專利名稱：一種超高速注射成型機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種注射成型機(jī)，屬于高分子材料成型機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
注射成型是低成本、大批量生產(chǎn)高分子材料制品極好的加工方法，同時(shí)，也是開發(fā)
高技術(shù)產(chǎn)品不可或缺的加工技術(shù)。進(jìn)入二十一世紀(jì)，IT產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)高分子材料加
工成型制品提出了"超輕、超薄、超精密"的迫切要求。為了適應(yīng)這種應(yīng)用需要，目前以日本
和德國(guó)為代表的高分子材料成型加工工業(yè)強(qiáng)國(guó)所采取的措施是發(fā)展超高速注射成型。超高
速注射成型制品壁厚可達(dá)到0. 3mm以下而且使用性能提高，因而在移動(dòng)電話、筆記本電腦
和IC卡等IT產(chǎn)品以及航空航天等特殊領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。 超高速注射成型的突出優(yōu)點(diǎn)有1)由于成型材料在極高剪切速率下流動(dòng)，材料受
到高剪切發(fā)熱而使粘度降低。此外，材料與模具中流道的低溫壁面接觸固化時(shí)通常會(huì)形成
一個(gè)皮層，在超高速充模注射成型的情況下，這一皮層的厚度也較薄，使高分子材料在充模
過(guò)程中能較好地保持在高溫度狀態(tài)，從而有利于實(shí)現(xiàn)超薄壁成型；2)高聚物在較低粘度下
的流動(dòng)，成型制品各部分所承受壓力也比較均勻，溫度梯度較小，從而使制品的翹曲、扭曲
等變形較??；3)制品表面的流紋(流痕)和熔合線與普通注射成型相比大為改觀。 薄壁注塑已成為注塑機(jī)最需要增加的性能。 一般薄壁產(chǎn)品的厚度在lmm 2mm之
下(與壁厚/流動(dòng)長(zhǎng)度的比值有關(guān))，而且往往精度要求很高， 一般注塑機(jī)未必能夠達(dá)到這
個(gè)精準(zhǔn)度，所以需要一種更特殊及具有高速、高壓性能的注塑機(jī)?，F(xiàn)在面世的超高速注射成
型機(jī)都是采取大幅度增加注射螺桿(或活塞)推進(jìn)速度的方式。注射螺桿(或柱塞)前進(jìn)
速度達(dá)到500 1000mm/s以上，是普通注射速度的十幾倍。 縱觀現(xiàn)有技術(shù)，主要有以下三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)螺桿推進(jìn)速度的提高。 第一種是在油壓式注塑機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加大容積的蓄能器而實(shí)現(xiàn)超高速注射
的。這種類型的高速機(jī)通常配備兩個(gè)大容量的蓄能器，在工作循環(huán)的空閑階段向蓄能器中
積累能量，在注射時(shí)能量釋放，達(dá)到提高注射速度和注射壓力的目的。這種類型的超高速注
塑機(jī)不僅大幅增加了成本，而且工作噪音大。日精樹脂工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的超高速注射成
型機(jī)UH系列就屬這種類型，注射速度為1000 2000mm/s。 第二種是通過(guò)線性馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)注射動(dòng)作實(shí)現(xiàn)超高速注射。日本Fa皿c推出以四個(gè) 線性馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)，使注射速度可達(dá)2000mm/s和加速度達(dá)到13g而應(yīng)答僅需0. 017s的超高 速全電氣式注射機(jī)。其第一代產(chǎn)品SUPERSHOT 100i超高速注射成型機(jī)雖然于2000年獲得 日刊新聞十大工業(yè)新產(chǎn)品獎(jiǎng)，但由于造價(jià)高昂而少有應(yīng)用。 第三種是通過(guò)熔體膨脹注射(X-MELT)的工藝控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。膨脹注射加工 過(guò)程采用經(jīng)高壓預(yù)壓縮的熔體自膨脹實(shí)現(xiàn)高速注射，大約在20MPa體被壓縮10% 。該設(shè)備 在充模時(shí)并不需要普通注塑機(jī)的螺桿前移過(guò)程。X-MELT充模過(guò)程是當(dāng)針閥打開后，受壓 熔體急劇膨脹，從而迅速充滿模腔。