本發(fā)明涉及一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，主要用于對(duì)材料的塑化注射加工成型，屬于材料及高分子材料成型裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
塑料注射成型加工具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、制品尺寸精確等優(yōu)點(diǎn)，并且可以在較短的時(shí)間內(nèi)一次成型外形比較復(fù)雜的制品，塑化注射裝置是注射成型設(shè)備核心結(jié)構(gòu)之一，其性能的好壞不僅直接影響到注射成型的效率、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)環(huán)境等問題，而且還對(duì)注射制品的質(zhì)量有著決定性的影響。傳統(tǒng)螺桿柱塞式注射成型機(jī)，是在柱塞式注射裝置上增加了一套僅作塑化用的單螺桿擠出供料裝置，物料需首先通過單螺桿塑化裝置進(jìn)行塑化，然后經(jīng)單向閥而進(jìn)入注射料筒，當(dāng)供料量達(dá)到計(jì)量值時(shí)，塑化螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，注射柱塞開始注射。此種方式的問題在于，料桶內(nèi)滯料現(xiàn)象嚴(yán)重，料筒清理不方便，結(jié)構(gòu)不緊湊等問題，由于需二套料筒（一套塑化，一套注射），增大了機(jī)器體積和零部件數(shù)量，制造成本高，另外，還需二套加熱系統(tǒng)分別對(duì)螺桿塑化系統(tǒng)加熱和柱塞注射系統(tǒng)加熱，增加了總體能耗。傳統(tǒng)的往復(fù)螺桿式注射成型機(jī)，取消了注射柱塞，螺桿同時(shí)具有塑化和注射二個(gè)功能，所以螺桿不僅要做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以完成對(duì)物料的塑化，同時(shí)還要做往復(fù)的軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行注射，這就要求在螺桿設(shè)計(jì)和連接傳動(dòng)等方面加以特殊考慮，這就大大增加了整體系統(tǒng)的復(fù)雜程度和難度，制造、使用和維修成本都增加，而且，在塑化時(shí)，因伴隨著螺桿的軸向移動(dòng)，融料溫度形成的軸向溫差較大，且難以克服。針對(duì)上面二種傳統(tǒng)注射機(jī)存在的問題，盡管有諸多研究者進(jìn)行了探索，但都僅僅局限于對(duì)螺桿、柱塞、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)或者其它部件進(jìn)行的局部改變，沒有改變上述整體系統(tǒng)存在的根本原因，因此，必須從整體結(jié)構(gòu)及其作用原理上加以改變，才能得到整體和根本性的完善。眾多研究人員中，有部分研究者將振動(dòng)引入到塑料加工成型領(lǐng)域，利用螺桿的振動(dòng)對(duì)物料塑化擠出過程的影響來優(yōu)化擠出加工過程，提高擠出制品品質(zhì)。還有部分研究者利用柱塞或活塞的振動(dòng)來達(dá)到優(yōu)化塑化、擠出和注射加工過程的目的。國(guó)外文獻(xiàn)[1,2]介紹了其研制的流變注射成型機(jī)，聚合物熔體首先在螺桿作用下由料筒注入振動(dòng)腔，切換閥的方向，并由活塞施加振動(dòng)。然后由活塞注入模具型腔，在保壓的同時(shí)，繼續(xù)使熔體在模具澆口凍結(jié)前受到壓力振動(dòng)作用。綜上所述，現(xiàn)有對(duì)注射、擠出過程引入振動(dòng)的研究中，有的是通過對(duì)螺桿施加振動(dòng)來優(yōu)化注射、擠出過程，有的是通過對(duì)不與螺桿安裝在同一機(jī)筒內(nèi)的柱塞或活塞施加振動(dòng)，從而對(duì)聚合物熔體產(chǎn)生影響，進(jìn)而提高最終制品的性能。參考文獻(xiàn)：[1IbarJP.Controlofpolymerpropertiesbymeltvibrationtechnology:areview.PolymerEngineeringandScience.1998;38(1):1-20[2]A.Minardi,M.Boudeulle,E.Duval,SEtienne.Effectofthemouldingconditionsonthesemicrystallinestructureofpolypropylene.Polymer.1997,38(15):3957-3965。