專利名稱：一種全電動微型精密注射成型機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微型精密注射成型機，屬于高分子材料成型加工機械工程領域。
背景技術：
微注射成型技術是微機電系統(tǒng)的重要分支。微注射成型機以容易實現低成本大規(guī)模生產精密微細結構零件的優(yōu)點成為世界制造業(yè)的主要裝備之一。其主要的工藝動作包括合模、注射、保壓、冷卻(同時塑化計量)、開模和制品脫模。不同于傳統(tǒng)的注射成型機，微注射成型機需要較高的注射速率，精密的注射量計量和快速反應能力。首先，產品很高的表面積/體積比要求制品冷卻必須發(fā)生在一個很短的時間內，因此噴嘴必須盡可能迅速地將物料注入到型腔中，從而保證完全的填充使其具有高的縱橫比特征。其次，由于需要精確的特征復制，注射裝置必須可以達到很高的注射壓力。最后，注射過程必須具有高精度的重復性。目前商用微注射成型機已經可以制造體積從0. 082cm3到Scm3的微型制品。由于微成型要求注射量小，因此螺桿直徑要相應地減小，目前最小螺桿直徑為12mm，更小的螺桿在注射過程中容易扭斷。注射單元還可以采用柱塞/螺桿復合式，鎖模力可小至70KN。德國Boy公司的Boyl2A注塑機采用液壓系統(tǒng)，螺桿直徑14mm(16mm，18mm)，長徑比(L/D)為 18 1，注射量在0. l-5g。日本Sodick公司的TR20EH注塑機是電液混合驅動式的，柱塞直徑14mm，行程5mm，注射量0. 2g。德國Ettlniger公司的注塑機有一個同軸螺桿/柱塞復合式注塑單元，可以生產0. l_5g的塑件。德國Battenfeld公司的Microsystem 50采用三階段螺桿柱塞式，塑料顆粒經由擠出螺桿塑化并由一壓力柱塞計量，精密定量的樹脂被柱塞推進射出室并被注射進入型腔。如今，微注射成型設備的機型主要有螺桿式、柱塞式和螺桿柱塞混合式三種類型。 螺桿式微注射成型機具有塑化效果好的優(yōu)點，但是小尺寸螺桿存在著加工難度大、使用壽命有限、成型材料塑化時間較長和利用效率低等問題，注射量的控制難度大，微型制品精度較差；柱塞式微注射成型機對注射量的控制精度較螺桿式高，但是其塑化能力低，塑化均勻性差，材料的塑化品質難以滿足高精度的要求；螺桿柱塞混合式微注射成型機綜合了螺桿式和柱塞式機型的優(yōu)點，但也始終無法擺脫小尺寸螺桿在加工及使用過程中的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種全電動微型精密注射成型機，該機器結合傳統(tǒng)微注射成型技術、 端面預塑技術、熱流道技術和電伺服驅動技術的優(yōu)勢，具有塑化混煉效果好、材料利用效率高、壓力損失小和結構較簡單的優(yōu)點。本發(fā)明為一種全電動微型精密注射成型機，主要由注射部分、塑化部分、模具部分、合模部分和機架組成，注射部分、塑化部分和合模部分位于機架上。塑化部分由機座、塑化伺服電機、塑化電機安裝板、端面螺盤、加料斗、加熱板、螺釘、機筒和止逆球等組成。塑化伺服電機通過螺釘安裝在塑化電機安裝板上，再用螺釘將安裝板固定在機座上面；塑化電機、端面螺盤、加熱板、止逆球和機筒依次相連，其中塑化電機的輸出軸和端面螺盤通過鍵 (單鍵、雙鍵、花鍵等)連接，加熱板和機筒通過螺釘連接；機筒和加熱板由螺釘緊壓在機座上；加料斗安裝在機座上，其軸線與端面螺盤入口的中心重合；物料從加料斗加入，由于重力作用進入端面螺盤中開有的阿基米德螺線螺旋槽，然后熔融的熔體進入加熱板和機筒內部的熔體流動通道，接著進行塑化計量。注射部分主要由注射伺服電機、注射座、聯軸節(jié)、滾珠絲杠、滾珠絲杠螺母、推板、柱塞、注射拉桿、機筒和熱流道噴嘴等組成。注射伺服電機通過螺釘安裝在注射座上面，其輸出軸通過聯軸節(jié)和滾珠絲杠連接，滾珠絲杠螺母固定在推板上；聯軸節(jié)通過滾動球軸承和止推軸承固定在注射座上；注射拉桿兩端由半圓拉桿壓蓋分別固定在注射座和機座上，推板在注射拉桿上運動；柱塞安裝在推板上，其一端與推板內的壓力傳感器緊靠，另一端伸入機筒的熔體通道。