非对称振动注射方法及系统与流程

1.本发明涉及振动注射技术领域，特别是涉及非对称振动注射方法及系统。


背景技术：

2.聚合物注射成型因其加工简单、生产效率高、成型制品尺寸精度较高等特点，广泛应用在现代工业中。塑化注射装置是注射成型设备的关键部件之一，其性能的优劣直接影响到注射成型的效率与制品的质量。
3.传统的往复螺杆式注射成型机，螺杆兼具塑化与注射功能，即可做回转运动完成对物料的输运与塑化，同时可做往复轴向运动进行注射成型。但螺杆在塑化时伴随着轴向移动，熔料存在较大的轴向温差，影响制品加工效率和成型质量。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种非对称振动注射方法及系统，能够实现螺杆在轴向上差异化非对称振动控制，提高成型制品的加工效率与制品质量。
5.一种非对称振动注射方法，所述非对称振动注射方法包括如下步骤：将料筒加热至预设温度；启动第一驱动器，驱使螺杆在所述料筒内运转；将物料投入料筒中，使得所述物料塑化成熔体，并输送至所述料筒的射嘴处；启动并控制第二驱动器的输出，以使所述螺杆在所述螺杆的轴线方向上向前注射运动同时作周期性往复振动，其中，在任一振动周期中所述螺杆依次经历加速阶段和减速阶段，并控制所述加速阶段中的运行参数区别于所述减速阶段中的运行参数，所述运行参数包括注射速度振动变化方式和注射速度振动变化时间中至少一个。
6.上述的非对称振动注射方法，启动第一驱动器，驱使螺杆在料筒内运转；接着，依靠螺杆的输送和塑化功能，将料筒中的物料塑化成熔体，并将其输送至射嘴处；最后，启动并控制第二驱动器的输出。此时，螺杆在第二驱动器的作用下沿着其自身的轴线方向向前注射运动同时作周期性往复振动。由于螺杆在任一振动周期中，依次交替经历加速阶段和减速阶段，且加速阶段的运行参数区别于减速阶段中的运行参数，因此，螺杆在原有运转的基础上，在轴向上会作往复加速、减速移动，以实现螺杆在轴向上差异化非对称振动控制。如此，本非对称振动注射方法，利用螺杆的非对称振动效果优化挤出成型加工过程，实现对螺杆轴向振动的精准控制，从而提高成型制品的加工效率与制品质量。
7.在其中一个实施例中，所述运行参数包括注射速度振动变化时间，且所述加速阶段中从第一注射速度加速至第二注射速度所用第一时间t1小于所述减速阶段中从第二注射速度减速至第一注射速度所用第二时间t2。
8.在其中一个实施例中，所述加速阶段中，所述螺杆以第一恒定加速度从所述第一注射速度加速至所述第二注射速度。
9.在其中一个实施例中，所述减速阶段中，所述螺杆以第二恒定加速度从所述第二注射速度减速至所述第一注射速度，且所述第二恒定加速度小于所述第一恒定加速度。
10.在其中一个实施例中，所述方法还包括：完成注射动作后，沿着所述螺杆的轴线方向对所述螺杆施加周期性变化的压力，以对模具内的制品进行保压。
11.在其中一个实施例中，沿着所述螺杆的轴线方向对所述螺杆施加周期性变化的压力的步骤包括：在任一施压周期内，沿着所述螺杆的轴线方向对所述螺杆施加的压力从第一压力提升至第二压力，并控制增压时间为第三时间t3；增压后，沿着所述螺杆的轴线方向对所述螺杆施加的压力从所述第二压力降低至所述第一压力，并控制减压时间为第四时间t4，且所述第三时间t3小于所述第四时间t4。
12.在其中一个实施例中，启动并控制第二驱动器的输出的步骤，包括：启动液压泵与所述第二驱动器；打开电磁换向阀，控制所述液压泵向所述第二驱动器中周期性供油。
13.一种非对称振动注射系统，采用以上任意一项所述的非对称振动注射方法，所述非对称振动注射系统包括：滑座；料筒，所述料筒内具有料腔，所述料筒上设有与所述料腔连通的进料口与射嘴；注射部件，所述注射部件滑动装设于所述滑座上，所述注射部件包括第一驱动器、螺杆及加热器，所述加热器设置于所述料筒上，所述螺杆至少一部分伸入所述料腔内，所述第一驱动器与所述螺杆驱动连接，以驱使所述螺杆运转；第二驱动器，所述第二驱动器与所述螺杆驱动连接，以驱使所述螺杆沿着所述螺杆的轴线方向移动同时作周期性往复振动；电控装置，所述电控装置与所述第二驱动器控制配合，以控制所述第二驱动器非对称周期性输出。
