CN113290796A - 一种爆燃式高速注塑成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种爆燃式高速注塑成型机，一种爆燃式高速注塑成型机，主要包括气体进出控制缸、进气控制器、排气控制器、火花塞、爆燃缸、塑化装置、合模装置、加热装置、电气控制装置等。机器动作过程主要包括合模、塑化、注射、冷却、开模、制品顶出等，合模机构实现开合模，塑化过程是由驱动装置带动螺杆旋转塑化；塑化时，螺杆旋转后退，进气排气阀都关闭，气体进出控制缸来调节背压大小；打开进气阀，气体进出控制活塞右移吸入易燃气体与氧气的混合气体，关闭进气阀。注射时，火花塞点火，易燃气体爆燃，推动螺杆前移，实现高速注射。完成注塑之后，同时打开排气阀，气体进出控制缸活塞左移排气。开模顶出制品，实现聚合物高速注塑成型。

Description

一种爆燃式高速注塑成型机

技术领域

本发明涉及一种注塑成型机，属于高分子材料成型机械领域，特别涉及一种爆燃式高速注塑成型机。

背景技术

近年来，质量小、结构精密的塑料制品的成型在电子、医疗、汽车、光学、生物等领域的应用需求日趋广泛。因此，开发具有超高注射速度的注射成型设备已成为注塑行业的研究热点。目前，行业内已推出液压式、电动式、熔体膨胀注射等高速注塑机。

液压式高速注塑机需要配备大容量外置蓄能器以及大排量液压泵，具有能耗大、体积大、响应速度低等先天性不足。全电动高速注塑机通过使用大功率电机驱动滚珠丝杠结构从而实现高速注射，具有控制精度高、响应速度快等优点，但其对驱动电机和滚珠丝杠提出了苛刻的要求，多电机协作时整体性能难以充分发挥，即同步驱动问题一直制约着设备的性能发挥，且造价高昂、维护困难。熔体膨胀注射，通过注射前预压缩聚合物熔体，在注射时通过压缩熔体的膨胀来完成超高速注射。但是，这种超高速注射工艺，需要配备高压可控针阀，所涉及的针阀的结构布置以及喷嘴结构设计很复杂，技术难度大。

日本研究人员提出了重锤下落式超高速注塑成型方法。利用重锤下落的重力势能转化成注射的驱动能量，撞击注射柱塞，可以在短时间内实现螺杆快速注射。利用这种将其他形式的能量转化为螺杆动能的发明思路，封闭空间内，易燃气体燃烧时释放大量内能，转化为活塞的动能，可以实现对外高速做功。

发明内容

本发明提出一种爆燃式高速注塑成型机，该爆燃式高速注塑成型机结构上主要包括气体进出控制缸、进气控制器、排气控制器、火花塞、爆燃缸、合模装置、加热装置、电气控制装置等。机器动作过程主要包括合模、塑化、注射、冷却、开模、制品顶出等。合模机构实现开合模。塑化过程是由驱动装置带动螺杆旋转塑化。塑化时，螺杆旋转后退，进气排气阀都关闭，气体进出控制缸来调节背压大小。打开进气阀，气体进出控制活塞右移吸入易燃气体与氧气的混合气体，关闭进气阀。注射时，火花塞点火，易燃气体爆燃，推动螺杆前移，实现高速注射。完成注塑之后，同时打开排气阀，气体进出控制缸活塞左移排气。开模顶出制品，实现聚合物高速注塑成型。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种爆燃式高速注塑成型机，主要包括气体进出控制缸、进气控制器、排气控制器、火花塞、爆燃缸、塑化装置、合模装置、加热装置、电气控制装置等。塑化装置主要完成螺杆的旋转塑化以及推动螺杆前进注塑两项动作。螺杆塑化过程中，涉及的结构为塑化驱动装置、传动装置、长滑键以及减速器箱体，其中驱动装置可以为异步电机、伺服电机或者液压马达驱动，传动装置构成可以是一级齿轮减速传动、二级齿轮传动或者同步带传动，可以为伺服电机提供动力输入，经过一级齿轮减速系统传动之后，由大齿轮输出动力，经过长滑键驱动螺杆旋转。塑化驱动装置通过螺栓连接安装于减速器箱体上，减速器箱体通过螺钉连接固定在注射座上，同时一侧与机筒连接法兰通过螺栓连接，另一侧与爆燃缸通过螺栓连接，减速器箱体内，为了保证传动顺畅，设置有一组止推轴承以及调节轴承预紧力所用的调节垫片。注塑过程所涉及的结构为气体进出控制缸、支撑连接架、活塞连接螺母、气体进出控制活塞、气体进出控制活塞密封圈、火花塞、进气控制器、排气控制装置、螺杆活塞、螺杆活塞密封圈、螺杆以及爆燃缸组成，其中支撑连接架焊接在注射座上，一侧通过螺栓连接爆燃缸，一侧通过螺钉连接安装上气体进出控制缸。爆燃缸内部设置有两个活塞，即气体进出控制活塞与螺杆活塞，气体进出控制活塞与爆燃缸之间布置有气体进出控制活塞密封圈，螺杆活塞与爆燃缸之间布置有螺杆活塞密封圈，使得活塞在动作时，不会发生内部气体泄漏的情况。爆燃缸的缸体壁面开有安装火花塞、进气控制器以及排气控制装置的通孔，用于控制易燃气体的进入、点燃以及废气的排出。进气控制器的结构原理为：易燃气体由气体进入通道进入，进气活塞动作驱动装置能够驱动进气活塞上下动作，实现气体进入通道的打开与闭合，整个进气控制装置由一个进气座连接于爆燃缸上。排气控制装置的结构原理为：爆燃缸开设有出气通孔，外部与排气连接管相连，排气连接管另一端与排气控制阀相连接，排气连接阀的另一端接废气排出口。火花塞的连接方式由火花塞自身结构所决定，利用火花塞自带螺纹与爆燃缸安装孔的内螺纹配合，将火花塞紧密连接于爆燃缸上。机筒螺杆挤压系统的主要组成零部件为机筒、料斗、加热器、喷嘴、螺杆、止逆环以及螺杆头。机筒上开设有加料口，其上与料斗连接，机筒外部布置一系列加热器，喷嘴通过螺纹连接与机筒前端相连。注射座的前进与后退由注射座移动油缸控制，注射座移动油缸的缸体与注射座固定，注射座移动油缸的活塞杆露出部分与合模机构的定模板固定连接。整个塑化装置通过线性滑轨与床身分离，使得注射座的移动摩擦小，运动快。合模机构为三板式合模机构，包括定模板、动模板、肘杆机构、后模板以及合模油缸等构成，或者是纯液压二板式合模机构。

