CN102490309B - 一种全电动微型精密注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全电动微型精密注射成型机，属于高分子材料成型机械领域。该微型精密注射成型机主要由端面塑化部分、柱塞注射部分、合模部分、模具和机架组成。本发明采用侧进料方式，柱塞、机筒、热流道喷嘴在同一直线上，并配有止逆阀，注射阻力小，压力损失小；采用端面螺盘塑化物料，从根本上解决了传统小尺寸螺杆加工难和强度低等问题；采用伺服电机驱动滚珠丝杠副来完成柱塞的注射和模具的启闭，可实现动作位置的精确控制和无级调速。本发明结合了传统微注射成型技术、端面预塑技术、热流道技术和电伺服驱动技术的优势，具有塑化混炼效果好、材料利用效率高、压力损失小和结构较简单的优点。

Description

一种全电动微型精密注射成型机

技术领域

本发明涉及一种微型精密注射成型机，属于高分子材料成型加工机械工程领域。

背景技术

微注射成型技术是微机电系统的重要分支。微注射成型机以容易实现低成本大规模生产精密微细结构零件的优点成为世界制造业的主要装备之一。其主要的工艺动作包括合模、注射、保压、冷却(同时塑化计量)、开模和制品脱模。

不同于传统的注射成型机，微注射成型机需要较高的注射速率，精密的注射量计量和快速反应能力。首先，产品很高的表面积/体积比要求制品冷却必须发生在一个很短的时间内，因此喷嘴必须尽可能迅速地将物料注入到型腔中，从而保证完全的填充使其具有高的纵横比特征。其次，由于需要精确的特征复制，注射装置必须可以达到很高的注射压力。最后，注射过程必须具有高精度的重复性。

目前商用微注射成型机已经可以制造体积从0.082cm³到8cm³的微型制品。由于微成型要求注射量小，因此螺杆直径要相应地减小，目前最小螺杆直径为12mm，更小的螺杆在注射过程中容易扭断。注射单元还可以采用柱塞/螺杆复合式，锁模力可小至70KN。德国Boy公司的Boy12A注塑机采用液压系统，螺杆直径14mm(16mm，18mm)，长径比(L/D)为18∶1，注射量在0.1-5g。日本Sodick公司的TR20EH注塑机是电液混合驱动式的，柱塞直径14mm，行程5mm，注射量0.2g。德国Ettlniger公司的注塑机有一个同轴螺杆/柱塞复合式注塑单元，可以生产0.1-5g的塑件。德国Battenfeld公司的Microsystem 50采用三阶段螺杆柱塞式，塑料颗粒经由挤出螺杆塑化并由一压力柱塞计量，精密定量的树脂被柱塞推进射出室并被注射进入型腔。

如今，微注射成型设备的机型主要有螺杆式、柱塞式和螺杆柱塞混合式三种类型。螺杆式微注射成型机具有塑化效果好的优点，但是小尺寸螺杆存在着加工难度大、使用寿命有限、成型材料塑化时间较长和利用效率低等问题，注射量的控制难度大，微型制品精度较差；柱塞式微注射成型机对注射量的控制精度较螺杆式高，但是其塑化能力低，塑化均匀性差，材料的塑化品质难以满足高精度的要求；螺杆柱塞混合式微注射成型机综合了螺杆式和柱塞式机型的优点，但也始终无法摆脱小尺寸螺杆在加工及使用过程中的问题。

发明内容

本发明提供一种全电动微型精密注射成型机，该机器结合传统微注射成型技术、端面预塑技术、热流道技术和电伺服驱动技术的优势，具有塑化混炼效果好、材料利用效率高、压力损失小和结构较简单的优点。

