專利名稱：一種超高速注射成型機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種注射成型機，屬于高分子材料成型機械領域。
背景技術：
注射成型是低成本、大批量生產高分子材料制品極好的加工方法，同時，也是開發
高技術產品不可或缺的加工技術。進入二十一世紀，IT產業的迅猛發展，對高分子材料加
工成型制品提出了"超輕、超薄、超精密"的迫切要求。為了適應這種應用需要，目前以日本
和德國為代表的高分子材料成型加工工業強國所采取的措施是發展超高速注射成型。超高
速注射成型制品壁厚可達到0. 3mm以下而且使用性能提高，因而在移動電話、筆記本電腦
和IC卡等IT產品以及航空航天等特殊領域有著十分廣闊的應用前景。 超高速注射成型的突出優點有1)由于成型材料在極高剪切速率下流動，材料受
到高剪切發熱而使粘度降低。此外，材料與模具中流道的低溫壁面接觸固化時通常會形成
一個皮層，在超高速充模注射成型的情況下，這一皮層的厚度也較薄，使高分子材料在充模
過程中能較好地保持在高溫度狀態，從而有利于實現超薄壁成型；2)高聚物在較低粘度下
的流動，成型制品各部分所承受壓力也比較均勻，溫度梯度較小，從而使制品的翹曲、扭曲
等變形較小；3)制品表面的流紋(流痕)和熔合線與普通注射成型相比大為改觀。 薄壁注塑已成為注塑機最需要增加的性能。 一般薄壁產品的厚度在lmm 2mm之
下(與壁厚/流動長度的比值有關)，而且往往精度要求很高， 一般注塑機未必能夠達到這
個精準度，所以需要一種更特殊及具有高速、高壓性能的注塑機。現在面世的超高速注射成
型機都是采取大幅度增加注射螺桿(或活塞)推進速度的方式。注射螺桿(或柱塞)前進
速度達到500 1000mm/s以上，是普通注射速度的十幾倍。 縱觀現有技術，主要有以下三種方式來實現螺桿推進速度的提高。 第一種是在油壓式注塑機的基礎上，通過增加大容積的蓄能器而實現超高速注射
的。這種類型的高速機通常配備兩個大容量的蓄能器，在工作循環的空閑階段向蓄能器中
積累能量，在注射時能量釋放，達到提高注射速度和注射壓力的目的。這種類型的超高速注
塑機不僅大幅增加了成本，而且工作噪音大。日精樹脂工業株式會社生產的超高速注射成
型機UH系列就屬這種類型，注射速度為1000 2000mm/s。 第二種是通過線性馬達來驅動注射動作實現超高速注射。日本Fa皿c推出以四個 線性馬達來驅動，使注射速度可達2000mm/s和加速度達到13g而應答僅需0. 017s的超高 速全電氣式注射機。其第一代產品SUPERSHOT 100i超高速注射成型機雖然于2000年獲得 日刊新聞十大工業新產品獎，但由于造價高昂而少有應用。 第三種是通過熔體膨脹注射(X-MELT)的工藝控制方式來實現的。膨脹注射加工 過程采用經高壓預壓縮的熔體自膨脹實現高速注射，大約在20MPa體被壓縮10% 。該設備 在充模時并不需要普通注塑機的螺桿前移過程。X-MELT充模過程是當針閥打開后，受壓 熔體急劇膨脹，從而迅速充滿模腔。整個充模過程只有幾分之一秒。由于這一注塑技術具 有極高的前端速度，所以特別適用于一般高速注射機難以實現的薄壁、長流路的精密制件成型。需要指出的是，X-MELT技術需要針對特定的材料根據壓力-體積-溫度關系進行調 試以確定最佳的螺桿預壓縮位置，操作難度大。而且熔體膨脹注射機的噴嘴要配備耐高壓 的針閥，技術難度大，成本高。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有超高速注射成型裝置及技術的缺點，提供一種結 構簡單、操作方便、工作穩定、性價比高的超高速注射成型機。 