14.上述的非对称振动注射系统，采用以上的非对称振动注射方法，启动第一驱动器，驱使螺杆在料筒内运转；接着，依靠螺杆的输送和塑化功能，将料筒中的物料塑化成熔体，并将其输送至射嘴处；最后，启动并通过电控装置控制第二驱动器的输出。此时，螺杆在第二驱动器的作用下沿着其自身的轴线方向向前注射运动同时作周期性往复振动。由于螺杆在任一振动周期中，依次交替经历加速阶段和减速阶段，且加速阶段的运行参数区别于减速阶段中的运行参数，因此，螺杆在原有运转的基础上，在轴向上会作往复加速、减速移动，以实现螺杆在轴向上差异化非对称振动控制。如此，本非对称振动注射方法，利用螺杆的非对称振动效果优化挤出成型加工过程，实现对螺杆轴向振动的精准控制，从而提高成型制品的加工效率与制品质量。
15.在其中一个实施例中，所述注射部件还包括联轴器，所述第一驱动器的输出轴通过所述联轴器与所述螺杆驱动连接。
16.在其中一个实施例中，所述电控装置包括液压泵、电磁换向阀及控制器，所述液压泵与所述电磁换向阀均与所述控制器电性连接，所述液压泵通过所述电磁换向阀与所述第二驱动器控制配合。
附图说明
17.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为一个实施例中所述的非对称振动注射系统结构示意图；
20.图2为一个实施例中所述的注射速度与注射时间关系曲线图；
21.图3为一个实施例中所述的施加压力与注射时间关系曲线图；
22.图4为一个实施例中所述的非对称振动注射方法流程示意图一；
23.图5为一个实施例中所述的非对称振动注射方法流程示意图二；
24.图6为一个实施例中所述的非对称振动注射方法流程示意图三；
25.图7为一个实施例中所述的非对称振动注射方法流程示意图四。
26.100、非对称振动注射系统；110、料筒；111、料腔；112、进料口；113、射嘴；114、料斗；120、注射部件；121、第一驱动器；122、螺杆；123、联轴器；124、加热器；125、止逆环；130、第二驱动器；140、电控装置；141、液压泵；142、电磁换向阀；143、控制器；150、滑座；200、物料；210、熔体；220、制品；300、模具；310、注料口。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
28.在一个实施例中，请参考图1与图4，一种非对称振动注射方法，非对称振动注射方法包括如下步骤：
29.s100、将料筒110加热至预设温度；
30.s200、启动第一驱动器121，驱使螺杆122在料筒110内运转；
31.s300、将物料200投入料筒110中，使得物料200塑化成熔体210，并输送至料筒110的射嘴113处；
32.s400、启动并控制第二驱动器130的输出，以使螺杆122在螺杆122的轴线方向上向前注射运动同时作周期性往复振动，其中，在任一振动周期中螺杆122依次经历加速阶段和减速阶段，并控制加速阶段中的运行参数区别于减速阶段中的运行参数，运行参数包括注射速度振动变化方式和注射速度振动变化时间中至少一个。
33.上述的非对称振动注射方法，启动第一驱动器121，驱使螺杆122在料筒110内运转；接着，依靠螺杆122的输送和塑化功能，将料筒110中的物料200塑化成熔体210，并将其输送至射嘴113处；最后，启动并控制第二驱动器130的输出。此时，螺杆122在第二驱动器130的作用下沿着其自身的轴线方向向前注射运动同时作周期性往复振动。由于螺杆122在任一振动周期中，依次交替经历加速阶段和减速阶段，且加速阶段的运行参数区别于减速阶段中的运行参数，因此，螺杆122在原有运转的基础上，在轴向上会作往复加速、减速移动，以实现螺杆122在轴向上差异化非对称振动控制。如此，本非对称振动注射方法，利用螺杆122的非对称振动效果优化挤出成型加工过程，实现对螺杆122轴向振动的精准控制，从而提高成型制品220的加工效率与制品220质量。
34.需要说明的是，加速阶段中的运行参数区别于减速阶段中的运行参数应理解为：螺杆122振动在加速阶段和减速阶段中的运行参数不一致，即螺杆122在加速阶段和减速阶段中的运行参数为差异化、非对称。同时，注射速度振动变化方式为螺杆122的注射加速方
式或者注射减速方式。其中，在加速阶段或者减速阶段中，螺杆122可采用恒定加速度(该加速度可为正值，也可为负值。负值时则代表减速过程)方式进行注射速度振动变化，也可采用加速度逐渐增大或者减小变化；当然，螺杆122在加速阶段和减速阶段中，其加速度也可采用阶段性增加或者减少变化等。