注射伺服電機旋轉帶動滾珠絲杠轉動，從而滾珠絲杠螺母帶動推板在兩根平行的注射拉桿上直線運動，安裝在推板上的柱塞同時就能在機筒內直線運動，最終完成注射動作；注射伺服電機正反轉就能實現柱塞的直線往復運動。熱流道噴嘴通過噴嘴壓蓋安裝在機筒上，其軸線與機筒熔體通道軸線重合；熱流道噴嘴由加熱絲或加熱圈加熱，其上安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，可以實時檢測熔體的溫度和壓力，便于工藝參數的調節(jié)和控制。合模部分主要由合模伺服電機、后模板、動模板、拉桿、滾珠絲杠、滾珠絲杠螺母、聯軸節(jié)、鎖模壓塊座、鎖模螺釘和鎖模壓塊嘴等組成。機座、動模板和后模板通過四根拉桿依次串聯在一起，動模板和拉桿之間設置有耐磨軸套；合模伺服電機通過螺釘固定在后模板上，其輸出軸通過一個聯軸節(jié)與滾珠絲杠相連，滾珠絲杠螺母通過螺釘與動模板固定連接。合模伺服電機驅動滾珠絲杠旋轉，從而通過滾珠絲杠螺母帶動動模板和模具在四根拉桿上往復運動，最終實現開合模動作。模具部分的模具結構與傳統(tǒng)注塑模具大體相同，只是其定模中心開有相應的階梯孔，與熱流道噴嘴的結構相適應; 頂出板的寬度略小于動模，與動模板的結構相吻合。模具在模板上的固定裝置由鎖模壓塊座、鎖模壓塊嘴和鎖模螺釘組成，鎖模壓塊嘴前端和模具相對應的位置都有斜面結構，旋轉鎖模螺釘可實現模具的安裝和拆卸。本發(fā)明的一種全電動微型精密注射成型機，其端面螺盤的形式可以是單入口的阿基米德螺線，也可以是多入口的阿基米德螺線，也可以為其他端面螺槽形式，只要保證物料塑化效果能夠滿足成型要求。本發(fā)明的一種全電動微型精密注射成型機，其加熱板采用加熱棒加熱，采用熱電偶測量溫度，也可以采用其它加熱方式。本發(fā)明的一種全電動微型精密注射成型機，其合模部分沒有專門的制品頂出機構，制品的最終頂出依靠開模時動模板后退同時滾珠絲杠相對前移而完成。由以上技術方案可知，本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用端面螺盤塑化物料，物料停留時間短，不會因停留時間過長而分解， 也從根本上解決了傳統(tǒng)小尺寸螺桿加工難和強度低等問題。2、本發(fā)明采用側進料方式，柱塞、機筒、熱流道噴嘴在同一直線上，并配有止逆閥， 注射阻力小，壓力損失小；并采用滾珠絲杠副驅動注射，計量精度高。3、本發(fā)明采用熱流道噴嘴，成型時不會出現冷料井和長的主流道，大大節(jié)省成型原料；并在熱流道噴嘴上安裝有壓力和溫度傳感器，可實時監(jiān)測熔體壓力，易于實時調整成型工藝參數，提高模塑成型產品的重復精度。
4、本發(fā)明的模具安裝固定裝置由鎖緊螺釘推動楔形模具壓塊嘴依靠斜面壓緊模具，模具直接安裝在定模和動模的空腔中，安裝和拆卸模具只需要擰動模具鎖緊螺釘，不需要經常拆卸模具壓塊，便于實現微型模具的標準化。5、本發(fā)明的微注射成型機動力都來自伺服電機的驅動，可以實現動作位置的精確控制和電機的無級調速，因此該機器對成型物料的種類適應性強，噪音低。


圖1是本發(fā)明一種微注射成型機的整體主視示意圖。圖2是圖1所示塑化部分結構的A-A剖視示意圖。圖3是圖1所示注射部分結構的B-B剖視示意圖。圖4是圖1所示合模部分結構的C-C剖視示意圖。圖中1-注射部分，2-塑化部分，3-模具部分，4-合模部分，5-機架，6_塑化伺服電機，7-塑化電機安裝板，8-端面螺盤，9-加料斗，10-加熱板，11-止逆球，12-機筒，13-螺釘，14-機座，15-注射伺服電機，16-注射座，17-滾動球軸承，18-止推軸承，19-聯軸節(jié)， 20-注射拉桿，21-滾珠絲杠，22-推板，23-滾珠絲杠螺母，24-鎖模壓塊座，25-鎖緊螺釘， 26-鎖模壓塊嘴，27-模具，28-熱流道噴嘴，29-噴嘴壓蓋，30-拉桿，31-柱塞，32-半圓拉桿壓蓋，33-動模板，34-后模板，35-合模伺服電機。