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，該裝置以一種全新的方式將振動(dòng)引入注射成型加工過程，改變了注射加工過程的機(jī)理，明顯提高了注射制品內(nèi)在品質(zhì)和外觀質(zhì)量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，包括機(jī)筒、柱塞、空心螺桿、料斗、座子、向心推力軸承組、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、注射座架、注射油缸、齒輪、移動(dòng)油缸及電熱圈；在所述塑化螺桿上設(shè)有貫通全長(zhǎng)的中心孔，所述柱塞位于塑化螺桿的中心孔內(nèi)并可軸向移動(dòng)，機(jī)筒、空心螺桿及柱塞均同軸，機(jī)筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)及注射油缸均安裝在注射座架上，移動(dòng)油缸的推桿與注射座架連接；其特征在于還包括振動(dòng)器及運(yùn)動(dòng)控制儀；在所述料筒內(nèi)設(shè)有塑化區(qū)及注射區(qū)，所述塑化區(qū)的直徑大于注射區(qū)的直徑，所述塑化螺桿位于料筒的塑化區(qū)內(nèi)，柱塞的右部位于注射區(qū)內(nèi)并間隙配合，在塑化螺桿的外表面設(shè)有外螺紋槽，所述外螺紋槽的左端與料斗連通，外螺紋槽的右端與機(jī)筒的注射區(qū)連通，所述振動(dòng)器安裝在注射油缸的推桿與柱塞之間；振動(dòng)器帶動(dòng)柱塞所作地運(yùn)動(dòng)為：軸向振動(dòng)、圓周振動(dòng)、同時(shí)進(jìn)行軸向振動(dòng)與圓周振動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)控制儀控制振動(dòng)器振動(dòng)。在本技術(shù)方案中，分為二種不同情況。本技術(shù)方案的情況一，所述注射區(qū)的內(nèi)孔為階梯孔，階梯孔中孔徑大的部位與塑化區(qū)連通，階梯孔中孔徑小的部位與注射孔連通，所述柱塞右部的外圓面與階梯孔中孔徑大的一段有縫隙，已塑化好的融料可在壓力下通過該縫隙進(jìn)入注射區(qū)的右段，柱塞右部的外圓面與階梯孔中孔徑小的部位為滑動(dòng)配合，但融料無法從其配合間隙中通過。本技術(shù)方案的情況二，所述注射區(qū)的內(nèi)孔為直通孔，柱塞右部的外圓面與機(jī)筒的注射段內(nèi)孔全段都有能使融料通過的縫隙，柱塞在機(jī)筒的注射段任何軸向位置時(shí)，已塑化好的融料均可在壓力下通過縫隙進(jìn)入注射段右端。在本技術(shù)方案中，所述振動(dòng)器是超聲波振動(dòng)器或機(jī)械振動(dòng)器或電磁振動(dòng)器或液壓振動(dòng)器或氣動(dòng)振動(dòng)器或是以上方式間的組合。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，包括機(jī)筒、柱塞、空心螺桿、料斗、座子、向心推力軸承組、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、注射座架、注射油缸、齒輪、移動(dòng)油缸及電熱圈；在所述塑化螺桿上設(shè)有貫通全長(zhǎng)的中心孔，所述柱塞位于塑化螺桿的中心孔內(nèi)并可軸向移動(dòng)，機(jī)筒、空心螺桿及柱塞均同軸，機(jī)筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)及注射油缸均安裝在注射座架上，移動(dòng)油缸的推桿與注射座架連接；其特征在于還包括運(yùn)動(dòng)控制儀及振動(dòng)器，所述振動(dòng)器安裝在柱塞與注射油缸的活塞桿之間，注射油缸的活塞桿推動(dòng)振動(dòng)器及柱塞軸向移動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)控制儀控制振動(dòng)器振動(dòng)；在所述料筒內(nèi)設(shè)有塑化區(qū)及注射區(qū)，所述塑化區(qū)的直徑與注射區(qū)的直徑相同，所述塑化螺桿位于料筒的塑化區(qū)內(nèi)，在柱塞的右端設(shè)有止逆結(jié)構(gòu)，所述止逆結(jié)構(gòu)位于注射區(qū)內(nèi)并可將注射區(qū)內(nèi)的融料推向注射口；在塑化螺桿的外表面設(shè)有外螺紋槽，所述外螺紋槽的左端與料斗連通，外螺紋槽的右端與機(jī)筒的注射區(qū)連通；所述振動(dòng)器安裝在注射油缸的推桿上或柱塞上，振動(dòng)器帶動(dòng)柱塞所作地運(yùn)動(dòng)為：軸向振動(dòng)、圓周振動(dòng)、同時(shí)進(jìn)行軸向振動(dòng)與圓周振動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)控制儀控制振動(dòng)器振動(dòng)。在本技術(shù)方案中，所述止逆結(jié)構(gòu)位是防止注射物料倒流的單向閥或止逆頭。在本技術(shù)方案中，所述振動(dòng)器是超聲波振動(dòng)器或機(jī)械振動(dòng)器或電磁振動(dòng)器或液壓振動(dòng)器或氣動(dòng)振動(dòng)器，或是以上諸種方式的組合。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.