一种微纳器件超声塑化注射成型装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种微纳器件超声塑化注射成型装置，其包括基座以及设置在所述基座上的注射结构和成模结构，所述注射结构包括超声换能器和用于驱动所述超声换能器实现上下进给的注射驱动单元，所述超声换能器用于熔融塑化所述成模结构内的聚合物颗粒，并辅助熔融聚合物注射成型；所述成模结构包括模具单元和合模单元，所述合模单元用于进行模具单元的闭模、合模及开模；所述模具单元包括内置有上型芯的上模具和内置有下型芯的下模具，所述上型芯和所述下型芯配合形成成模型腔，以将熔融聚合物保压成型。

An Injection Molding Device for Ultrasound Plasticization of Micro-nano Devices

The utility model provides an ultrasonic plasticizing injection moulding device for micro-nano devices, which comprises a base, an injection structure and a moulding structure arranged on the base. The injection structure includes an ultrasonic transducer and an injection driving unit for driving the ultrasonic transducer to realize up and down feeding. The ultrasonic transducer is used for melting and plasticizing polymer particles in the moulding structure. The die forming structure includes a die unit and a die closing unit, which is used for closing, closing and opening the die unit. The die unit includes an upper die with an upper core and a lower die with a lower core. The upper core and the lower core cooperate to form a model cavity to keep the molten polymer in compression. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种微纳器件超声塑化注射成型装置
本技术涉及一种注射成型装置，具体的说，涉及了一种微纳器件超声塑化注射成型装置。
技术介绍
微机电系统的发展需要大量微纳器件，这为微纳器件提供广阔的应用需求和市场规模。微注塑成型是聚合物微纳器件制造的主要技术之一，由于微纳器件尺寸较小、结构复杂、注塑流道小，注塑成型中存在充模阻力大、充填不均匀、材料浪费和成型质量差等问题。目前微注塑成型机主要是在常规注塑机的基础上改变模具系统或设计而成，也存在以下问题：(1)微注塑成型机整体尺寸较大，模具流道尺寸较长，与所成型微纳器件结构尺寸不匹配，聚合物材料浪费严重，能耗较大；(2)存在微流道效应，充填不均匀，微纳器件成型质量差。为了解决微纳器件成形过程中存在微流道效应和成型质量较差等问题，可采用高注射速度、高注射压力、抽真空处理和变模温等方法，但存在增加成型周期和模具变形大等问题。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种微纳器件超声塑化注射成型装置。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种微纳器件超声塑化注射成型装置，其包括基座以及设置在所述基座上的注射结构和成模结构，所述注射结构包括超声换能器和用于驱动所述超声换能器实现上下进给的注射驱动单元，所述超声换能器用于熔融聚合物颗粒并向所述成模结构内注射熔融聚合物；所述成模结构包括模具单元和合模单元，所述合模单元用于进行模具单元的闭模、合模及开模；所述模具单元包括内置有上型芯的上模具和内置有下型芯的下模具，所述上型芯和所述下型芯配合形成成模型腔，以将熔融聚合物保压成型。