專利名稱：熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料注射成型技術(shù)，特別是涉及用于高分子材料成型加工的熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置。
背景技術(shù)：
普通注射成型技術(shù)被廣泛地用于高分子材料成型加工。但是它存在著一些固有的缺點(diǎn)1、普通注射成型時(shí)高分子材料的晶區(qū)生成球晶，非晶區(qū)的大分子紊亂排列，在這種凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)下制品強(qiáng)度還不及理論強(qiáng)度的1％，不能表現(xiàn)出材料潛在的力學(xué)性能；2、生產(chǎn)厚壁塑件時(shí)，對(duì)于收縮率大的塑料，難以克服表面縮痕、內(nèi)部縮孔，塑件尺寸精度差；3、加工纖維和高分子液晶增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)，基體中纖維隨機(jī)分布，不能充分展現(xiàn)纖維或高分子液晶的高模量和高強(qiáng)度性能。
為了克服以上缺點(diǎn)，一些新的特種加工方法及裝置便應(yīng)運(yùn)而生，如振動(dòng)注射成型，推-拉注射成型和多澆道注射成型等。在這些技術(shù)中，由英國人研制的多澆道注射成型技術(shù)是在保壓階段用動(dòng)態(tài)保壓替代了傳統(tǒng)的靜止不動(dòng)的靜態(tài)保壓，該技術(shù)在生產(chǎn)厚壁塑件時(shí)優(yōu)于傳統(tǒng)的注射成型技術(shù)。如由英國P.S.Allen和B.J.Bevis等人1992年研制開發(fā)的Multi-Live Feed Moulding即多路進(jìn)料模塑裝置，又叫剪切控制取向注塑模塑裝置。英國專利British Patene 2170-140-13。該多路進(jìn)料模塑裝置獨(dú)立于模具之外，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積龐大，該裝置只能安裝在注塑機(jī)噴嘴與注塑機(jī)定模板之間。一般來說該空間的位置比較小，特別是小型注塑機(jī)無法安裝該裝置，而小型注塑機(jī)恰好是實(shí)驗(yàn)研究聚合物形態(tài)采用最多的機(jī)型。此外，上述裝置需要加熱部分的體積龐大，因此耗熱多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述多路進(jìn)料模塑裝置所存在的缺陷，提供一種單型腔雙澆口的熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置，該裝置能夠在高分子材料注射成型的保壓階段在模具型腔內(nèi)造成剪切應(yīng)力場或拉伸應(yīng)力場，或拉伸剪切復(fù)合應(yīng)力場，從而改變成型制品的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而大幅度地改變成型制品的物理力學(xué)性能，且本裝置體積小、需加熱部分體積也小，加熱功率小，耗熱則少、節(jié)約能源。
本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置由動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具、液壓驅(qū)動(dòng)泵站和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三大部分組成。其中動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具主要包括模具型腔板、模具型腔、定模板、澆口及流動(dòng)通道、料筒、液壓油缸及油缸活塞等部件；注塑機(jī)的噴嘴與注射成型模具中的主流道緊密接觸；液壓泵站包括三位四通換向閥、流量調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)閥、油泵、油箱及冷卻器等部件；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與液壓泵站中三位四通換向閥連接。由編程軟件控制整個(gè)系統(tǒng)的保壓模式和動(dòng)作程序。
本裝置為單型腔雙澆口熱流道模具。動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具中的澆口為設(shè)置在定模板上對(duì)稱布置的雙澆口，在注射成型模具中設(shè)置有熱流道板，熱流道板上加工有對(duì)稱布置的兩個(gè)料筒，料筒內(nèi)有壓料柱塞，壓料柱塞通過連軸節(jié)與活塞桿連接，活塞置于液壓油缸內(nèi)，液壓油缸安裝在油缸支架上，每個(gè)液壓油缸上設(shè)有液壓油進(jìn)出口，液壓油缸與活塞桿之間用密封環(huán)密封，兩料筒底端通過流動(dòng)通道分別與雙澆口的一端相連接，兩澆口的另一端分別與模具型腔兩端連接，模具型腔上設(shè)置有兩根以上的頂桿，全部頂桿用頂桿固定板和頂出板夾緊固定，用來頂出成型好的試樣或制品。
