[发明专利]熔体脉动辅助注射成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及各种塑料零部件的成型制作，尤其涉及一种熔体脉动辅助注射成型装置及方法。

技术背景

对于塑料注塑行业，传统设备、工艺所生产的聚合物制品往往容易出现强度不高、熔接痕、应力开裂等缺陷，成型过程中难以对其质量、形态进行有效地控制，制件性能稳定性差，很难满足特殊的使用要求。

现有技术中，注射成型装置包括定模和动模。定模包括定模座板和固定安装在定模座板上的定模板。动模包括动模座板、拉料杆、顶出机构和随动模座板移动的型腔板。模具闭合后，注塑机将预塑好的聚合物熔体经流道注射入型腔内，聚合物熔体逐渐冷却固化后，开启模具，顶出机构顶出注塑制件。

为了获取高性能的注塑制件，往往需要提高注塑压力和保压压力来获得分子链高度取向的结构形态，但同时造成了制件各向异性，存在大量的残余应力，影响塑件的使用寿命。因此，如何对注塑制件的结构形态进行有效的控制显得很有必要。

M.J.Bevis等人最早提出剪切控制取向成型技术(shear controlledorientation in injection molding，SCORIM)。注塑机将预塑好的聚合物熔料经流道板注射入模具型腔，由动态保压装置的两个活塞A和B以相同的频率呈反方向运动，推动熔体在型腔中往复流动，同时制件由表及里不断被冻结，直到整个型腔中的熔体完全冷却固化，形成多层取向试样。申开智等人在SCORIM技术基础上成功研制了动态保压注射成型(oscillation packing injectionmolding，OPIM)装置，将两个推拉油缸安装在模具的热流道板上，实现型腔内的熔体往复流动。上述两种成型技术都是利用低频(小于0.5Hz)、大振幅的剪切场来获取高性能制件，取得了大量关于剪切场下聚合物结构与性能关系的成果，由于该技术需要相对复杂的液压装置，导致该项技术至今未得到应有的推广与应用。

H.Becker发明了推拉注射工艺(push-pull injection molding process，PPIMP)。两个注射单元A、B螺杆同时向型腔进料；保压时，A、B螺杆交替进退，如此循环，带动模腔内的塑料熔体产生往复的剪切流动。此工艺特点是周期比较长，往复10次左右，有时高达40次。要求补料充足，模腔及浇口尺寸设计得较大，单个螺杆的前进和后退的距离为10～15mm，以容纳螺杆推拉作用而溢出模腔的熔体。制品在熔体推拉方向上得到了明显的增强，消除了熔接痕、缩孔、疏松、裂纹等缺陷，但需要两台注塑设备。

上述加工方法中，振动场叠加位置都是在模具型腔外的浇注系统，这样做虽然改善了熔体充模流动行为，但聚合物熔体高粘性限制了振动场在流道和型腔中的有效传递距离，往往造成制品力学性能提高不大或者制件性能呈现明显的各向异性；同时，振动能量损失大，周期长，效率低。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，解决了塑料熔体高粘性限制熔体在流道和型腔中的有效传递的问题，提供了一种有利于降低熔体粘度，提高了注塑和保压压力在模腔中的有效传递，实现了塑料熔体高效流动充模与有效补料，改善了塑料注塑件成型质量的熔体脉动辅助注射成型装置及方法。

本发明提供的熔体脉动辅助注射成型装置，包括定模和动模；所述定模包括定模座板和固定安装在定模座板上的定模板；所述动模包括动模座板、随动模座板移动的型腔板、振动杆、驱动振动杆沿其轴线往复运动的振动器以及设置在型腔板与动模座板之间并用于顶出注塑制件的顶出机构；所述振动杆穿过型腔板的中部并与其滑动配合，振动杆的前端与定模板中部的主流道对应；所述振动器设置在动模座板与型腔板之间。

进一步，所述顶出机构包括顶杆、顶板、定距螺钉和由注射机脱模液压杆驱动的顶出板；所述顶出板设置在动模座板的内侧并可相对动模座板沿振动杆的轴线方向移动；所述定距螺钉的一端固定在顶出板上，另一端固定设置在顶板上；所述顶杆的一端固定在顶板上，另一端穿入型腔板内并与型腔板滑动配合，顶杆的穿入端与型腔板内的型腔对应；

进一步，还包括导向套，所述导向套通过螺纹配合安装在型腔板的中部，所述振动杆穿过导向套并与其滑动配合；

进一步，所述振动杆的前端沿轴线的截面呈菱形结构。

本发明还提供了一种熔体脉动辅助注射成型方法，包括如下步骤：

1)将原材料放入注射机干燥料桶内干燥好后，装入注射机料筒内进行塑化；

2)启动注塑机合模系统进行闭合模具；

3)注塑机的螺杆将塑化好的熔料经注射机喷嘴注射入浇口套内的主流道内，流经分流道和浇口并进入型腔板内的型腔内，型腔注射满后进行保压；