本发明提出的一种爆燃式高速注塑成型机，机器动作过程主要包括合模、塑化、注射、冷却、开模等。合模过程可以是合模油缸驱动肘杆机构的十字头运动，进一步推动动模板向前移动完成合模过程，或者是二板式合模机构，在液压控制回路作用下，实现动模板动作，进行合模。物料塑化过程是由塑化驱动装置提供动力、经过齿轮减速系统减速传动，经过长滑键带动螺杆旋转，完成螺杆旋转塑化过程。塑化时，熔体不断堆积到机筒前端产生背压，进气排控制装置都关闭，气体进出控制缸动作，来调节背压的大小。塑化完成后，打开进气阀，气体进出控制活塞右移吸入易燃气体与氧气的混合气体，进气结束，关闭进气阀。需要注射时，火花塞点火，易燃气体爆燃，此时，利用换向阀中位机能，气体进出控制缸活塞不能移动，只能是螺杆末活塞被推动，推动螺杆前移，实现高速注射。气体爆燃结束同时，气体进出控制缸内进高压液压油维持爆燃缸内部的高压，完成注塑之后，打开排气阀，同时气体进出控制缸动作，活塞左移排气，将燃烧后的气体排出爆燃缸。高速注塑完成，制品在冷却时，螺杆在一边塑化一边后退，进行下一次储料。制品冷却完成，开模，顶出制品。

本发明提出的一种爆燃式高速注塑成型机，其优点在于：

(1)本发明为一种易燃气体爆燃式高速注塑机，利用燃烧缸内气体燃烧的内能转化为螺杆高速动作的动力来源，从而实现聚合物超高速注塑成型。

(2)本发明提出的一种爆燃式高速注塑机，压力保持与吸气排气控制等功能用一个液压缸实现，设备结构得到简化。

附图说明

图1是本发明一种爆燃式高速注塑成型机结构组成示意图。

图2是本发明一种爆燃式高速注塑成型机的塑化单元结构示意图。

图3是本发明一种爆燃式高速注塑成型机的燃烧室实现爆燃的结构示意图。

图中1-气体进出控制缸；2-支撑连接架；3-活塞连接螺母；4-气体进出控制活塞；5-火花塞；6-进气控制器；7-塑化驱动装置；8-止推轴承；9-传动装置；10-减速器箱体；11-机筒连接法兰；12-料斗；13-加热器；14-螺杆；15-止逆环；16-螺杆头；17-喷嘴；18-机筒；19-线性导轨；20-注射座；21-注射座移动油缸；22-齿轮减速系统；23-长滑键；24-爆燃缸；25-螺杆活塞密封圈；26-螺杆活塞；27-排气控制装置；28-气体进出控制活塞密封圈；29-合模机构；30-床身；61-气体进入通道；62-进气活塞动作驱动装置；63-进气活塞；64-进气座；261-排气连接管；262-排气控制阀；263-排气通道。