基于上述，所述注射驱动单元包括设置在所述基座上的导轨、第一滚珠丝杠和第一伺服电机，所述导轨上套设有第一导轨座，所述第一导轨座上固设有注射支架，所述超声换能器固定在所述注射支架上；所述第一滚珠丝杠上套设有第一滑块，所述第一滑块固接所述注射支架；所述第一伺服电机驱动所述第一滚珠丝杠旋转，所述第一滑块随所述第一滚珠丝杠的旋转做直线往复运动，所述注射支架和所述超声换能器跟随所述第一滑块的直线往复运动实现上下进给。基于上述，所述超声换能器包括压电振子、变幅杆和超声工具头，所述压电振子包括后盖板、压电陶瓷片、前盖板、预紧螺栓和弹簧垫片，由所述预紧螺栓和所述弹簧垫片将所述后盖板、所述压电陶瓷片和所述前盖板固接，所述前盖板通过法兰固定在所述注射支架上；所述变幅杆的一端与所述前盖板一体成型，所述变幅杆的另一端固定连接有所述超声工具头。基于上述，所述合模单元包括动模板、用于驱动所述动模板往复运动的动模板驱动结构、平行于所述动模板固定在所述基座上的静模板以及贯穿设置在所述动模板和所述静模板之间的导向柱，所述动模板驱动结构包括设置在所述基座上的第二滚珠丝杠和第二伺服电机，所述导轨上套设有第二导轨座，所述第二导轨座上固设有动模板，所述第二滚珠丝杠上套设有第二滑块，所述第二滑块固接所述动模板；所述上模具固装在所述动模板上，所述下模具固装在所述静模板上部，所述上模具上设置有定位块，所述下模具上对应所述定位块设置有定位孔，所述导向柱、所述定位块和所述定位孔共同配合实现合模与开模的导向。基于上述，所述上模具还包括进料孔以及用于连通所述进料孔和所述上型芯的塑化腔，所述塑化腔的结构与所述超声换能器的超声工具头相适配。基于上述，所述上型芯包括与所述塑化腔连通的主流道、与所述主流道相通的至少一个分流道以及设置在所述分流道顶部的浇口；所述下型芯包括多个与所述浇口对应设置的微齿轮器件型腔，所述微齿轮器件型腔的个数与所述分流道的个数相同。基于上述，每个微齿轮器型腔内设置有顶杆孔，所述下型芯下方的导向柱上套设有顶出板，所述顶出板通过连接杆固接所述动模板，所述顶出板上对应所述微齿轮器件型腔的顶杆孔设置有多个顶杆。基于上述，所述上型芯和所述下型芯内还设置有热流道。基于上述，所述上型芯与所述上模具锥度配合，所述下型芯与所述下模具锥度配合，所述上模具和所述下模具上均设置有型芯侧抽孔。基于上述，还包括控制器、温度-压力传感器和位移传感器，所述位移传感器设置在所述上模具的位移传感器安装孔内，用于检测所述上模具的运动位移；所述温度-压力传感器安装在所述上模具的温度-压力安装孔内，用于检测所述成模结构的温度值和压力值；所述控制器控制连接所述温度-压力传感器、所述位移传感器、所述超声换能器、所述第一伺服电机和所述第二伺服电机。本技术相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本技术利用超声换能器高频振动实现聚合物颗粒的熔融塑化，同时结合所述模具单元进行熔融聚合物的注射、保压成型；超声振动能够降低熔融聚合物的粘度使其易于充模，降低微流道效应；能够实现聚合物颗粒快速熔融，缩短微纳器件成型周期，减少熔融聚合物降解；且超声振动下聚合物颗粒熔融塑化更均匀，聚合物颗粒球晶尺寸更小，可有效改善微纳器件成型质量；通过更换超声换能器、调节超声波发生器频率或相位，实现了不同材料微纳器件的成型，有效降低了成本；设计了镶嵌式型芯，实现了成型不同器件时模具型芯的快速更换，提高了效率；同时微纳器件与成型设备结构尺寸相匹配、结构尺寸较小，还有效减少了聚合物颗粒的严重，节约了原材料、降低了成本等优点。附图说明图1是本技术的立体结构示意图。图2是本技术的主视结构示意图。图3是本技术的左视结构示意图。图4是本技术的右视结构示意图。图5是本技术的俯视结构示意图。图6是图5中A-A面的剖视图。图7是本技术的驱动结构示意图。图8是本技术所述的注射支架的结构示意图。图9是本技术所述的超声换能器的结构示意图。图10是本技术所述的上模具的剖视结构示意图。图11是本技术所述的上模具的仰视立体结构示意图。图12是本技术所述的上型芯的仰视结构示意图。