生产等优势，其逐渐成为微纳制造技术的关键技术之一，成为制备MEMS元件应用最为广泛的方法。当前对精细微纳结构零件的制造技术提出了新的要求，具体是：首先，常规微注射成型螺杆塑化方式存在材料浪费严重的问题，尤其在大批量生产和一些特殊材料微制件的成型中；其次，微零件成型周期和加工效率较低；最后，注射充填过程存在充填困难造成的充填不足、气泡等缺陷。国内外学者研究发现，超声塑化方式能够克服螺杆塑化方式最小塑化量的限制，减少材料的浪费，提高熔融塑化速率，减小成型周期，超声振动力场亦可降低聚合物的表观粘度，改善熔体流动性。现有关于超声塑化的研究均采用超声塑化和注射成型同时进行的方法如图1所示(包括模具A、工具头B和设置在模具A上的成型腔2.11)。由于塑化腔不封闭，聚合物可能在完全塑化前被压入型腔(即只能实现边塑化边充填)，导致塑化质量下降，并且存在不能有效控制聚合物塑化时间及塑化质量的问题，超声塑化成型产品尚不能满足实际应用的质量要求。因此，设计一种结构精简、操作方便、能生产高质量的成型制件的超声塑化成型系统及成型方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种结构精简、操作方便、能生产高质量的成型制件的超声塑化成型系统，具体技术方案如下：一种超声塑化成型系统，包括型腔模板、塑化分流模板、塑化组件以及针阀组件；所述型腔模板上设有至少一个与制件形状相匹配的型腔；所述塑化分流模板包括本体、塑化腔体以及至少一个分流通道，所述塑化腔体和所述分流通道均设置在所述本体内，所述分流通道用于连通所述塑化腔体和所述型腔；所述塑化组件包括超声波变幅杆以及塑化动力源，所述塑化动力源为所述超声波变幅杆提供动力；所述超声波变幅杆的下端能插入所述塑化腔体内，用于将所述塑化腔体中的颗粒完全塑化为熔体；所述针阀组件包括与所述分流通道一一对应设置的针阀单件，所述针阀单件包括阀针以及阀针动力源，所述阀针能密封和打开与之对应设置的所述分流通道，所述阀针动力源为所述阀针提供动力。以上技术方案中优选的，所述分流通道的数量至少有两个；所述塑化动力源包括超声波发生器以及超声波变幅杆动力源，超声波发生器的功率为1000-1500W，超声波振动频率为20-35KHZ；所述超声波变幅杆动力源用于带动超声波变幅杆运动；所述针阀单件还包括与所述阀针对应设置的阀针导套，所述阀针活动设置在与之对应的所述阀针导套的内部且与所述阀针动力源连接。以上技术方案中优选的，所述型腔模板和所述塑化分流模板通过可调连接件进行连接。以上技术方案中优选的，所述可调连接件包括导套和导柱；所述导套设置在所述塑化分流模板内；所述导柱的下端设置在所述型腔模板上，且其上端活动设置在所述导套内；或者是，所述导套设置在所述型腔模板内；所述导柱的上端设置在所述塑化分流模板上，且其下端活动设置在所述导套内。以上技术方案中优选的，还包括顶推组件，所述型腔模板还包括与所述型腔对应设置且与所述型腔连通的顶推通道；所述顶推组件包括推板、顶推件以及复位部件，所述顶推件包括用于将制件从所述型腔内顶推出的制件顶推杆以及用于顶推所述推板的推板顶推单件，所述制件顶推杆与所述型腔一一对应设置，所述制件顶推杆的一端设置在所述推板上，另一端位于所述顶推通道内；所述复位部件的两端分别连接所述型腔模板和所述推板，用于将所述推板回归到初始位置；所述推板回归到初始位置时所述制件顶推杆的上端面与所述型腔的下表面齐平。以上技术方案中优选的，还包括用于固定所述型腔模板和所述顶推组件的固定模板，所述塑化分流模板、型腔模板以及所述固定模板由上至下设置；所述复位部件为复位弹簧。以上技术方案中优选的，所述固定模板为U型结构，所述型腔模板设置在所述固定模板上；所述推板、制件顶推杆的下端以及所述复位部件均设置在所述固定模板的腔体内，且所述推板活动设置在所述固定模板的腔体的下内壁上。