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明為一種全電動微型精密注射成型機，主要由注射部分1、塑化部分2、模具部分3、合模部分4和機架5組成，注射部分1、塑化部分2和合模部分4位于機架5上。圖2所示為塑化部分2的剖視圖(圖1過加料斗軸線剖面的左視圖)，塑化部分2 由機座14、塑化伺服電機6、塑化電機安裝板7、端面螺盤8、加料斗9、加熱板10、螺釘13、機筒12和止逆球11等組成。塑化伺服電機6通過螺釘安裝在塑化電機安裝板7上，再用螺釘將安裝板7固定在機座14上面；塑化電機6、端面螺盤8、加熱板10、止逆球11和機筒12 依次相連，其中塑化電機6的輸出軸和端面螺盤8通過單鍵連接，加熱板10和機筒12通過螺釘連接；機筒12和加熱板10由螺釘13緊壓在機座14上；加料斗9安裝在機座14上， 其軸線與端面螺盤8入口的中心重合；物料從加料斗9加入，由于重力作用進入端面螺盤8 中開有的阿基米德螺線螺旋槽，然后熔融的熔體進入加熱板10和機筒12內部的熔體流動通道，接著進行塑化計量；端面螺盤8的螺槽形式為阿基米德螺線螺旋槽，其端面視圖可以為單入口和多入口形式；加熱板10和機筒12采用加熱棒加熱，采用熱電偶測量溫度，也可以采用其它加熱方式。圖3所示為注射部分1的剖視圖(圖1過注射電機和機座中心的俯視圖)，注射部分1主要由注射伺服電機15、注射座16、聯軸節(jié)19、滾珠絲杠21、滾珠絲杠螺母23、推板22、 柱塞31、注射拉桿20、機筒12和熱流道噴嘴28等組成。注射伺服電機15通過螺釘安裝在注射座16上面，其輸出軸通過聯軸節(jié)19和滾珠絲杠21連接，滾珠絲杠螺母23固定在推板 22上；聯軸節(jié)19通過滾動球軸承17和止推軸承18固定在注射座16上；注射拉桿20兩端由半圓拉桿壓蓋32分別固定在注射座16和機座14上，推板22在注射拉桿20上運動；柱塞31安裝在推板22上，其一端與推板22內的壓力傳感器緊靠，另一端伸入機筒12的熔體通道。注射伺服電機15旋轉帶動滾珠絲杠21轉動，從而滾珠絲杠螺母23帶動推板22在兩根平行的注射拉桿20上直線運動，安裝在推板22上的柱塞31同時就能在機筒14內直線運動，最終完成注射動作；注射伺服電機15正反轉就能實現柱塞31的直線往復運動。熱流道噴嘴觀通過噴嘴壓蓋四安裝在機筒12上，其軸線與機筒12熔體通道軸線重合；熱流道噴嘴觀由加熱絲或加熱圈加熱，其上安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，可以實時檢測熔體的溫度和壓力，便于工藝參數的調節(jié)和控制。 圖4為合模部分4的剖視圖(圖1過合模電機和注射座中心的俯視圖)，合模部分 4主要由合模伺服電機35、后模板34、動模板33、拉桿30、滾珠絲杠21、滾珠絲杠螺母23、 聯軸節(jié)19、鎖模壓塊座M、鎖模螺釘25和鎖模壓塊嘴沈等組成。機座14、動模板33和后模板34通過四根拉桿30依次串聯在一起，動模板33和拉桿30之間設置有耐磨軸套；合模伺服電機35通過螺釘固定在后模板34上，其輸出軸通過一個聯軸節(jié)19與滾珠絲杠21相連，滾珠絲杠螺母23通過螺釘與動模板33固定連接。合模伺服電機35驅動滾珠絲杠21 旋轉，從而通過滾珠絲杠螺母23帶動動模板33和模具27在四根拉桿30上往復運動，最終實現開合模動作。模具部分4的模具結構與傳統(tǒng)注塑模具大體相同，只是其定模中心開有相應的階梯孔，與熱流道噴嘴觀的結構相適應；頂出板的寬度略小于動模，與動模板33的結構相吻合。模具27在模板上的固定裝置由鎖模壓塊座M、鎖模壓塊嘴沈和鎖模螺釘25 組成，鎖模壓塊嘴26前端和模具27相對應的位置都有斜面結構，旋轉鎖模螺釘25可實現模具的安裝和拆卸。
