[发明专利]聚合物复杂形面光学器件精密注塑成型方法及装置

摘要

本发明属于先进制造和光学制造中的精密光学注塑领域，针对由厚度、面形等因素导致的体积收缩大、面形精度低和残余应力显著等问题，为实现高面形精度、低残余应力聚合物光学器件的注塑成型。本发明，聚合物复杂形面光学器件精密注塑成型方法及装置，由注塑机、模具、基于面形的多段变模温辅助成型系统和模内微动校形辅助成型系统组成。其中，基于面形的多段变模温辅助成型系统由变模温电源模块、变模温控制模块、加热元件、隔热元件、冷却水路和变模温传感模块实现，用于在充填和保压阶段，使模面温度高于材料玻璃态转变温度或接近材料熔融温度；之后逐渐降低模具温度至材料粘弹态温度，实现特征复制。本发明主要应用于光学注塑场合。

主权项

一种聚合物复杂形面光学器件精密注塑成型装置，其特征是，由注塑机、模具、基于面形的多段变模温辅助成型系统和模内微动校形辅助成型系统组成，其中，基于面形的多段变模温辅助成型系统由变模温电源模块、变模温控制模块、加热元件、隔热元件、冷却水路和变模温传感模块实现，用于在充填和保压阶段，使模面温度高于材料玻璃态转变温度或接近材料熔融温度，减小聚合物注入模具时由于壁面剪切所引发的分子链取向，进而减小流动引发的残余应力；之后逐渐降低模具温度至材料粘弹态温度，与微动压缩相配合，实现特征复制；模内微动校形辅助成型系统由微动电源模块、微动控制模块、微动压缩驱动器、成型隔热元件和微动传感模块组成，有两种运行方式：一是在冷却过程中，在粘弹态温度范围对材料进行微动压缩来精密调控样品面形及微纳米结构复制精度，并进一步释放热残余应力，然后在微动压缩状态下降低模具温度至材料的热变形温度以下；二是冷却样品至热变形温度成型预制件，然后升高模温至粘弹态温度，通过微动压缩下的材料蠕变实现面形校正，并进一步释放残余应力，之后在微动压缩状态下降低模具温度至材料的热变形温度以下。