整個(gè)充模過(guò)程只有幾分之一秒。由于這一注塑技術(shù)具 有極高的前端速度，所以特別適用于一般高速注射機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的薄壁、長(zhǎng)流路的精密制件成型。需要指出的是，X-MELT技術(shù)需要針對(duì)特定的材料根據(jù)壓力-體積-溫度關(guān)系進(jìn)行調(diào) 試以確定最佳的螺桿預(yù)壓縮位置，操作難度大。而且熔體膨脹注射機(jī)的噴嘴要配備耐高壓 的針閥，技術(shù)難度大，成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有超高速注射成型裝置及技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、工作穩(wěn)定、性價(jià)比高的超高速注射成型機(jī)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種超高速注塑機(jī)，主要由注 射裝置、合模裝置和機(jī)架組成，合模裝置和注射裝置位于機(jī)架上，合模裝置和機(jī)架與常規(guī)注 塑機(jī)相同；注射裝置由噴嘴、機(jī)筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動(dòng)裝置、注射油 缸、聯(lián)軸節(jié)、液壓馬達(dá)和射臺(tái)組成；噴嘴、機(jī)筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達(dá)依次軸線對(duì)齊 連接，射臺(tái)固定在機(jī)架上，料斗座設(shè)置在射臺(tái)上，且在料斗座移動(dòng)裝置的控制下相對(duì)射臺(tái)移 動(dòng)，加料斗設(shè)置在料斗座上，螺桿位于機(jī)筒內(nèi)，加熱圈包裹在機(jī)筒外；注射油缸由缸筒、注射 活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速?gòu)椈山M成，止推軸承設(shè)置在注射活塞無(wú)活 塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，液壓馬達(dá)輸出軸與聯(lián)軸節(jié)連接，聯(lián)軸節(jié)帶 動(dòng)注射活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸節(jié)相對(duì)于注射活塞能夠軸向移動(dòng)；增速?gòu)椈晌挥诳拷簤厚R達(dá)一側(cè) 的注射油缸油腔內(nèi)，其一端與注射油缸端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承連接，增 速?gòu)椈傻挠行Чぷ鏖L(zhǎng)度為注塑機(jī)的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速?gòu)椈傻挠?腔內(nèi)。 本實(shí)用新型的注射油缸也可由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸 承、增速?gòu)椈珊驼{(diào)節(jié)活塞組成，止推軸承設(shè)置在注射活塞無(wú)活塞桿的端面上，螺桿尾端與注 射活塞桿固定連接，馬達(dá)輸出軸與聯(lián)軸節(jié)連接，聯(lián)軸節(jié)穿過(guò)調(diào)節(jié)活塞帶動(dòng)注射活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，注 射活塞相對(duì)于聯(lián)軸節(jié)能夠軸向移動(dòng)；增速?gòu)椈晌挥谧⑸浠钊驼{(diào)節(jié)活塞之間，其一端與調(diào) 節(jié)活塞端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承固定連接，增速?gòu)椈傻挠行Чぷ鏖L(zhǎng)度為 注塑機(jī)的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速?gòu)椈傻挠颓粌?nèi)。 本實(shí)用新型的增速?gòu)椈蔀閴嚎s彈簧，增速?gòu)椈傻某跏紶顟B(tài)處于預(yù)壓縮狀態(tài)，保證 在注射量很小時(shí)增速?gòu)椈扇阅苷９ぷ鳌?本實(shí)用新型的聯(lián)軸節(jié)與注射活塞的連接方式為具有導(dǎo)向作用的花鍵或平鍵。 本實(shí)用新型的注射油缸也可以為兩個(gè)，對(duì)稱分布于料斗座兩側(cè)，噴嘴、機(jī)筒、料斗