權利要求
1.一種全電動微型精密注射成型機，主要由注射部分、塑化部分、模具部分、合模部分和機架組成，注射部分、塑化部分和合模部分位于機架上，其特征在于塑化部分由機座、塑化伺服電機、塑化電機安裝板、端面螺盤、加料斗、加熱板、螺釘、機筒和止逆球等組成；塑化伺服電機通過螺釘安裝在塑化電機安裝板上，再用螺釘將安裝板固定在機座上面；塑化電機、端面螺盤、加熱板、止逆球和機筒依次相連，其中塑化電機的輸出軸和端面螺盤通過鍵連接，加熱板和機筒通過螺釘連接；機筒和加熱板由螺釘緊壓在機座上；加料斗安裝在機座上，其軸線與端面螺盤入口的中心重合；注射部分主要由注射伺服電機、注射座、聯軸節(jié)、 滾珠絲杠、滾珠絲杠螺母、推板、柱塞、注射拉桿、機筒和熱流道噴嘴等組成，注射伺服電機通過螺釘安裝在注射座上面，其輸出軸通過聯軸節(jié)和滾珠絲杠連接，滾珠絲杠螺母固定在推板上；聯軸節(jié)通過滾動球軸承和止推軸承固定在注射座上；注射拉桿兩端由半圓拉桿壓蓋分別固定在注射座和機座上，推板在注射拉桿上運動；柱塞安裝在推板上，其一端與推板內的壓力傳感器緊靠，另一端伸入機筒的熔體通道；注射伺服電機旋轉帶動滾珠絲杠轉動， 從而滾珠絲杠螺母帶動推板在兩根平行的注射拉桿上直線運動，安裝在推板上的柱塞同時就能在機筒內直線運動，最終完成注射動作；注射伺服電機正反轉就能實現柱塞的直線往復運動；熱流道噴嘴通過噴嘴壓蓋安裝在機筒上，其軸線與機筒熔體通道軸線重合；熱流道噴嘴由加熱絲或加熱圈加熱，其上安裝有溫度傳感器和壓力傳感器；合模部分主要由合模伺服電機、后模板、動模板、拉桿、滾珠絲杠、滾珠絲杠螺母、聯軸節(jié)、鎖模壓塊座、鎖模螺釘和鎖模壓塊嘴等組成，機座、動模板和后模板通過四根拉桿依次串聯在一起，動模板和拉桿之間設置有耐磨軸套；合模伺服電機通過螺釘固定在后模板上，其輸出軸通過一個聯軸節(jié)與滾珠絲杠相連，滾珠絲杠螺母通過螺釘與動模板固定連接，合模伺服電機驅動滾珠絲杠旋轉，從而通過滾珠絲杠螺母帶動動模板和模具在四根拉桿上往復運動，最終實現開合模動作；模具部分中其定模中心開有相應的階梯孔，與熱流道噴嘴的結構相適應；頂出板的寬度略小于動模，與動模板的結構相吻合。
2.根據權利要求書1所示的一種全電動微型精密注射成型機，其特征在于模具在模板上的固定裝置由鎖模壓塊座、鎖模壓塊嘴和鎖模螺釘組成，鎖模壓塊嘴前端和模具相對應的位置都有斜面結構，鎖緊螺釘推動楔形模具壓塊嘴依靠斜面壓緊模具以實現模具的安裝。
3.根據權利要求書1所示的一種全電動微型精密注射成型機，其特征在于端面螺盤的形式是單入口的阿基米德螺線或是多入口的阿基米德螺線。
4.根據權利要求書1所示的一種全電動微型精密注射成型機，其特征在于制品的最終頂出依靠開模時動模板后退同時滾珠絲杠相對前移而完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全電動微型精密注射成型機，屬于高分子材料成型機械領域。該微型精密注射成型機主要由端面塑化部分、柱塞注射部分、合模部分、模具和機架組成。本發(fā)明采用側進料方式，柱塞、機筒、熱流道噴嘴在同一直線上，并配有止逆閥，注射阻力小，壓力損失??；采用端面螺盤塑化物料，從根本上解決了傳統(tǒng)小尺寸螺桿加工難和強度低等問題；采用伺服電機驅動滾珠絲杠副來完成柱塞的注射和模具的啟閉，可實現動作位置的精確控制和無級調速。本發(fā)明結合了傳統(tǒng)微注射成型技術、端面預塑技術、熱流道技術和電伺服驅動技術的優(yōu)勢，具有塑化混煉效果好、材料利用效率高、壓力損失小和結構較簡單的優(yōu)點。
文檔編號B29C45/46GK102490309SQ20111041537
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權日2011年12月13日
發(fā)明者丁玉梅, 楊衛(wèi)民, 茍剛, 謝鵬程 申請人:北京化工大學