聚合物微成型模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)分析

摘 要：文章以聚合物微成型模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)分析為研究對象，首先簡單分析微成型技術(shù)，隨后著重圍繞聚合物微成型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了討論分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：聚合物；微成型模具；設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.060

0 前言

隨著微機(jī)械電子系統(tǒng)快速興起，有效推動了微成型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，同時聚合物微成型制品生產(chǎn)也逐漸向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，然而針對于聚合物熔體跨尺度流動理論以及加工方法尚未發(fā)展完善，對于聚合物微制品的成型質(zhì)量造成了一定的制約。因此有必要對聚合物微成型模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)進(jìn)行探討分析，對于促進(jìn)微成型制品質(zhì)量提升具有重要的意義。

1 微成型技術(shù)概述

微成型技術(shù)簡單來說是指一種能夠生產(chǎn)制造精密構(gòu)件的一種技術(shù)，相對于常規(guī)的注塑技術(shù)，微成型技術(shù)有著更好的應(yīng)用優(yōu)勢，并且隨著各種新型材料的更新發(fā)展，極大促進(jìn)擴(kuò)展了為成型技術(shù)的應(yīng)用范圍。在微成型技術(shù)組成中，微型模具制造技術(shù)占據(jù)著十分重要的地位，它對于模具的尺寸、性能指標(biāo)、精度等有著非常嚴(yán)苛的要求，在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，一旦出現(xiàn)在一些參數(shù)異常變化，將會對最終成型模具質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。因此需要結(jié)合不同情況，做好模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，并安排針對性的解決方案，才能夠有效提升技術(shù)應(yīng)用水平，這更有助于不同成型方法在微成型技術(shù)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更加深入的研究。

2 聚合物微成型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)分析

2.1 細(xì)胞皿超聲振動微注射模設(shè)計(jì)與制造

在生物工程研究應(yīng)用領(lǐng)域中，基于聚合物微成型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的細(xì)胞皿微型制品應(yīng)用較為廣泛，該制品結(jié)構(gòu)尺寸較小，單位為微米級，整體呈方形盒狀結(jié)構(gòu)，盒內(nèi)陣列分布有很多方形微槽，在微槽的底部，分布有微圓柱形通孔?；诩?xì)胞皿自身性能需要，要求自身熔體結(jié)晶應(yīng)保持均勻的分布，以便提升自身的力學(xué)性能，而模具溫度直接決定著溶體結(jié)晶分布，因此要求模具溫度具有較好的均勻性。因此在變模溫系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)上，可采取油、水、電相結(jié)合方式，通過在靠近型腔兩側(cè)對稱位置處，設(shè)置一個加熱棒，在微型腔的周圍，做好熱油道設(shè)置，熱油道與加熱棒之間，則進(jìn)行冷卻水道設(shè)置，這一設(shè)置方式的基本工作原理是：在細(xì)胞皿注射成型之前，在熱油的影響下，促使模具溫度保持恒定，模具的溫度即是脫模溫度，然后利用電熱棒，通過對模具進(jìn)行加熱處理，待溫度上升至預(yù)先設(shè)置值時，將會觸發(fā)溫度傳感器，由溫度傳感器切斷電源，并進(jìn)行熔料注射，注射完成后，需要進(jìn)行熔料冷卻，應(yīng)保持油溫不變，斷開電熱棒電源，開啟冷卻裝置，模具會快速降溫。然后進(jìn)行脫模，關(guān)閉冷卻水路，在連續(xù)成型過程中，需要結(jié)合脫模實(shí)際，靈活調(diào)整加熱與冷卻開關(guān)，就可實(shí)現(xiàn)對模具快速加熱與冷卻的控制。針對于微注射成型而言，有無抽真空，會對制品整體成型質(zhì)量有著較大的影響，如果在熔體進(jìn)入型腔前，沒有及排除氣體，將會對制品質(zhì)量造成嚴(yán)重的威脅。為避免這一問題，應(yīng)立足于細(xì)胞皿模具型腔兩側(cè)，通過進(jìn)行排氣槽設(shè)置，并與真空泵相連，在熔體進(jìn)行填充前，可將型腔抽至真空。與此同時，通過應(yīng)用耐高溫硅膠密封圈，對超聲振子、分型面等位置進(jìn)行密封處理，確保其具備良好的真空度。另一方面。由于微制品尺寸微小，整體強(qiáng)度相對較弱，在制品冷卻后，由于型芯間具有較強(qiáng)的包緊力，若直接將制品推出，很容易導(dǎo)致制品受損?；诖?，可選擇在澆口兩側(cè)，進(jìn)行推桿對稱布置，通過利用推桿推動流道凝料，能夠?qū)⒅破菲椒€(wěn)帶出模具之外，完成脫模。在模具之中，超聲外場施加方式較為豐富，第一種方式可以圍繞鑲塊，做好超聲振動施加，第二種方式可以直接立足于流道內(nèi)熔體之上，進(jìn)行超聲振動施加，在振動方向選擇上，可采用垂直方向。為確保超聲振子有著良好的安裝與作用效果，應(yīng)選擇第二種方式。通過借助法蘭，在動模板下方實(shí)現(xiàn)超聲振子的固定，為避免在模具開閉過程中，干擾推桿和換能器，可在法蘭盤之上，設(shè)置一個推桿孔。

