[發明專利]塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備及方法

有效

• 申請號: 201310045517.8
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103144304A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 許忠斌;劉雨;鄭素霞;蘇良瑤;沈雪明;劉國林
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江申達機器制造股份有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

1.一種塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備，其特征在于，主要包括：下音圈電機固定板（1）、下光柵位移傳感器（2）、下振動支柱（3）、設備控制箱（4）、設備底座（5）、圖像接受裝置（6）、壓力溫度傳感器接口（7）、玻璃罩（8）、液壓缸（9）、活動梁（10）、支柱（11）、上光柵位移傳感器（12）、上音圈電機固定板（13）、上音圈電機（14）、振動導套（15）、上振動板（16）、上振動支柱（17）、上活塞桿（18）、加熱圈（19）、中心模具（20）、可視化裝置（21）、T型安裝面（22）、油泵電機（23）、下活塞桿（24）、下振動板（25）和下音圈電機（26）等；其中，所述上振動板（16）套接在上振動支柱（17）上，并與上音圈電機（14）的輸出軸相連，由上音圈電機（14）驅動沿上振動支柱（17）在垂直方向做振幅和頻率可調的振動運動，下振動板（25）套接在下振動支柱（3）上，并與下音圈電機（26）的輸出軸相連，由下音圈電機（26）驅動沿下振動支柱（3）在垂直方向做振幅和頻率可調的振動運動，上活塞桿（18）與上振動板（16）螺紋連接，下活塞桿（24）與下振動板（25）螺紋連接，上音圈電機（14）固定在上音圈電機固定板（13）上，下音圈電機（26）固定在下音圈電機固定板（1）上，上振動支柱（17）固定于活動梁（10）上；活動梁（10）與兩根支柱（11）配合，支柱（11）固定于設備底座（5），玻璃罩（8）安裝在支柱（11）上，活動梁（10）與液壓系統液壓缸（9）相連，由液壓系統液壓缸（9）直接驅動，活動梁（10）沿支柱（11）做垂直方向運動，油泵電機（23）安裝于設備底座（5），為設備液壓系統提供動力；上光柵位移傳感器（12）和下光柵位移傳感器（2）分別安裝于上音圈電機固定板（13）和下音圈電機固定板（1）上，監測上振動板（16）和下振動板（25）的運動情況；振動導套（15）與上振動支柱（17）間隙配合。

2.根據權利要求1所述塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備，其特征在于，所述上音圈電機（14）和下音圈電機（26）這兩個振動場動力元件分置于設備底座（5）兩側。

3.根據權利要求1所述塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備，其特征在于，上音圈電機（14）、下音圈電機（26）、上振動板（16）、下振動板（25）的中心螺紋孔、上活塞桿（18）、下活塞桿（24）以及中心模具（20）的中心線重合且垂直于設備底座（5）平臺。

4.根據權利要求1所述塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備，其特征在于，所述中心模具（20）安裝于設備T型安裝面（22），中心模具（20）被加熱圈（19）所包裹。

5.根據權利要求4所述塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備，其特征在于，所述中心模具（20）包括：上活塞頭（27）、上封頭（28）、側夾板（29）、螺栓（30）、下活塞頭（31）、下封頭（32）、第一T型夾具（33）、下活塞體（34）、第二T型夾具（35）、傳感器接口（36）、冷卻水道（37）和上活塞體（38）等：其中，所述上活塞頭（27）與上活塞桿（18）螺紋連接，下活塞頭（31）與下活塞桿（24）螺紋連接，上活塞頭（27）與上活塞體（38）間隙配合，下活塞頭（31）和下活塞體（34）間隙配合，上活塞體（38）嵌入上封頭（28），下活塞體（34）嵌入下封頭（32），第一T型夾具（33）和第二T型夾具（35）組合形成薄膜模腔，輔以側夾板（29）進行夾緊，在第二T型夾具（35）壁上開有傳感器接口（36）。

6.根據權利要求1所述塑料振動加工與樣品成型一體化試驗設備，其特征在于，所述上光柵位移傳感器（12）、下光柵位移傳感器（2）、壓力溫度傳感器接口（7）和設備控制箱（4）組成控制系統，設備運行過程中，上光柵位移傳感器（12）和下光柵位移傳感器（2）分別實時監測上振動板（16）和下振動板（25）的運行狀況，即采集上振動板（16）和下振動板（25）的位移數據，上光柵位移傳感器（12）和下光柵位移傳感器（2）將采集的信號傳給設備控制箱（4）里的控制卡，同時，壓力溫度傳感器接口（7）處連接的雙功能高溫熔體壓力傳感器會采集中心模具（20）模腔內部壓力和溫度信號，同樣傳給控制卡，控制卡根據傳入的信號通過運算產生控制信號，控制信號通過控制回路作用于控制系統驅動器，驅動器根據控制信號調節上音圈電機（14）和下音圈電機（26）的內部電流，進而控制上音圈電機（14）和下音圈電機（26）的運行狀況，包括運行位移和運行頻率等。

7.一種應用權利要求1所述裝置的塑料振動加工與樣品成型一體化試驗方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：組裝并安裝模具：將第一T型夾具（33）和第二T型夾具（35）與下封頭（32）及上封頭（28）采用螺栓進行連接并固定，輔以側夾板（29）夾緊，組裝成中心模具（20），將中心模具（20）安裝于T型安裝面（22）上并固定，將上活塞桿（18）與下活塞桿（24）分別配合上活塞頭（27）和下活塞頭（31），上活塞頭（27）和下活塞頭（31）分別與上活塞體（38）和下活塞體（34）進行配合，至此完成實驗裝置的組裝；

步驟2：預熱、填料及穩定加熱溫度：對中心模具（20）進行預熱，當模腔溫度達到預設值后，可向中心模具（20）模腔內加入實驗物料，而后加熱并穩定模腔內部溫度；

步驟3：振動：通過儀器控制系統啟動振動場裝置，上音圈電機（14）和下音圈電機（26）分別驅動上振動板（16）和下振動板（25）運動，振動運動通過上活塞桿（18）與下活塞桿（24）傳遞給模腔內實驗物料；

步驟4：冷卻起模：振動運動施加完成后，停止加熱，通過冷卻水道（37）通入冷卻水對中心模具（20）進行冷卻，冷卻完成后起模取出實驗樣品。