具体实施方式

以下通过具体地进一步说明本发明。下面描述仅仅是一部分实施例，任何基于本发明例的没有创造性的替换或修改，所获得的其他实施例都是属于本发明保护范围。

在本发明的描述中，所采用的术语“中心”、“上侧”、“下侧”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种爆燃式高速注塑成型机，如图1所示，该爆燃式高速注塑成型机结构上主要包括气体进出控制缸1、进气控制器6、排气控制装置27、火花塞5、爆燃缸24、合模装置、加热装置、电气控制装置等。其中塑化单元如图2所示，塑化装置主要完成螺杆14的旋转塑化以及推动螺杆14前进注塑两项动作。螺杆塑化过程中，涉及的结构为塑化驱动装置7、传动装置9、长滑键23以及减速器箱体10，其中驱动装置7可以为异步电机、伺服电机或者液压马达驱动，传动装置9的构成可以是一级齿轮减速传动、二级齿轮传动或者同步带传动，图2所示为伺服电机提供动力输入，经过一级齿轮减速系统传动之后，由大齿轮输出动力，经过长滑键23驱动螺杆14旋转。塑化驱动装置7通过螺栓连接安装于减速器箱体10上，减速器箱体通过螺钉连接固定在注射座20上，同时一侧与机筒连接法兰11通过螺栓连接，另一侧与爆燃缸24通过螺栓连接，减速器箱体10内，为了保证传动顺畅，设置有一组止推轴承8以及调节轴承预紧力所用的调节垫片。注塑过程所涉及的结构为气体进出控制缸1、支撑连接架2、活塞连接螺母3、气体进出控制活塞4、气体进出控制活塞密封圈28、火花塞5、进气控制器6、排气控制装置27、螺杆活塞26、螺杆活塞密封圈25、螺杆14以及爆燃缸24所组成，其中支撑连接架2焊接在注射座20上，一侧通过螺栓连接爆燃缸24，一侧通过螺钉连接安装上气体进出控制缸1。爆燃缸24内部设置有两个活塞，即气体进出控制活塞4与螺杆活塞26，气体进出控制活塞4与爆燃缸24之间布置有气体进出控制活塞密封圈28，螺杆活塞26与爆燃缸24之间布置有螺杆活塞密封圈25，使得活塞在动作时，不会发生内部气体泄漏的情况。爆燃缸24的缸体壁面开有安装火花塞5、进气控制器6以及排气控制装置27的通孔，用于控制易燃气体的进入、点燃以及废气的排出。进气控制器6的结构示意图如图3所示，易燃气体由气体进入通道61进入，进气活塞动作驱动装置62能够驱动进气活塞63上下动作，实现气体进入通道的打开与闭合，整个进气控制装置由一个进气座64连接于爆燃缸24上。排气控制装置27的结构示意图如图3所示，爆燃缸开设有出气通孔，外部与排气连接管261相连，排气连接管261另一端与排气控制阀262相连接，排气连接阀262的另一端接废气排出口。火花塞5的连接方式示意图如图3所示，火花塞5自带螺纹与爆燃缸24安装孔的内螺纹配合，将火花塞5紧密连接于爆燃缸上。机筒螺杆挤压系统的主要组成零部件为机筒18、料斗12、加热器13、喷嘴17、螺杆14、止逆环15以及螺杆头16。机筒18上开设有加料口，其上与料斗12连接，机筒18外部布置一系列加热器13，喷嘴17通过螺纹连接与机筒18前端相连。注射座的前进与后退由注射座移动油缸21控制，注射座移动油缸21的缸体与注射座20固定，注射座移动油缸21的活塞杆露出部分与合模机构29的定模板固定连接。整个塑化装置通过线性滑轨19与床身30分离，使得注射座20的移动摩擦小，运动快。合模机构29如图1所示为三板式合模机构，包括定模板、动模板、肘杆机构、后模板以及合模油缸等构成。

