一种注塑成型用微模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种注塑成型用微模具和微细加工技术领域，具体涉及一种注塑成型用微模具。
【背景技术】
[0002]随着20世纪80年代后期微机械电子系统(MEMS)等新兴学科的兴起，工业产品的设计和制造呈现微型化、轻量化、精密化的发展趋势。微注塑成型作为一种微成型工艺，具有制品材料、几何形状和尺寸适应性好、成本低、效率高，以及可连续化、自动化生产等一系列优点，是大规模制造微小型产品的重要发展方向。
[0003]注塑成型微模具因其型腔和流道尺寸跨越宏-微观尺度范围，受到尺寸效应的影响，成型过程中熔体的流动、传热都与宏观尺度下不同，对模具的温度，型腔的通气、排气、微塑件的脱模取件等有特殊要求，传统的模具设计理论和方法在微注塑成型模具设计中不再适用，主要包括模温控制系统、排气系统和顶出系统。在微注塑成型中，因模具型腔表面积与体积之比大，导致熔体温度在填充阶段变化范围大，严重影响微塑件的成型质量和成型周期，因此，微模具通常需要设计变模温控制系统。由于微模具表面加工精度高，当模具合模后，动模和定模之间的间隙很小，型腔内残留的空气和熔体释放的气体很难从型腔间隙完全排出，这会影响熔体填充率和微塑件成型质量，因此微模具要设计真空排气系统。由于微塑件质量轻、壁薄、强度低，传统的脱模机构，即顶杆与塑件直接接触的顶出方式会破坏微结构，严重影响微塑件的成型质量，因此要设计合理的微塑件顶出方式。
[0004]此外，目前常用的微型模具制作方法，利用MEMS工艺与电铸法结合，通过光刻和等离子体刻蚀实现微结构的制备，具有高精度、批量化的优势。但设备昂贵，模具机械强度低，寿命较短。
【实用新型内容】
[0005]针对以上的各种问题，本实用新型设计了一种结构简单、成型质量高、成型周期短的注塑成型用微模具。
[0006]本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种注塑成型用微模具，包括设置有主流道的定模、动模、固定在所述动模上的模仁、顶出装置，所述模仁内镶嵌地设置有用于形成型腔的镶块，所述模仁的上表面设置有连通所述型腔的分流道，所述顶出装置的顶杆顶出时穿过模仁直达分流道;所述动模上设置有连通所述型腔及真空栗的抽真空通道，所述定模和动模的分型面及顶杆上、连接主流道的浇口套均设置有密封圈。
[0008]本方案排气系统采用真空排气方式，在分型面上开设排气通道，将型腔周围密封，利用真空栗将气体从型腔中抽出从而提高熔体填充率和制品成型质量。顶出装置采用间接顶出，顶杆作用在位于流道上的塑件上，通过流道和浇口间接带动塑件制品脱模，不损伤成型塑件，保证了塑件的成型质量。
[0009]进一步地，还包括模温控制系统，所述模温控制系统包括温度传感器、分别设置在定模和动模内且位于型腔两侧的若干电热棒、以及对称布置在所述电热棒外围的若干冷却水通路，所述温度传感器用于控制电热棒电源的开关，实现对模具的加热和冷却，进而实现连续成型。
[0010]进一步地，所述镶块的表面设置有通过金刚石砂轮加工的微结构，用于形成注塑成品表面的微结构。
[0011]进一步地，所述微结构包括V沟槽、梯形沟槽、微锥塔、微矩形通道。
[0012]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0013](I)与普通注塑成型微模具相比，采用以上改进后的微模具熔体填充率高，塑件成型质量好，易于实现大规模制造。
[0014](2)利用修整后的金刚石砂轮可以在工件表面制做出具有特定形状的微结构，与基于光刻、刻蚀的加工方法相比设备成本低、工艺简单，金刚石砂轮可成型硬度较高的材料。
[0015](3)所做出来的工件微结构表面光滑，精度高。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型注塑成型微模具整体主视示意图。
[0017]图2是本实用新型注塑成型微模具的抽真空系统剖视示意图。
[0018]图3为图2中A处放大示意图。
[0019]图4为本实用新型注塑成型微模具的镶块结构示意图。
[0020]图5为本实用新型注塑成型微模具的另一种镶块结构示意图。
[0021 ]图6为本实用新型注塑成型微模具的镶块加工示意图。
[0022]图7为本实用新型注塑成型微模具的模仁结构示意图。
[0023]图中所示为:1-定模；2-动模;3-模仁;4-抽真空通道;5-密封圈；6_镶块;7_主流道;8-流道;9-型腔;10-顶杆。
【具体实施方式】
[0024]下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。
[0025]如图1至图3所示，一种注塑成型用微模具，包括设置有主流道7的定模1、动模2、固定在所述动模2上的模仁3、顶出装置，所述模仁3内镶嵌地设置有用于形成型腔9的镶块6，所述模仁3的上表面设置有连通所述型腔9的分流道8，所述顶出装置的顶杆10顶出时穿过模仁3直达分流道8;所述动模2上设置有连通所述型腔9及真空栗的抽真空通道9，所述定模I和动模2的分型面及顶杆10上、连接主流道7的浇口套均设置有密封圈5。
