注射成型系统以及制造部件的方法技术方案

本公开提供了一种注射成型装置和制造部件的方法。该装置可以包括料桶，该料桶包括：第一部段，其具有通过喷嘴或浇口插入件与模具相关联的端部；第二部段，其联接到料斗，该料斗被被构造成将材料填充到料桶中；以及温度过渡部段，其介于第一部段与第二部段之间。该装置可以包括放置在料桶内部并相对于料桶可旋转的挤出螺旋件。该装置可以包括与料桶的第一部段相关联的一个或多个加热器，以加热料桶内部的材料。挤出螺旋件相对于料桶的旋转可以将材料持续挤出到模具中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】注射成型系统以及制造部件的方法相关专利申请的交叉引用该专利申请要求于2014年12月4日提交的题为“Extrude-to-FillInjectionMoldingandExtrusionScrew”的美国临时专利申请No.62/087,414、于2014年12月4日提交的题为“NozzleShut-offforExtrude-to-FillInjectionMoldingSystem”的美国临时专利申请案No.62/087,449以及于2014年12月4日提交的题为“ControlSystemforExtrude-to-FillInjectionMolding”的美国临时专利申请No.62/087,480根据35U.S.C.119(e)法案的权益，这些临时专利申请的每一个都以其整体通过引用并入本文。
本公开一般涉及注射成型系统。更具体地，本公开涉及注射成型系统和制造部件的方法。
技术介绍
传统注射成型系统主要通过由挤出螺旋件的旋转而动态产生的剪切热而熔化诸如塑料的材料。在传统注射成型系统中动态产生的剪切热取决于使用高纯度和稠度的石油基塑料树脂。图1是传统注射成型系统100的示意图。注射区域112位于挤出螺旋件102的前面，以在注射之前保持熔融材料。止回环104或止回阀用于在介于喷射之间的回收挤出阶段期间允许向前熔体流动并阻止熔融材料回流到挤出螺旋件102中。当向熔体施加注射压力时，可能会发生回流。材料可以通过主要使用剪切热而熔化。例如，熔融状态可以由带状加热器114生成的约75％的剪切热和约25％的传导热产生。传统挤出螺旋件102设计有大间距132以促进剪切发热并混合冷热塑料。如图1所示，螺旋件102的根部直径134靠近料斗106时较窄，该料斗106通过料桶110的入口进给原料。根直径沿挤出螺旋件朝向喷嘴108的长度而增加以产生压缩区域来促进剪切发热。螺旋件102的螺纹高度136朝向喷嘴108减小，这减小了螺旋件102和料桶110之间的空间。在回收挤出阶段期间，通过使用马达150旋转挤出螺旋件来沿螺旋件102的长度输送熔融材料到料桶110中的注射区域112中。注射区域112介于喷嘴108与挤出螺旋件102的端部处的止回环104之间。熔融材料通过冷塞(coldslug)而被捕获在注射区域中，该冷塞在注射周期之后密封喷嘴108并且在回收挤出阶段期间阻止塑料通过浇口146和流道142流入模具140。在注射周期期间，由气缸138在非常高的注射压力下不旋转地向前驱动螺旋件102。螺旋件102和止回环104可以一起用作柱塞以将熔融材料注入到模具中。回收挤出阶段可能仅占整个成型时间的10-25％，使得当挤出螺旋件除了在回收挤出阶段期间之外不旋转时，也可能损失剪切热。传统注射成型系统100依赖于在每次喷射之间冷塞在喷嘴108中的形成。塑料的冷塞是导致传统注射成型系统100的最大低效率之一。冷塞需要非常高的压力从喷嘴108移除，以允许熔融材料流入模具空腔中。需要高注射压力以通过流道142将熔融材料推入模具空腔中。通常需要介于20,000和30,000psi之间的注射压力来在模具空腔中获得500psi至1,500psi的压力。由于该高注射压力，传统注射成型系统100需要厚壁的料桶110，这降低了从围绕料桶110的带状加热器114向材料的热传导。传统注射成型系统100可以使用液压系统或电动马达128来为夹紧系统120提供动力，夹紧系统120可以包括固定压板122A-B、可移动压板124和拉杆126。夹紧气缸130必须施加足够的压力以在注射期间保持模具关闭。传统注射成型系统需要用于注射系统118和夹紧系统120的大而昂贵的能源。这些能源必须由庞大的机器结构支撑，这增加了设备基础设施成本，这些设备基础设施包括采购、运行和维护成本高昂的供电设施、厚混凝土地基或地板以及超大型HVAC系统。传统注射成型系统产生的剪切热限制了其对某些材料(如生物基塑料)成型的能力。生物基塑料被施加在传统注射成型系统中的压力降解，从而对在注射成型石油基塑料的工艺中用于产生剪切热的机器产生的压力产生负面反应。公开在被授予R.Fitzpatrick的题为“InjectionMoldingMethodandApparatus”的美国专利8,163,208中的最近开发的注射成型系统，使用静态热传导代替剪切热来熔化塑料。所公开的系统可以将生物基塑料成型成小零件。具体地说，所公开的系统包括定位在管状螺旋件内并且穿过管状螺旋件中心的柱塞。通常，在注射周期期间将整个螺旋件向前移动将需要大型注射气缸。在所公开的系统中，直径较大的整个螺旋件不移动。只有柱塞被推进，这需要很小的注射气缸来将力施加在柱塞上。所公开的系统在每次喷射或喷射周期之间回收并输送在柱塞前面的熔融材料，并且通过柱塞将熔融材料注入到模具中。零件尺寸由柱塞的面积乘以柱塞行程的长度来确定，因为它限定了注射期间的体积，但零件尺寸限于柱塞的小排量体积，通常约为3-5克塑料，这是小喷射量。需要成型具有不限喷射量的零件。此外，传统注射成型系统100在启动时需要经验丰富的操作者手动清洗操作。例如，操作者可以首先启动料桶加热器114并等待直到嵌入塑料或树脂的螺旋件102松动以允许螺旋件马达150被启动。产生初始剪切热需要清洗过程。当操作者旋转螺旋件102以使树脂向前移动时清洗过程开始，并且螺旋件102被向后驱动到其注射位置。然后，操作者激活注射力以向前驱动螺旋件102，从而允许将树脂从喷嘴108排出到机床上。重复循环过程以产生初始剪切热，直到树脂从喷嘴108排出，这表明材料可能足够热，使得操作者可以开始成型。手动操作非常主观并且需要熟练的操作者启动机器并调整成型过程。后续成型操作必须毫不中断地一致满足剪切发热要求。可能涉及本公开的包括各种注射成型系统的文献，包括美国专利No.7,906,048、美国专利No.7,172,333、美国专利No.2,734,226、美国专利No.4,154,536、美国专利No.6,059,556和美国专利No.7,291,297。然而，这些建议可能会被改进。仍然存在开发可以为各种应用提供额外的灵活性的自动化和更有效的系统来解决现有注射成型系统的问题的需要。
