一種行星螺桿混煉積分注塑機的制作方法

專利名稱：一種行星螺桿混煉積分注塑機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種注塑機，屬于高分子材料成型機械領域，特別是適合中型和 大型注塑機。
背景技術：
現代科學技術的發展要求高分子材料具有多方面的綜合性能，例如，要求某些塑 料既耐高溫又易于成型加工；既要求強度高又要求韌性好；既具有優良的力學性能，又具 有某些特殊功能等。單一的高分子材料是難以滿足這些高性能化要求的，另外，高分子材料 科學已經進入了一個比較成熟的階段，要開發一種全新的材料非常困難，不僅時間長、耗資 大，而且可能性越來越小。相比之下，利用已有的高分子材料進行共混改性制備高性能材 料，不僅簡捷有效，而且也相當經濟。改性高聚物的用途相當廣泛。傳統式注射成型機，物料塑化過程是螺桿旋轉軸向后移計量的過程，在一次塑化 過程中，螺桿的塑化能力隨著螺桿有效長度的縮短而逐漸下降，導致先前和最終加入的物 料所經受的熱歷程不同，熔料存在軸向溫差。注射螺桿只有熔融、輸送、計量和注射的功能， 不能起到共混的作用。因此，對于改性的高分子材料，即使是對于具有顏色要求的制品注射 成型，目前必須先采用雙螺桿擠出機、雙轉子混煉機+單螺桿擠出機或其它共混成型設備 擠出造粒，然后再進行注射成型。這一過程需要使材料在固態和熔融態之間進行反復轉變， 對材料性能造成一定的影響，而且能源消耗大，增加了材料與注射成型的成本。另外，對于螺桿注射式注塑機，在注射過程中，螺槽中充滿了各種凝聚態的物料， 螺桿除了要克服其與機筒的摩擦力，還要克服物料與機筒之間的摩擦拖曳力，能耗巨大，嚴 重影響注射過程的效率。專利ZL2008200655772. 3公開了一種塑料混煉注射裝置。該裝置采用雙螺桿代替 傳統注射成型機的單螺桿，利用雙螺桿較強的混煉功能對物料進行共混改性，注射時通過 螺桿后端的注射油缸驅動兩根螺桿同時向前注射。這種方法原理簡單，實現了混煉、注塑工 藝一體化，但其注射過程阻力大，螺桿注射驅動復雜，而且無法解決注射過程中物料通過螺 桿與機筒間隙逆流的問題。專利ZL200820078562. 8也公開了一種混煉注射成型機注射裝置。該裝置采用置 于塑化裝置前端的可變容積的儲料腔進行儲料，注射采用柱塞原理進行注射，能將混煉、注 射合二為一。但其結構復雜，整機長度大，注射時整個塑化裝置要整體移動，注射無用負載 大，而且可變容積的儲料腔的密封與加熱問題難以解決。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種行星螺桿混煉積分注塑機，該機器能夠實現物料 混煉與注塑的功能一體化，克服現有混煉注塑裝置的缺點與技術難點；技術成熟，性能優異 且穩定可靠；機器適用材料范圍廣，結構簡單，占地面積小。為了實現以上目的，本實用新型采用以下技術方案一種行星螺桿混煉積分注塑
3機，主要由噴嘴、機筒、加熱裝置、加料斗、螺桿頭、止逆環、主螺桿、積分式行星螺桿、前止動 環、后止動環、柱塞、止推軸承、軸承蓋、傳動裝置與注射油缸組成，主螺桿依次由螺桿前段、 螺桿行星段、螺桿加料段和螺桿傳動段組成，主螺桿中心處開有通孔(儲料腔)，機筒依次 由前機筒、機筒一段、機筒二段、機筒加料段組成，注射油缸由注射活塞、注射活塞桿、注射 油缸缸筒、注射油缸前蓋與注射油缸后蓋組成；噴嘴、機筒、軸承蓋依次連接，加熱裝置圍在 機筒外，加料斗設置在機筒加料段上，主螺桿設置在機筒里，主螺桿的螺桿傳動段穿過軸承 蓋，螺桿頭通過螺紋與螺桿前段連接，螺桿頭與螺桿前段的連接螺紋前端有一段止口以保 證螺桿頭與螺桿前段之間的定位；止逆環與螺桿頭配合連接且可以相對軸向滑動，其止逆 環與前止動環能夠接觸；積分式行星螺桿設置在主螺桿的螺桿行星段或機筒二段處，同時 與螺桿行星段的螺棱和機筒二段內螺棱相嚙合，其前后端對應的機筒上分別設置前止動環 與后止動環；前止動環設置在機筒一段與機筒二段的連接處，后止動環設置在機筒二段與 機筒加料段的連接處；止推軸承設置在主螺桿的螺桿加料段與螺桿傳動段之間，一端與主 螺桿連接，另一端與軸承蓋連接；傳動裝置設置在螺桿傳動段；柱塞設置在主螺桿的通孔 (儲料腔)中，后端與注射油缸的注射活塞連接。