將振動(dòng)力場(chǎng)引人到塑料注射擠出成型過程，對(duì)加工過程中的壓力、溫度和熔體的流動(dòng)性都有很大影響，塑料熔體的有效粘彈性和粘度減小，流動(dòng)性增加，擠出壓力或注射壓力降低，流率增大，物料的混合剪切加強(qiáng)，能明顯改善成型制品的性能，通過對(duì)施加振動(dòng)后注射成型制品進(jìn)行力學(xué)性能、DSC和密度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)引入后，動(dòng)態(tài)注射成型制品的拉伸和沖擊強(qiáng)度提高，密度變大，試樣的結(jié)晶度提高，制品內(nèi)在品質(zhì)和外觀質(zhì)量都有很大改善和提高。2.相比于塑料加工成型中其他結(jié)構(gòu)形式的振動(dòng)，本專利具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，而相較于那些使用螺桿振動(dòng)方式的塑料成型機(jī)，此點(diǎn)更顯突出。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中機(jī)筒、柱塞及空心螺桿配合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中機(jī)筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的機(jī)筒、柱塞及空心螺桿配合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中機(jī)筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖1及圖4中空心螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7中機(jī)筒、柱塞及空心螺桿配合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖7中機(jī)筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是圖7中空心螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖7中柱塞的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖11中A-A剖視放大圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以互相結(jié)合。在本發(fā)明描述中,術(shù)語“左”及“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例一如圖1至圖3所示，其是一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，包括機(jī)筒1、柱塞2、空心螺桿3、料斗4、座子5、向心推力軸承組6、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7、電機(jī)8、注射座架9、注射油缸10、運(yùn)動(dòng)控制儀11、振動(dòng)器12、齒輪13、移動(dòng)油缸14及電熱圈15；其中所述機(jī)筒1安裝在注射座架9上，所述料斗4安裝在機(jī)筒1的左端，在機(jī)筒1內(nèi)分為塑化區(qū)101及注射區(qū)102，機(jī)筒1的塑化區(qū)101呈圓錐狀，塑化區(qū)101的直徑大于注射區(qū)102的直徑，機(jī)筒1的注射區(qū)102為階梯孔式，注射區(qū)102左段（靠近塑化區(qū)101）孔徑大，注射區(qū)102右段（靠近注射機(jī)頭）孔徑小，柱塞2的外圓與機(jī)筒1注射段102的左段內(nèi)孔間有一定縫隙，已塑化好的融料在壓力下通過該縫隙進(jìn)入注射段102的右段，柱塞2的外圓與機(jī)筒1的注射段102的右段內(nèi)孔間為滑動(dòng)配合，融料無法從注塞2與注射段102的右段配合間隙中通過；機(jī)筒1的注射段102的右段容積必須大于注射機(jī)所設(shè)定的最小注射量；所述移動(dòng)油缸14的推桿與注射座架9連接，移動(dòng)油缸14的推桿推動(dòng)注射座架9水平左右移動(dòng)；所述電熱圈15套裝在機(jī)筒1外；所述空心螺桿3位于機(jī)筒1的塑化區(qū)101內(nèi)，空心螺桿3的外表面呈圓錐狀，在空心螺桿3的外表面設(shè)有連續(xù)的外螺紋301，所述外螺紋301的左端與料斗4連通，外螺紋301的右端與注射區(qū)102連通，空心螺桿3的左端伸出機(jī)筒1外；所述柱塞2位于空心螺桿3的中心孔內(nèi)并可軸向水平移動(dòng)，機(jī)筒1、空心螺桿3及柱塞2均同軸，注射機(jī)的物料塑化和物料注射都是在同一機(jī)筒內(nèi)完成；所述座子5、向心推力軸承組6及齒輪13均安裝在空心螺桿3的左端；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7、電機(jī)8及注射油缸10均安裝在注射座架9上，電機(jī)8帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)齒輪13，齒輪13帶動(dòng)空心螺桿3轉(zhuǎn)動(dòng)；所述振動(dòng)器12安裝在柱塞2與注射油缸10的推桿之間，振動(dòng)器12帶動(dòng)柱塞2所作地運(yùn)動(dòng)為：軸向振動(dòng)、圓周振動(dòng)、同時(shí)進(jìn)行軸向振動(dòng)與圓周振動(dòng)，或者振動(dòng)器12帶動(dòng)柱塞2作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制儀11控制振動(dòng)器12振動(dòng)，振動(dòng)器12是超聲波振動(dòng)器或機(jī)械振動(dòng)器或電磁振動(dòng)器或液壓振動(dòng)器或氣動(dòng)振動(dòng)器，也可以是以上諸種方式的組合。