以上技术方案中优选的，所述塑化组件还包括加热部件，所述加热部件为所述塑化腔体和所述分流通道提供保温确保熔体处于完全塑化状态；所述加热部件包括与所述分流通道数量相对应设置的多个加热单件。应用本专利技术的超声塑化成型系统，效果是：1、本专利技术的超声塑化成型系统包括型腔模板、塑化分流模板、塑化组件以及针阀组件，所述型腔模板上设有至少一个与制件形状相匹配的型腔；所述塑化分流模板包括本体、塑化腔体以及至少一个分流通道；所述塑化组件包括超声波变幅杆以及塑化动力源；所述针阀组件包括与所述分流通道一一对应设置的针阀单件，针阀单件包括阀针以及阀针动力源。整体结构精简；超声波变幅杆能插入所述塑化腔内，能够实现颗粒(一般采用聚合物颗粒)的超声塑化，完全塑化为熔体；塑化组件、塑化分流模板中塑化腔体以及针阀组件中针阀单件的组合设计能够实现：先将颗粒完全塑化成熔体，再将熔体送至型腔内进行成型，能有效控制颗粒的塑化时间及塑化质量，确保获得高质量的制件，可有效减少废料的产生，节省原料，降低成本；分流通道的数量、型腔的数量以及针阀单件的数量均可以根据实际情况选择，可实现单一制作制件，也可以同批次制作多个制件，满足不同的需求，实用性强。2、本专利技术中塑化动力源包括超声波发生器和超声波变幅杆动力源，超声波发生器用于生成超声波；超声波变幅杆动力源为变幅杆的位移动力源，实现变幅杆的上下运动并且提供向下的压力。塑化动力源类型及其参数的选择，既能够确保发生所需超声波，又能够满足超声波变幅杆的精准动作(如能满足进行高扭矩、高运动精度的使用要求)，确保能有效控制颗粒的塑化时间及塑化质量；阀针导套的设计，既可以现实阀针的运动路径而实现对分流通道的精准密封或打开，又可以对阀针起到一定的保护作用，延长阀针的使用寿命。3、本专利技术中型腔模板和所述塑化分流模板通过可调连接件进行连接，型腔模板和塑化分流模板可以是独立设置，也可以是活动连接，满足不同的需求；此处采用可调连接件进行连接，可调连接件采用导柱和导套的组合，可以实现型腔模板和塑化分流模板的精确定位，实用性强。4、本专利技术中还设有顶推组件，且型腔模板还包括与所述型腔对应设置且与所述型腔连通的顶推通道，所述顶推组件包括推板、顶推件以及复位部件，所述顶推件包括用于将制件从所述型腔内顶推出的制件顶推杆以及用于顶推所述推板的推板顶推单件，顶推组件结构精简，且能很好地从型腔中取出制件，操作方便。5、本专利技术中还包括固定模板，既便于将型腔模板和顶推组件进行固定，又便于整个超声塑化成型系统的安装，实用性强；固定模板的具体结构以及顶推组件与固定模板的位置关系选择，便于制件的取出；复位部件采用复位弹簧，部件容易获得，且能很好地将推板回归到初始位置。6、本专利技术中还设有加热部件，确保塑化腔体和分流通道中的物料处于完全塑化状态，优化成型质量。本专利技术还公开一种超声塑化成型的方法，包括以下步骤：针阀组件中的阀针动力源控制阀针密封相应的分流通道；向塑化分流模板中的塑化腔体内加入聚合物颗粒；所述塑化组件中的超声波变幅杆插入所述塑化腔体内并提供一定的压力，所述塑化动力源控制所述超声波变幅杆将塑化腔体内的颗粒完全塑化为熔体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声塑化成型系统，其特征在于：包括型腔模板(1)、塑化分流模板(2)、塑化组件(3)以及针阀组件(4)；所述型腔模板(1)上设有至少一个与制件形状相匹配的型腔(1.1)；所述塑化分流模板(2)包括本体(2.1)、塑化腔体(2.2)以及至少一个分流通道(2.3)，所述塑化腔体(2.2)和所述分流通道(2.3)均设置在所述本体(2.1)