本實用新型一種行星螺桿混煉積分注塑機，其積分式行星螺桿的數量可以為3根 或以上，行星螺桿數量越多，物料受剪切次數越高，混煉功能越強。本實用新型一種行星螺桿混煉積分注塑機，其主螺桿也可以依次由螺桿前段、螺 桿均化段、螺桿行星段、螺桿加料段和螺桿傳動段組成，主螺桿中心處開有通孔(儲料腔)， 增設止推環套在螺桿前段，螺桿頭通過螺紋與螺桿前段連接，螺桿頭與止推環端面接觸；止 逆環套在螺桿頭上，與機筒一段相互配合且可以相對軸向滑動；止逆環可以與止推環接觸。本實用新型一種行星螺桿混煉積分注塑機，在螺桿頭與螺桿前段的螺紋連接處， 螺桿頭為內螺紋，螺桿前段為外螺紋。當螺桿頭為外螺紋而螺桿前段為內螺紋時，兩者的連 接處在主螺桿的通孔(儲料腔)內，容易導致螺紋連接處存在間隙，造成物料滯留。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，主螺桿、積分式行星螺桿和機筒二 段內螺棱的螺旋角為30° 60°，為阿基米德螺紋，角度太小，螺桿傳動效率低，而角度太 大，物料的向前輸送力小；主螺桿行星段的長徑比一般為3 15，物料的混煉效果隨其變大 而增強，但會導致加工制造難度加大。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，注射油缸可以為單活塞桿油缸或雙 活塞桿油缸；當為雙活塞桿油缸時，可通過在注射活塞桿與注射柱塞上開孔實現流體的注 入，以滿足氣體輔助注射成型或水輔助注射成型。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其止逆環也可以采用現有其它止逆 形式，如止逆球形式等。由以上技術方案可知，本實用新型與現有技術相比具有如下優點1、將通常采用的混煉、注塑兩步工藝一體化，使材料由二次加熱冷卻變為一次加 熱冷卻，不僅能最大程度地維持材料的原有性能，而且消除了二次加熱所需能耗，避免了中 間環節所需要的包裝、運輸、搬運、倉儲費用和中間污染。2、采用積分式的行星螺桿塑化原理，流道無死點，自潔作用強；物料停留時間短， 不會因停留時間過長而分解；由于主螺桿與行星螺桿之間會形成滾動料垅，料垅內會形成 一種渦旋，而且物料受剪切次數高，共混效果好；全部嚙合螺桿的總嚙合次數大，塑化效率
4高，產量大；比能耗低。3、塑化過程螺桿無軸向移動，熔融物料無軸向溫差，能有效保證塑化質量，進而保 證注射成型制品質量。4、由于行星螺桿塑化裝置的主螺桿較粗，塑化所需的物料在主螺桿的中心處積 聚，整機結構緊湊。5、柱塞式的注射原理，計量精度高，注射阻力小。6、止逆穩定可靠，能有效保證注射和保壓效果。7、該技術為模塊化設計，可以方便地替換對應規格的現有注塑機的注塑部件。8、易于進行改造實現注射成型新工藝，如在注射柱塞中心開孔可以實現流體的 注入以完成氣體輔助注射成型或水輔助注射成型；在機筒上開孔可以實現超臨界流體的注 入以完成微發泡注射成型。

圖1是本實用新型一種行星螺桿混煉積分注塑機的結構示意圖。圖2是圖1所示的本實用新型一種行星螺桿混煉積分注塑機A-A斷面圖。圖3是本實用新型一種行星螺桿混煉積分注塑機的另一個派生結構示意圖。1-噴嘴，2-前機筒，3-螺桿頭，4-止逆環，5-螺桿前段，6_止推環，7_螺桿均化段， 8-機筒一段，9-加熱裝置，10-前止動環，11-機筒二段，12-機筒二段內螺棱，13-積分式 行星螺桿，14-積分式行星螺桿的螺棱，15-螺桿行星段，16-螺桿行星段的螺棱，17-柱塞， 18-后止動環，19-機筒加料段，20-螺桿加料段，21-加料斗，22-機筒，23-軸承蓋，24-止 推軸承，25-傳動系統，26-螺桿傳動段，27-主螺桿，28-注射油缸前蓋，29-注射油缸缸筒， 30-注射油缸后蓋，31-注射油缸活塞，32-注射油缸，33-通孔，34-止口，35-注射活塞桿
具體實施方式
