射出成型機及其注射螺桿的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及成型設備，尤其涉及一種射出成型機及其注射螺桿。
【背景技術】
[0002] 目前，常用的注射螺桿為傳統(tǒng)的三段式單螺紋螺桿，通用型變距螺桿，屏障型高混 煉螺桿，分離型雙螺紋螺桿。
[0003] 如圖1所示，其為傳統(tǒng)的三段式單螺紋螺桿。該三段式單螺紋螺桿包括螺紋部分 和聯接部分，螺紋部分包括進料段LP、壓縮段L2'和均化段L3'。進料段L1'由深為 H11的平直牙底外螺紋構成，壓縮段L2由傾斜牙底的外螺紋構成，均化段L3 ^由深為H12 的平直牙底外螺紋構成。其工作原理是：塑料原料通過料筒入口進入進料段L1'，螺桿受 馬達驅動旋轉，使原料由螺旋輸送。輸送過程中受料筒壁預熱，經壓縮段L2'因牙底變淺 影響而受到強烈擠壓塑化（注：不同的塑料受到不同的壓縮比限制，壓縮比等于H11/H12)。 塑化的塑料熔體進入均化段進一步熔融。為了保證產量需要增大H12和縮短均化段L3'， 這往往導致熔融塑化不徹底而含有未熔融的固相，削弱了均化段的職能。尤其在螺桿提高 轉速之后更加明顯。為了充份熔融和提高混合效果，必須減小H12和增大均化段L3'，但 其結果剪切速率增大，熔體溫升提高，產量減小和能量消耗增大。高溫的熔體對于熱敏性塑 料有可能造成熱分解。所以傳統(tǒng)的三段式單螺紋螺桿，塑化效果較差，為提高塑化效果會劇 烈降低塑化效率。
[0004] 如圖2所示為通用型變距螺桿。變距螺桿在壓縮段L2 '起始和收尾采用了螺紋 牙變距結構，包括第一牙距變化段L21'和第二牙距變化段L22'。這種螺桿均化段L3' 牙距以熔體輸送最佳升角（接近30° )確定，通常是進料段L1'牙距的1.5倍。變化的牙 距解決了兩個問題：相同的壓縮比可以把均化段L3 '深度做小，增大剪切提高塑化效果， 同時把進料段L1'深度H11做大，能提高塑化效率；當熔料自進料段LP末進入壓縮段， 受變距作用會減小壓縮比例，使熔料有一個平緩的壓縮切換點，壓縮過程也可以通過變距 平緩吸收剪切熱能，防止溫升。所以變距螺桿比傳統(tǒng)螺桿提高了塑化效果的同時也可以提 高塑化效率。但變距螺桿減小了均化段的有效牙數，實踐中對一些難熔或混色要求較高生 產情況不能滿足。
[0005] 如圖3所示，其為屏障型高混煉螺桿。該屏障型高混煉螺桿與傳統(tǒng)的三段式單螺 紋螺桿相比，多了一個屏障段L4'。在L4的外徑上交替開出數量相等的進、出料槽。按螺 桿轉動方向，進入出料槽前面的凸棱比螺桿外半徑小一徑向間隙值，這是每一對進、出料槽 的唯一通道。這條凸棱稱為屏障棱。當物料從壓縮段進入均化段后，含有未熔融固體顆粒 的熔料流到達屏障型混煉段時，被分成若干股料流進入屏障段的進料槽，熔料和粒度小于 屏障間隙的固態(tài)小顆粒料越過屏障棱進入出料槽。未塑化的小顆粒料在屏障間隙受到了剪 切作用，大量的機械能轉變?yōu)闊崮埽剐☆w粒料熔融。屏障型螺桿解決了普通螺桿塑化品質 難提高的問題，其熔體溫度相對均勻，相同產量下熔體質量高。但是屏障型螺桿產量與屏障 間隙值的3次方成正比，因此小的屏障間隙值也使螺桿產量降低。
[0006] 如圖4所示為屏障螺桿的一個變種，屏障段L4為三角槽型的混煉段，進料槽寬度 從寬變窄，出料槽從窄變寬。對進入的物料起壓縮作用，越過屏障棱之后起膨脹作用，有利 于混合和塑化。此變種還增加了由螺旋短齒構成的混合段。這種屏障螺桿不僅提高了熔融 品質，還提高了對色粉的混合能力。但是這種螺桿也受屏障間隙值限制，產量相對受限。
[0007] 如圖5所示為屏障螺桿的另一個變種，在傳統(tǒng)三段式螺桿均化段L3增加了一段副 螺紋，副螺紋與主螺紋有屏障間隙，作用及優(yōu)缺點與進、出料槽屏障相同。
[0008] 如圖6所示為目前應用廣泛的分離型雙螺紋螺桿。雙螺紋螺桿主要在壓縮段自進 料段L1 '末設置一條起屏障作用的副螺紋，將熔融段的螺槽分開為固相槽和液相槽。設置 的副螺紋外徑小于主螺紋，副螺紋與料筒內壁有間隙。當進料段L1 '末端的料筒內壁開 始出現熔膜，螺棱推進面也開始出現熔料時，固體床迫使熔池中的熔料通過副螺紋頂端的 間隙進入液相槽。雙螺紋螺桿因為固液兩相分開，已熔融的熔體及時從固相槽通過副螺棱 間隙流入液相槽，新熔化的熔體和未完全塑化的小顆粒在副螺棱間隙中受到剪切作用而塑 化。固相槽末端被封死，液相槽中沒有殘留固相，因而塑化品質比普通螺桿高、穩(wěn)定。但是 雙螺紋螺桿固相槽的寬度越來越窄，固相與料筒壁接觸面越來越來越小，即熱交換面積越 來越小，不利于熔融；而液相槽的寬度越來越寬，熔料反而與機筒內壁的熱交換面積越來越 大，不利于降低熔料溫度。所以一些對溫度敏感材料如PC、PVC等適用性不好。
