一种可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具

本发明涉及聚合物细微结构制造领域，尤其涉及一种可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具。

背景技术：

1、微注塑技术是一种应用广泛的技术，特别适用于制造尺寸微小的微型塑件，例如光学摄像头、微流控芯片等。这些产品通常要求非常高的精度，以确保它们的性能和稳定性。并且有些制品的服役条件恶劣，例如航天航空、医疗检测等领域，对机械性能的要求也非常苛刻。然而，在微型塑件的生产过程中，由于尺度效应的影响，会受到加工条件的限制，很容易出现各种缺陷。例如，由于充填过程中聚合物熔体的粘度增加导致流动阻力增加，塑料材料的流动不均匀，导致制品表面出现弯曲或扭曲，熔接痕明显；聚合物熔体在注塑过程中产生的气体困在微型腔内，无法顺利排出，造成产品气穴、烧伤等问题。因此，为了确保微型塑件的质量和性能，需要采用高精度的微注塑技术，并对注塑工艺进行精细的控制和调整。只有这样，才能满足微型塑件对精度和质量的要求，同时应对恶劣的服役条件，确保微型塑件的可靠性和稳定性。

2、振动辅助注塑技术是一种将振动技术应用于注塑加工中的新型注塑技术。它采用机械振动或超声振动辅助注塑，通过振动作用使熔融塑料颗粒更加均匀地分散在熔融状态下的基质中，从而提高其流动性和均匀性，使得塑料更加均匀地填充到模具中，避免出现填充不足或浇口位置不均等缺陷；降低熔融塑料的粘度，从而降低填充模具所需的压力和能耗，提高生产效率；提高材料的分子交换，改善材料的结晶行为，从而提高产品的物理和机械性能。该技术可以应用于各种高分子材料，包括热塑性塑料，热固性塑料，橡胶和复合材料等，以制造各种类型的注塑制品，如汽车零部件，医疗器械，电子产品外壳等。但是在微注塑领域，微注塑制品的细微结构较多，导致了其对应的模具的模仁结构十分复杂。这些结构包括紧密排列的流道、顶针、排气等结构，增加了模具制造和注塑工艺的难度。目前，振动辅助注塑技术的振动源一般较大，如超声发生器、音圈电机等，难以将其集成到微注塑模具的模仁中。这就导致了振动辅助技术在微注塑领域应用受到了一定限制。

3、例如，一种在中国专利文献上公开的“一种超声振动与抽真空集成的微注塑模具及成型方法”，其公告号：cn102601936，公开了一种将超声振子端面加工成型腔的一部分的模具结构，但是该方案生产的制品结构简单，无法应用在具有复杂模仁结构的模具中去。

技术实现思路

1、为了解决振动辅助技术无法应用到具有复杂模仁结构的微注塑模具去，振动对聚合物材料加工性能提升效果不够理想的问题，本发明提供一种具有可调频幅组合振动流道结构的微注塑模具，通过在流道中增加超声振动和机械振动组件，在不影响模具模仁结构的前提下，可以对流经流道的聚合物熔体最大限度的施加振动，并能够灵活改变振动角度(0°-80°)、顺序及其组合，通过对超声振动功率、机械振动频率和幅度进行控制，实现多元场景下多组分聚合物的微形态改善，提高微注塑制品的性能。

2、本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

3、一种可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，包括动模板和定模板，还包括设置在定模板中的浇口套；

4、所述浇口套包括两个相对布置的弧形块，以及位于两个所述弧形块之间的相对布置的机械振动块和超声振动块；两个弧形块固连在所述定模板上；所述机械振动块、超声振动块均为多块，多块所述机械振动块逐层叠放在两个所述弧形块之间，多块所述超声振动块逐层叠放在两个所述弧形块之间；所述机械振动块、超声振动块和两个弧形块围成内部区域为贯通的流道；所述流道为变角度结构，从所述浇口套的入口处到型腔，叠放的机械振动块和超声振动块的内表面倾斜角度逐渐变化，使得所述流道的截面积逐渐变大；