為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種超高速注塑機，主要由注 射裝置、合模裝置和機架組成，合模裝置和注射裝置位于機架上，合模裝置和機架與常規注 塑機相同；注射裝置由噴嘴、機筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動裝置、注射油 缸、聯軸節、液壓馬達和射臺組成；噴嘴、機筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達依次軸線對齊 連接，射臺固定在機架上，料斗座設置在射臺上，且在料斗座移動裝置的控制下相對射臺移 動，加料斗設置在料斗座上，螺桿位于機筒內，加熱圈包裹在機筒外；注射油缸由缸筒、注射 活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速彈簧組成，止推軸承設置在注射活塞無活 塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，液壓馬達輸出軸與聯軸節連接，聯軸節帶 動注射活塞轉動，聯軸節相對于注射活塞能夠軸向移動；增速彈簧位于靠近液壓馬達一側 的注射油缸油腔內，其一端與注射油缸端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承連接，增 速彈簧的有效工作長度為注塑機的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速彈簧的油 腔內。 本實用新型的注射油缸也可由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸 承、增速彈簧和調節活塞組成，止推軸承設置在注射活塞無活塞桿的端面上，螺桿尾端與注 射活塞桿固定連接，馬達輸出軸與聯軸節連接，聯軸節穿過調節活塞帶動注射活塞轉動，注 射活塞相對于聯軸節能夠軸向移動；增速彈簧位于注射活塞和調節活塞之間，其一端與調 節活塞端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承固定連接，增速彈簧的有效工作長度為 注塑機的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速彈簧的油腔內。 本實用新型的增速彈簧為壓縮彈簧，增速彈簧的初始狀態處于預壓縮狀態，保證 在注射量很小時增速彈簧仍能正常工作。 本實用新型的聯軸節與注射活塞的連接方式為具有導向作用的花鍵或平鍵。 本實用新型的注射油缸也可以為兩個，對稱分布于料斗座兩側，噴嘴、機筒、料斗
座與液壓馬達依次軸線對齊連接，馬達輸出軸通過聯軸節與螺桿連接，注射油缸的注射活
塞桿或缸筒與螺桿或馬達相連，注射油缸的缸筒或活塞桿與料斗座連接。 由以上技術方案可知，本實用新型與現有技術相比，省去了兩個用于增壓增速的
蓄能器，簡化了機器的結構，消除了工作時的噪音；無需成本極高的線性馬達，大幅降低了
機器的成本；制品制造工藝與常規制品一樣，無需進行特殊的操作，操作簡單，噴嘴前端也
不用配備高性能的針閥。
圖1是本實用新型一種超高速注射成型機的示意圖。 圖2是本實用新型一種超高速注射成型機的注射裝置示意圖。
4[0018] 圖3是本實用新型一種超高速注射成型機的注射裝置液壓油缸部分的放大圖。 圖4是圖3所示液壓缸增加調節功能的結構示意圖。 圖中l-合模裝置，2-注射裝置，3-機架，4-噴嘴，5-機筒，6-加熱圈，7-螺桿， 8_料斗座，9_加料斗，10注射活塞桿，11-缸筒，12-壓力傳感器，13-注射油缸，14-液壓 馬達，15-馬達輸出軸，16-聯軸節，17-進油口 ， 18-增速彈簧，19-注射活塞，20-回油口 ， 21-射臺，22-料斗座移動裝置，23-止推軸承，24-調節油腔，25-調節油口 ， 26-調節活塞