[0009] 以上六種不同結構的注射螺桿，雖然可以在提高塑化品質或者提高塑化效率或者 提高混合能力方面有片面的優(yōu)勢，但均未完整、很好地解決生產效率、剪切塑化效果、混色 能力、防止溫升缺陷的綜合特性優(yōu)勢。 【實用新型內容】
[0010] 本實用新型提出一種射出成型機及其注射螺桿，解決現有技術中因傳統(tǒng)的單螺紋 注射螺桿及常用的幾款或變距或屏障或分離型螺桿不能完整解決生產效率、塑化效果及溫 升等性能，以及不能獲得優(yōu)良綜合性能的問題，使得本實用新型射出成形機的注射螺桿具 有更廣泛的適應性。
[0011] 為解決上述技術問題，本實用新型提出一種注射螺桿，用以將塑料在射出成型機 中塑化為熔體的部件，所述注射螺桿包括相互連接的螺紋部分和聯接部分，所述螺紋部分 上設有外螺紋，所述螺紋部分上的外螺紋牙距和外螺紋牙寬保持不變，所述螺紋部分沿所 述外螺紋螺旋方向依次包括進料段、壓縮段和均化段，所述均化段上的外螺紋槽設有一雙 螺旋結構，所述雙螺旋結構由螺旋槽和螺旋波峰組成，其中，所述螺旋波峰由所述螺旋槽切 割所述外螺紋槽的底面形成。
[0012] 進一步地，所述螺旋槽的寬度為所述螺桿直徑的0. 5~0. 7倍。
[0013] 進一步地，所述螺旋波峰的導程大于所述螺桿直徑，所述螺旋槽的底側邊呈弧形 圓角，所述螺旋槽的螺旋升角為30° ±10°。
[0014] 進一步地，所述螺旋波峰的導程為所述螺桿直徑的1. 814倍。
[0015] 進一步地，所述螺旋槽的深度符合公式：
[0016]
【主權項】
1. 一種注射螺桿，用以將塑料在射出成型機中塑化為熔體的部件，所述注射螺桿包括 相互連接的螺紋部分和聯接部分，所述螺紋部分上設有外螺紋，所述螺紋部分的外螺紋牙 距和外螺紋牙寬保持不變，所述螺紋部分沿所述外螺紋螺旋方向依次包括進料段、壓縮段 和均化段，其特征在于，所述均化段上的外螺紋槽設有一雙螺旋結構，所述雙螺旋結構由沿 螺桿圓周均布的螺旋槽和螺旋波峰組成，所述螺旋槽為雙螺旋槽，所述螺旋波峰為雙螺旋 波峰，其中，所述螺旋波峰由所述螺旋槽切割所述外螺紋槽的底面形成，所述螺旋槽被外螺 紋牙分隔為多段。
2. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述螺旋槽的寬度為所述螺桿直徑 的0. 5~0. 7倍。
3. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述螺旋波峰的導程大于所述螺桿 直徑，所述螺旋槽的螺旋升角為30° ±10°。
4. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述螺旋槽的底側邊呈弧形圓角。
5. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述螺旋槽的深度符合公式：
其中，所述螺旋槽的深度為H33，所述螺桿直徑為D。
6. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述螺旋波峰至所述外螺紋的牙頂 距離符合公式：
其中，所述螺旋波峰至所述外螺紋的牙頂距離為H32，所述螺桿直徑為D。
7. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述均化段的長度為所述螺桿直徑 的5~7倍。
8. 根據權利要求7所述的注射螺桿，其特征在于，所述螺旋槽分布在所述均化段的長 度為所述螺桿直徑的4~6倍。
9. 根據權利要求1所述的注射螺桿，其特征在于，所述均化段的開始端位置包括第一 螺旋波峰漸變段，所述均化段的結尾端位置包括第二螺旋波峰漸變段。
10. -種射出成型機，其特征在于，包括如權利要求1-9任一項所述的注射螺桿。
【專利摘要】本實用新型提供一種射出成型機及其注射螺桿，注射螺桿的螺紋部分包括進料段、壓縮段和均化段。均化段由大導程的螺旋槽和螺旋波峰構成。波峰與料筒內壁間隙小，當馬達驅動螺桿旋轉開始塑化原料，所有熔膠需要越過這個間隙獲得合適的剪切。而塑化后的熔膠進入大導程螺旋槽，以相對小的阻尼和高的效率輸送進入料筒儲料空間。當熔膠越過波峰進入較深的螺旋槽時，形成渦流，產生沿螺槽深度的渦卷流，不僅對塑膠熔體產生均勻混沌的混合，還能使熔體與料筒的熱交換更充份，產生均勻溫度的高質熔體。本實用新型實現以較低的剪切量，較高的塑化效率，充份塑化原料。防止熔膠過程中容易產生的溫度非受控升高、螺桿打滑、吃料慢等缺陷。
【IPC分類】B29C45-60
【公開號】CN204566599
【申請?zhí)枴緾N201520215695
【發(fā)明人】蔣志堅, 王海平
【申請人】震雄機械（深圳）有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月10日