35.可选地，第一驱动器121可为电机、电缸、液压缸、油缸等设备。当第一驱动器121为电缸、液压缸或油缸等设备时，第一驱动器121与螺杆122之间则需增加动力转换结构，以使直线移动转化为旋转动作。例如：动力转换结构可为摇杆曲柄结构等。同时，第二驱动器130也可为电缸、液压缸、油缸等设备。
36.还需说明的是，本实施例的步骤s100和步骤s200之间的执行顺序可先执行步骤s100；也可先执行步骤s200。当然，也可同时执行步骤s100和步骤s200。另外，物料200、熔体210以及制品220之间关系为：物料200投入料筒110中，在加热作用和螺杆122的塑化作用形成熔体210。形成的熔体210在螺杆122的注射下注入模具300中，以形成制品220。
37.具体地，步骤s100和步骤s200之间的执行顺序为：先执行步骤s100，后执行步骤s200。
38.另外，螺杆122在螺杆122的轴线方向上向前注射运动同时作周期性往复振动应理解为：第二驱动器130启动后，可带动具有螺杆122的注射部件120整体朝模具300方向向前注射运动。然而，相对于螺杆122本身而言，由于螺杆122先经历加速阶段后经历减速阶段，因此，螺杆122在料筒110内则呈现出相对往复周期性振动动作。
39.进一步地，请参考图1与图2，运行参数包括注射速度振动变化时间，且加速阶段中从第一注射速度加速至第二注射速度所用第一时间t1小于减速阶段中从第二注射速度减速至第一注射速度所用第二时间t2，具体可参考图2，图2中v1为第一注射速度，v2为第二注射速度。由此可知，任一振动周期中，螺杆122在加速阶段和减速阶段中的注射速度变化时间不一致，这样使得螺杆122在轴向上的振动具有非对称性，从而使得螺杆122的振动实现精准、多样化控制。另外，第一时间t1小于第二时间t2，这样保证螺杆122在注射过程中向前冲击大，向后缓冲较小，使得模具300制品220更加密实，进一步有效提高成型制品220的质量。
40.更进一步地，请参考图1与图2，加速阶段中，螺杆122以第一恒定加速度从第一注射速度加速至第二注射速度，即螺杆122在加速阶段中采用恒定加速方式。
41.需要说明的是，减速阶段中，螺杆122可以恒定加速度进行减速，但该加速度与加速阶段中的加速度应保持区别；当然，螺杆122也可以变加速度进行减速等。
42.在一个实施例中，请参考图1与图2，减速阶段中，螺杆122以第二恒定加速度从第二注射速度减速至第一注射速度，且第二恒定加速度小于第一恒定加速度。由此可知，螺杆122不论在加速阶段，还是在减速阶段中，均采用恒定加速方式。同时，还保证第二恒定加速度小于第一恒定加速度设置，以保证螺杆122在任一周期中，均呈非对称性振动。
43.在一个实施例中，请参考图1与图5，所述方法还包括：
44.s500、完成注射动作后，沿着螺杆122的轴线方向对螺杆122施加周期性变化的压力，以对模具300内的制品220进行保压。如此，在注射完后，对螺杆122施加周期性变化的压力，以使得制品220得到有效保压，从而保证制品220的质量得到进一步提升。
45.需要说明的是，对螺杆122的施压动作可由第一驱动器121完成，也可由第二驱动
器130完成。对此，本实施例不作具体限定，只需满足注射完成后能对螺杆122进行保压动作即可。另外，为了准确控制螺杆122上的压力值，可在螺杆122上设置压力传感器等设备，以实时获取螺杆122上的压力值。
46.还需说明的是，周期性变化的压力应至少包括对称周期性变化的压力和非对称周期性变化的压力。其中，非对称周期性变化的压力应理解为：在任一施压周期中，对螺杆122施加压力时，增压过程与减压过程中的数据不一致，不成对称设置。
47.进一步地，请参考图1与图6，s500、沿着螺杆122的轴线方向对螺杆122施加周期性变化的压力的步骤包括：
48.s510、在任一施压周期内，沿着螺杆122的轴线方向对螺杆122施加的压力从第一压力提升至第二压力，并控制增压时间为第三时间t3；
49.s520、增压后，沿着螺杆122的轴线方向对螺杆122施加的压力从第二压力降低至第一压力，并控制减压时间为第四时间t4，且第三时间t3小于第四时间t4。本实施例在保压过程中，对螺杆122施加非对称的周期性变化的压力，使得螺杆122的受压多样化、差异化控制，从而使得模具300制品220的压实效果更佳，具体可参考图3，图3中p1为第一压力，p2为第二压力。
50.在一个实施例中，请参考图1与图7，s400、启动并控制第二驱动器130的输出的步骤，包括：