5、所述微注塑模具还包括超声换能器、超声发生器、音圈电机和控制器；所述超声换能器固定在所述定模板上，且所述超声换能器的探头穿过所述定模板伸入所述定模板放置浇口套的贯通孔内，用于与所述超声振动块固连；所述音圈电机通过导线与所述控制器相连，所述音圈电机固定在所述定模板上，其输出轴同样穿过所述定模板伸入所述定模板放置浇口套的贯通孔内，用于与所述机械振动块固连；所述超声发生器、超声换能器、超声振动块组成超声振动单元，所述控制器、音圈电机和机械振动块组成机械振动单元。

6、进一步地，所述机械机械振动块、超声振动块上开设三个孔，当振动块被用于施加振动时，位于中间的孔用于与超声换能器或音圈电机固连；当振动块不用于施加振动时，通过两侧的孔将振动块与定模板固连。

7、进一步地，为给所述机械振动块的运动提供空间，在所述机械振动块靠近所述音圈电机的一侧布有若干弹簧结构。

8、进一步地，为给所述超声振动块的运动提供空间，所述超声振动块靠近所述超声换能器的侧面上布有橡胶垫圈。

9、进一步地，所述超声振动单元为所述流道内的聚合物熔体施加高频低幅振动，所述机械振动单元为所述流道内的聚合物熔体施加低频高幅振动。

10、本发明的有益效果如下：

11、(1)本发明通过在流道中施加振动，可以有效改善聚合物熔体的流动性能和成型质量。相比于在模仁附近增加振动的方式，流道中施加振动可以更加精确地控制聚合物熔体的流动，并且有效地避免精密注塑模仁结构复杂，体积较小的缺点，规避振动对模仁结构、顶针布置等造成的影响。另外，由于流道的体积较小，流体都会通过流道，因此振动效果更为明显。

12、(2)本发明能够提高注塑制品的质量和生产效率，应用前景广阔。

13、(3)本发明的振动块为小块组装的结构，可以实现振动角度的变化，通过改变振动作用位置实现振动方向的变化；并且可以根据不同填料/高分子复合材料的种类和组成成分自定义调节振动的角度、大小及其组合，以不同的方向和形式进行施加，以达到最佳成型效果。

技术特征：

1.一种可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，其特征在于，包括动模板和定模板，还包括设置在定模板中的浇口套；

2.根据权利要求1所述的可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，其特征在于，所述机械机械振动块、超声振动块上开设三个孔，当振动块被用于施加振动时，位于中间的孔用于与超声换能器或音圈电机固连；当振动块不用于施加振动时，通过两侧的孔将振动块与定模板固连。

3.根据权利要求1所述的可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，其特征在于，为给所述机械振动块的运动提供空间，在所述机械振动块靠近所述音圈电机的一侧布有若干弹簧结构。

4.根据权利要求1所述的可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，其特征在于，为给所述超声振动块的运动提供空间，所述超声振动块靠近所述超声换能器的侧面上布有橡胶垫圈。

5.根据权利要求1所述的可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，其特征在于，所述超声振动单元为所述流道内的聚合物熔体施加高频低幅振动，所述机械振动单元为所述流道内的聚合物熔体施加低频高幅振动。

技术总结
本发明公开一种可调频幅组合变角度振动流道结构的微注塑模具，包括设置在定模板中的浇口套；浇口套包括两个相对布置的弧形块，以及位于两个弧形块之间的相对布置的机械振动块和超声振动块；弧形块固连在定模板上；机械振动块、超声振动块均为多块，均逐层叠放在两个弧形块之间；机械振动块、超声振动块和两个弧形块围成内部区域为贯通的流道；流道为变角度结构，从浇口套的入口处到型腔，叠放的机械振动块和超声振动块的内表面倾斜角度逐渐变化，使得流道的截面积逐渐变大。机械振动块和超声振动块分别与振动源相连，为聚合物熔体施加增加的振动作用，减低聚合物熔体注塑过程中的粘度，提高流动性及填充能力。

技术研发人员：毕明铖,许忠斌,薛斌,黄兴,吴琼,罗东,郑招荷
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15