[发明专利]一种基于激光加热的塑料件微结构成形方法和装置

权利要求书

1.一种基于激光加热的塑料件微结构成形装置，其特征在于包括激光输出系统和微结构挤压成形系统，由激光器（1）、光路系统（2）、分光器（3）、透光模压板（4）、固定板（5）、控制系统（6）、卸料器（7）、下基座（8）、塑料件定位板（9）、塑料件（10）、机体（11）、上基座（12）和上端支架（13）组成，激光输出系统的激光器（1）连接在机体（11）的上端支架（13）上，与激光器（1）连接的激光光路系统（2）由系列反光镜、聚焦透镜和分光镜（3）组成，激光光路系统（2）控制激光的传输路径和分布形式；微结构挤压成形系统分为上下两部分，上部分由上基座（12）、固定板（5）、透光模压板（4）组成，上基座（12）与机体（11）连接，固定板（5）连接上基座（12），透光模压板（4）固定在固定板（5）上，透光模压板（4）位于分光器（3）正下方，透光模压板（4）下方正对塑料件（10），透光模压板（4）下端面具有与塑料件（10）相对应的微结构型腔；下部分由下基座（8）、塑料件定位板（9）、卸料器（7）组成，下基座（8）连接机体（11），并通过机体（11）的导轨或导柱上下升降移动，塑料件定位板（9）连接下基座（8）并位于透光模压板（4）下方，塑料件（10）由塑料件定位板（9）定位固定；控制系统（6）连接机体（11），控制系统（6）控制激光输出系统、下基座（8）上下移动和挤压成形过程，卸料器（7）连接机体（11）并由控制系统（6）控制塑料微结构件的安放和移取；控制系统按照成形工艺要求，控制整个激光加热挤压成形装置的工作和操作过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光加热的塑料件微结构成形装置，其特征在于，激光器（1）为CO₂激光器或Nd-YAG 固体激光器。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光加热的塑料件微结构成形装置，其特征在于，透光模压板（4）为透光材料K9或其他透光玻璃，根据塑料件及其微结构的尺寸和形状分布，利用LIGA、光刻或化学刻蚀等加工技术精密制造透光模压板成形表面的微结构型腔。

4.实施权利要求1所述的一种基于激光加热的塑料件微结构成形装置的方法，其特征在于，塑料件基体的微结构成形加工由激光加热挤压成形装置完成，具体实施步骤如下： 

a.激光器打开，调节光路系统；根据塑料件材料及微结构尺寸和形状分布，确定激光参数和激光分布形式，设定工作指令和程序，启动控制系统；

b.微结构挤压成形系统的上下两部分基座分开，卸料器取塑料件基体并安放于塑料件定位板上，定位固定；

c.下基座上移，上下基座闭合，塑料件基体紧贴上基座的透光模压板微结构成型面；

d.激光器开始工作，输出激光，激光经过光路系统、分光器，透过透光模板，照射至塑料件基体表面，塑料基体表面吸收激光能量，塑料基体表面由玻璃态转化为高弹态或粘流态；

e.在激光器开始工作时，根据压力大小，由控制系统控制，下基座和上基座压紧塑料基体和透光模压板，在塑料基体表面由玻璃态转化为高弹态或粘流态时，挤压成形塑料件微结构；

f.塑料件微结构成型面冷却固化后，下基座下移打开卸料器取下塑料件，完成一个工作循环；

g.在控制系统控制下，重复循环塑料件的激光加热挤压成形加工工作。

5.根据权利要求4所述的一种基于激光加热的塑料件微结构成形装置的方法，其特征在于，塑料件微结构成形加工分为塑料件基体和微结构加工两部分，即利用注塑、挤塑、压塑等模具完成塑料件基体成形加工后，微结构由塑料件基体经过激光加热挤压成形装置完成成型加工。