在熱流道板上還設(shè)置有加熱器，加熱器均勻地分布在熱流道板內(nèi)，并使被加熱的塑料加熱到塑料的熔融溫度以上，模具定模板和模具型腔板上設(shè)置有冷卻水孔，冷卻水孔均勻地布置于其中，用以冷卻所注射成型的制品。此外，在注射成型模具型腔內(nèi)距澆口約5毫米處安裝有物料的壓力傳感器和溫度傳感器，壓力傳感器和溫度傳感器通過外接壓力指示儀和溫度指示儀控制，顯示或記錄型腔內(nèi)的壓力變化和溫度變化。
本裝置由一個(gè)獨(dú)立的液壓泵站來驅(qū)動(dòng)，模具上的液壓油缸里的活塞按設(shè)定程序和不同模式作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓泵站中流量調(diào)節(jié)閥是用來調(diào)節(jié)控制流量的，壓力調(diào)節(jié)閥用以調(diào)節(jié)控制壓力。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)或單片機(jī)進(jìn)行控制，通過編程可預(yù)設(shè)各種動(dòng)態(tài)保壓模式的動(dòng)態(tài)保壓方案，操作中可根據(jù)需要從一種動(dòng)態(tài)保壓模式變換到另一種動(dòng)態(tài)保壓模式。
本裝置中動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具的型腔所成型的試樣可以是啞鈴形、長條形、正方形、矩形等試樣，也可以是其它形狀的制品。
本發(fā)明熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、本熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置體積小，需加熱部分的體積也小，加熱功率小，因此耗熱少，節(jié)約能源。
2、本熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置能夠在高分子材料注射成型的保壓階段，在模具型腔內(nèi)造成剪切應(yīng)力場或拉伸應(yīng)力場或拉伸剪切復(fù)合應(yīng)力場，從而改變成型制件的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而大幅度地改變所成型制品的物理力學(xué)性能。
3、本熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置克服了生產(chǎn)厚壁制件時(shí)難以克服的表面縮痕、內(nèi)部縮孔的問題。
4、本熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置既可以用來生產(chǎn)高性能的自增強(qiáng)制品，也可以用來研究聚合物在外力場中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和性能變化等高分子物理問題。
四

圖1是本發(fā)明熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置中注射成型模具及其與注塑機(jī)噴嘴接觸的剖示結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置系統(tǒng)連接示意圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖通過對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、工作過程及實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置由動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具、液壓驅(qū)動(dòng)泵站和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三大部分組成。
圖1中，本裝置為單型腔雙澆口的熱流道模具。注塑機(jī)22的噴嘴與注射成型模具中熱流道板7上的主流道1緊密接觸。動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具的澆口9為設(shè)置在定模板15上對(duì)稱布置的雙澆口，在注射成型模具中設(shè)置有熱流道板7，熱流道板7上加工有對(duì)稱布置的兩個(gè)料筒20，兩個(gè)料筒內(nèi)都有壓料柱塞19，兩個(gè)壓料柱塞19分別在兩個(gè)料筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓料柱塞19通過連軸節(jié)18與活塞桿17連接，兩活塞4分別置于兩液壓油缸3內(nèi)，液壓油缸3安裝在油缸支架2上，每個(gè)液壓油缸上設(shè)有液壓油進(jìn)出口5，液壓油缸3與活塞桿17之間用密封環(huán)6密封。兩料筒的底端通過兩流動(dòng)通道8分別與兩澆口的一端相連接，兩澆口的另一端分別與模具型腔14兩端相接，模具型腔14上設(shè)有兩根以上頂桿11，全部頂桿用頂桿固定板13和頂出板12夾緊固定。在熱流道板7上還設(shè)置有加熱器21，加熱器21均勻地分布于整個(gè)熱流道板內(nèi)，在模具型腔板10和模具定模板15上設(shè)置有冷卻水孔16，冷卻水孔均勻地分布在模具型腔板和模具定模板中，用以冷卻所成型的制品。
