[發(fā)明專利]一種聚合物連續(xù)熱壓印成型設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811151710.9
• 申請(qǐng)日: 2018-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN109366962B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳大鳴;蘇逢春;趙中里;劉穎;鄭秀婷;許紅;黃堯;高小龍;孫靖堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C59/04
• 分類號(hào): B29C59/04
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

1.一種聚合物連續(xù)熱壓印成型設(shè)備，其特征在于：包括徑向壓印組件(1)、壓印輥組件(2)、擺架及其傳動(dòng)組件(3)、機(jī)架支撐組件(4)、徑向壓印組件(1)與壓印輥組件(2)配合為連續(xù)熱壓印成型設(shè)備提供徑向壓印功能；壓印輥組件(2)為所壓材料提供支撐、保壓、保溫及冷卻功能；擺架及其傳動(dòng)組件(3)為徑向壓印組件(1)提供周向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力及支撐的作用；機(jī)架支撐組件(4)為連續(xù)熱壓印成型設(shè)備提供整體支撐以及對(duì)壓印輥組件(2)中壓印輥之間的距離提供調(diào)節(jié)作用；機(jī)架支撐組件(4)為設(shè)備整體提供支撐作用，所述的徑向壓印組件(1)包括徑向壓印伺服電機(jī)(1.1)、徑向壓印減速器(1.2)、徑向壓印升降機(jī)(1.3)、徑向壓印絲杠套(1.4)以及徑向壓印弧形模具(1.5)；徑向壓印升降機(jī)(1.3)選用SJ系列渦輪絲桿升降機(jī)，徑向壓印升降機(jī)(1.3)通過螺栓固定在擺架上，由徑向壓印伺服電機(jī)與徑向壓印減速器相配合帶動(dòng)；擺架(3.1)上端面打通孔，使得升降機(jī)中滾珠絲桿帶動(dòng)的螺母可徑向運(yùn)動(dòng)；螺母通過螺栓與徑向壓印弧形模具(1.5)相連；徑向壓印絲杠套(1.4)一端接近于擺架(3.1)，一端與徑向壓印弧形模具(1.5)相連，起到徑向壓印弧形模具(1.5)定位、保持絲桿清潔作用；徑向壓印弧形模具(1.5)內(nèi)置加熱孔，可配備加熱棒；徑向壓印伺服電機(jī)(1.1)配備有徑向壓印減速器(1.2)，徑向壓印減速器(1.2)帶動(dòng)徑向壓印升降機(jī)(1.3)的輸入軸，將動(dòng)力轉(zhuǎn)換為螺母沿滾珠絲桿軸線方向的運(yùn)動(dòng)，又由于螺母與徑向壓印弧形模具(1.5)相連，從而實(shí)現(xiàn)弧形模具在壓印輥徑向的壓印任務(wù)，所述的壓印輥組件(2)包括壓印輥(2.1)、壓印輥主軸(2.2)、電加熱棒(2.3)、壓印輥主軸步進(jìn)電機(jī)(2.4)、初級(jí)冷卻輥(2.5)、初級(jí)冷卻輥軸(2.6)、初級(jí)冷卻輥軸步進(jìn)電機(jī)(2.7)、次級(jí)冷卻輥(2.8)、次級(jí)冷卻輥軸(2.9)、次級(jí)冷卻輥軸步進(jìn)電機(jī)(2.10)、輥間距離調(diào)節(jié)裝置(2.11)；壓印輥(2.1)、初級(jí)冷卻輥(2.5)與次級(jí)冷卻輥(2.8)均與其相應(yīng)軸(2.2、2.6、2.9)配合，壓印輥主軸(2.2)通過固定軸承端蓋(4.2)安裝在機(jī)架上，擺架(3.1)安裝于壓印輥主軸(2.2)上，有利于在壓印過程中力的平衡，減小壓印輥主軸(2.2)撓度，初級(jí)冷卻輥軸(2.6)與次級(jí)冷卻輥軸(2.9)均通過滑動(dòng)軸承座安裝在機(jī)架主體(4.1)上，可通過輥間距離調(diào)節(jié)裝置(2.11)的調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)三輥之間的間距，從而消除制品熔接痕；三輥均裝有電加熱棒(2.3)，通過電刷與電極連接加熱，并通過溫度傳感器來控制溫度；壓印輥(2.1)需加熱到制品材料類固態(tài)溫度，而初級(jí)冷卻輥(2.5)及次級(jí)