實施例1如圖1和圖2所示，本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，主要由噴嘴1機 筒22、加熱裝置9、加料斗21、螺桿頭3、止逆環4、主螺桿27、積分式行星螺桿13、前止動環 10、后止動環18、柱塞17、止推軸承24、軸承蓋23、傳動裝置25與注射油缸32組成，主螺桿 27依次由螺桿前段5、螺桿行星段15、螺桿加料段20和螺桿傳動段26組成，主螺桿27中 心處開有通孔(儲料腔)33，機筒22依次由前機筒2、機筒一段8、機筒二段11、機筒加料段 19組成，注射油缸32由注射活塞31、注射活塞桿35、注射油缸缸筒29、注射油缸前蓋28與 注射油缸后蓋30組成；噴嘴1、機筒22、軸承蓋23依次連接，加熱裝置9圍在機筒22外，加 料斗21設置在機筒加料段19上，主螺桿27設置在機筒22里，主螺桿27的螺桿傳動段26 穿過軸承蓋23，螺桿頭3通過螺紋與螺桿前段5連接，螺桿頭3與螺桿前段5的連接螺紋前 端有一段止口 34，以保證螺桿頭3與螺桿前段5之間的定位；止逆環4與螺桿頭3配合連 接且可以相對軸向滑動，止逆環4與前止動環10能夠接觸；積分式行星螺桿13設置在主螺 桿27的螺桿行星段15或機筒二段11處，同時積分式行星螺桿的螺棱14與螺桿行星段的 螺棱16和機筒二段內螺棱12相嚙合，其前后端對應的機筒22上分別設置前止動環10與 后止動環18 ；前止動環10設置在機筒一段8與機筒二段11的連接處，后止動環18設置在
5機筒二段11與機筒加料段19的連接處；止推軸承24設置在主螺桿27的螺桿加料段20與 螺桿傳動段26之間，一端與主螺桿27連接，另一端與軸承蓋23連接；傳動裝置25設置在 螺桿傳動段26，控制主螺桿27轉動；柱塞17設置在主螺桿27的通孔(儲料腔)33中，通 孔(儲料腔)33為儲料腔，柱塞17后端與注射油缸32的注射活塞31連接。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其積分式行星螺桿13的數量可以 為3根或以上。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，在螺桿頭3與螺桿前段5的螺紋連 接處，螺桿頭3為內螺紋，螺桿前段5為外螺紋。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，主螺桿27、積分式行星螺桿13和機 筒二段內螺棱12的螺旋角為30° 60°，為漸開線螺紋；主螺桿行星段15的長徑比一般 為3 15。本實用新型的一種行星螺桿混煉積分注塑機，注射油缸32為雙活塞桿油缸。在預塑階段，主螺桿27在傳動系統25的帶動下旋轉，進而帶動積分式行星螺桿13 轉動。積分式行星螺桿13通過前止動環10與后止動環18軸向定位，防止在旋轉或注射過 程中積分式行星螺桿13向前或向后跑出。此時柱塞17靜止不動。工作時，高聚物原料及 添加劑等由加料斗21加入。物料首先充滿主螺桿27的螺桿加料段20。物料通過螺桿加料 段20進入螺桿行星段15，在主螺桿27、積分式行星螺桿13和機筒二段內螺棱12的共同作 用下，物料被輥壓成薄片。物料在螺棱的作用下向前輸送，在輸送過程中，物料在由加熱裝 置9傳來的熱量和因承受加壓、嚙合以及齒面之間的相對滑動而形成的剪切產生的熱量作 用下很快塑化。由于每個積分式行星螺桿13與主螺桿27、機筒二段11都相互嚙合，都能對 物料產生剪切作用，相當于把若干功能強大的雙螺桿擠出機集成，而這正是聚合物加工的 積分原理。在后端熔料的作用下，主螺桿27前端的止逆環4向前移動，使螺桿行星段15與 主螺桿27前端形成物料通道。熔融塑化的物料通過物料通道在機筒22前端聚集，當壓力 達到一定程度時，推動柱塞17后退，進而進入螺桿中心的通孔(儲料腔)33。柱塞17可為 物料塑化提供背壓，同時可做塑化計量用。當塑化量達到工藝要求時，開始注射。注射時， 在注射壓力作用下止逆環4向后移動至與前止動環10接觸，隔斷物料通道。柱塞17在注 射油缸32的帶動下向前運動，將其前端的熔體推出，流經噴嘴1注射至模具型腔。保壓過 程也通過柱塞17實現。在制品冷卻過程中，設備又可開始下一次循環的物料預塑。實施例2 參見圖3，該實施例與實施例1的結構、工作原理及效果基本相同。區別 在于，其主螺桿27也可以依次由螺桿前段5、螺桿均化段7、螺桿行星段15、螺桿加料段20 和螺桿傳動段26組成，主螺桿27中心處開有通孔(儲料腔)33，增設止推環6套在螺桿前 段5，螺桿頭3通過螺紋與螺桿前段5連接，螺桿頭3與止推環6端面接觸；止逆環4套在螺 桿頭3上，止逆環4與機筒一段8相互配合且可以相對軸向滑動；止逆環4可以與止推環6 接觸。注射時，在注射壓力作用下止逆環4向后移動至與止推環6接觸，隔斷物料通道。其 止逆環4也采用現有其它止逆形式。