[0026]本实用新型的排气系统采用真空排气方式，在分型面上开设排气通道，将型腔周围密封，利用真空栗将气体从型腔中抽出从而提高熔体填充率和制品成型质量，密封圈5采用O型密封圈，主流道7及分流道8与分型面同时密封，密封材料要求有良好的润滑性能、耐磨性能以及耐高温性能，抽真空管道的设计如图2所示，模具闭合后，注塑机喷嘴顶在模具主流道7入口处时，模具内部形成封闭的空间，这时外接的抽真空设备通过抽真空通道9将模具型腔的空气抽走，为使排气时间短，尽量选择较大的真空栗和较短的管路，。
[0027]微塑件质量轻、壁薄、强度低，传统脱模机构会使微结构变形、甚至损坏，影响塑件的成型质量，本实施例的顶出装置采用不与产品面直接接触的间接顶出，顶杆10作用在位于分流道8上的塑件上，通过流道和浇口间接带动塑件制品脱模，间接将塑件平稳顶出，不损伤成型塑件，保证了塑件的成型质量(见图7)。
[0028]具体而言，本实施例的注塑成型用微模具还包括模温控制系统，所述模温控制系统包括温度传感器、分别设置在定模I和动模2内且位于型腔9两侧25_处的四根电热棒、以及对称布置在所述电热棒外围的四条冷却水通路，定模I和动模2内各两根直径Φ 8mm电热棒，每根电热棒的功率为500W，冷却水通路直径为Φ 8mm，所述温度传感器用于控制电热棒电源的开关，在注塑成型前用电热棒对模具加热，达到预定温度后开始注塑成型，塑件填充完全后通过所述温度传感器断开电热棒，开始接通冷却水通路，降到预定温度后脱模，顶出塑件，通过设定时间切换加热和冷却的开关，实现对模具的加热和冷却，进而实现连续成型。提尚注塑效率。
[0029]具体而言，所述镶块6的表面设置有通过金刚石砂轮加工的微结构，用于形成注塑成品表面的微结构，所述微结构包括V沟槽(图4)、梯形沟槽(图5)、微锥塔、微矩形通道。
[0030 ]如图6所示，所述镶块6的微结构使用微磨削的方法加工。将镶块6水平放于机床工作平台上，将修整成具有一定形状的金刚石砂轮在固定好的镶块6上做直线往复运动，加工出具有特定形状的微结构，如加工出图4所示的V沟槽阵列结构和图5所示的梯形沟槽阵列结构。加工时先利用粗粒度的金刚石砂轮进行粗加工成型，留有适当的余量，再利用细粒度的砂轮进行精加工以达到要求的尺寸和粗糙度。微模具与传统模具无区别的部位仍采用传统方法加工。
[0031]具体而言，加工镶块6表面的微结构时，首先将磨成预定尺寸和表面粗糙度的镶块6夹在虎钳上，虎钳固定在磁力平台上，调好位置后采用修整好的粗粒度的金刚石砂轮在镶块6表面上磨削出具有砂轮表面形状的微结构，然后，在同样的方位上，利用细粒度的金刚石砂轮将粗成型后的工件进行精磨，加工出更加光滑的表面。
[0032]所述粗粒度的金刚石砂轮由金刚石磨料和青铜结合剂组成，金刚石磨料粒度为60?200目；所述细粒度的砂轮由金刚石磨料和树脂结合剂组成，金刚石磨料粒度1500?4000目。砂轮转速为2000?5000转/分;在微结构粗成型加工过程中，砂轮进给深度为10?40微米/每行程，进给速度为5?30毫米/分;精加工成型的进给深度为I?10微米/每行程，进给速度为I?5晕米/分。
[0033]本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种注塑成型用微模具，包括设置有主流道(7)的定模(1)、动模(2)、固定在所述动模(2)上的模仁(3)、顶出装置，其特征在于:所述模仁(3)内镶嵌地设置有用于形成型腔(9)的镶块(6)，所述模仁(3)的上表面设置有连通所述型腔(9)的分流道(8)，所述顶出装置的顶杆(10)顶出时穿过模仁(3)直达分流道(8);所述动模(2)上设置有连通所述型腔(9)及真空栗的抽真空通道(4)，所述定模(I)和动模(2)的分型面及顶杆(10)上、连接主流道(7)的浇口套均设置有密封圈(5)。2.根据权利要求1所述的注塑成型用微模具，其特征在于:还包括模温控制系统，所述模温控制系统包括温度传感器、分别设置在定模(I)和动模(2)内且位于型腔(9)两侧的若干电热棒、以及对称布置在所述电热棒外围的若干冷却水通路，所述温度传感器用于控制电热棒电源的开关。3.根据权利要求1所述的注塑成型用微模具，其特征在于:所述镶块(6)的表面设置有通过金刚石砂轮加工的微结构。4.根据权利要求3所述的注塑成型用微模具，其特征在于:所述微结构包括V沟槽、梯形沟槽、微锥塔、微矩形通道。
【专利摘要】本实用新型公开了一种注塑成型用微模具，包括设置有主流道的定模、动模、固定在所述动模上的模仁、顶出装置，所述模仁内镶嵌地设置有用于形成型腔的镶块，所述模仁的上表面设置有连通所述型腔的分流道，所述顶出装置的顶杆顶出时穿过模仁直达分流道；所述动模上设置有连通所述型腔及真空泵的抽真空通道，所述定模和动模的分型面及顶杆上、连接主流道的浇口套均设置有密封圈。本实用新型采用分离式结构，微模具型腔以镶块形式固定在模板上，成型部位受损或加工不同塑件时便于更换，利用真空泵将气体从型腔中抽出，保证成型塑件质量好，成本低、产率高，易于实现大规模制造。
【IPC分类】B29C45/27, B29C45/40, B29C45/78, B29C45/34
【公开号】CN205326183
【申请号】CN201521116786
【发明人】李烈军, 鲁艳军, 吴梦泽, 周超兰, 谢晋
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年12月27日