CN1064301C

CN1064301C - 团状料注射成型机

Info

Publication number: CN1064301C
Application number: CN97108804A
Authority: CN
Inventors: 陈锋; 王喜顺; 赵良知
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2001-04-11
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: CN1172004A

Abstract

本发明提供一种团状形态的高聚合物复合材料注射成型机。本机采用曲肘连杆锁模装置并将其垂直安装在机架上与水平安装于机架上的注射装置成角式排列；采用自增压式注射螺杆和注射喷嘴中心高度调节机构；采用带有密封圈和排气孔的活塞作团状物料加料装置。本发明适用范围广，包括嵌件制品的成型，并在成型过程不损坏被玻璃纤维、省力节能，制品质量优越；定时定量准确、清洗方便，其结构紧凑、占地面积小、制造成本低。

Description

团状料注射成型机

本发明涉及团状形态的高聚合物复合材料的加工领域，具体地指是一种团状料注射成型机。

因为各种团状高聚物复合材料一般都是含有高填料(主要是玻纤等)的热固性或热塑性材料，因此就存在如何将此硬质油灰团状的物料不但能排除其中含有的气体而又能定时定量地加料的问题；在输送、注射过程中如何保证组分(特别是玻纤等填料)混合分散均匀而又不在流道中积滞、损伤破坏；对于热固性物料来说，更不能在进入模具前在机筒、喷嘴等处出现提前固化的现象；同时还要达到注射量计量准确，料筒喷嘴清洗方便，对各工艺操作条件和参数应能精确调节控制等。所以团状高聚物复合材料的注射成型难度较一般聚合物大得多。

目前，团状料注射成型机按锁模装置与注射装置之间的排列方式可分为卧式和角式排列两大类。以日本制钢所生产的NP型和名机制作生产的卧式团状料注射成型机，这种排列不适于成型带有嵌件特别是各种塑封制品成型，且占地面积大。而日本出产的RJ、SL、DL型角式排列的团状料注射成型机，虽然解决了带有嵌件和塑封制品的成型问题，但是该机采用全液压锁模装置，不能获得省力节能的效果。就注射装置来说，为了解决物料既有好的混合分散效果注射时又不会产生物料严重返流等问题，日本的PS型机采用了柱塞套螺杆，螺杆混合输送物料，柱塞注射的结构；而不少机型还采用了止逆式螺杆头，如瑞典生产的团状料注射机。这些虽然解决了混合分散效果和防物料返流的问题，但结构复杂，流道存有死角，对热固性和含有高填料(主要是玻纤)的物料成型十分不利，且造成安装、装拆和清洗困难。

团状料加料装置也是一个关键的设备。其既要能准确地将团状油灰质的料加进机筒，而且又要能排去团料中夹带的气体，对于含有对环保有害的挥发分又要能密封，且要装拆清洗方便，而日本的这类加料装置(如专利号为JP1-218812、B29C31/04)结构复杂、庞大，没有设置排气装置，清洗也不方便。

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，采用曲肘连杆锁模机构并使其与注射装置成角式排列，采用防返流、自增压的输送、注射螺杆，采用定时、定量准确且有排气、密封，清洗方便的加料装置。为难于进行注射成型的团状形态的聚合物复合材料提供一种结构简单、设备制造成本低、适应性广且制品质量优越的团状料注射成型机。

本发明的目的是通过以下措施来达到的：

(1)在注射装置的进料口上方垂直安装有活塞式团状料加料装置，其具体结构及其连接关系如下：活塞杆38的一端是与动力缸9相配的活塞58，另一端是与加料筒10相配的活塞45，活塞45是通过万向节54、固定压块53与活塞杆38相联接；动力缸9与三角形的上固定板40固定连接，加料筒10与三角形的下固定板47固定连接；与加料筒10相配的活塞45上设有一密封圈 46和排气塞52；固定在活塞45上的两根导杆37、57分别***三角形的上固定板40上开设的导套41、55中，其中一导杆37或57的两端分别安装有用于限定活塞行程的碰块44、59，另一导杆37或57的上端安装有加料定量指示计60；动力缸9外壁和三角形的上固定板40上的下端装有与碰块44、59相配的限位开关39、56用于支承动力缸9和加料筒10的三角形上固定板、下固定板40、47和三根拉杆42、43、61相互固定，其中一拉杆上套装有上下两个支承连接环51、50，下支承连接环49与固定在一拉杆43上的固定套49斜面配合，支承连接环51、50与加料筒10固定连接；