冷卻輥(2.8)則稍低；各輥步進(jìn)電機(jī)(2.4、2.7、2.10)帶動(dòng)各輥勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其中在壓印進(jìn)程階段，壓印輥(2.1)速度與擺架(3.1)速度一致，從而為所壓材料提供支撐、保壓、保溫及冷卻功能，所述的擺架及其傳動(dòng)組件(3)包括擺架(3.1)、滑軌接頭(3.2)、圓弧滑軌(3.3)、傳動(dòng)桿支撐座(3.4)、傳動(dòng)桿(3.5)、傳動(dòng)伺服電機(jī)(3.6)、電機(jī)齒輪(3.7)、連接齒輪(3.8)、傳動(dòng)齒輪(3.9)以及圓弧齒條(3.10)；擺架(3.1)的安裝孔通過軸承與壓印輥主軸(2.2)配合，使得壓印輥主軸(2.2)的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)影響到擺架(3.1)的擺動(dòng)，擺架(3.1)安裝孔下側(cè)配有配重，以減少擺架(3.1)擺動(dòng)時(shí)的慣性力，滑軌接頭(3.2)與圓弧滑軌(3.3)構(gòu)成移動(dòng)副，分別通過螺栓固定于擺架(3.1)擺臂側(cè)與機(jī)架主體(4.1)上，為擺架(3.1)的周向運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)向和支撐作用，傳動(dòng)伺服電機(jī)(3.6)固定于擺架(3.1)平臺(tái)下側(cè)，電機(jī)軸上通過連接鍵安裝有電機(jī)齒輪(3.7)，連接齒輪(3.8)與傳動(dòng)桿(3.5)鍵連接；傳動(dòng)桿(3.5)通過軸承安裝在傳動(dòng)桿支撐座(3.4)上，傳動(dòng)桿支撐座(3.4)通過螺栓固定于擺架平臺(tái)下側(cè)，傳動(dòng)桿(3.5)兩端鍵連接一對(duì)傳動(dòng)齒輪(3.9)，與固定在機(jī)架主體(4.1)上的圓弧齒條(3.10)構(gòu)成齒輪齒條機(jī)構(gòu)，從而為徑向壓印組件提供周向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力及支撐的作用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物連續(xù)熱壓印成型設(shè)備，其特征在于：所述的機(jī)架支撐組件(4)包括機(jī)架主體(4.1)、固定軸承端蓋(4.2)、輥間調(diào)節(jié)滑軌(4.3)、調(diào)節(jié)裝置平臺(tái)(4.4)、地腳輪(4.5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物連續(xù)熱壓印成型設(shè)備，其特征在于：其成型關(guān)鍵在于壓印進(jìn)程階段擺架速度與壓印輥速度的一致性，以及此速度要與擠出機(jī)擠出速度匹配；壓印有效行程不超過90°，且要求兩步熱壓印正好相接，通過調(diào)節(jié)擺架急回與物料前進(jìn)的速度差，并選擇脫模時(shí)機(jī)可改變兩次成型微結(jié)構(gòu)的界限距離；為使兩次熱壓印的微結(jié)構(gòu)幅面相交連成一片實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)連續(xù)化，需要以下兩個(gè)條件：模具脫模開始反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺架的線位移S(S＝vt)不超過模具有效壓印幅面在基片運(yùn)動(dòng)方向上的線長(zhǎng)度；模架急回到初始位置的速度為：

當(dāng)要求兩步熱壓印正好相接，即兩次熱壓印的微結(jié)構(gòu)幅面恰好相交時(shí)，“曲面對(duì)曲面”熱壓印連續(xù)成型的生產(chǎn)速度v與模具的線長(zhǎng)度D，壓印時(shí)間t，急回線速度v回和系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間t′有關(guān)，即

其中S＝vt，SD，t′為熱壓印周期間系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間，v_回為3～5倍v。