具體實施方式如圖1所示，本實用新型為一種超高速注射成型機，主要由合模裝置1、注射裝置2 和機架3組成，合模裝置1和注射裝置2位于機架3上。 如圖2和圖3所示，注射裝置2由噴嘴4、機筒5、加熱圈6、螺桿7、加料斗9、料斗 座8、料斗座移動裝置22、注射油缸13、聯軸節16、液壓馬達14和射臺21組成；噴嘴4、機 筒5、料斗座8、注射油缸13與液壓馬達14依次軸線對齊連接，射臺21固定在機架3上，料 斗座8設置在射臺21上，料斗座移動裝置22 —端與機架3或射臺21連接， 一端與料斗座8 連接，料斗座8在料斗座移動裝置22的控制下相對射臺21移動，加料斗9設置在料斗座8 上，螺桿7位于機筒5內，加熱圈6包裹在機筒5外；注射油缸13由缸筒11、注射活塞19、 注射活塞桿10、壓力傳感器12、止推軸承23和增速彈簧18組成，止推軸承23設置在注射 活塞19無活塞桿的端面上，螺桿7尾端與注射活塞桿10固定連接，馬達輸出軸15與聯軸 節16連接，聯軸節16帶動注射活塞19轉動，注射活塞19相對于聯軸節16能夠軸向移動； 增速彈簧18位于靠近液壓馬達14 一側的注射油缸13油腔內，其一端與注射油缸13端面 固定，靠近注射活塞19的一端與止推軸承23固定連接，增速彈簧18的有效工作長度為注 塑機的注射行程；壓力傳感器12位于注射油缸13放置增速彈簧18的油腔內。 增速彈簧18為壓縮彈簧，初始狀態處于預壓縮狀態，保證在注射量很小時增速彈 簧仍能正常工作。 聯軸節16與注射活塞19的連接方式為具有導向作用的花鍵或平鍵。 在循環周期的預塑階段，螺桿7邊旋轉邊后退，在后退過程中，通過壓縮增速彈簧 18對物料預塑提供背壓；由于增速彈簧18在被壓縮過程中提供的熔體背壓逐漸增大，可通 過調整注塑機液壓系統在回油口 20處的壓力，與增速彈簧18共同實現物料預塑背壓的恒 定。在預塑過程中，被壓縮的增速彈簧18儲存大量彈性勢能。止推軸承23實現注射活塞 19與增速彈簧18之間的平穩轉動。在物料預塑完成后，回油口 20要維持一定壓力，以保持 增速彈簧18的彈性勢能。注射時，進油口 17進油，回油口20壓力撤銷，此時，增速彈簧18 的彈性勢能瞬間釋放，為注射活塞19向前運動提供動力及加速度，從而使螺桿7推動熔體 高速進入型腔實現超高速注射成型。 4所示為本實用新型的另一種實施例，液壓缸增加調節功能。注射油缸13由缸筒 11 、注射活塞19、注射活塞桿10、壓力傳感器12、止推軸承23、增速彈簧18和調節活塞26組 成，止推軸承23設置在注射活塞19無活塞桿的端面上，螺桿7尾端與注射活塞桿10固定 連接，馬達輸出軸15與聯軸節16連接，聯軸節16穿過調節活塞26帶動注射活塞19轉動， 聯軸節16相對于注射活塞19能夠軸向移動；增速彈簧18位于注射活塞19和調節活塞26 之間，其一端與調節活塞26端面固定，靠近注射活塞19的一端與止推軸承23固定連接，增速彈簧18的有效工作長度為注塑機的注射行程；壓力傳感器12位于注射油缸13放置增速 彈簧18的油腔內。在循環周期的預塑階段，螺桿7邊旋轉邊后退，在后退過程中，通過壓縮 增速彈簧18對物料預塑提供背壓；由于增速彈簧18在被壓縮過程中提供的熔體背壓逐漸 增大，可通過調整注塑機液壓系統在回油口 20處的壓力，與增速彈簧18共同實現物料預塑 背壓的恒定。在預塑過程中，被壓縮的增速彈簧18儲存大量彈性勢能。止推軸承23實現 注射活塞19與增速彈簧18之間的平穩轉動。如果預塑完成時，增速彈簧18存儲的彈性勢 能與工藝需求不相符時(偏大或偏小)，通過提高調節油口 25處的壓力，使調節油腔24的 壓力升高，從而使調節活塞26向右或向左移動，以使增速彈簧18的彈性勢能變小或變大以 滿足工藝需要。在物料預塑完成后，回油口 20要維持一定壓力，以保持增速彈簧18的彈性 勢能。注射時，進油口 17進油，回油口20壓力撤銷，此時，增速彈簧18的彈性勢能瞬間釋 放，為注射活塞19向前運動提供動力及加速度，從而使螺桿7推動熔體高速進入型腔實現 超高速注射成型。 注射油缸13也可以為兩個，對稱分布于料斗座8兩側，噴嘴4、機筒5、料斗座8與 液壓馬達14依次軸線對齊連接，馬達輸出軸15通過聯軸節16與螺桿7連接，注射油缸13 的注射活塞桿10或缸筒11與螺桿7或液壓馬達14相連，注射油缸13的缸筒11或注射活 塞桿10與料斗座8連接。
