[发明专利]一种分体式双螺纹连接的微注塑测试模具

说明书

技术领域

本发明属于微纳制造与注塑成型领域，涉及到一种可快速装卸由MEMS工艺制造的圆形微型芯并且能够在线监测注塑过程中型腔的压力、温度分布的微注塑测试模具。

技术背景

微注塑具有成型制件效率高、尺寸与质量一致性好、成本低等优点，可以用于制造各类聚合物微小器件，在光电通讯和生物医学领域具有市场需求。微注塑模具是赋予塑料制品完整结构和精确尺寸的核心。包含微细结构的微型芯经常设计为独立结构，通过镶嵌等方式与模架装配为一体，形成微模具。

对于中小批量微注塑，要求生产转型速度快、型芯制造成本低、制件结构特征尺寸小，这时可以采用MEMS工艺制造的微型芯进行注塑，利用标准的MEMS制造流水线，可以在圆形基片上制造线宽达到微纳米的复杂结构，具有可控性好、效率高、成本低的优点。然而，利用整体尺寸在厘米量级的MEMS微型芯开展注塑的应用还不多见，其关键是MEMS工艺制造的微型芯与机械加工的模架的连接较为困难，目前公开发表的连接方法主要有胶粘或过盈镶嵌，拆卸繁琐而耗时。而由于MEMS微型芯上的微细结构较易损伤，需要经常拆卸和更换，非生产时间消耗严重，成为制约MEMS硅微型芯在微注塑推广应用的瓶颈。另一方面，模具型腔内压力和温度分布不均，是造成微小制件整体翘曲、外形缺陷、结构尺寸精度不高的主要原因，对注塑过程中的压力和温度进行在线监测，对改进工艺具有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，发明一种分体式双螺纹连接的微注塑测试模具，利用双螺纹连接技术解决了微型芯安装和拆卸困难的问题，将MEMS制造与注塑成型优势相结合，形成了直径厘米级以上的圆片微型芯在注塑中的有效实施方法，显著降低了微注塑模具制造难度和成本。此外，通过调整螺纹旋入深度，可以适用于不同厚度的微型芯，微型芯相对于模具型腔浇口的位置和方向可调；利用模具上集成压力和温度传感器，能实时监测注塑过程中的型腔压力与温度动态变化和分布，对优化和改进工艺有重要参考价值。

本发明的技术方案是一种分体式双螺纹连接的微注塑测试模具，测试模具采用分体式双螺纹连接的技术,并集成温度3与微型压力传感器11；测试模具由定模部件、动模部件和四爪工具16组成；

所述的定模部件由型芯组件15、定模架5、温度传感器3组成；型芯组件15安装在模架5腔室内，温度传感器3安装在定模架5的腔室底面，其引线通过底面引线孔g导出定模架5；型芯组件15由微型芯6、支撑板4、密封框2组成，密封框2为环形，内外均有细牙螺纹，先将微型芯6放置在密封框2内，然后将支撑板4通过外螺纹旋入密封框2内，将微型芯6压紧在密封框2内。定模架5与型芯组件15的连接是通过定模架5腔室内螺纹和型芯组件15中密封框外螺纹配合实现的，密封框2端面均匀布置四个直径2mm左右的盲孔a，在定模架5腔室底面与型芯组件15中的支撑板4底面之间留有2mm的间隙；温度传感器3用高温胶粘接在定模架5腔室底面，其引线通过底面的引线孔g引出。

所述的模具动模部件由推杆固定板7、推杆8、固定板9、动模架12、中空杆10、微型压力传感器11组成；动模架12的腔室底面布置有多个阶梯状的安装孔d，微型压力传感器11安装在安装孔d内，通过调节中空杆10的外螺纹与安装孔d之间的螺纹配合，调整微型压力传感器11的轴向位置，使微型压力传感器11的尖端平面与动模架12型腔底面重合，微型压力传感器11的引线通过中空杆10的孔引出。

所述的四爪工具16由圆盘18、尖头19和手柄17组成；圆盘18上面分布四个尖头安装螺纹孔，其位置与密封框2上的四个盲孔a对应，圆盘18另一面有一个内六角孔；四个尖头19通过螺纹连接安装在圆盘18的螺纹孔中，尖头19突出圆盘18面的高度可通过螺纹调节；手柄17与圆盘18上的内六角孔通过过盈配合来连接。

本发明的有益效果是：1、采用分体式双螺纹连接的技术，将MEMS制造与注塑成型优势相结合，开发了直径厘米级以上尺寸的圆片微型芯在注塑中实施方法，显著降低了微注塑模具制造难度和成本。2、分体式双螺纹连接，具有密封可靠、拆卸更换型芯方便、型芯压紧力易于调整等优点，并且通过调整螺纹旋入深度，可以适用于不同厚度的微型芯，微型芯相对于模具型腔浇口的位置和方向可调。3、模具上集成压力和温度传感器，能实时监测注塑过程中的压力与温度动态变化和分布，对优化新工艺有重要指导作用。

附图说明