[发明专利]一种超声塑化微注射成型的装置及成型方法

说明书

本发明提供一种超声塑化微注射成型的装置，包括塑化部分、动模部分、超声波变幅杆、封闭杆以及动力源，塑化部分包括具有塑化腔的塑化本体、加热部件以及测温部件；动模部分包括动模本体，动模本体上设有成型腔和第二通道；超声波变幅杆以及封闭杆均与动力源连接。应用本发明的装置，效果是：整体结构精简；超声波变幅杆能插入所述塑化腔内，能够实现超声塑化聚合物；所述封闭杆能完全密封所述塑化腔的下端端部，结合超声波变幅杆的设计，能够实现：先将聚合物完全塑化成熔体，再将熔体挤压至成型腔，能有效控制聚合物的塑化时间及塑化质量，确保获得高质量的成型制件。本发明还提供一种成型方法，步骤精简，操作方便，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及成型技术领域，特别地，涉及一种超声塑化微注射成型的装置及成型方法。

背景技术

微纳制造技术主要包括微注射成型、化学刻蚀、热压印成型和注射压缩成型等，其中始于上世纪80年代末的微注射成型技术由传统的注塑成型工艺发展而来。相比于其它微纳制造技术，微注射成型凭借其能实现低生产成本、高成型精度和易于批量自动化生产等优势逐渐成为微纳制造技术的关键技术之一，成为制备MEMS元件应用最为广泛的方法。

随着市场需求的不断变大，对精细微纳结构零件的制造技术也提出了新的要求，采用微注射成型技术来大批量获得微零件的问题也逐渐突显出来。首先，常规微注射成型螺杆塑化方式存在材料浪费严重的问题，尤其在大批量生产和一些特殊材料微制件的成型中；其次，微零件成型周期和加工效率较低；最后，注射充填过程存在充填困难造成的充填不足、气泡等缺陷。

国内外学者研究发现，超声塑化方式能够克服螺杆塑化方式最小塑化量的限制，减少材料的浪费，提高熔融塑化速率，减小成型周期，超声振动力场亦可降低聚合物的表观粘度，改善熔体流动性。

超声塑化微注射成型技术是聚合物颗粒在超声波作用下直接熔融塑化后注射成型的新理念，自2002年德国亚琛工业大学IKV研究所的W.Michaeli等人首先将超声应用于微注射成型以来一直处于探索性研究阶段，正逐渐引起国内外学术界和工业界的关注，并相继立项开展研究。

现有关于超声塑化的研究均采用超声塑化和注射成型同时进行的方法如图1所示(包括模具A、工具头B和设置在模具A上的成型腔2.11)。由于塑化腔不封闭，聚合物可能在完全塑化前被压入型腔，导致塑化质量下降，并且存在不能有效控制聚合物塑化时间及塑化质量的问题，超声塑化成型产品尚不能满足实际应用的质量要求。

因此，设计一种结构精简、操作方便、能生产高质量的成型制件的超声塑化微注射成型的装置及成型方法具有重要意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种结构精简、操作方便、能生产高质量的成型制件的超声塑化微注射成型的装置，具体技术方案如下：

一种超声塑化微注射成型的装置，包括塑化部分、动模部分、超声波变幅杆、封闭杆以及动力源；

所述塑化部分包括具有塑化腔的塑化本体、用于给所述塑化腔进行加热的加热部件以及用于监测所述塑化腔温度的测温部件；所述塑化本体上设有出口连通所述塑化腔的第一通道，所述超声波变幅杆的下端能贯穿所述第一通道插入所述塑化腔内；

所述动模部分包括动模本体，所述动模本体上设有成型腔和第二通道，所述成型腔设置在所述动模本体的上端端面上，且位于所述塑化腔的正下方；所述第二通道与所述成型腔连通，所述封闭杆的上端能贯穿所述第二通道插入所述成型腔内，且所述封闭杆的上端能完全密封所述塑化腔的下端；

所述超声波变幅杆以及所述封闭杆均与所述动力源连接。

以上技术方案中优选的，所述第一通道与所述塑化腔两者在垂直于所述超声波变幅杆运动方向的平面内的横截面相同；所述超声波变幅杆的下端端部能紧贴所述第一通道的内壁和/或所述塑化腔的内壁设置。