座與液壓馬達(dá)依次軸線對(duì)齊連接，馬達(dá)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與螺桿連接，注射油缸的注射活
塞桿或缸筒與螺桿或馬達(dá)相連，注射油缸的缸筒或活塞桿與料斗座連接。 由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，省去了兩個(gè)用于增壓增速的
蓄能器，簡(jiǎn)化了機(jī)器的結(jié)構(gòu)，消除了工作時(shí)的噪音；無(wú)需成本極高的線性馬達(dá)，大幅降低了
機(jī)器的成本；制品制造工藝與常規(guī)制品一樣，無(wú)需進(jìn)行特殊的操作，操作簡(jiǎn)單，噴嘴前端也
不用配備高性能的針閥。
圖1是本實(shí)用新型一種超高速注射成型機(jī)的示意圖。 圖2是本實(shí)用新型一種超高速注射成型機(jī)的注射裝置示意圖。
4[0018] 圖3是本實(shí)用新型一種超高速注射成型機(jī)的注射裝置液壓油缸部分的放大圖。 圖4是圖3所示液壓缸增加調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)-合模裝置，2-注射裝置，3-機(jī)架，4-噴嘴，5-機(jī)筒，6-加熱圈，7-螺桿， 8_料斗座，9_加料斗，10注射活塞桿，11-缸筒，12-壓力傳感器，13-注射油缸，14-液壓 馬達(dá)，15-馬達(dá)輸出軸，16-聯(lián)軸節(jié)，17-進(jìn)油口 ， 18-增速?gòu)椈桑?9-注射活塞，20-回油口 ， 21-射臺(tái)，22-料斗座移動(dòng)裝置，23-止推軸承，24-調(diào)節(jié)油腔，25-調(diào)節(jié)油口 ， 26-調(diào)節(jié)活塞
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型為一種超高速注射成型機(jī)，主要由合模裝置1、注射裝置2 和機(jī)架3組成，合模裝置1和注射裝置2位于機(jī)架3上。 如圖2和圖3所示，注射裝置2由噴嘴4、機(jī)筒5、加熱圈6、螺桿7、加料斗9、料斗 座8、料斗座移動(dòng)裝置22、注射油缸13、聯(lián)軸節(jié)16、液壓馬達(dá)14和射臺(tái)21組成；噴嘴4、機(jī) 筒5、料斗座8、注射油缸13與液壓馬達(dá)14依次軸線對(duì)齊連接，射臺(tái)21固定在機(jī)架3上，料 斗座8設(shè)置在射臺(tái)21上，料斗座移動(dòng)裝置22 —端與機(jī)架3或射臺(tái)21連接， 一端與料斗座8 連接，料斗座8在料斗座移動(dòng)裝置22的控制下相對(duì)射臺(tái)21移動(dòng)，加料斗9設(shè)置在料斗座8 上，螺桿7位于機(jī)筒5內(nèi)，加熱圈6包裹在機(jī)筒5外；注射油缸13由缸筒11、注射活塞19、 注射活塞桿10、壓力傳感器12、止推軸承23和增速?gòu)椈?8組成，止推軸承23設(shè)置在注射 活塞19無(wú)活塞桿的端面上，螺桿7尾端與注射活塞桿10固定連接，馬達(dá)輸出軸15與聯(lián)軸 節(jié)16連接，聯(lián)軸節(jié)16帶動(dòng)注射活塞19轉(zhuǎn)動(dòng)，注射活塞19相對(duì)于聯(lián)軸節(jié)16能夠軸向移動(dòng)； 增速?gòu)椈?8位于靠近液壓馬達(dá)14 一側(cè)的注射油缸13油腔內(nèi)，其一端與注射油缸13端面 固定，靠近注射活塞19的一端與止推軸承23固定連接，增速?gòu)椈?8的有效工作長(zhǎng)度為注 塑機(jī)的注射行程；壓力傳感器12位于注射油缸13放置增速?gòu)椈?8的油腔內(nèi)。 增速?gòu)椈?8為壓縮彈簧，初始狀態(tài)處于預(yù)壓縮狀態(tài)，保證在注射量很小時(shí)增速?gòu)?簧仍能正常工作。 聯(lián)軸節(jié)16與注射活塞19的連接方式為具有導(dǎo)向作用的花鍵或平鍵。 在循環(huán)周期的預(yù)塑階段，螺桿7邊旋轉(zhuǎn)邊后退，在后退過(guò)程中，通過(guò)壓縮增速?gòu)椈?18對(duì)物料預(yù)塑提供背壓；由于增速?gòu)椈?8在被壓縮過(guò)程中提供的熔體背壓逐漸增大，可通 過(guò)調(diào)整注塑機(jī)液壓系統(tǒng)在回油口 20處的壓力，與增速?gòu)椈?8共同實(shí)現(xiàn)物料預(yù)塑背壓的恒 定。在預(yù)塑過(guò)程中，被壓縮的增速?gòu)椈?8儲(chǔ)存大量彈性勢(shì)能。