浅析微注塑成型模具制造技术.doc

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1、浅析微注塑成型模具制造技术［摘要］随着微纳技术的蓬勃发展，微型化和精密化产品的需求H益增多，“微型”这一概念已深入各行各业。微注塑成型技术因能够加工具有微结构特征的犁料制品且具有成型工艺简单，制品几何形状、尺寸及材料适应性好，成本低，效率高，可连续化、自动化生产等一系列优点，在微成型领域的发展十分迅速，下面笔者就微注塑成型模具制造技术作出简耍阐述。［关键词］微模具;成型;制造技术中图分类号：TQ320.52文献标识码：A文章编号:1009-914X(2016)22-0036-01微注塑•成型是一门新兴的先进制造技术，起步较晩，相关理论研究还不够系统和成熟，对微小尺度塑件成型过程中的许多问

2、题还认识不清，没有统一的观点，因此，关于微注塑成型技术的相关基础理论研究受到研究者较大的关注。目前关于微注塑成型的研究多局限于微注塑成型机的研制、微型模具的设计与制造、微注塑成型材料、成型工艺以及数值模拟分析等方面。光学装置、电子产品、通信设备、医疗器械等对聚合物制品提出了微型化的要求，聚合物微成型技术应运而生。微注塑成型技术，具冇成型制件效率高、尺寸与质量一致性好等特点。可以满足各类微小装置或器件对复杂塑件的需求。微塑件既可作为微结构件在微机电系统中发挥重要功能作用，还可以将各种微小尺寸的元器件通过聚合物注塑封装成一体，简化系统整体或部分装配工艺。微注塑成型方法与其他聚合物成型方法相比

3、，主耍优势是高生产效率和低制造成本。一、微注塑成型原理微注塑成型源于常规注射成型，其原理同常规注射成型一样，即将高分子材料经过微注犁机的柱塞或螺杆进行加热、熔融、挤压，在注射压力的作用下，熔料通过注塑机喷嘴、模具主流道、分流道、浇口进入模具型腔成型，然后经过保压、冷却和脱模，获得成型制品。成型过程主要包括塑化、注射、保压、冷却、脱模五个过程。微模具是微注塑成型的核心，其机械精度直接决定了注塑件的质量，而微模具的成本和寿命则是影响大批量注塑生产的关键因素，微注塑过程的模温控制、排气控制、塑件顶出等设计也与微模具结构密不可分。聚合物微成型技术是采用模塑成型方法高效率、高精度、低成本、批量生产

4、聚合物微制品的成型技术，主要包括微注射成型技术、微热压成型技术和微挤出成型技术等。目前，对于聚合物微成型尚未形成统一的定义和分类，主要通过其成型的微制品进行定义和分类。广义上讲，聚合物微制品包括以下3种类型：1）制品体积或质量微小，幣体尺寸小Tlmin,如微机械系统屮使用的微齿轮、微透镜、微螺栓螺母等。2）制品整体尺寸在毫米和厘米量级,但表面具有微细特征结构，如光学、生化医疗领域使用的导光板、微光栅、微流控芯片、介入导管等。3）制品整体尺寸和特征尺寸均无限制，但局部尺寸精度在微米量级，如聚合物高精度非球面镜片等。微成型模具是成型上述微制品的重耍装备，其设计的合理性和加工质量直接决定了微制

5、品的成型质量。聚合物微成型模具的型腔或流道尺寸跨越宏一微观尺度范围，受到尺度效应的影响，成型过程中熔体的流动、传热都与宏观尺度下不同；对模具型腔的通气、排气、微小制品的脫模取件等有特殊要求，传统的模具设计理论和方法在微成型模具设计屮不再完全适用，因此微成型模具的设计已成为国内外研究的热点和难点。二、微注塑成型模具的特点近年来，关于微注塑模具制造技术的研究受到广泛关注。一般认为微模具应符合以下特征：其应用对象的整体尺寸或局部尺寸小于lmm；微模具微细尺寸从几微米到几百微米;微模具表面粗糙度值在0.lmn以下。随着微加工和精密加工的发展，微模具的概念也不断向前演变。目前，采用LIGA制造的微

6、注塑模具已可用来生产质量小于1嗎或者局部结构化面积只有儿平方微米的极微小型注塑制品。三、微注塑成型模具制造技术1、微注塑成型模具组成微注塑模具由模架部分和型芯组成，二者可以制作为一体，也可以分别加工，然后通过螺纹或过盈配合连接，称为镶块式微模具。后者更有利于拆卸更换和零部件的重复利用，同时也能够发挥不同加工方法的优势。对于镶块式微模具，其模架材料多选择优质模具钢，可以根据注塑机尺寸选定标准模架再加工，在模架上通常设置有热流道、浇口、冷水道、真空排气槽、顶出塑件机构等。模架上不含要复制的微细结构，釆用机械加工方法就能满足一般精度耍求。镶块式微模具屮，用于复制的微结构部分镶嵌在模架中，称为型

7、芯，冇些文献也称之为镶块。微注塑工艺要求型芯尺寸精度高、耐高温、耐冲击、耐疲劳、并且能与模架机构和特征位置相配合。根据型芯所用材料可以将微注塑型芯分为金属微型芯和非金属微型芯。2、金属材料微型芯加工通常考虑热膨胀系数小、弹性系数大的材料作为制作微注塑型芯或整体模具材料。在微注塑起步阶段，人们多选择耐热和耐冲击的金属材料制作整体模具或模具型芯，如钢、铝合金、银、彼铜合金等。适用于这些材料的加工方法可分为去除材料成型和堆积材料成型。微成