本发明为一种全电动微型精密注射成型机，主要由注射部分、塑化部分、模具部分、合模部分和机架组成，注射部分、塑化部分和合模部分位于机架上。塑化部分由机座、塑化伺服电机、塑化电机安装板、端面螺盘、加料斗、加热板、螺钉、机筒和止逆球等组成。塑化伺服电机通过螺钉安装在塑化电机安装板上，再用螺钉将安装板固定在机座上面；塑化电机、端面螺盘、加热板、止逆球和机筒依次相连，其中塑化电机的输出轴和端面螺盘通过键(单键、双键、花键等)连接，加热板和机筒通过螺钉连接；机筒和加热板由螺钉紧压在机座上；加料斗安装在机座上，其轴线与端面螺盘入口的中心重合；物料从加料斗加入，由于重力作用进入端面螺盘中开有的阿基米德螺线螺旋槽，然后熔融的熔体进入加热板和机筒内部的熔体流动通道，接着进行塑化计量。注射部分主要由注射伺服电机、注射座、联轴节、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、推板、柱塞、注射拉杆、机筒和热流道喷嘴等组成。注射伺服电机通过螺钉安装在注射座上面，其输出轴通过联轴节和滚珠丝杠连接，滚珠丝杠螺母固定在推板上；联轴节通过滚动球轴承和止推轴承固定在注射座上；注射拉杆两端由半圆拉杆压盖分别固定在注射座和机座上，推板在注射拉杆上运动；柱塞安装在推板上，其一端与推板内的压力传感器紧靠，另一端伸入机筒的熔体通道。注射伺服电机旋转带动滚珠丝杠转动，从而滚珠丝杠螺母带动推板在两根平行的注射拉杆上直线运动，安装在推板上的柱塞同时就能在机筒内直线运动，最终完成注射动作；注射伺服电机正反转就能实现柱塞的直线往复运动。热流道喷嘴通过喷嘴压盖安装在机筒上，其轴线与机筒熔体通道轴线重合；热流道喷嘴由加热丝或加热圈加热，其上安装有温度传感器和压力传感器，可以实时检测熔体的温度和压力，便于工艺参数的调节和控制。合模部分主要由合模伺服电机、后模板、动模板、拉杆、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、联轴节、锁模压块座、锁模螺钉和锁模压块嘴等组成。机座、动模板和后模板通过四根拉杆依次串联在一起，动模板和拉杆之间设置有耐磨轴套；合模伺服电机通过螺钉固定在后模板上，其输出轴通过一个联轴节与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠螺母通过螺钉与动模板固定连接。合模伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，从而通过滚珠丝杠螺母带动动模板和模具在四根拉杆上往复运动，最终实现开合模动作。模具部分的模具结构与传统注塑模具大体相同，只是其定模中心开有相应的阶梯孔，与热流道喷嘴的结构相适应；顶出板的宽度略小于动模，与动模板的结构相吻合。模具在模板上的固定装置由锁模压块座、锁模压块嘴和锁模螺钉组成，锁模压块嘴前端和模具相对应的位置都有斜面结构，旋转锁模螺钉可实现模具的安装和拆卸。

本发明的一种全电动微型精密注射成型机，其端面螺盘的形式可以是单入口的阿基米德螺线，也可以是多入口的阿基米德螺线，也可以为其他端面螺槽形式，只要保证物料塑化效果能够满足成型要求。

本发明的一种全电动微型精密注射成型机，其加热板采用加热棒加热，采用热电偶测量温度，也可以采用其它加热方式。

本发明的一种全电动微型精密注射成型机，其合模部分没有专门的制品顶出机构，制品的最终顶出依靠开模时动模板后退同时滚珠丝杠相对前移而完成。

由以上技术方案可知，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明采用端面螺盘塑化物料，物料停留时间短，不会因停留时间过长而分解，也从根本上解决了传统小尺寸螺杆加工难和强度低等问题。

2、本发明采用侧进料方式，柱塞、机筒、热流道喷嘴在同一直线上，并配有止逆阀，注射阻力小，压力损失小；并采用滚珠丝杠副驱动注射，计量精度高。

3、本发明采用热流道喷嘴，成型时不会出现冷料井和长的主流道，大大节省成型原料；并在热流道喷嘴上安装有压力和温度传感器，可实时监测熔体压力，易于实时调整成型工艺参数，提高模塑成型产品的重复精度。

4、本发明的模具安装固定装置由锁紧螺钉推动楔形模具压块嘴依靠斜面压紧模具，模具直接安装在定模和动模的空腔中，安装和拆卸模具只需要拧动模具锁紧螺钉，不需要经常拆卸模具压块，便于实现微型模具的标准化。

