一种橡胶动态注射成型装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于橡胶产品的成型领域，公开了一种橡胶动态注射成型装置。该装置包括依次连接的橡胶冷喂料螺杆挤出机、滑环、振动套、注射喷嘴、上垫板、上模板、下模板、下垫板以及电液式液压振动系统，该装置是在注射模具位置叠加振动场。本实用新型专利技术提供的动态注射成型装置能够增加橡胶填充能力、降低注射压力、节省能耗以及提高产品质量，特别是使成型尺寸大、高质量的橡胶制品成为可能。

A dynamic rubber injection molding device

The utility model belongs to the molding field of rubber products, and discloses a rubber dynamic injection molding device. The device includes rubber cold feed screw extruders, slip rings, vibration sleeves, injection nozzles, upper cushion plates, upper formwork, lower formwork, lower pad and electro-hydraulic hydraulic vibration system, which are connected with each other in order to superimpose vibration field in the injection mold location. The dynamic injection molding device provided by the utility model can increase the filling ability of the rubber, reduce the injection pressure, save energy consumption and improve the product quality, especially making the rubber products with large molding size and high quality possible.

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶动态注射成型装置
本技术涉及橡胶产品的成型制作，特别涉及一种橡胶动态注射成型装置。
技术介绍
橡胶注射成型产品具有高的致密性，准确的尺寸精度，优异的使用性能，高的生产率的特点，使其广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面。随着科技进步的发展，汽车、航空、国防、尖端科技领域的进步，对橡胶制品提出越来越高的要求，橡胶制品向着大尺寸、高质量、截面形状复杂化方向发展。传统的成型方法通常是采用螺杆柱塞式注射机或者螺杆往复式注射机进行橡胶制品的成型，该技术用于尺寸较小，长度较短的橡胶制品成型，如果橡胶制品质量增加，长度增加，由于橡胶的弹性明显，流动阻力大，粘度高，大型橡胶制品成型难以一次填充完整，需要将塑化好的胶料反复注射才能将模腔注满，这样会造成制品均一性下降，表面质量差等缺陷；又或者采用大型注射设备，将会带来注射压力大、设备体积庞大、能耗高的缺点，也有不少报道是在塑胶挤出成型过程中，有将振动施加在成型过程中，比如中国专利ZL201320792167.7公开了一种振动注射注塑机，该专利是在螺杆尾部连接一套轴向振动装置，轴向振动力直接传递到螺杆，再经由螺杆将轴向振动传递至整个料筒内的熔融树脂，虽然橡胶和塑料两种材料虽都属于高分子材料，但两者之间存在着典型的不同：(1)分子结构、分子量分布不同；橡胶多为非极性高聚物，分子链多含有双键，分子量比塑料大，且分子量分布比塑料宽；橡胶分子链链节短，链节多，柔顺性要优于塑料，变形量大弹性大，由弹性恢复引起的挤出胀大行为明显。