(2)注射装置包括自增压式注射螺杆，其具体结构及其特征如下：它由螺杆30、螺杆计量段31、料筒8、增压密封段32、螺杆头33和喷嘴19所组成，螺杆30与螺杆头33之间增设了一个等径或变径的增压密封段32，当增压密封段32直径与螺杆计量段31根径相等时，增压密封段32与螺杆头33固定并与螺杆30螺纹连接，喷嘴19与料筒8也是螺纹连接，与料筒8相连接处的喷嘴19内壁设有圆台形倒角34；当增压密封段32直径小于螺杆计量段31的根径时，增压密封段32与螺纹连接的螺杆30的一端设有使流道呈流线型的圆台36，在圆台36与增压密封段32之间增设一过渡圆锥35。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本注射机可适用于热固性、热塑性、弹性体、橡胶等团状复合材料的注射成型，用途广泛。

2、本机台采用锁模装置与注射装置成角式排列，可以适应不同制品(包括带有嵌件的制品)的成型，而且结构紧凑，占地面积小，扩大了使用的适应性。

3、本机台采用垂直安装的曲肘连杆锁模装置，可以达到省力、节能的目的。

4、本机台采用了有自增压防返流功能的注射螺杆，其喷嘴结构达到不滞料，不损坏玻纤，节能，注射准确，制造容易的目的。

5、本机台采用了结构简单、清洗方便、易于加料，既能排气又能密封、加料准确的活塞式团状料加料装置，使设备成本降低并达到保护环境的目的。

6、本机台采用了结构简单、调节方便的喷嘴中心高调节机构，扩大了机台的适应性并使制造成本降低。

图1为团状料注射成型机结构示意图；图2为团状料注射成型机结构示意图(图1)的A向视图，即为注射喷嘴中心高度调节机构结构示意图；

图3为团状料注射成型机结构示意图(图1)的B向视图，卸去加料装置后的注射装置结构示意图；

图4为团状料注射成型机的自增压防返流注射螺杆结构示意图，其中图4a为等径自增压注射螺杆，图4b为变径自增压注射螺杆；

图5为团状料注射成型机的活塞式加料装置结构示意图。

通过如下实施例及其附图对本发明作进一步的详述：如图1及图2、图3(图1的A向视图及图1卸去加料装置后的B向视图)所示，曲肘连杆锁模装置主要是由锁模机构顶板1、安装于顶板1上方的锁模用油缸2、与油缸2活塞杆相连的曲肘连杆机构3、安装有上模的活动模板4和安装有下模的锁模机构下底板5(即工作台)所组成。注射装置主要是由一端通过铰链6与机架17连接，另一端通过铰链11与加料座板12连接的注射装置移动油缸7、自增压注射螺杆25、注射油缸24和轴承座板26、止推轴承27、传动轴28和油马达29所组成。垂直安装于机架17上的曲肘连杆锁模装置与水平安装于机架17上的注射装置成角式排列。注射装置通过加料座板12和轴承座板26与注射装置移动导向柱13配合；移动导向柱13与调节支承座23相连接；调节支承座23与机架17相连接。

自增压螺杆25的具体结构如图4所示，它可分为两种，图4a为等径自增压注射螺杆的结构示意图，图4b为变径自增压注射螺杆的结构示意图。如图4a所示，当增压密封段直径D₂与螺杆计量段根径D₁相等时，称之为等径自增压式注射螺杆，它是由螺杆30、螺杆计量段31、料筒8、增压密封段32、喷嘴19和螺杆头33所组成。增压密封段32与螺杆头33做成一整体结构，与螺杆30螺纹连接。喷嘴19与料筒8也是螺纹连接，与料筒8相连接处的喷嘴19的内壁设有圆台形倒角34。图4a中D为螺杆直径，增压密封段直径与喷嘴19的内径同为D₂，且为动配合。在注射过程的后阶段，螺杆头33逐渐进入喷嘴19，当自增压密封段32进入喷嘴19内腔时，由于喷嘴19的内壁设有圆台形倒角34，可让螺杆头33和增压密封段32全部进入喷嘴19，因此能封堵螺杆头33前端熔体因压力作用而向后倒流或者漏流的通道，起到了止逆防漏的作用。此时注射压力P与原注射压力P₀的关系可以用下式表示：

