[發明專利]壓電動態塑化成型裝置及其注塑方法

有效

• 申請號: 201110191920.2
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN102310517A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 劉天軍;沈洪雷
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: B29C45/03
• 分類號: B29C45/03;B29C45/50;B29C45/20;B29C45/17;B29C45/18
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 翁堅剛

技術領域

?本發明涉及一種塑化成型裝置，具體涉及一種能實現動態塑化成型加工的裝置及其注塑方法。

背景技術

在傳統的注射成型過程中，塑料的熔融完全是靠外部加熱與機械剪切完成的，最后的沖模流動則是在穩定的外力作用下進行的。由于塑料本身傳熱性能較差，因此在傳統的注射機上，要使料筒中的塑料完全熔融，往往需要在比較高的外加溫度下，才能真正將熱量傳遞給靠里層的塑料。同時因為在塑化與注射過程中，螺桿沿軸線前后運動，造成了塑料在料筒中的停留時間不一致，其所承受的加熱、剪切歷程也就不等，要使停留時間短的塑料在短時間徹底熔化，必然需要進一步提高料筒的外加熱溫度。在進行注射沖模填充時，由于熔體本身同時具有高粘性高彈性的特點，只有在較大的外力作用下才能使其流動。也就是說要使塑料熔體能夠填充模腔，并將模腔內的空氣排出，要么就是進一步提高熔體溫度，使其粘度降低，容易流動；要么就是施加較高的注射壓力，強制熔體進入模腔進行沖模。因此傳統注射成型加工過程中的能耗都比較高，而且制品內部存在有較大的殘余應力。

隨著現代技術的進步，已經出現了在注塑成型加工過程中引入振動技術的新興的塑料成型加工方法，該加工方法是讓聚合物熔體產生振動，借助熔體的振動作用，改變熔體的流動狀態，控制制品的內部結構和微觀形態，從而達到控制制品力學性能和外觀質量的目的，這些是傳統的注射成型技術無法做到的。注射成型中的加振方法有多點進料振動成型，推拉注射成型和采用螺桿加振技術等。

向壓縮螺桿上施加機械振動及超聲波振動是最主要的二種振動成型方法，機械振動的工作原理是給注射油缸提供脈動油壓，使注射螺桿產生往復移動而實現振動，注射螺桿產生的振動作用在熔體上，此種裝置比較簡單，可以利用注射機的控制系統，或對注射機的液壓和電氣控制系統加以改造來實現，雖然驅動力較大，但振幅過大，振動頻率較低。超聲波振動主要通過電磁裝置產生，雖然頻率高，但振動能量太小。因此研發高頻、振幅精確可調、振動能量大的驅動裝置對提高塑料制品的力學性能有良好的應用前景。

中國專利文獻CN100411854C（申請號?200510033369.3）公開了一種高分子材料振動塑化擠出過程全程可視化實驗設備，該裝置的螺桿與旋轉及軸向振動驅動裝置柔性連接，使螺桿除了做周向的旋轉外還可以做軸向的振動，從而將振動力場引入到擠出的全過程中。但是該文獻并未公開具體的旋轉及軸向振動驅動裝置。

中國專利文獻CN1663712A（申請號?200510033365.5）公開了一種金屬粉末型坯注射成型方法及其設備，通過一線式注射機螺桿的軸向振動和周向振動使金屬粉末混合喂料的塑化、注射沖模和保壓過程處于周期性振動狀態；所述方法使用的設備主要由模具、機筒、電機及激振器依次連接構成，電機及激振器和驅動裝置驅動機筒內的螺桿做圓周方向和軸向方向的脈動振動。上述振動頻率為0～300赫茲，振幅為0～1.5毫米，無法實現亞微米級的振幅，也無法達到16kHz至20kHz的亞超聲振動頻率，并且驅動頻率、施加電壓、驅動波形無法根據不同的塑料特性進行調整。

發明內容

本發明的目的是提供一種壓縮螺桿能產生小振幅、高頻率、大加速度的往復振動的壓電動態塑化成型裝置及其注塑方法。

????實現本發明目的的技術方案是一種壓電動態塑化成型裝置，包括機架、噴嘴、噴嘴座、料管、壓縮螺桿、壓電陶瓷致動器、活塞桿、液壓缸、液壓馬達和加熱套；噴嘴、噴嘴座和料管同軸線設置并且按照從前向后以及從內向外的次序依次相連；料管設有加料口；噴嘴座與料管共同組成了料筒以及相應的料筒腔；加熱套圍繞料管設置，且與料管固定連接在一起；料管固定在機架上；液壓缸和液壓馬達均設有使用時與液壓泵相連的接口；液壓缸由其缸體固定在機架上。

壓縮螺桿為鋼制一體件，由位于前部和中部的推進擠壓部以及位于后部的連接桿部構成；推進擠壓部由桿主體和按照螺旋方式設置在桿主體上的螺旋板以及設置在桿主體上且位于螺旋板后側的后擋板構成；推進擠壓部位于料筒的料筒腔內，且推進擠壓部的螺旋板以及后擋板在周向上與料筒相配合，從而在料筒與壓縮螺桿的推進擠壓部之間形成了用于擠壓和混合塑料顆粒的間隙；壓縮螺桿的連接桿部的后端頭伸出料管并通過相應的連接板與壓電陶瓷致動器的前端相連。

壓電陶瓷致動器的后端通過相應的連接板與活塞桿的前端相連；所述活塞桿位于液壓缸中且其前后兩端伸出液壓缸，活塞桿的后端與液壓馬達的轉軸固定連接。