5、本发明的微注射成型机动力都来自伺服电机的驱动，可以实现动作位置的精确控制和电机的无级调速，因此该机器对成型物料的种类适应性强，噪音低。

附图说明

图1是本发明一种微注射成型机的整体主视示意图。

图2是图1所示塑化部分结构的A-A剖视示意图。

图3是图1所示注射部分结构的B-B剖视示意图。

图4是图1所示合模部分结构的C-C剖视示意图。

图中：1-注射部分，2-塑化部分，3-模具部分，4-合模部分，5-机架，6-塑化伺服电机，7-塑化电机安装板，8-端面螺盘，9-加料斗，10-加热板，11-止逆球，12-机筒，13-螺钉，14-机座，15-注射伺服电机，16-注射座，17-滚动球轴承，18-止推轴承，19-联轴节，20-注射拉杆，21-滚珠丝杠，22-推板，23-滚珠丝杠螺母，24-锁模压块座，25-锁紧螺钉，26-锁模压块嘴，27-模具，28-热流道喷嘴，29-喷嘴压盖，30-拉杆，31-柱塞，32-半圆拉杆压盖，33-动模板，34-后模板，35-合模伺服电机。

具体实施方式

如图1所示，本发明为一种全电动微型精密注射成型机，主要由注射部分1、塑化部分2、模具部分3、合模部分4和机架5组成，注射部分1、塑化部分2和合模部分4位于机架5上。

图2所示为塑化部分2的剖视图(图1过加料斗轴线剖面的左视图)，塑化部分2由机座14、塑化伺服电机6、塑化电机安装板7、端面螺盘8、加料斗9、加热板10、螺钉13、机筒12和止逆球11等组成。塑化伺服电机6通过螺钉安装在塑化电机安装板7上，再用螺钉将安装板7固定在机座14上面；塑化电机6、端面螺盘8、加热板10、止逆球11和机筒12依次相连，其中塑化电机6的输出轴和端面螺盘8通过单键连接，加热板10和机筒12通过螺钉连接；机筒12和加热板10由螺钉13紧压在机座14上；加料斗9安装在机座14上，其轴线与端面螺盘8入口的中心重合；物料从加料斗9加入，由于重力作用进入端面螺盘8中开有的阿基米德螺线螺旋槽，然后熔融的熔体进入加热板10和机筒12内部的熔体流动通道，接着进行塑化计量；端面螺盘8的螺槽形式为阿基米德螺线螺旋槽，其端面视图可以为单入口和多入口形式；加热板10和机筒12采用加热棒加热，采用热电偶测量温度，也可以采用其它加热方式。

图3所示为注射部分1的剖视图(图1过注射电机和机座中心的俯视图)，注射部分1主要由注射伺服电机15、注射座16、联轴节19、滚珠丝杠21、滚珠丝杠螺母23、推板22、柱塞31、注射拉杆20、机筒12和热流道喷嘴28等组成。注射伺服电机15通过螺钉安装在注射座16上面，其输出轴通过联轴节19和滚珠丝杠21连接，滚珠丝杠螺母23固定在推板22上；联轴节19通过滚动球轴承17和止推轴承18固定在注射座16上；注射拉杆20两端由半圆拉杆压盖32分别固定在注射座16和机座14上，推板22在注射拉杆20上运动；柱塞31安装在推板22上，其一端与推板22内的压力传感器紧靠，另一端伸入机筒12的熔体通道。注射伺服电机15旋转带动滚珠丝杠21转动，从而滚珠丝杠螺母23带动推板22在两根平行的注射拉杆20上直线运动，安装在推板22上的柱塞31同时就能在机筒14内直线运动，最终完成注射动作；注射伺服电机15正反转就能实现柱塞31的直线往复运动。热流道喷嘴28通过喷嘴压盖29安装在机筒12上，其轴线与机筒12熔体通道轴线重合；热流道喷嘴28由加热丝或加热圈加热，其上安装有温度传感器和压力传感器，可以实时检测熔体的温度和压力，便于工艺参数的调节和控制。