技术实现思路
本公开总体上提供一种注射成型系统，其在本文中可以称为挤出-填充(ETF)式注射成型装置、机器或系统。在一个实施例中，该注射成型装置可以包括料桶，该料桶包括：第一部段，其具有通过喷嘴或浇口插入件联接到模具的端部；第二部段，其联接到料斗，该料斗被构造成将材料填充到料桶中；以及温度过渡部段，其介于第一部段和第二部段之间。该装置还可以包括在料桶内部的挤出螺旋件。该装置还可以包括一个或多个加热器，其被放置在料桶的第一部段外部以加热料桶内部的材料，其中料斗被构造成循环冷却流体。在一个实施例中，挤出-填充式注射成型装置可以包括中空内部的挤出螺旋件，其被构造成在挤出螺旋件内部容纳加热器。该装置还可以在挤出螺旋件外部包括料桶。具有一端的料桶通过喷嘴或浇口插入件联接到模具。该装置还可以包括联接到料桶的相对端并被构造成将材料进给到料桶中的料斗，该料斗被构造成循环冷却流体。该装置还可以包括一个或多个加热器，其被放置在料桶外部离料斗一定距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：料桶，其包括：第一部段，其具有通过喷嘴或浇口插入件与模具相关联的端部；第二部段，其联接到料斗，所述料斗被构造成将材料填充到所述料桶中；以及温度过渡部段，其介于所述第一部段与所述第二部段之间；挤出螺旋件，其被放置在料桶内部并且能相对于料桶旋转；以及一个或多个加热器，其与所述料桶的第一部段相关联，以加热料桶内部的材料，其中所述挤出螺旋件相对于所述料桶的旋转将所述材料持续挤出到所述模具中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.04 US 62/087,414;2014.12.04 US 62/087,449;1.一种装置，包括：料桶，其包括：第一部段，其具有通过喷嘴或浇口插入件与模具相关联的端部；第二部段，其联接到料斗，所述料斗被构造成将材料填充到所述料桶中；以及温度过渡部段，其介于所述第一部段与所述第二部段之间；挤出螺旋件，其被放置在料桶内部并且能相对于料桶旋转；以及一个或多个加热器，其与所述料桶的第一部段相关联，以加热料桶内部的材料，其中所述挤出螺旋件相对于所述料桶的旋转将所述材料持续挤出到所述模具中。2.如权利要求1所述的装置，其中所述材料选自由非晶态热塑性塑料、结晶或半结晶热塑性塑料、原生树脂、具有玻璃纤维、碳纤维或纤维素纤维的增强型塑料、再生热塑性塑料、混合与共混型热塑性树脂、有机树脂、有机食品化合物、碳水化合物基树脂、糖基化合物、明胶//丙二醇化合物、淀粉基化合物和金属注射成型(MIM)原料组成的组。3.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述挤出螺旋件包括选自由铜、铜合金、黄铜、黄铜合金、碳钢、不锈钢组成的组的传导材料，其中任何一种材料都能用铬或其它专业电镀进行处理。4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述料桶或所述挤出螺旋件包括用于感应加热的磁性材料的一部分。5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述料斗被构造成循环冷却流体。6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述料桶的所述温度过渡部段具有允许材料形成密封区域以高效地泵送熔融材料的长度。7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述挤出螺旋件和所述料桶具有阶梯式外径和内径。8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述挤出螺旋件沿轴向方向固定。9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述材料主要由所述一个或多个加热器加热。10.一种装置，包括多个如前述权利要求1-9中任一项所述的装置，这些装置被布置成从模具空腔的多个浇口填充单个模具空腔或被布置成填充模具内的多个模具空腔。11.如权利要求10所述的装置，其中所述多个装置中的每个装置被独立地控制以便一旦达到目标压力就停止材料流动。12.如权利要求10-11中任一项所述的装置，其中所述多个装置中的每个装置向相应的控制器提供单独的压力数据。13.一种挤出-填充式注射成型装置，包括：挤出螺旋件，其被构造成顺时针和逆时针旋转；料斗，其被联接到在所述挤出螺旋件外部的料桶，所述料斗被构造成将材料填充到所述料桶中并循环冷却流体；以及一个或多个加热器，其在离所述料斗一定距离处与所述料桶相关联以...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·菲茨帕特里克，
申请(专利权)人：加注有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US