[發(fā)明專利]一種光固化注射成型模具及方法

有效

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• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103203837A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設計）人: 謝鵬程;常樂;焦志偉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C45/26
• 分類號: B29C45/26;B29C45/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種光固化注射成型模具及方法，屬于聚合物復合材料成型加工技術領域。

背景技術

近年來，光固化技術發(fā)展迅速，應用領域越發(fā)廣泛。光固化技術在醫(yī)療材料、立體模型制造、微細加工光致抗蝕劑、壓印光刻等多領域均得到了較快的發(fā)展。中國專利CN201033467應用紫外線固化技術制造紫外線固化快速成型設備。中國專利CN101231463應用紫外線固化技術壓印成型光學元件，并且將模塑制造原理引入光固化制造領域，取得了一定的成功。但無論是紫外線快速成型技術還是紫外線壓印技術均存在一定的問題，如紫外線快速成型技術成型的制品其精密度較低，紫外壓印技術制造的產(chǎn)品形式過于單一；成型的制品是由光固化材料與石英玻璃膠合在一起的雙材料制品，在受到較大拉伸時會產(chǎn)生脫膠等缺陷。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有光固化成型技術的不足，提供一種光固化注射成型模具，在熱塑性材料注射成型模具的基礎上增設紫外線固化裝置，將紫外線固化材料注射進型腔后用紫外光照射使其固化成型制品。與傳統(tǒng)注射成型加工方法相比，光固化注射成型方法不存在冷卻階段，縮短了制品的成型周期，提高了成型效率。并且由于整個制品采用同種材料成型，不存在轉印技術成型制品存在的雙材料制造產(chǎn)生的強度不足的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：一種光固化注射成型模具，主要包括：成型組件、導向組件、光固化組件。

其中，成型組件包括：澆口塊、上托板、成型模板、彈簧、頂出桿，氣缸連接桿、微型氣缸。澆口塊直接嵌入上托板；成型模板與上托板采用螺紋連接；彈簧套于頂出桿一端后裝入成型模板的頂出通道；氣缸連接桿連接在微型氣缸的頂桿端螺紋端后與微型氣缸一起固定在成型模板側面微型氣缸放置孔內。導向組件包括：導柱、玻璃放置板、玻璃、玻璃頂板。導柱穿入玻璃放置板的導孔內；玻璃放入玻璃放置板的放置槽后以玻璃頂板固定；玻璃頂板與玻璃放置板之間采用螺紋連接。光固化組件包括：光固化裝置放置板、紫外燈線光源、絲杠螺母連接件、線性導軌、滾珠絲杠、絲杠螺母、紫外燈線光源連接件、前端軸承座、后端軸承座、支撐板、下托板。前端軸承座、后端軸承座固定在光固化裝置放置板上；絲杠螺母套于滾珠絲杠上后裝在兩軸承座上；絲杠螺母連接件一斷連接于絲杠螺母上，另一端連接在線性導軌上；紫外燈線光源連接件一端連接紫外燈線光源，另一端連接線性導軌上；支撐板、光固化裝置放置板由導柱串接于玻璃放置板上；下托板與支撐板之間以螺紋連接。

在整個光固化注射成型模具中，成型組件安裝于合模機構的定模板端，導向組件安裝于合模機構的動模板端。導柱在導向組件與光固化組件之間起連接作用，導柱在成型組件與導向組件之間起導向作用。在注射成型過程中導向組件在動模板的帶動下向成型組件移動，在移動的過程中導向組件上的導柱起到導向作用。合模完成后，由注射裝置向型腔內注射光固化材料，待注射完成，紫外燈線光源開啟，紫外燈線光源在滾珠絲杠的帶動下移動一次將型腔內液體固化。導向組件在動模板的帶動下開模，微型氣缸帶動氣缸連接桿推頂推頂桿將制品頂出，同時彈簧被壓縮，微型氣缸帶動氣缸連接桿回撤，彈簧回彈使得推頂桿復位。

采用本發(fā)明一種光固化注射成型模具制造制品的方法是：

第一步：將質量分數(shù)分別為60%~90%的兩官能團聚氨酯丙烯酸酯、5%~10%的六官能團聚氨酯丙烯酸酯、5%~10%的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、2%~6%的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮和0.3%~1%的2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯倒入三口燒瓶，用精密攪拌器進行攪拌，攪拌速度為10~200r/min，攪拌時間為5~60min。將攪拌后的液體導入燒杯，放置在抽真空機內進行抽真空，真空時間為1~5小時，之后取出將混合液體導入注射裝置。

第二步：模具合模，將紫外線固化材料通過澆口塊注射進模具型腔，注射壓力為2~10MPa，注射速度20~200mL/s，注射時間為0.2~5s，注射結束后進行保壓，保壓壓力為1~8MPa，保壓時間直至光固化制品成型后。

第三步：將紫外線固化材料通過澆口塊注射進模具型腔后開啟紫外線固化燈，照度為0.2~1.0W/cm²，在滾珠絲杠的帶動下，紫外光線光源照射整個成型模板內的型腔，待光固化液體固化成型，停止保壓。

第四步：保壓結束后，關閉紫外線固化燈，開模后微型氣缸帶動氣缸連接桿推動頂出桿將制品頂出。同時，通過未固化材料回收流道，將未固化的紫外線固化材料回收以便重復利用。

第五步：去除成型制品的料棒，得到最終微結構制品。

本發(fā)明一種光固化注射成型模具及方法的有益效果：