51.s410、启动液压泵141与第二驱动器130；
52.s420、打开并调节电磁换向阀142，控制液压泵141向第二驱动器130中周期性供油。由此可知，在控制第二驱动器130的输出时，启动液压泵141；打开电磁换向阀142，控制液压泵141向第二驱动器130中的供油量，以实现第二驱动器130对螺杆122的非对称周期性振动。
53.具体地，第二驱动器130为油缸。
54.在一个实施例中，所述方法之前还包括：在注射之前，将料筒110的射嘴113对应插入模具300的注料口310中。
55.在一个实施例中，请参考图1，一种非对称振动注射系统100，采用以上任意一实施例中的非对称振动注射方法。非对称振动注射系统100包括：滑座150、料筒110、注射部件120、第二驱动器130及电控装置140。料筒110内具有料腔111，料筒110上设有与料腔111连通的进料口112与射嘴113。注射部件120滑动装设于滑座150上，注射部件120包括第一驱动器121、螺杆122及加热器124。加热器124设置于料筒110上。螺杆122至少一部分伸入料腔111内。第一驱动器121与螺杆122驱动连接，以驱使螺杆122运转。第二驱动器130与螺杆122驱动连接，以驱使螺杆122沿着螺杆122的轴线方向移动同时作周期性往复振动。电控装置140与第二驱动器130控制配合，以控制第二驱动器130非对称周期性输出。
56.上述的非对称振动注射系统100，采用以上的非对称振动注射方法，启动第一驱动器121，驱使螺杆122在料筒110内运转；接着，依靠螺杆122的输送和塑化功能，将料筒110中的物料200塑化成熔体210，并将其输送至射嘴113处；最后，启动并通过电控装置140控制第二驱动器130的输出。此时，螺杆122在第二驱动器130的作用下沿着其自身的轴线方向向前注射运动同时作周期性往复振动。由于螺杆122在任一振动周期中，依次交替经历加速阶段和减速阶段，且加速阶段的工作参数区别于减速阶段中的工作参数，因此，螺杆122在原有
运转的基础上，在轴向上会作往复加速、减速移动，以实现螺杆122在轴向上差异化非对称振动控制。如此，本非对称振动注射方法，利用螺杆122的非对称振动效果优化挤出成型加工过程，实现对螺杆122轴向振动的精准控制，从而提高成型制品220的加工效率与制品220质量。
57.需要说明的是，注射部件120在滑座150上的滑动安装可为但不仅限于导轨安装方式。同时，电控装置140控制第二驱动器130非对称周期性输出应理解为：第二驱动器130对螺杆122的输出为周期性输出，且在任一周期中，该输出曲线非对称设置，此处的非对称既包括注射速度振动变化方式和注射速度振动变化时间等。
58.具体地，请参考图1，料筒110上设有料斗114。料斗114与进料口112连通。
59.进一步地，请参考图1，注射部件120还包括联轴器123。第一驱动器121的输出轴通过联轴器123与螺杆122驱动连接，以保证第一驱动器121的力矩稳定传递至螺杆122上，使得螺杆122在料筒110中稳定运转。
60.在一个实施例中，请参考图1，电控装置140包括液压泵141、电磁换向阀142及控制器143。液压泵141与电磁换向阀142均与控制器143电性连接。液压泵141通过电磁换向阀142与第二驱动器130控制配合，如此，在控制第二驱动器130的输出时，启动液压泵141；打开电磁换向阀142，控制液压泵141向第二驱动器130中的供油量，以实现第二驱动器130对螺杆122的非对称周期性振动。
61.在一个实施例中，请参考图1，螺杆122上套设止逆环125，以防止注射过程中，熔体210在料筒110内发生逆流，从而保证注射稳定进行。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
64.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
65.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
67.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
68.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。