因为

\frac{π}{4} D_{2}^{2} P = \frac{π}{4} D^{2} P_{0}

＝KP₀

其中

K = {(\frac{D}{D_{2}})}^{2} > 1

由上式可见注射压力P比原注射压力P₀增加了K倍，起到了自增压的作用。当增压密封段直径D₂小于螺杆计量段根径D₁时，称之为变径自增压式注射螺杆，增压密封段32与螺纹连接的螺杆30的一端设有使流道呈流线型的圆台36，如图4b所示，在圆台36与增压密封段32之间增设一过渡圆锥35。当D₂越小，K值越大，自增压效果越大，在不改变液压压力的情况下便可实现二级注射(即一级注射压力为P₀、二级注射压力为P)，节能效果大。可根据增压大小的要求，更换不同增压密封段直径D₂的螺杆头。还可根据注射加工工艺条件中的注射压力和保压压力需要，选择等径或变径自增压式注射螺杆。

注射装置的进料口上方垂直安装有活塞式团状物料加料装置，其结构如图5所示，活塞杆38的一端是与动力缸9相配的活塞58，另一端是与加料筒10相配的活塞45，活塞45是通过万向节54，固定压块53与活塞杆38相联接。动力缸9与三角形上固定板40固定连接，加料筒10与三角形下固定板47固定连接，与加料筒10相配的活塞45上设有一密封圈46和两个排气塞52；固定在活塞45上的两根导杆37、57分别***三角形上固定板40上开设的导套41、55中，其中一导杆37或57的两端分别安装有用于限定活塞行程的碰块44、59，另一导杆37或57的上端安装有加料定量指示计60；动力缸9外壁和三角形上固定板40上的下端装有与碰块44、59相配的限位开关39、56；用于支承动力缸9和加料筒10的三角形上固定板40、三角形下固定板47和三根拉杆42、43、61相互固定，其中拉杆43上套装有上下两个支承连接环51、50，下支承连接环49与固定在拉杆43上的固定套49成斜面接触，上、下支承连接环51、50与加料筒10固定连接，在清洗加料筒10时，可手动使料筒10绕拉杆旋转，并利用固定套49和下支承连接环50之间的斜面，相对运动使加料筒10向上升。48为注射设备入料口相接的出料口。固定在活塞45上的两根导杆37、57，在上固定板40上的导套41、55中限定滑动，保持活塞45升降稳定，对中。当限位开关56与碰块44相接触时，活塞58达到动力缸9的顶端而活塞45则离开了加料筒10，这时可施行加料。当限位开关39与碰块59接触时，加料装置停止加料。由于动力缸9、活塞54和58，活塞杆38以及导杆37、57，限位开关39、56和碰块44、59协调工作，使加料筒10中的物料，在液压或气压产生的压力作用下通过加料筒的出口定时、定量地被加入成型机中。套装在一拉杆43的支承环50与固定在这一拉杆的固定套49的接触是一个向上的滑动接斜面，通过这一斜面工作，可把加料筒提升一段高度，使加料筒10可以旋个角度，以便于清洁加料筒和入料口。活塞45上设有排气塞52和密封圈46。

位于注射装置下方的是使喷嘴19中心高度能与各种模具注料口中心高度相对应的注射喷嘴中心调节机构，如图1A向示意图所示的结构，即在调节支承架23上安装有4根调节螺柱21和紧固螺柱22。

安装在工作台即锁模机构下底板5下面的是顶出机构20，电动机16与油泵L8相连接，并安装在机架17座上。

团状物料注射机工作时，安装在锁模机构顶板1上的锁模油缸2的活塞杆推动曲肘连接杆3，并通过它使活动模板4向下进行合模运动。当使安装在活动模板4上的上模与安装在锁模机构下底板(工作台)5上的下半完全闭合并锁紧时，注射装置移动油缸7右腔进压力油，在活塞杆的作用下使注射装置向前移动。当注射喷嘴19与模具的注料口紧密相接触时，注射油缸24右腔进压力油，使注射油缸活塞向前移动，并通过带动(拉动)轴承座板26、止推轴承27、传动轴28将自增压注射螺杆25向前推进。向前推进的螺杆25将已储存在机筒8前端的物料经喷嘴19注进模腔中。随着模腔的不断充满，注射阻力增大，直到模腔快要充满时，这时阻力最大。此时，螺杆25头部的密封段正好进入可以自增压相匹配的喷嘴19，起着增压注射、保压等作用。

经一定时间的保压、补缩及模具对制品的加热固化(或冷却)后，锁模油缸2进油，以上述合模时相反的动作打开模具，这时安装在工作台板5下部的顶出机构即顶出油缸20将制品顶出。