權利要求一種超高速注射成型機，主要由注射裝置、合模裝置和機架組成，合模裝置和注射裝置位于機架上，注射裝置由噴嘴、機筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動裝置、注射油缸、聯軸節、液壓馬達和射臺組成，其特征在于噴嘴、機筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達依次軸線對齊連接，射臺固定在機架上，料斗座設置在射臺上，加料斗設置在料斗座上，螺桿位于機筒內，加熱圈包裹在機筒外；注射油缸由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速彈簧組成，止推軸承設置在注射活塞無活塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，馬達輸出軸與聯軸節連接，聯軸節帶動注射活塞轉動，聯軸節相對于注射活塞能夠軸向移動；增速彈簧位于靠近液壓馬達一側的注射油缸油腔內，其一端與注射油缸端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承連接，增速彈簧的有效工作長度為注塑機的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置增速彈簧的油腔內。
2. 根據權利要求1所述的一種超高速注射成型機，其特征在于注射油缸由缸筒、注射 活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承、增速彈簧和調節活塞組成，止推軸承設置在注射 活塞無活塞桿的端面上，螺桿尾端與注射活塞桿固定連接，馬達輸出軸與聯軸節連接，聯軸 節穿過調節活塞帶動注射活塞轉動，注射活塞相對于聯軸節能夠軸向移動；增速彈簧位于 注射活塞和調節活塞之間，其一端與調節活塞端面固定，靠近注射活塞的一端與止推軸承 固定連接，增速彈簧的有效工作長度為注塑機的注射行程；壓力傳感器位于注射油缸放置 增速彈簧的油腔內。
3. 根據權利要求1或2所述的一種超高速注射成型機，其特征在于注射油缸也可以 為兩個，對稱分布于料斗座兩側，噴嘴、機筒、料斗座與液壓馬達依次軸線對齊連接，馬達輸 出軸通過聯軸節與螺桿連接，注射油缸的注射活塞桿或缸筒與螺桿或馬達相連，注射油缸 的缸筒或活塞桿與料斗座連接。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于超高速注射成型的注射成型機。該超高速注射成型機由合模裝置、注射裝置和機架組成，合模裝置和注射裝置位于機架上；注射裝置由噴嘴、機筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、料斗座移動裝置、注射油缸、聯軸節、液壓馬達和射臺組成；噴嘴、機筒、料斗座、注射油缸與液壓馬達依次軸線對齊連接；注射油缸由缸筒、注射活塞、注射活塞桿、壓力傳感器、止推軸承和增速彈簧組成，止推軸承設置在注射活塞無活塞桿的端面上，增速彈簧位于靠近液壓馬達一側的注射油缸油腔內，其一端與注射油缸端面固定，靠近活塞的一端為自由端或與止推軸承連接。本實用新型提供了一種結構簡單、操作方便、工作穩定、性價比高的超高速注射成型機。
文檔編號B29C45/54GK201506011SQ20092022306
公開日2010年6月16日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者丁玉梅, 安瑛, 楊衛民, 焦志偉, 謝鵬程 申請人:北京化工大學