(2)橡胶的流动粘度要高于塑料，流动性差，分子量达到105以上，分子间作用力增加，分子链运动克服阻力增加，流动困难，故用橡胶材料来成型比塑料成型要困难的多。(3)橡胶流动时压力损失要大于塑料。橡胶挤出胀大行为、剪切生热、挤出物表面状态都与压力损失有直接的关系。(4)加工温度不同，橡胶挤出过程中温度控制要比塑料严格的多。塑料挤出的控制温度一般为180℃～250℃，而橡胶的控制温度为100℃以下，避免过高的温度引起胶料的焦烧导致成型失败。根据橡胶的流变特性，橡胶分子能够流动的原因在于存在自由活动的空间，分子链的自由空间体积与压力有直接关系，压力大，自由空间体积减少，使分子活动受阻，链的活动能力反而下降，反而会使胶料的流动性下降，所以现有技术都没有从根本上改变橡胶的流动性，降低橡胶的粘度，不利于模具填充能耗降低有限；本技术起初也尝试将塑胶叠加振动场的方式应用到橡胶成型技术中，但是经过无数次的试验和设计，技术人发现塑料加工过程中的振动施加的设备和方法对于橡胶并不理想，甚至一度放弃了将振动场施加到橡胶注射成型的最初努力，而也正是因为两种材料的明显不同，在以往的论文和专利中未将振动技术应用于橡胶成型过程中，然而随着试验的进行，我们经过创造性的劳动得到了一种注射成型装置，该装置能够从根本上提高橡胶流动性、增加橡胶填充能力、降低注射压力、节省能耗、降低生产成本以及提高橡胶产品的质量。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种橡胶动态成型装置，在橡胶的成型过程中胶料的主剪切方向上的注射模具位置叠加振动场，在不改变模具结构、材料配方的基础上，改变胶料的流动性，降低能耗。这种振动装置可以应用于橡胶挤出成型和注射成型过程中，并在此基础上成功开发了一种橡胶最优动态成型工艺。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种橡胶动态注射成型装置，包括依次连接的橡胶冷喂料螺杆挤出机、滑环、振动套、注射喷嘴、上垫板、上模板、下模板、下垫板以及电液式液压振动系统，其中，振动套是一两端为圆柱状中间为圆锥台状的空腔结构，滑环是一中空套筒结构，滑环的一端通过连接环与橡胶冷喂料螺杆挤出机固定连接，另一端侧圆周上设有第一凸缘，外侧圆周上设有第二凸缘，第一凸缘与第二凸缘的间距为20～25mm，第一凸缘与振动套前端间隙配合，第二凸缘上安装弹性圈，振动套后端与注射喷嘴固定连接，上垫板开设与注射喷嘴相适配的半圆槽以及与半圆槽相连通的通孔，上模板开设通孔，上模板和下模板闭合形成封闭模腔，模腔、上模板通孔、上垫板通孔、注射喷嘴通孔、振动套空腔以及滑环空腔同轴线设置并依次对应形成橡胶流动通道。第一凸缘与第二凸缘的间距为20～25mm，第一凸缘与振动套前端间隙配合，第二凸缘上安装弹性圈，此时振动套前端端面与弹性圈恰好相接触，并且振动套前端的圆柱状空腔的长度大于第一凸缘的厚度，从而留出足够的振动空间，该振动空间的长度大于最大振动振幅。本技术提供的注射成型装置的滑环的结构设置、振动套筒的结构设置以及两者之间的连接关系，既能保证与振动套之间的滑动，更能使混炼胶在振动套筒与滑环的相对运动中产生与振动系统同频率、同振幅的振动，此振动改变了混炼胶与金属壁面的黏附关系，改变了分子链的移动特点，橡胶的流变性发生改变。作为优选，第一凸缘与振动套前端间隙配合的间隙大小为0.03mm；所述第一凸缘外侧沿圆周方向均距开设数圈凹槽，凹槽的之间的间隔为5mm，每个凹槽的深度为5mm；凹槽的设置能够保证滑环与振动套之间滑动顺畅，第一凸缘内凹槽结构的设置既可以起到密封胶料的作用又能使胶料不从滑环处溢出。需要指出的是，上模板与下模板之间的模腔形状可以根据实际需要任意设置，上模板和下模板可以采用设置在下垫板处常用的压合装置闭合。