本发明提出的一种爆燃式高速注塑成型机，机器动作过程主要包括合模、塑化、注射、冷却、开模等。合模过程中合模油缸驱动肘杆机构的十字头运动，进一步推动动模板向前移动完成合模过程。物料塑化过程是由塑化驱动装置7提供动力、经过齿轮减速系统22减速传动，经过长滑键23带动螺杆14旋转，完成螺杆14旋转塑化过程。塑化时，熔体不断堆积到机筒18前端产生背压，进气排控制装置都关闭，右端的气体进出控制缸1控制背压的调节。塑化完成后，打开进气阀，气体进出控制活塞4右移吸入易燃气体与氧气的混合气体，进气完成，关闭进气阀。需要注射时，火花塞5点火，易燃气体爆燃，此时，利用换向阀中位机能，气体进出控制活塞4不能移动，只能是螺杆活塞26被推动，推动螺杆14前移，实现高速注射。爆燃结束同时，气体进出控制缸1内进高压液压油，来维持燃烧室高压。完成注塑之后，气体进出控制缸1进低压油，打开排气阀，气体进出控制活塞4左移排气，将燃烧后的气体排出爆燃缸24。注塑完成，制品在冷却时，螺杆14开始一边塑化一边后退，进行下一次储料。制品冷却完成，开模，顶出制品。

Claims (6)

1.一种爆燃式高速注塑成型机，其特征在于：主要包括气体进出控制缸、进气控制器、排气控制器、火花塞、爆燃缸、塑化装置、合模装置、加热装置和电气控制装置等；塑化装置主要完成螺杆的旋转塑化以及推动螺杆前进注塑两项动作，螺杆塑化过程中，涉及的结构为塑化驱动装置、传动装置、长滑键以及减速器箱体，塑化驱动装置通过螺栓连接安装于减速器箱体上，减速器箱体通过螺钉连接固定在注射座上，同时一侧与机筒连接法兰通过螺栓连接，另一侧与爆燃缸通过螺栓连接，减速器箱体内，为了保证传动顺畅，设置有一组止推轴承以及调节轴承预紧力所用的调节垫片；注塑过程所涉及的结构为气体进出控制缸、支撑连接架、活塞连接螺母、气体进出控制活塞、气体进出控制活塞密封圈、火花塞、进气控制器、排气控制装置、螺杆活塞、螺杆活塞密封圈、螺杆以及爆燃缸组成，其中支撑连接架焊接在注射座上，一侧通过螺栓连接爆燃缸，一侧通过螺钉连接安装上气体进出控制缸；爆燃缸内部设置有两个活塞，即气体进出控制活塞与螺杆活塞，气体进出控制活塞与爆燃缸之间布置有气体进出控制活塞密封圈，螺杆活塞与爆燃缸之间布置有螺杆活塞密封圈，使得活塞在动作时，不会发生内部气体泄漏的情况；爆燃缸的缸体壁面开有安装火花塞、进气控制器以及排气控制装置的通孔，用于控制易燃气体的进入、点燃以及废气的排出；机筒螺杆挤压系统的主要组成零部件为机筒、料斗、加热器、喷嘴、螺杆、止逆环以及螺杆头，机筒上开设有加料口，其上与料斗连接，机筒外部布置一系列加热器，喷嘴通过螺纹连接与机筒前端相连；注射座的前进与后退由注射座移动油缸控制，注射座移动油缸的缸体与注射座固定，注射座移动油缸的活塞杆露出部分与合模机构的定模板固定连接；整个塑化装置通过线性滑轨与床身分离。

2.根据权利要求1所述的一种爆燃式高速注塑成型机，其特征在于：塑化装置的驱动装置为异步电机、伺服电机或者液压马达驱动。

3.根据权利要求2所述的一种爆燃式高速注塑成型机，其特征在于：传动装置构成是一级齿轮减速传动、二级齿轮传动或者同步带传动，为伺服电机提供动力输入，经过一级齿轮减速系统传动之后，由大齿轮输出动力，经过长滑键驱动螺杆旋转。

4.根据权利要求1所述的一种爆燃式高速注塑成型机，其特征在于：进气控制器的结构原理为：易燃气体由气体进入通道进入，进气活塞动作驱动装置能够驱动进气活塞上下动作，实现气体进入通道的打开与闭合，整个进气控制装置由一个进气座连接于爆燃缸上；排气控制装置的结构原理为：爆燃缸开设有出气通孔，外部与排气连接管相连，排气连接管另一端与排气控制阀相连接，排气连接阀的另一端接废气排出口；火花塞的连接方式由火花塞自身结构所决定，利用火花塞自带螺纹与爆燃缸安装孔的内螺纹配合，将火花塞紧密连接于爆燃缸上。

5.根据权利要求1所述的一种爆燃式高速注塑成型机，其特征在于：合模机构为三板式合模机构，包括定模板、动模板、肘杆机构、后模板以及合模油缸构成，或者是纯液压二板式合模机构。

6.根据权利要求1所述的一种爆燃式高速注塑成型机，其特征在于：塑化时，熔体不断堆积到机筒前端产生背压，进气排控制装置都关闭，气体进出控制缸动作，来调节背压的大小。

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