一种柱塞式精密注射装置的制作方法

本发明属于精密制造技术，尤其涉及一种柱塞式精密注射装置。

背景技术：

随着高精尖技术的快速发展，在光通讯、计算机数据存储、医疗与生物技术、微光学器件、电子和消费类产品等领域中，塑料微注射成型制品展现出快速增长的需求。塑料微注射成型用于生产总体尺寸或特征功能区尺寸要求以毫米甚至微米计量的制品，由于注射技术的多种优势及聚合物材料较其它材料的耐氧化、耐腐蚀、易成型、比强度高的优点，使以高分子材料为主的塑料微注射成型技术得到迅猛发展。

在上述领域里精微塑料制品与传统塑料制品在整体或者局部尺寸上存在巨大差异，导致影响注塑过程的主要因素发生很大的变化，使用传统注射技术将困难重重。采用传统注射技术对精微制品进行注射时，由于塑件高分子材料熔体粘度高，即使在高的压力下也很难平顺的注满模具型腔，塑化不均匀，塑件容易形成气孔，弹性湍流和熔体破裂产生残余应力易导致制品表面翘曲，无法达到较高的精度要求。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种塑化均匀，能避免产生气孔和翘曲，提高产品的注射精度和效率，同时达到降低能耗节约成本的柱塞式精密注射装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柱塞式精密注射装置，包括料筒、加热圈、柱塞杆、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、第一电极、第三压电陶瓷、第四压电陶瓷和第二电极；所述料筒内设有能往复运动的柱塞杆；所述料筒由依次相连设置的料筒前端、料筒中端和料筒后端组成；所述料筒前端、料筒中端和料筒后端外还设有加热圈；所述料筒后端设有进料口；所述料筒前端和料筒中端之间设有通过第一电极相连的第一压电陶瓷和第二压电陶瓷；所述第一压电陶瓷由两个压电分区构成，且两者极化方向相反；所述第二压电陶瓷的极性与第一压电陶瓷的极性相反；所述料筒中端和料筒后端之间设有通过第二电极相连的第三压电陶瓷和第四压电陶瓷；所述第三压电陶瓷和第四压电陶瓷的极化方向相反。

优选的，所述柱塞杆尾部设有通过螺栓与其相连的后盖；所述后盖和柱塞杆尾部之间设有相连设置的第五压电陶瓷和第六压电陶瓷；所述第五压电陶瓷和第六压电陶瓷之间设有第三电极；所述第五压电陶瓷和第六压电陶瓷的结构分别与第三压电陶瓷和第四压电陶瓷相同。

优选的，所述料筒前端和料筒中端以及料筒中端和料筒后端之间为螺纹连接。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的柱塞式精密注射装置，能实现在较低的压力和温度下平顺均匀地注满模具型腔，使得塑化均匀，避免产生气孔和翘曲，提高产品的注射精度和效率，同时达到降低能耗节约成本的要求，符合绿色制造技术的方向，具有较高的推广价值。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为附图1中的局部放大图；

