基于硅鑲塊的微注塑模具設(shè)計(jì)與鑲塊斷裂研究.pdf

1、微注塑成型具有生產(chǎn)效率高、制造成本低，能實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的特點(diǎn)。微注塑模具鑲塊是賦予制件微細(xì)結(jié)構(gòu)的核心，其制造精度將直接影響制件上微結(jié)構(gòu)的好壞。微注塑模具硅鑲塊可由金屬、非金屬材料制成。然而采用非金屬材質(zhì)的模具鑲塊，如硅鑲塊，與金屬模具鑲塊相比，具有更突出的優(yōu)勢(shì):具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能;能適用于微注塑成型生產(chǎn)轉(zhuǎn)型速度快的特點(diǎn);且能充分利用標(biāo)準(zhǔn)的MEMS生產(chǎn)流水線(xiàn);硅鑲塊用作微注塑模具鑲塊時(shí)還存在以下問(wèn)題:1）硅鑲塊與金屬模架安裝困難;2

2、）硅鑲塊在微注塑過(guò)程中容易發(fā)生斷裂。因此研究硅鑲塊在微注塑過(guò)程中的模具設(shè)計(jì)及鑲塊斷裂問(wèn)題具有重要意義。
　　本文針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)研究，主要研究?jī)?nèi)容主要有以下幾點(diǎn):
　　針對(duì)硅鑲塊與金屬模架安裝困難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套分體式雙螺紋連接的微注塑模具。硅鑲塊通過(guò)密封框與支撐板的螺紋配合壓緊于密封框之中，然后通過(guò)密封框的外螺紋與定模架上的螺紋配合將整個(gè)鑲塊部件安裝在定模架之中;同時(shí)完成了模具的澆注系統(tǒng)、項(xiàng)出機(jī)構(gòu)、模溫循環(huán)水路系統(tǒng)

3、設(shè)計(jì);所設(shè)計(jì)的分體式雙螺紋連接的微注塑模具有效地解決了硅鑲塊的安裝問(wèn)題，并使硅鑲塊的使用壽命提高到了60次/片左右。
　　為了研究硅鑲塊的斷裂機(jī)理，采用ANSYS軟件對(duì)一定注塑工藝參數(shù)下的硅鑲塊，在不同溫度、壓力載下的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行了有限元分析。對(duì)壓力載荷，固定模具溫度為70℃，注塑壓力變化范圍為60MPa～80MPa;對(duì)溫度載荷，固定注射壓力為70MPa，模具溫度變化范圍為60℃～80℃;結(jié)果表明:注射壓力是硅鑲塊上裂紋擴(kuò)展的主要

4、因素，更容易引起硅鑲塊的斷裂。
　　為了進(jìn)一步探索注射壓力如何引起硅鑲塊斷裂，搭建了微注塑模具型腔壓力動(dòng)態(tài)測(cè)試平臺(tái)。設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的測(cè)試模具、微型壓力傳感器的安裝方案;將支撐板與定模架設(shè)計(jì)為小間隙的軸孔配合，以實(shí)現(xiàn)利用單一傳感器測(cè)量一個(gè)圓周上所有測(cè)點(diǎn)的方案。結(jié)果表明:型腔中的壓強(qiáng)峰是非均勻分布的，并且壓強(qiáng)峰最大值并不在理想的居中位置，而在型腔左上部位。進(jìn)一步研究表明:型腔內(nèi)的壓強(qiáng)分布不均可能是由型腔中的空氣壓縮現(xiàn)象引起的。