图13是本技术所述的下模具的立体结构示意图。图中，1.基座；2.超声换能器；3.联轴器；4.固定支座；5.导轨；6.第一伺服电机；7.第一滚珠丝杠；8.第一导轨座；9.注射支架；10.第一滑块；11.第一L形钢板；12.耳舌；13.压电振子；131.后盖板；132.压电陶瓷片；133.前盖板；134.预紧螺栓；135.弹簧垫片；14.变幅杆；15.法兰；16.超声工具头；17.动模板；18.上模具；181.进料孔；182.塑化腔；183.上型芯；184.主流道；185.分流道；186.浇口；187.温度-压力传感器安装孔；188.侧抽孔；19.静模板；20.下模具；201.下型芯；202.微齿轮器件型腔；203.顶杆孔；204.位移传感器安装孔；205.冷料井；21.导向柱；22.定位块；23.顶出板；24.顶杆；25.第二滚珠丝杠；26.第二伺服电机；27.第二导轨座；28.第二滑块；29.热流道；30.储料装置；31.定位孔；32.导向孔；33.温度-压力传感器。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1-图6所示，本技术提供一种微纳器件超声塑化注射成型装置，包括基座1以及设置在所述基座1上的注射结构和成模结构，所述注射结构包括超声换能器2和用于驱动所述超声换能器2实现上下进给的驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳器件超声塑化注射成型装置，其特征在于：包括基座以及设置在所述基座上的注射结构和成模结构，所述注射结构包括超声换能器和用于驱动所述超声换能器实现上下进给的注射驱动单元，所述超声换能器用于熔融聚合物颗粒并向所述成模结构内注射熔融聚合物；所述成模结构包括模具单元和合模单元，所述合模单元用于进行模具单元的闭模、合模及开模；所述模具单元包括内置有上型芯的上模具和内置有下型芯的下模具，所述上型芯和所述下型芯配合形成成模型腔，以将熔融聚合物保压成型。

【技术特征摘要】
1.一种微纳器件超声塑化注射成型装置，其特征在于：包括基座以及设置在所述基座上的注射结构和成模结构，所述注射结构包括超声换能器和用于驱动所述超声换能器实现上下进给的注射驱动单元，所述超声换能器用于熔融聚合物颗粒并向所述成模结构内注射熔融聚合物；所述成模结构包括模具单元和合模单元，所述合模单元用于进行模具单元的闭模、合模及开模；所述模具单元包括内置有上型芯的上模具和内置有下型芯的下模具，所述上型芯和所述下型芯配合形成成模型腔，以将熔融聚合物保压成型。2.根据权利要求1所述的微纳器件超声塑化注射成型装置，其特征在于：所述注射驱动单元包括设置在所述基座上的导轨、第一滚珠丝杠和第一伺服电机，所述导轨上套设有第一导轨座，所述第一导轨座上固设有注射支架，所述超声换能器固定在所述注射支架上；所述第一滚珠丝杠上套设有第一滑块，所述第一滑块固接所述注射支架；所述第一伺服电机驱动所述第一滚珠丝杠旋转，所述第一滑块随所述第一滚珠丝杠的旋转做直线往复运动，所述注射支架和所述超声换能器跟随所述第一滑块的直线往复运动实现上下进给。3.根据权利要求2所述的微纳器件超声塑化注射成型装置，其特征在于：所述超声换能器包括压电振子、变幅杆和超声工具头，所述压电振子包括后盖板、压电陶瓷片、前盖板、预紧螺栓和弹簧垫片，由所述预紧螺栓和所述弹簧垫片将所述后盖板、所述压电陶瓷片和所述前盖板固接，所述前盖板通过一体成型的法兰固定在所述注射支架上；所述变幅杆的一端与所述前盖板一体成型，所述变幅杆的另一端固定连接有所述超声工具头。4.根据权利要求2所述的微纳器件超声塑化注射成型装置，其特征在于：所述合模单元包括动模板、用于驱动所述动模板往复运动的动模板驱动结构、平行于所述动模板固定在所述基座上的静模板以及贯穿设置在所述动模板和所述静模板之间的导向柱，所述动模板驱动结构包括设置在所述基座上的第二滚珠丝杠和第二伺服电机，所述导轨上套设有第二导轨座，所述第二导轨座上固设有动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霞，张三川，张伟伟，田海港，连晓磊，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南,41