附图3为附图1中的局部放大图；

附图4为实施例一中第一压电陶瓷和第二压电陶瓷的极化方向以及叠加方式；

附图5为实施例一中第三压电陶瓷和第四陶瓷的极化方向以及叠加方式；

其中：1、料筒；2、柱塞杆；3、第一压电陶瓷；4、第二压电陶瓷；5、第一电极；6、第三压电陶瓷；7、第四压电陶瓷；8、第二电极；9、螺栓；10、后盖；11、第五压电陶瓷；12、第六压电陶瓷；13、第三电极；14、进料口；15、料筒前端；16、料筒中端；17、料筒后端；18、加热圈。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1-3所示的本发明所述的一种柱塞式精密注射装置，包括料筒1、加热圈18、柱塞杆2、第一压电陶瓷3、第二压电陶瓷4、第一电极5、第三压电陶瓷6、第四压电陶瓷7和第二电极8；所述料筒1内设有能往复运动的柱塞杆2；所述料筒1由依次相连设置的料筒前端15、料筒中端16和料筒后端17组成；所述料筒前端15、料筒中端16和料筒后端17外还设有加热圈18；所述料筒后端17设有进料口14；所述料筒前端15和料筒中端16之间设有通过第一电极5相连的第一压电陶瓷3和第二压电陶瓷4；所述第一压电陶瓷3由两个压电分区构成，且两者极化方向相反；所述第二压电陶瓷4的极性与第一压电陶瓷3的极性相反；所述料筒中端16和料筒后端17之间设有通过第二电极8相连的第三压电陶瓷6和第四压电陶瓷7；所述第三压电陶瓷6和第四压电陶瓷7的极化方向相反；所述柱塞杆2尾部设有通过螺栓9与其相连的后盖10；所述后盖10和柱塞杆2尾部之间设有相连设置的第五压电陶瓷11和第六压电陶瓷12；所述第五压电陶瓷11和第六压电陶瓷12之间设有第三电极13；所述第五压电陶瓷11和第六压电陶瓷12的结构分别与第三压电陶瓷6和第四压电陶瓷7相同；所述料筒前端15和料筒中端16以及料筒中端16和料筒后端17之间为螺纹连接。

注射开始时，将粉状塑料通过加料口加入到料筒中，柱塞杆2将由进料口进入料筒1的粉料向前推进，与此同时粉料在料筒前端、料筒中端和料筒后端外附着的加热圈作用下逐渐熔融，成为粘性液体，在柱塞的高压、高速推动下，通过料筒1前端的喷嘴和模具的浇注系统以较高的速度射入闭合的模具型腔中，柱塞杆2和料筒1的配合要求既不漏料，又能自由地往复运动。

实施例一：

第一压电陶瓷和第二压电陶瓷的极化方向以及叠加方式如附图4所示，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷上相邻两个压电分区的极化方向相反，分别以“＋”和“－”表示，第一电极放置在第一压电陶瓷和第二压电陶瓷之间，在第一电极上施加交变电压信号，第一压电陶瓷和第二压电陶瓷发生弯曲变形，激发出料筒的弯曲振动；第三压电陶瓷和第四压电陶瓷的极化方向以及叠加方式如附图5所示，第二电极放置在第三压电陶瓷和第四压电陶瓷之间，在第二电极上施加交变电压信号，第三压电陶瓷和第四压电陶瓷同时发生轴向伸长和收缩变形，激发出料筒的轴向伸缩振动。

这样当料筒同时发生轴向伸缩振动和弯曲振动时，料筒的内表面各点产生超声频率以上类似椭圆形状的高频振动轨迹，振动幅度约为微米级，不会影响到柱塞杆和料筒的间隙配合，料筒内表面各点的超声频率微米级振动有利于加速塑料熔体的流动以及热传导，使得塑化更加均匀。

另外，为进一步增强料筒内塑料熔体的塑化效果，在柱塞杆的端部放置第五压电陶瓷、第六压电陶瓷、第三电极；第五压电陶瓷和第六压电陶瓷的极化方向以及叠加方式与第三压电陶瓷和第四压电陶瓷相同，第三电极放置在第五压电陶瓷和第六压电陶瓷之间，在第三电极上施加交变电压信号，第五压电陶瓷和第六压电陶瓷同时发生轴向伸长和收缩变形，激发出柱塞杆的轴向伸缩振动，这样，柱塞杆宏观推进运动的同时，增加了轴向伸缩的超声频率的微振动，可以使料筒内塑料熔体的塑化进一步均匀化。

本发明的柱塞式精密注射装置，能实现在较低的压力和温度下平顺均匀地注满模具型腔，使得塑化均匀，避免产生气孔和翘曲，提高产品的注射精度和效率，同时达到降低能耗节约成本的要求，符合绿色制造技术的方向，具有较高的推广价值。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。