圖2中，液壓驅(qū)動(dòng)泵站部分由三位四通換向閥23、流量調(diào)節(jié)閥24、壓力調(diào)節(jié)閥25、油泵26及油箱27構(gòu)成，它通過管道與注射成型模具相連接。液壓驅(qū)動(dòng)泵站泵出的高壓油驅(qū)動(dòng)注射成型模具上液壓油缸內(nèi)的活塞，使其按設(shè)定程序和不同的保壓模式作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在注射成型模具型腔14內(nèi)距澆口9約5毫米處安裝有物料的壓力傳感器31和溫度傳感器32，壓力傳感器和溫度傳感器通過外接壓力指示儀29和溫度指示儀30控制，顯示或記錄型腔內(nèi)的壓力變化和溫度變化。
本裝置由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)28控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)28與液壓驅(qū)動(dòng)泵站中三位四通換向閥23連接。通過編程可預(yù)設(shè)各種動(dòng)態(tài)保壓模式的動(dòng)態(tài)保壓方案，操作中可根據(jù)需要從一種動(dòng)態(tài)保壓模式變換到另一種動(dòng)態(tài)保壓模式。
使用本裝置，其工作過程是由注塑機(jī)22進(jìn)來的物料在注射充模階段先進(jìn)入注射成型模具的熱流道板7上的主流道1，然后分成兩個(gè)支路分別從熱流道板7上的兩個(gè)對(duì)稱布置的料筒20的開口端進(jìn)入，物料在料筒內(nèi)壓料柱塞19作用下，再分別從兩料筒底端經(jīng)兩個(gè)流動(dòng)通道8進(jìn)入型腔14的兩端。因此在充模階段必須通過液壓油缸將兩個(gè)活塞中一個(gè)或兩個(gè)同時(shí)抽到適當(dāng)位置，使來自注塑機(jī)22噴嘴的熔融物料，能夠經(jīng)支路流經(jīng)一個(gè)料筒或同時(shí)流經(jīng)兩個(gè)料筒進(jìn)入型腔14，并使型腔14充滿物料，然后按驅(qū)動(dòng)程序由液壓油缸活塞4驅(qū)動(dòng)物料作往復(fù)剪切流動(dòng)或施壓釋壓運(yùn)動(dòng)，直至物料完全凍結(jié)成制品或試樣，然后打開模具，由頂桿11，頂桿固定板13及頂出板12聯(lián)合動(dòng)作將制品或試樣頂出模外。模具定模板15和模具型腔板10上的冷卻水孔16是用來冷卻所成型制品的，冷卻水孔16使模具型腔處于低溫，使進(jìn)入型腔的物料能冷卻固化。而熱流道板7利用加熱器21加熱，使流道和料筒內(nèi)的物料處于高溫熔融狀態(tài)，能夠暢通地流入模具型腔。
動(dòng)態(tài)保壓模式的確定在眾多的動(dòng)態(tài)保壓模式中有一種采用最多的基本動(dòng)態(tài)保壓模式，即兩活塞一進(jìn)一出反復(fù)運(yùn)動(dòng)的剪切振動(dòng)動(dòng)態(tài)保壓模式。除此之外，還有熱流道板上的兩活塞同時(shí)壓入同時(shí)抽出，造成模具型腔內(nèi)壓力時(shí)高時(shí)低的壓力振動(dòng)動(dòng)態(tài)保壓模式。
使用本裝置來進(jìn)行注射成型制品的加工，采用剪切振動(dòng)動(dòng)態(tài)保壓模式，所用原料為高密度聚乙烯(HDPE)，型腔壓力0～5MPa，熔體溫度180℃，在熱流道板7上的兩個(gè)壓料柱塞19輪流地一進(jìn)一出，兩活塞4中一個(gè)將物料壓入料筒20時(shí)，物料從一個(gè)流道澆口9進(jìn)入型腔14，另一活塞抽出料筒，物料從另一流道澆口由型腔14進(jìn)入料筒20，當(dāng)達(dá)到極限位置時(shí)兩活塞同時(shí)開始反向運(yùn)動(dòng)，如此往復(fù)不停，物料在型腔內(nèi)往返流動(dòng)形成剪切應(yīng)力場，如果型腔的斷而尺寸有變化，也可能形成拉伸應(yīng)力場或拉伸剪切復(fù)合應(yīng)力場。當(dāng)型腔內(nèi)的物料逐漸凍結(jié)到斷流時(shí)活塞方停止運(yùn)動(dòng)，打開模具，頂出試樣或成型制品。當(dāng)采用高密度聚乙烯(HDPE)成型啞鈴形試樣時(shí)，其拉伸強(qiáng)度從普通成型的26MPa提高到93MPa，模量從1GPa提高到5GPa，達(dá)到明顯的自增強(qiáng)效果，成型10mm的厚壁制品時(shí)表面無縮痕，內(nèi)部無縮孔，明顯優(yōu)于普通注射成型。