下一次注射料的加料是这样完成的：经一定时间的保压和补缩后，当模具注料口已固化，说明已完成上述任务时，在喷嘴19仍与注料口紧密相接触的情况下，油马达29开始转动，并通过传动轴28带动自增压式注射螺杆25旋转。与此同时，团状加料装置上的油缸9推动加料柱塞向下运动把预先存放在储料筒10中的团状物料压向螺杆料筒8的进料口而进入螺杆料筒8。团状料在自增压式注射螺杆25的旋转作用下向前输送，并进行混合。输送到螺杆料筒前端的物料产生的轴向力作用在自增压式注射螺杆25上，推动自增压式注射螺杆25向后运动。向后运动的自增压式注射螺杆25通过传动轴28止推轴承27而带动轴承座板26亦向后运动，此时安装在轴承座板26上的撞杆14压向计量行程开关15。当行程开关15完全被压下时，油马达29和加料油缸9也完全全部停止动作，这时，自增压式注射螺杆25停止送料，加料柱塞亦停止送料。此时，喷嘴19(注射装置是否要后退，可按工艺操作条件而定。输送和混合好的物料等待锁模装置完成合模动作后进行注射。螺杆25的后退距离(即为每次注射料量的多少)是由计量行程开关15来控制的。可以根据注射料量的多少来调整行程开关15的位置。

在进行团状料注射成型时，常常会遇到不同高度的模具(亦即模具的注料口中心高度不同)。为了使喷嘴19能与注料口紧密的连接，能够毫无泄漏的进行注射，喷嘴19的中心高度也应能根据模具注料口中心高度来调节。要调节喷嘴19的中心高度时，亦即为调节支承架23的高度就可以达到目的。调节时，先将紧固螺栓22拧松或拧出脱离机架17，然后拧动调节螺栓21。因调节螺栓21与支承架23是用螺纹联接的，因此同时拧动四根调节螺栓21时，支承架23就可以作上下移动，达到调节支承架23高度亦即达到调节喷嘴19中心高度的目的。调节完高度后，将紧固螺栓22拧进机架17中，使支承架23固定起来。在调节注射装置高度时，由于注射装置移动油缸7的两端是用铰链6、11联接的，因此不会产生干涉的现象。

Claims

1、由加料装置、注射装置、锁模装置和制品顶出装置以及液压电气控制装置和机架所组成，垂直安装于机架上的曲肘连杆锁模装置与水平安装于机架上的注射装置成角式排列的团状料注射成型机，其特征在于：

(1)在注射装置的进料口上方垂直安装有活塞式团状料加料装置，其具体结构及其连接关系如下：活塞杆(38)的一端是与动力缸(9)相配的活塞(58)，另一端是与加料筒(10)相配的活塞(45)，活塞(45)是通过万向节(54)、固定压块(53)与活塞杆(38)相联接；动力缸(9)与三角形的上固定板(40)固定连接，加料筒(10)与三角形的下固定板(47)固定连接；与加料筒(10)相配的活塞(45)上设有一密封圈(46)和排气塞(52)；固定在活塞(45)上的两根导杆(37)、(57)分别***三角形的上固定板(40)上开设的导套(41)、(55)中，其中一导杆(37)或(57)的两端分别安装有用于限定活塞行程的碰块(44)、(59)，另一导杆(37)或(57)的上端安装有加料定量指示计(60)；动力缸(9)外壁和三角形的上固定板(40)上的下端装有与碰块(44)、(59)相配的限位开关(39)、(56)；用于支承动力缸(9)和加料筒(10)的三角形上固定板、下固定板(40)、(47)和三根拉杆(42)、(43)、(61)相互固定，其中一拉杆上套装有上下两个支承连接环(51)、(50)，下支承连接环(49)与固定在一拉杆(43)上的固定套(49)斜面配合，支承连接环(51)、(50)与加料筒(10)固定连接；

(2)注射装置包括自增压式注射螺杆，其具体结构及其特征如下：它由螺杆(30)、螺杆计量段(31)、料筒(8)、增压密封段(32)、螺杆头(33)和喷嘴(19)所组成，螺杆(30)与螺杆头(33)之间增设了一个等径或变径的增压密封段(32)，当增压密封段(32)直径与螺杆计量段(31)根径相等时，增压密封段(32)与螺杆头(33)固定并与螺杆(30)螺纹连接，喷嘴(19)与料筒(8)也是螺纹连接，与料筒(8)相连接处的喷嘴(19)内壁设有圆台形倒角(34)；当增压密封段(32)直径小于螺杆计量段(31)的根径时，增压密封段(32)与螺纹连接的螺杆(30)的一端设有使流道呈流线型的圆台(36)，在圆台(36)与增压密封段(32)之间增设一过渡圆锥(35)。