止推軸承23實(shí)現(xiàn)注射活塞 19與增速?gòu)椈?8之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在物料預(yù)塑完成后，回油口 20要維持一定壓力，以保持 增速?gòu)椈?8的彈性勢(shì)能。注射時(shí)，進(jìn)油口 17進(jìn)油，回油口20壓力撤銷，此時(shí)，增速?gòu)椈?8 的彈性勢(shì)能瞬間釋放，為注射活塞19向前運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力及加速度，從而使螺桿7推動(dòng)熔體 高速進(jìn)入型腔實(shí)現(xiàn)超高速注射成型。 4所示為本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例，液壓缸增加調(diào)節(jié)功能。注射油缸13由缸筒 11 、注射活塞19、注射活塞桿10、壓力傳感器12、止推軸承23、增速?gòu)椈?8和調(diào)節(jié)活塞26組 成，止推軸承23設(shè)置在注射活塞19無(wú)活塞桿的端面上，螺桿7尾端與注射活塞桿10固定 連接，馬達(dá)輸出軸15與聯(lián)軸節(jié)16連接，聯(lián)軸節(jié)16穿過(guò)調(diào)節(jié)活塞26帶動(dòng)注射活塞19轉(zhuǎn)動(dòng)， 聯(lián)軸節(jié)16相對(duì)于注射活塞19能夠軸向移動(dòng)；增速?gòu)椈?8位于注射活塞19和調(diào)節(jié)活塞26 之間，其一端與調(diào)節(jié)活塞26端面固定，靠近注射活塞19的一端與止推軸承23固定連接，增速?gòu)椈?8的有效工作長(zhǎng)度為注塑機(jī)的注射行程；壓力傳感器12位于注射油缸13放置增速 彈簧18的油腔內(nèi)。在循環(huán)周期的預(yù)塑階段，螺桿7邊旋轉(zhuǎn)邊后退，在后退過(guò)程中，通過(guò)壓縮 增速?gòu)椈?8對(duì)物料預(yù)塑提供背壓；由于增速?gòu)椈?8在被壓縮過(guò)程中提供的熔體背壓逐漸 增大，可通過(guò)調(diào)整注塑機(jī)液壓系統(tǒng)在回油口 20處的壓力，與增速?gòu)椈?8共同實(shí)現(xiàn)物料預(yù)塑 背壓的恒定。在預(yù)塑過(guò)程中，被壓縮的增速?gòu)椈?8儲(chǔ)存大量彈性勢(shì)能。止推軸承23實(shí)現(xiàn) 注射活塞19與增速?gòu)椈?8之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果預(yù)塑完成時(shí)，增速?gòu)椈?8存儲(chǔ)的彈性勢(shì) 能與工藝需求不相符時(shí)(偏大或偏小)，通過(guò)提高調(diào)節(jié)油口 25處的壓力，使調(diào)節(jié)油腔24的 壓力升高，從而使調(diào)節(jié)活塞26向右或向左移動(dòng)，以使增速?gòu)椈?8的彈性勢(shì)能變小或變大以 滿足工藝需要。在物料預(yù)塑完成后，回油口 20要維持一定壓力，以保持增速?gòu)椈?8的彈性 勢(shì)能。注射時(shí)，進(jìn)油口 17進(jìn)油，回油口20壓力撤銷，此時(shí)，增速?gòu)椈?8的彈性勢(shì)能瞬間釋 放，為注射活塞19向前運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力及加速度，從而使螺桿7推動(dòng)熔體高速進(jìn)入型腔實(shí)現(xiàn) 超高速注射成型。 注射油缸13也可以為兩個(gè)，對(duì)稱分布于料斗座8兩側(cè)，噴嘴4、機(jī)筒5、料斗座8與 液壓馬達(dá)14依次軸線對(duì)齊連接，馬達(dá)輸出軸15通過(guò)聯(lián)軸節(jié)16與螺桿7連接，注射油缸13 的注射活塞桿10或缸筒11與螺桿7或液壓馬達(dá)14相連，注射油缸13的缸筒11或注射活 塞桿10與料斗座8連接。
權(quán)利要求一種超高速注射成型機(jī)，主要由注射裝置、合模裝置和機(jī)架組成，合模裝置和注射裝置位于機(jī)架上，注射裝置由噴嘴、機(jī)筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動(dòng)裝置、注射油缸、聯(lián)軸節(jié)、液壓馬達(dá)和射臺(tái)組成，其特征在于噴嘴、機(jī)筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達(dá)依次軸線對(duì)齊連接，射臺(tái)固定在機(jī)架上，料斗座設(shè)置在射臺(tái)上，加料斗設(shè)置在料斗座上，螺桿位于機(jī)筒內(nèi)，加熱圈包裹在機(jī)筒外；注射油缸由