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        聚合物微成型模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)分析

        2019-05-30 11:59:52徐石交
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:聚合物

        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(duì)象,首先簡(jiǎn)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(dòng)了微成型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)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(duì)于聚合物熔體跨尺度流動(dòng)理論以及加工方法尚未發(fā)展完善,對(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是指一種能夠生產(chǎn)制造精密構(gòu)件的一種技術(shù),相對(duì)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(shì),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(duì)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(guò)程中,一旦出現(xiàn)在一些參數(shù)異常變化,將會(huì)對(duì)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(duì)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(dòng)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(jí),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(guò)在靠近型腔兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置處,設(shè)置一個(gè)加熱棒,在微型腔的周?chē)?,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(guò)對(duì)模具進(jìn)行加熱處理,待溫度上升至預(yù)先設(shè)置值時(shí),將會(huì)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(kāi)電熱棒電源,開(kāi)啟冷卻裝置,模具會(huì)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(guò)程中,需要結(jié)合脫模實(shí)際,靈活調(diào)整加熱與冷卻開(kāi)關(guān),就可實(shí)現(xiàn)對(duì)模具快速加熱與冷卻的控制。針對(duì)于微注射成型而言,有無(wú)抽真空,會(huì)對(duì)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(méi)有及排除氣體,將會(huì)對(duì)制品質(zhì)量造成嚴(yán)重的威脅。為避免這一問(wèn)題,應(yīng)立足于細(xì)胞皿模具型腔兩側(cè),通過(guò)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(shí),通過(guò)應(yīng)用耐高溫硅膠密封圈,對(duì)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(duì)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。基于此,可選擇在澆口兩側(cè),進(jìn)行推桿對(duì)稱(chēng)布置,通過(guò)利用推桿推動(dòng)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)施加,在振動(dòng)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(guò)借助法蘭,在動(dòng)模板下方實(shí)現(xiàn)超聲振子的固定,為避免在模具開(kāi)閉過(guò)程中,干擾推桿和換能器,可在法蘭盤(pán)之上,設(shè)置一個(gè)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(guò)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(lái)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(guò)小,那么模具零件的制造與裝配難度就會(huì)增加,基于此,還要以脹大比和拉伸比為依據(jù),來(lái)適當(dāng)放大模具的成型段截面尺寸,與此同時(shí),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(zhǎng)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(kāi)模具后,不會(huì)發(fā)生扭曲問(wèn)題,可采用直角擠出模非對(duì)稱(chēng)流動(dòng)平衡設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)角流道的優(yōu)化設(shè)計(jì),有效縮短流動(dòng)平衡直段長(zhǎng)度。對(duì)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(shí)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(lái)對(duì)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(lái)對(duì)注氣孔進(jìn)行加工,通過(guò)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(duì)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(duì)該技術(shù)的應(yīng)用分析,對(duì)于促進(jìn)我國(guó)微成型技術(shù)發(fā)展具有重要的意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王敏杰,趙丹陽(yáng),宋滿倉(cāng)等.聚合物微成型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)[J].模具工業(yè),2015(05):7-16.

        [2]蔣豐澤.微透鏡陣列注射壓縮工藝與模具技術(shù)研究[D].中南大學(xué),

        2014.

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

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