本裝置既可用來生產(chǎn)高性能的自增強(qiáng)制品，也可以用來研究聚合物在外力場中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和性能變化等高分子物理問題。
權(quán)利要求
1.一種熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置，由動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具、液壓泵站和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三大部分組成，其中動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具主要包括模具型腔板(10)、模具型腔(14)、定模板(15)、澆口及流動(dòng)通道(8)、料筒、液壓油缸(3)及油缸活塞(4)等部件；注塑機(jī)(22)的噴嘴與注射成型模具中的主流道(1)緊密接觸；液壓泵站包括三位四通換向閥(23)、流量調(diào)節(jié)閥(24)、壓力調(diào)節(jié)閥(25)、油泵(26)、油箱(27)及冷卻器等部件；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(28)與液壓泵站中三位四通換向閥(23)連接，其特征在于動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具中的澆口為設(shè)置在定模板(15)上對(duì)稱布置的雙澆口(9)，注射成型模具中設(shè)置有熱流道板(7)，熱流道板(7)上加工有對(duì)稱布置的兩個(gè)料筒(20)，料筒內(nèi)有壓料柱塞(19)，壓料柱塞(19)通過連軸節(jié)(18)與活塞桿(17)連接，兩個(gè)料筒的底端通過流動(dòng)通道(8)分別與雙澆口的一端相連接，兩澆口的另一端分別與模具型腔(14)的兩端相接，模具型腔(14)上設(shè)置有兩根以上的頂桿(11)，全部頂桿用頂桿固定板(13)和頂出板(12)夾緊固定，用來頂出成型好的試樣或制品。
2.按照權(quán)利要求1所述的熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置，其特征在于熱流道板(7)上設(shè)置有加熱器(21)，加熱器(21)均勻地分布在熱流道板(7)內(nèi)，并使被加熱的塑料加熱到塑料的熔融溫度以上。
3.按照權(quán)利要求1所述的熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置，其特征在于模具型腔板(10)和定模板(15)上設(shè)置有冷卻水孔(16)，冷卻水孔(16)均勻地布置于型腔板(10)和定模板(15)內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1所述的熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置，其特征在于液壓油缸(3)與活塞桿(17)之間用密封環(huán)(6)密封。
5.按照權(quán)利要求1所述的熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置，其特征在于在注射成型模具型腔(14)內(nèi)距澆口(9)約5毫米處安裝有物料的壓力傳感器(31)、和溫度傳感器(32)，并通過外接壓力指示儀(29)和溫度指示儀(30)控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種熱流道注射成型動(dòng)態(tài)保壓裝置。它由動(dòng)態(tài)保壓注射成型模具、液壓泵站和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三部分組成。其中注射成型模具主要包括雙澆口的模具型腔、型腔板和定模板及其上的冷卻水孔、熱流道板及其上的料筒和加熱器等部件；液壓泵站主要有油泵、三位四通換向閥、調(diào)節(jié)閥等部件；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與三位四通換向閥連接。本發(fā)明具有體積小，加熱功率小，故耗熱少的特點(diǎn)；并能在高分子材料注射成型的保壓階段，在模具型腔內(nèi)造成剪切應(yīng)力場或拉伸應(yīng)力場或拉伸剪切復(fù)合應(yīng)力場，從而改變成型制件的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及性能；本發(fā)明既可用來生產(chǎn)高性能的自增強(qiáng)制品，也可用來研究高分子材料在外力場中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和性能變化等高分子物理問題。
文檔編號(hào)B29C45/27GK1507999SQ0212802
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者申開智 申請人:四川大學(xué)