作为优选，所述振动套与上垫板之间通过连接套筒连接加固，连接套筒内表面与注射喷嘴螺纹连接。上垫板半圆槽的半径R1与注射喷嘴半径R2的关系为R1＝R2+1～2mm，这种尺寸要求，可以防止注射结束时系统凝料嵌在上垫板凹槽内，使系统凝料橡胶制品的取出不便，降低了注射成型的效率，甚至阻碍下一周期注射的进行。上垫板和下垫板内分别安装加热件，能够保证模具加热到指定温度；弹性圈可以采用橡胶等弹性较大的弹性体材料制备而成，弹性圈的厚度为15-18mm，工作时可以保证合适的预压缩量。振动套后端与注射喷嘴螺纹连接，滑环与连接环螺纹连接，连接环与橡胶冷喂料螺杆挤出机螺纹连接。本技术提供了一种橡胶动态成型装置，与现有技术相比，本技术存在以下优点：(1)本技术提供的橡胶动态成型装置的连接环的结构设置，振动衰减几乎可以忽略不计，从而使振动套筒与滑环的相对运动中产生与振动系统同频率、同振幅的振动，振动改变了混炼胶与金属壁面的黏附关系，改变了分子链的移动特点，橡胶的流变性发生改变；(2)橡胶动态成型装置是在注射模具的位置叠加振动场，橡胶的成型过程中在胶料的主剪切方向上叠加振动场，在不改变模具结构、材料配方的基础上，改变胶料的流动性，降低能耗；(3)在剪切生热和加热机筒的共同作用下，橡胶温度升高由高弹态变为粘流态，通过注射喷嘴进入模腔，胶料与橡胶流动通道的壁面的粘附作用的改变，使胶料在振动过程中流动状态发生改变。由以上技术方案可知，本技术能够增加橡胶填充能力、降低注射压力、节省能耗以及提高产品质量，特别是使成型尺寸大、高质量的橡胶制品的挤出成为可能。附图说明图1为本技术所提供的橡胶动态成型装置的结构示意图；图2为滑环局部放大图；图3为实施例2的橡胶动态(f＝30Hz，A＝0.5mm)和静态(f＝0，A＝0)注射压力曲线；图4为实施例3的静态下(f＝0，A＝0)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶动态注射成型装置，其特征在于，包括依次连接的橡胶冷喂料螺杆挤出机、滑环、振动套、注射喷嘴、上垫板、上模板、下模板、下垫板以及电液式液压振动系统，其中，振动套是一两端为圆柱状中间为圆锥台状的空腔结构，滑环是一中空套筒结构，滑环的一端通过连接环与橡胶冷喂料螺杆挤出机固定连接，另一端侧圆周上设有第一凸缘，外侧圆周上设有第二凸缘，第一凸缘与第二凸缘的间距为20～25mm，第一凸缘与振动套前端间隙配合，第二凸缘上安装弹性圈，振动套后端与注射喷嘴固定连接，上垫板开设与注射喷嘴相适配的半圆槽以及与半圆槽相连通的通孔，上模板开设通孔，上模板和下模板闭合形成封闭模腔，模腔、上模板通孔、上垫板通孔、注射喷嘴通孔、振动套空腔以及滑环空腔同轴线设置并依次对应形成橡胶流动通道。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶动态注射成型装置，其特征在于，包括依次连接的橡胶冷喂料螺杆挤出机、滑环、振动套、注射喷嘴、上垫板、上模板、下模板、下垫板以及电液式液压振动系统，其中，振动套是一两端为圆柱状中间为圆锥台状的空腔结构，滑环是一中空套筒结构，滑环的一端通过连接环与橡胶冷喂料螺杆挤出机固定连接，另一端侧圆周上设有第一凸缘，外侧圆周上设有第二凸缘，第一凸缘与第二凸缘的间距为20～25mm，第一凸缘与振动套前端间隙配合，第二凸缘上安装弹性圈，振动套后端与注射喷嘴固定连接，上垫板开设与注射喷嘴相适配的半圆槽以及与半圆槽相连通的通孔，上模板开设通孔，上模板和下模板闭合形成封闭模腔，模腔、上模板通孔、上垫板通孔、注射喷嘴通孔、振动套空腔以及滑环空腔同轴线设置并依次对应形成橡胶流动通道。2.如权利要求1所述的橡胶动...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦冬梅，边慧光，王瑞松，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37