随着微机械电子技术的快速发展，工业产品在设计制造方面也逐渐趋于精密化和微型化。由于聚合物材料具有较高的比强度和比刚度，且生物相容性良好，所以被广泛应用到工业产品材料当中。当前医疗器械，电子产品对于聚合物制品均具有微型化要求，所以衍生出聚合物微成型技术。该项技术主要是应用膜塑成型方法，技术当中主要包含微热压，微注射以及微挤出等成型技术。现阶段，研究界对于聚合物微成型缺乏统一的定义，主要采用成型微制品进行分类。随着危成型理论和加工技术的成熟化发展，也相应促进了聚合物微成型技术的发展。本文主要基于微成型模具设计与制造分析该项技术的发展现状，希望可以为相关人员起到参考性价值。
1、微注射成型模具设计与制造
1.1模具设计
微注射成型模具所具备的成本和加工精度能够帮助实现批量生产，所以为了确保注射制品的质量，必须采用结构合理的模具。微注射成型模具设计重点主要包括脱模机构，变温模具以及真空排气系统。
对于脱模机构设计来说，由于微制品强度低且壁薄，常规脱模，机构会导致其出现变形和损坏问题，降低制品成型质量。为了确保制品顺利脱模，微注射模需要脱模方式必须满足结构特点要求。
对于真空排气系统设计来说，因为微模具表面加工精度要求比较高，在合模之后定模与动模之间的间距比较小，此时就不能从该间隙中排出熔体释放气体和残留气体，会对制品熔体填充率造成影响。所以威模具一般需要设计真空排气系统。真空排气方式主要通过密封型腔周边，并将排气通道设置在风型面上，使用真空泵抽出型腔内气体。对于变温模具设计来说，在微注射成型期间，由于模具型腔体积和面积比较大，在填充阶段会造成熔体温度产生巨大变化，对制品成型质量和周期造成严重影响。所以微注射模一般都需要设计模具变温系统。
1.2模具制造技术
微注射成型模具中微型腔属于核心零件，精度和结构尺寸要求比较高，微型腔加工质量会对制品成型质量造成影响，因此属于技术难点。微铣销能够加工多种材料，可以铣削出不同形状的微结构，因此在微注射成型模具型芯中得以广泛应用。应用于加工微注射成型模具型腔的加工技术主要包括微细电铸，微细电化学加工以及电火花加工。微细加工技术的精度比较高，工艺流程包括辐射深度刻蚀，定住成型以及注射。此种微细加工技术应用前景比较广阔。
2、微热压成型模具设计与制造技术
2.1微热压成型模具设计
此种模具设计需要在模具表面进行微结构加工，利用热压将微结构转印到聚合物基体。微热压成型必须在专业的热压设备上完成。国外已经研制出成型试验设备，并实现产业化发展。我国关于微热压成型模具的研究主要集中于部分高校。在研究热压成型设备期间，重点在于优化设计参与压印的微热压。
平压式热压工艺中，模具能够完整的压在基板表面，在工艺周期内能够复制模具上的所有特点。对于步进式热压工艺来说，在大面积基板完成小面积基板转印之后可以到达另一个位置，多次进行热压。对于连续滚压式热压技术来说，其可以分为辊子-辊子成型法和辊子-平板成型法。在设计前者时，在板状模具表面进行微结构加工，之后与辊子进行固定。然而在此期间可能会产生连接缝隙问题，出现不连续压印问题。所以需要在金属辊子表面直接设计微结构，以此确保滚压成型质量。
2.2微热压成型模具制造
对于微细特种加工技术来说，此种加工技术是在特种加工技术基础之上发展起来的，例如微细电火花加工，微细高能束加工的技术，现已被广泛应用到微热压模具制作当中。部分学者应用微电铸方法加工制作的镍合金微流控芯片热压成型模具满足相关设计标准。
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对于基于 LIGA 的加工技术来说，加工特征尺寸比较小时，在制造微热压模具时需要应用到光刻方法。此种加工技术中包含注射复制技术，电铸制模以及光刻等工艺，按照不同光刻射线，可以将其分为激光LIGA、电子束LIGA等，以上工艺技术主要是应用到制作微热压模具中。比如国内学者应用LIGA表面微加工技术制作塑料热压金属模具。其次，光刻技术还可以应用到金属辊子表面进行微结构加工，以此确保辊压成型。
3、微挤出成型模具设计与制造
微挤出型主要是壁厚为微米级且截面比较小的微成型技术，此项技术所生产的产品包含微结构光纤、介入导管和汽车油气路微管等，广泛应用于汽车、通讯和医学等方面。微挤出技术所制造的产品尺寸比较小，截面结构复杂性比较高，传统挤出模具的设计概念无法应用到成型模具设计中。
3.1模具设计
第一，芯棒成型加工设计。此种加工技术所制造的微结构尺寸比较小，且径向刚度比较差，若应用微机械机构技术会导致结构出现弯曲和振动等问题，对加工质量造成极大影响，还会出现断裂等问题。电火花加工技术属于非接触式技术，能够降低工件径向力，因此被广泛应用到细长轴类零件加工制作中。
第二，口模成型的微细加工结构。此种加工技术所吵醒的截面尺寸就较小，并且具有较大的深净比，在设计制作期间需要考虑到留到压缩段到成型段的过渡，这是传统刀具制作所无法实现的优势。国内学者结合传统加工和微细电火花成型技术，通过此种组合式技术所制造的产品，在流道表面粗糙度以及口模精度等方面能够满足相关要求。
第三，芯棒内部微细注气孔加工技术。在设计芯棒内注气孔时，需要沿着注气方向逐渐缩小直径，由此产生阶梯状圆孔，此时可以应用电火花阶梯孔进行加工制作。此种方法可以有效发挥出电火花成型加工，钻削加工以及微细电火花技术的作用，共同完成各阶段气孔注孔加工，缩短单次加工长度，以此实现注气孔加工要求。
3.3五腔异径导管微挤出模具设计与制造
此种导管属于医学领域的重要辅助工具，能够将器械和药物送到病灶深处，广泛应用于到介入手术治疗中。由于该导管存在不均匀壁厚，所以需要按照微小复杂截面补偿模具成型段截面。其次，模具成型截面比较小，会增加模具制造与装配难度，所以必须按照拉伸比和胀大比适当放大截面尺。按照非规则截面熔体流量与压降关系，通过半径法优化设计长度，此时模具成型长度在12.5mm。制品型腔比较多，此时就需要应用直角十字模具结构。
4、结束语
综上所述，随着微电子技术的快速发展，逐渐加快乐微成型模具设计与制作产业的发展，使聚合物微成型制品实现批量生产目标。然而，聚合物熔体跨尺度流动理论，不同维细结构加工方法以及技术工艺还未实现成熟化发展，对聚合物微制品的成型质量造成极大影响。其次，生物学、通讯领域以及医学的快速发展，对于聚合物微制品的要求也在不断提高，因此必须深入分析和研究微成型模具设计制作过程中所出现的各项问题，对其他应用领域进行扩展，以此满足微制品行业的发展要求。所以在未来发展中，聚合物微成型技术还面临较多发展难题，必须从根本上提升微成型制品的质量，以此促进该领域的成熟化发展。
参考文献
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论文作者:方坤盛 陈庆国
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/24
标签：加工论文; 技术论文; 模具论文; 聚合物论文; 微细论文; 微结构论文; 模具设计论文; 《中国西部科技》2019年第8期论文;