2.2 五腔異徑導(dǎo)管微擠出模具設(shè)計(jì)與制造

在醫(yī)學(xué)手術(shù)治療領(lǐng)域中，五腔異徑導(dǎo)管應(yīng)用較為廣泛，它能夠?qū)⒉煌中g(shù)器械、輔助器械等，直接送至病灶部位，在輔助手術(shù)治療過程中發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)的五腔導(dǎo)管壁厚并不均勻，需要以微小復(fù)雜截面型材收縮規(guī)律為依據(jù)，來補(bǔ)償模具成型段截面。另一方面，若模具成型段截面尺寸過小，那么模具零件的制造與裝配難度就會增加，基于此，還要以脹大比和拉伸比為依據(jù)，來適當(dāng)放大模具的成型段截面尺寸，與此同時，根據(jù)非規(guī)則截面熔體流量與壓降之間的關(guān)系，采用當(dāng)量半徑法，能夠?qū)Τ尚投伍L度進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。由于制品本真的型腔較多，因此可以采用直角十字頭模具結(jié)構(gòu)，為確保擠出物在離開模具后，不會發(fā)生扭曲問題，可采用直角擠出模非對稱流動平衡設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)角流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效縮短流動平衡直段長度。對于模具中大部分零件而言，都可采用傳統(tǒng)機(jī)械加工的方式進(jìn)行加工，但由于模具芯棒微細(xì)特征比較明顯，橫跨尺度較大，而局部尺寸較小微小，同時有著比較復(fù)雜的形狀，精度要求也非常高，因此基于此，可選擇采用微細(xì)電火花成型電極端面一次性蝕除技術(shù)，來對芯棒型段結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工，采用微細(xì)電火花階梯孔漸進(jìn)式加工技術(shù)，來對注氣孔進(jìn)行加工，通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)模具流道結(jié)構(gòu)和成型段截面，成功設(shè)計(jì)制造了五腔異徑導(dǎo)管微擠出模，整體性能得到了有效的提升。

3 總結(jié)

綜上所述，相對于其他材料而言，聚合物材料強(qiáng)度更高，密度更小，生物兼容性更好，因此在微成型模具設(shè)計(jì)制造中有著廣泛的應(yīng)用。微成型模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)制造微制品的重要技術(shù)，該技術(shù)的實(shí)施水平高低，將直接決定了微制品的成品質(zhì)量。因此需要加強(qiáng)對該技術(shù)的應(yīng)用分析，對于促進(jìn)我國微成型技術(shù)發(fā)展具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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2014.

作者簡介：徐石交（1967-），男，湖南岳陽人，本科，副教授，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。