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速?gòu)椈山M成，止推軸承設(shè)置在注射活塞無(wú)活塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，馬達(dá)輸出軸與聯(lián)軸節(jié)連接，聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)注射活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸節(jié)相對(duì)于注射活塞能夠軸向移動(dòng)；增速?gòu)椈晌挥诳拷簤厚R達(dá)一側(cè)的注射油缸油腔內(nèi)，其一端與注射油缸端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承連接，增速?gòu)椈傻挠行Чぷ鏖L(zhǎng)度為注塑機(jī)的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速?gòu)椈傻挠颓粌?nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高速注射成型機(jī)，其特征在于注射油缸由缸筒、注射 活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承、增速?gòu)椈珊驼{(diào)節(jié)活塞組成，止推軸承設(shè)置在注射 活塞無(wú)活塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，馬達(dá)輸出軸與聯(lián)軸節(jié)連接，聯(lián)軸 節(jié)穿過(guò)調(diào)節(jié)活塞帶動(dòng)注射活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，注射活塞相對(duì)于聯(lián)軸節(jié)能夠軸向移動(dòng)；增速?gòu)椈晌挥?注射活塞和調(diào)節(jié)活塞之間，其一端與調(diào)節(jié)活塞端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承 固定連接，增速?gòu)椈傻挠行Чぷ鏖L(zhǎng)度為注塑機(jī)的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置 增速?gòu)椈傻挠颓粌?nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高速注射成型機(jī)，其特征在于注射油缸也可以 為兩個(gè)，對(duì)稱分布于料斗座兩側(cè)，噴嘴、機(jī)筒、料斗座與液壓馬達(dá)依次軸線對(duì)齊連接，馬達(dá)輸 出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與螺桿連接，注射油缸的注射活塞桿或缸筒與螺桿或馬達(dá)相連，注射油缸 的缸筒或活塞桿與料斗座連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種適用于超高速注射成型的注射成型機(jī)。該超高速注射成型機(jī)由合模裝置、注射裝置和機(jī)架組成，合模裝置和注射裝置位于機(jī)架上；注射裝置由噴嘴、機(jī)筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動(dòng)裝置、注射油缸、聯(lián)軸節(jié)、液壓馬達(dá)和射臺(tái)組成；噴嘴、機(jī)筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達(dá)依次軸線對(duì)齊連接；注射油缸由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速?gòu)椈山M成，止推軸承設(shè)置在注射活塞無(wú)活塞桿的端面上，增速?gòu)椈晌挥诳拷簤厚R達(dá)一側(cè)的注射油缸油腔內(nèi)，其一端與注射油缸端面固定，靠近活塞的一端為自由端或與止推軸承連接。本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、工作穩(wěn)定、性價(jià)比高的超高速注射成型機(jī)。
文檔編號(hào)B29C45/54GK201506011SQ20092022306
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者丁玉梅, 安瑛, 楊衛(wèi)民, 焦志偉, 謝鵬程 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)