图4为合模部分4的剖视图(图1过合模电机和注射座中心的俯视图)，合模部分4主要由合模伺服电机35、后模板34、动模板33、拉杆30、滚珠丝杠21、滚珠丝杠螺母23、联轴节19、锁模压块座24、锁模螺钉25和锁模压块嘴26等组成。机座14、动模板33和后模板34通过四根拉杆30依次串联在一起，动模板33和拉杆30之间设置有耐磨轴套；合模伺服电机35通过螺钉固定在后模板34上，其输出轴通过一个联轴节19与滚珠丝杠21相连，滚珠丝杠螺母23通过螺钉与动模板33固定连接。合模伺服电机35驱动滚珠丝杠21旋转，从而通过滚珠丝杠螺母23带动动模板33和模具27在四根拉杆30上往复运动，最终实现开合模动作。模具部分4的模具结构与传统注塑模具大体相同，只是其定模中心开有相应的阶梯孔，与热流道喷嘴28的结构相适应；顶出板的宽度略小于动模，与动模板33的结构相吻合。模具27在模板上的固定装置由锁模压块座24、锁模压块嘴26和锁模螺钉25组成，锁模压块嘴26前端和模具27相对应的位置都有斜面结构，旋转锁模螺钉25可实现模具的安装和拆卸。

Claims (3)

1.一种全电动微型精密注射成型机，主要由注射部分、塑化部分、模具部分、合模部分和机架组成，注射部分、塑化部分和合模部分位于机架上，其特征在于：塑化部分由机座、塑化伺服电机、塑化电机安装板、端面螺盘、加料斗、加热板、螺钉、机筒和止逆球等组成；塑化伺服电机通过螺钉安装在塑化电机安装板上，再用螺钉将安装板固定在机座上面；塑化电机、端面螺盘、加热板、止逆球和机筒依次相连，其中塑化电机的输出轴和端面螺盘通过键连接，加热板和机筒通过螺钉连接；机筒和加热板由螺钉紧压在机座上；加料斗安装在机座上，其轴线与端面螺盘入口的中心重合；注射部分主要由注射伺服电机、注射座、联轴节、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、推板、柱塞、注射拉杆、机筒和热流道喷嘴等组成，注射伺服电机通过螺钉安装在注射座上面，其输出轴通过联轴节和滚珠丝杠连接，滚珠丝杠螺母固定在推板上；联轴节通过滚动球轴承和止推轴承固定在注射座上；注射拉杆两端由半圆拉杆压盖分别固定在注射座和机座上，推板在注射拉杆上运动；柱塞安装在推板上，其一端与推板内的压力传感器紧靠，另一端伸入机筒的熔体通道；注射伺服电机旋转带动滚珠丝杠转动，从而滚珠丝杠螺母带动推板在两根平行的注射拉杆上直线运动，安装在推板上的柱塞同时就能在机筒内直线运动，最终完成注射动作；注射伺服电机正反转就能实现柱塞的直线往复运动；热流道喷嘴通过喷嘴压盖安装在机筒上，其轴线与机筒熔体通道轴线重合；热流道喷嘴由加热丝或加热圈加热，其上安装有温度传感器和压力传感器；合模部分主要由合模伺服电机、后模板、动模板、拉杆、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母、联轴节、锁模压块座、锁模螺钉和锁模压块嘴等组成，机座、动模板和后模板通过四根拉杆依次串联在一起，动模板和拉杆之间设置有耐磨轴套；合模伺服电机通过螺钉固定在后模板上，其输出轴通过一个联轴节与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠螺母通过螺钉与动模板固定连接，合模伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，从而通过滚珠丝杠螺母带动动模板和模具在四根拉杆上往复运动，最终实现开合模动作；模具部分中其定模中心开有相应的阶梯孔，与热流道喷嘴的结构相适应；顶出板的宽度略小于动模，与动模板的结构相吻合。

2.根据权利要求书1所示的一种全电动微型精密注射成型机，其特征在于：端面螺盘的形式是单入口的阿基米德螺线或是多入口的阿基米德螺线。

3.根据权利要求书1所示的一种全电动微型精密注射成型机，其特征在于：制品的最终顶出依靠开模时动模板后退同时滚珠丝杠相对前移而完成。

Images