内，所述分流通道(2.3)用于连通所述塑化腔体(2.2)和所述型腔(1.1)；所述塑化组件(3)包括超声波变幅杆(3.1)以及塑化动力源，所述塑化动力源为所述超声波变幅杆(3.1)提供动力；所述超声波变幅杆(3.1)的下端能插入所述塑化腔体(2.2)内，用于将所述塑化腔体(2.2)中的颗粒完全塑化为熔体；所述针阀组件(4)包括与所述分流通道(2.3)一一对应设置的针阀单件(4.1)，所述针阀单件(4.1)包括阀针(4.11)以及阀针动力源(4.12)，所述阀针(4.11)能密封和打开与之对应设置的所述分流通道(2.3)，所述阀针动力源(4.12)为所述阀针(4.11)提供动力。

【技术特征摘要】
1.一种超声塑化成型系统，其特征在于：包括型腔模板(1)、塑化分流模板(2)、塑化组件(3)以及针阀组件(4)；所述型腔模板(1)上设有至少一个与制件形状相匹配的型腔(1.1)；所述塑化分流模板(2)包括本体(2.1)、塑化腔体(2.2)以及至少一个分流通道(2.3)，所述塑化腔体(2.2)和所述分流通道(2.3)均设置在所述本体(2.1)内，所述分流通道(2.3)用于连通所述塑化腔体(2.2)和所述型腔(1.1)；所述塑化组件(3)包括超声波变幅杆(3.1)以及塑化动力源，所述塑化动力源为所述超声波变幅杆(3.1)提供动力；所述超声波变幅杆(3.1)的下端能插入所述塑化腔体(2.2)内，用于将所述塑化腔体(2.2)中的颗粒完全塑化为熔体；所述针阀组件(4)包括与所述分流通道(2.3)一一对应设置的针阀单件(4.1)，所述针阀单件(4.1)包括阀针(4.11)以及阀针动力源(4.12)，所述阀针(4.11)能密封和打开与之对应设置的所述分流通道(2.3)，所述阀针动力源(4.12)为所述阀针(4.11)提供动力。2.根据权利要求1所述的超声塑化成型系统，其特征在于：所述分流通道(2.3)的数量至少有两个；所述塑化动力源包括超声波发生器以及超声波变幅杆动力源，超声波发生器的功率为1000-1500W，超声波振动频率为20-35KHZ；所述超声波变幅杆动力源用于带动超声波变幅杆运动；所述针阀单件(4.1)还包括与所述阀针(4.11)对应设置的阀针导套(4.13)，所述阀针(4.11)活动设置在与之对应的所述阀针导套(4.13)的内部且与所述阀针动力源连接。3.根据权利要求1所述的超声塑化成型系统，其特征在于：所述型腔模板(1)和所述塑化分流模板(2)通过可调连接件(5)进行连接。4.根据权利要求3所述的超声塑化成型系统，其特征在于：所述可调连接件(5)包括导套(5.1)和导柱(5.2)；所述导套(5.1)设置在所述塑化分流模板(2)内；所述导柱(5.2)的下端设置在所述型腔模板(1)上，且其上端活动设置在所述导套(5.1)内；或者是，所述导套设置在所述型腔模板内；所述导柱的上端设置在所述塑化分流模板上，且其下端活动设置在所述导套内。5.根据权利要求1-4任意一项所述的超声塑化成型系统，其特征在于：还包括顶推组件(6)，所述型腔模板(1)还包括与所述型腔(1.1)对应设置且与所述型腔(1.1)连通的顶推通道(1.2)；所述顶推组件(6)包括推板(6.1)、顶推件(6.2)以及复位部件(6.3)，所述顶推件(6.2)包括用于将制件从所述型腔(1.1)内顶推出的制件顶推杆(6.21)以及用于顶推所述推板(6.1)的推板顶推单件，所述制件顶推杆(6.21)与所述型...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋炳炎，刘弢，邹洋，张英平，周啸天，吴旺青，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43