權利要求一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于主要由噴嘴、機筒、加熱裝置、加料斗、螺桿頭、止逆環、主螺桿、行星螺桿、前止動環、后止動環、柱塞、止推軸承、軸承蓋、傳動裝置與注射油缸組成，主螺桿依次由螺桿前段、螺桿行星段、螺桿加料段和螺桿傳動段組成，主螺桿中心處開有通孔，機筒依次由前機筒、機筒一段、機筒二段、機筒加料段組成，注射油缸由注射活塞、注射活塞桿、注射油缸缸筒、注射油缸前蓋與注射油缸后蓋組成；噴嘴、機筒、軸承蓋依次連接，加熱裝置圍在機筒外，加料斗設置在機筒加料段上，主螺桿設置在機筒里，主螺桿的螺桿傳動段穿過軸承蓋，螺桿頭通過螺紋與螺桿前段連接，螺桿頭與螺桿前段的連接螺紋前端有一段止口，止逆環與螺桿頭配合連接且可以相對軸向滑動，止逆環與前止動環能夠接觸；行星螺桿設置在主螺桿的螺桿行星段或機筒二段處，同時與螺桿行星段的螺棱和機筒二段內螺棱相嚙合，其前后端對應的機筒上分別設置前止動環與后止動環；前止動環設置在機筒一段與機筒二段的連接處，后止動環設置在機筒二段與機筒加料段的連接處；止推軸承設置在主螺桿的螺桿加料段與螺桿傳動段之間，一端與主螺桿接觸，另一端與軸承蓋接觸；傳動裝置設置在螺桿傳動段；柱塞設置在主螺桿的通孔中，后端與注射油缸的注射活塞連接。
2.根據權利要求1所述的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于行星螺桿數量 可以為大于等于三根。
3.根據權利要求1所述的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于主螺桿可以依 次由螺桿前段、螺桿均化段、螺桿行星段、螺桿加料段和螺桿傳動段組成，主螺桿中心處開 有通孔，增設止推環套在螺桿前段，螺桿頭通過螺紋與螺桿前段連接，螺桿頭與止推環端面 接觸；止逆環套在螺桿頭上，與機筒一段相互配合且可以相對軸向滑動；止逆環與止推環 接觸。
4.根據權利要求3所述的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于其止逆環采用 止逆球形式。
5.根據權利要求1或3所述的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于主螺桿、積 分式行星螺桿和機筒二段內螺棱的螺旋角為30° 60° ；主螺桿行星段的長徑比為3 15。
6.根據權利要求1或3所述的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于注射油缸 可以為單活塞桿油缸或雙活塞桿油缸。
7.根據權利要求1或3所述的一種行星螺桿混煉積分注塑機，其特征在于在螺桿頭 與螺桿前段的螺紋連接處，螺桿頭為內螺紋，螺桿前段為外螺紋。專利摘要本實用新型公開了一種行星螺桿混煉積分注塑機，屬于高分子材料成型機械領域，特別是適合中、大型注塑機，主要由噴嘴、機筒、加熱圈、加料斗、螺桿頭、止逆環、主螺桿、行星螺桿、前止動環、后止動環、柱塞、止推軸承、軸承蓋、傳動裝置與注射油缸組成，主螺桿中心處開有通孔，柱塞設置在主螺桿的通孔中，行星螺桿設置在主螺桿的螺桿行星段或機筒二段處，同時與螺桿行星段的螺棱和機筒二段內螺棱相嚙合。本實用新型將通常采用的混煉、注塑兩步工藝一體化，不僅能最大程度地維持材料的原有性能，而且消除了二次加熱所需能耗；全部嚙合螺桿的總嚙合次數非常大，塑化效率極高，產量大，比能耗低，計量精度高，注射阻力小，整機結構緊湊。
文檔編號B29C45/62GK201752916SQ20102025898
公開日2011年3月2日 申請日期2010年7月6日 優先權日2010年7月6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