[發明專利]一種超高速注射成型機

有效

• 申請號: 200910093523.4
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN102039648A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 楊衛民;焦志偉;謝鵬程;丁玉梅;安瑛
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C45/03
• 分類號: B29C45/03;B29C45/54;B29C45/77
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種注射成型機，屬于高分子材料成型機械領域。

背景技術

注射成型是低成本、大批量生產高分子材料制品極好的加工方法，同時，也是開發高技術產品不可或缺的加工技術。進入二十一世紀，IT產業的迅猛發展，對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。為了適應這種應用需要，目前以日本和德國為代表的高分子材料成型加工工業強國所采取的措施是發展超高速注射成型。超高速注射成型制品壁厚可達到0.3mm以下而且使用性能提高，因而在移動電話、筆記本電腦和IC卡等IT產品以及航空航天等特殊領域有著十分廣闊的應用前景。

超高速注射成型的突出優點有：1)由于成型材料在極高剪切速率下流動，材料受到高剪切發熱而使粘度降低。此外，材料與模具中流道的低溫壁面接觸固化時通常會形成一個皮層，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程中能較好地保持在高溫度狀態，從而有利于實現超薄壁成型；2)高聚物在較低粘度下的流動，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、扭曲等變形較小；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最需要增加的性能。一般薄壁產品的厚度在1mm～2mm之下(與壁厚/流動長度的比值有關)，而且往往精度要求很高，一般注塑機未必能夠達到這個精準度，所以需要一種更特殊及具有高速、高壓性能的注塑機。現在面世的超高速注射成型機都是采取大幅度增加注射螺桿(或活塞)推進速度的方式。注射螺桿(或柱塞)前進速度達到500～1000mm/s以上，是普通注射速度的十幾倍。

縱觀現有技術，主要有以下三種方式來實現螺桿推進速度的提高。

第一種是在油壓式注塑機的基礎上，通過增加大容積的蓄能器而實現超高速注射。這種類型的高速機通常配備兩個大容量的蓄能器，在工作循環的空閑階段向蓄能器中積累能量，在注射時能量釋放，達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不僅大幅增加了成本，而且工作噪音大。日精樹脂工業株式會社生產的超高速注射成型機UH系列就屬這種類型，注射速度為1000～2000mm/s。

第二種是通過線性馬達來驅動注射動作實現超高速注射。日本Fanuc推出以四個線性馬達來驅動，使注射速度可達2000mm/s和加速度達到13g而應答僅需0.017s的超高速全電動式注射機。其第一代產品SUPERSHOT?100i超高速注射成型機雖然于2000年獲得日刊新聞十大工業新產品獎，但由于造價高昂而少有應用。

第三種是通過熔體膨脹注射(X-MELT)的工藝控制方式來實現的。膨脹注射加工過程采用經高壓預壓縮的熔體自膨脹實現高速注射，大約在20MPa體被壓縮10％。該設備在充模時并不需要普通注塑機的螺桿前移過程。X-MELT充模過程是：當針閥打開后，受壓熔體急劇膨脹，從而迅速充滿模腔。整個充模過程只有幾分之一秒。由于這一注塑技術具有極高的前端速度，所以特別適用于一般高速注射機難以實現的薄壁、長流路的精密制件成型。需要指出的是，X-MELT技術需要針對特定的材料根據壓力-體積-溫度關系進行調試以確定最佳的螺桿預壓縮位置，操作難度大。而且熔體膨脹注射機的噴嘴要配備耐高壓的針閥，技術難度大，成本高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有超高速注射成型裝置及技術的缺點，提供一種結構簡單、操作方便、工作穩定、性價比高的超高速注射成型機。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種超高速注塑機，主要由注射裝置、合模裝置和機架組成，合模裝置和注射裝置位于機架上，合模裝置和機架與常規注塑機相同；注射裝置由噴嘴、機筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動裝置、注射油缸、聯軸節、液壓馬達和射臺組成；噴嘴、機筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達依次軸線對齊連接，射臺固定在機架上，料斗座設置在射臺上，且在料斗座移動裝置的控制下相對射臺移動，加料斗設置在料斗座上，螺桿位于機筒內，加熱圈包裹在機筒外；注射油缸由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速彈簧組成，止推軸承設置在注射活塞無活塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，液壓馬達輸出軸與聯軸節連接，聯軸節帶動注射活塞轉動，聯軸節相對于注射活塞能夠軸向移動；增速彈簧位于靠近液壓馬達一側的注射油缸油腔內，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，增速彈簧的有效工作長度為注塑機的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速彈簧的油腔內。