[发明专利]多尺度特征结构分步式微压印成形装置及成形方法

权利要求书

1.多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：包括上模柄、下模柄、上模板、下模板、凸模和凹模，上下模柄分别固定于压力机的横梁和底座上，所述上模柄的底端依次同轴线固定连接有所述上模板和凸模，所述下模柄的顶端依次同轴线固定连接有所述下模板和凹模，坯料放置于所述凹模上；所述凸模包括三角形凸模通道和带有台阶的三角形凸模通道；在坯料的第一步微压印成形过程中，安装所述三角形 凸模通道，实现阵列结构的宏观结构成形；在坯料的第二步微压印成形过程中，安装所述带有台阶的三角形凸模通道，实现阵列结构的微观结构成形；所述凹模结构采用全封闭式，所述凹模安装在凹模座上，所述凹模座同轴线固定于所述下模板的顶端；所述凹模座上分别放置有推块和垫块，横向放置的所述推块位于竖向放置的所述垫块的底端，坯料放置在所述垫块上。

2.根据权利要求1所述的多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：所述上模板与上模柄之间设置有上隔热板，所述上隔热板通过螺钉与所述上模板同轴线连接；所述下模板与所述下模柄之间设置有下隔热板，所述下隔热板通过螺钉与所述下模板同轴线连接。

3.根据权利要求1所述的多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：所述上模板的底端与所述凸模之间还同轴线安装有上垫板。

4.根据权利要求3所述的多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：所述凸模通过凸模固定板、凸模固定套和凸模固定键固定在所述上垫板上；所述凸模固定板固定安装在所述上垫板的底端，所述凸模固定套一端固定在所述凸模固定板上，另一端用于固定所述凸模，所述凸模固定键插设在所述凸模固定套上。

5.根据权利要求4所述的多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：所述凸模固定板与下模板之间安装有多根导柱，所述导柱的两端对应设置有导套，所述导柱内安装有限位柱。

6.根据权利要求1所述的多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：所述凹模座的外围设置有加热圈，所述凹模座与所述下模板之间安装有耐热板。

7.多尺度特征结构分步式微压印成形方法，应用于权利要求1-6中任一项所述的多尺度特征结构分步式微压印成形装置，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：坯料准备

选定用来成形微型零件的块体坯料，并加工为10×10×1cm的坯料，采用机械抛光与电解抛光结合的方式处理坯料，保证坯料的表面质量；

步骤二：选定用于成形的压力机型号；

步骤三：模具装置安装与调试

第一，分别将上下模柄固定于压力机的模梁和底座上；

第二，将坯料置于凹模座上，再将凹模扣在坯料上，使坯料置于所述凹模下面开好的与坯料尺寸匹配的槽内；垫块与推块上都有小斜面，通过这个小斜面拉动所述推块，所述垫块即可向上或向下移动；放料时所述垫块低于所述凹模座平面，坯料放入槽内，安装上所述凹模后，拉动所述推块，所述垫块上升至与所述凹模座平齐，坯料进入凹模腔内，套上加热圈，实现全封闭压印；

第三，先将三角形凸模通道安装到凸模固定板上，合模，将模具放置到压力机底座上；

第四，设置成形压力机参数，进行上下导向测试；

步骤四：多尺度分步式微压印成形试验

第一、打开加热开关，设置目标温度，对成形部分进行加热，当温度达到目标温度后温控系统进入保温程序；

第二、设定成形压力机加载方式，确定加载速度、载荷大小以及保压时间工艺参数；

第三、下移压力机横梁，使上模柄与上隔热板轻微接触，启动压力机成形控制程序，进行微压印成形实验；

第四、试验结束后，压力机卸载，横梁上移，等坯料冷却后取出成形后零件，至此，完成了坯料的第一步微压印成形；

步骤五：模具装置安装与调试

第一，分别将上下模柄固定于压力机的模梁和底座上；

第二，将坯料置于所述凹模座上，再将所述凹模扣在坯料上，使坯料置于所述凹模下面开好的与坯料尺寸匹配的槽内，所述垫块与推块上都有小斜面，通过这个小斜面拉动所述推块，所述垫块即可向上或向下移动；放料时所述垫块低于所述凹模座平面，坯料放入槽内，安装上所述凹模后，拉动所述推块，所述垫块上升至与所述凹模座平齐，坯料进入凹模腔内，套上加热圈，实现全封闭压印；

第三，先将带有台阶的三角形凸模通道安装到凸模固定板上，合模，将模具放置到压力机底座上；

第四，设置成形压力机参数，进行上下导向测试；

步骤六：多尺度分步式微压印成形试验

第一、打开加热开关，设置目标温度，对成形部分进行加热，当温度达到目标温度后温控系统进入保温程序；

第二、设定成形压力机加载方式，确定加载速度、载荷大小以及保压时间工艺参数；

第三、下移压力机横梁，使上模柄与上隔热板轻微接触，启动压力机成形控制程序，进行微压印成形实验；

试验结束后，压力机卸载，横梁上移，等坯料冷却后取出成形后零件，至此，完成了坯料的第二步微压印成形。