工作時(shí)，空心螺桿3在機(jī)筒1的塑化區(qū)101內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成物料塑化熔融，熔融物料在壓力下通過柱塞2與機(jī)筒1的注射區(qū)102的間隙進(jìn)入注射機(jī)頭，當(dāng)系統(tǒng)完成合模過程后，移動(dòng)油缸14的推桿帶動(dòng)注射座架9右移，并帶動(dòng)包括機(jī)筒1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7、電機(jī)8和注射油缸10在內(nèi)的整體的塑化注射系統(tǒng)向右移動(dòng)，直到注射噴嘴與模具貼合聯(lián)通，然后再向注射油缸10內(nèi)通入壓力油，注射油缸10的推桿推動(dòng)柱塞2在機(jī)筒1的注射區(qū)102內(nèi)向右作直線運(yùn)動(dòng)，而與此同時(shí)，振動(dòng)器12會(huì)在運(yùn)動(dòng)控制儀11控制下帶動(dòng)柱塞2進(jìn)行振動(dòng)，使機(jī)筒1的注射區(qū)102內(nèi)的熔融物料以脈動(dòng)方式注入模腔，并使柱塞2進(jìn)行連續(xù)的保壓和補(bǔ)縮，柱塞2的振動(dòng)一直保持到直至工件在模腔中冷卻定型；然后柱塞2從機(jī)筒1的注射區(qū)102內(nèi)向左后退，空心螺桿3開始下一輪旋轉(zhuǎn)塑化。實(shí)施例二如圖4至圖6所示，其是一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，它的工作原理與實(shí)施例一基本相同，其結(jié)構(gòu)示意圖也與圖1類似，所不同的是其機(jī)筒1的注射段102為直通孔式，柱塞2的外圓與機(jī)筒1的注射段102內(nèi)孔全段都有能使融料通過的縫隙，柱塞2在機(jī)筒1的注射段102任何軸向位置時(shí)，已塑化好的融料在壓力下通過縫隙進(jìn)入前端；實(shí)施例三如圖7至圖12所示，其是一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，其結(jié)構(gòu)及工作原理基本上與實(shí)施例一相同，所不同的是塑化區(qū)101與注射區(qū)102的直徑相同，在柱塞2的右端安裝有防止注射物倒流的單向閥16，所述單向閥16位于注射區(qū)102內(nèi)并可軸向移動(dòng)。工作時(shí)，空心螺桿3在機(jī)筒1塑化區(qū)101內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成物料塑化，熔融物料在壓力下通過單向閥16，直接充滿注射區(qū)102右段；當(dāng)系統(tǒng)完成合模過程后，移動(dòng)油缸14的推桿帶動(dòng)注射座架9向右前移，并帶動(dòng)包括機(jī)筒1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7、電機(jī)8和注射油缸10在內(nèi)的整體的塑化注射系統(tǒng)向右移動(dòng)，直到注射噴嘴與模具貼合聯(lián)通，然后再向注射油缸10內(nèi)通入壓力油，推動(dòng)柱塞2在機(jī)筒1的注射區(qū)102內(nèi)中作直線運(yùn)動(dòng)，而與此同時(shí)，振動(dòng)器12會(huì)在運(yùn)動(dòng)控制儀11控制下帶動(dòng)柱塞進(jìn)行振動(dòng)，將機(jī)筒1的注射區(qū)102右段內(nèi)的熔融物料以脈動(dòng)方式注入模腔，并使柱塞2進(jìn)行連續(xù)的保壓和補(bǔ)縮，柱塞2的振動(dòng)一直保持到直至工件在模腔中冷卻定型；然后柱塞2從機(jī)筒1的注射區(qū)102內(nèi)中向左后退，空心螺桿3開始下一輪旋轉(zhuǎn)塑化。實(shí)施例四如圖13所示，其是一種振動(dòng)柱塞式注射成型裝置，其結(jié)構(gòu)及工作原理基本上與實(shí)施例三相同，所不同的是用止逆頭17代替單向閥16，止逆頭17是一種防止注射時(shí)熔融物料倒流的裝置，其工作原理與單向閥極為相似，由于此項(xiàng)技術(shù)已比較成熟，且非本專利重點(diǎn)內(nèi)容，故在此不再對(duì)止逆頭結(jié)構(gòu)原理加以敘述。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作出詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換及變形仍落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。