器件制作方法、器件及器件制作设备与流程

本发明涉及器件，具体地，涉及一种器件制作方法、器件及器件制作设备，特别是涉及高精度光学器件的制作。

背景技术：

1、铸造、注塑、热固化以及模压等制造技术已广泛用于现今的生产制造过程之中，这些技术都需要用到模具，将未成型的液态材料或固态材料(加工时成柔软可变形状态)填入模具中，固化后形成产品。当材料填入模具后便开始的成型过程，如热塑或模压工艺中的冷却过程，或热固化工艺中先加热再冷却的过程，现有技术在固化的过程中直到固化完成后打开模具进行脱模前都需保持模具密封不动，不会对模具做出调整。但是在此过程中，不可避免的上述材料将产生收缩、膨胀或形变，从而导致最终生产出的产品无法达到设计要求。

2、传统的解决方案是改变成型工艺参数(如冷却的时间、模具的压力等)，或在成型前就修改模具作出补偿，使得模具的形状与预设的形状不一致，使收缩、膨胀或变形后的产品与预设接近，起到负负得正的效果。但修模往往费时费力，且非常依赖工程师的经验，同时一些情况下修改后也未必能达到预设效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种器件制作方法、器件及器件制作设备。上述器件可以是高精度的结构件，也可以是光学器件，特别是镜片、棱镜、透镜/反射镜阵列、波导等光学器件。

2、根据本发明提供的一种器件制作方法及一种器件制作设备，所述器件使用模具，通过将液态材料注入模具后固化液态材料和/或铸造和/或模压(通常模压软化的固态材料)制成，在所述器件的制造过程中对模具进行调节。所述固化液态材料可以是注塑工艺通过冷却使液态材料固化，也可以是热或光固化工艺，通过加热材料或用特定波长的光曝光材料使其固化。

3、优选的，所述制造过程是所述器件温度改变的过程。

4、优选的，所述制造过程是所述器件曝光的过程。例如使用紫外线(uv)光曝光固化特定的液态材料。

5、优选的，所述制造过程是所述器件和/或器件材料(如尚未固化成型的液态材料)收缩和/或膨胀的过程。例如在加热/冷却或光固化过程中导致的材料热障冷缩，或化学/物理性质发生变化导致的收缩或膨胀。

6、优选的，所述器件制造过程是液态材料固化的过程。例如，注塑的熔融的液态树脂材料冷却后变成固态的过程，或热固树脂在加热后发生反应由液态变为固态的过程，或光固化树脂在uv曝光后由液态变为固态的过程。

7、优选的，所述模具为玻璃或金属模具。例如通过热固化工艺制造的面型与所制造的光学器件互补的玻璃模具(可以是经过钢化处理的)。

8、优选的，所述制造过程为：先将已制造完成的器件部件和/或预设镀膜膜层置入模具，再置入液态或固态材料并固化。

9、优选的，所述调节根据制作过程实时控制。例如根据温度变化实时调节模具，或根据材料的收缩情况实时调节模具。

10、优选的，所述调节为：对所述模具的空间位置或所述模具的形状作出调节。例如对多部分模具之间的相对位置做出调节，如两半模具之间平移或减小间隙。再例如模具采用可形变的金属制作，在制造过程中对模具施压(或改变模具温度)，使模具的形状发生改变。

11、优选的，所述模具包括多部分结构，所述多部分结构之间通过软性材料相连接和/或密封。所述软性材料可以是胶带，软性的隔圈以及弹簧等。

12、优选的，所述制作方法中，通过模具调节机构进行调节。所述模具调节机构可以包含弹簧、阻尼器、丝杠、马达、高精度的机械平台等部件。

13、优选的，所述调节机构不与所制造的器件相接触。

14、优选的，在模具中置入已固化或预固化的部分器件，通过采用二次或多次注塑和/或热固和/或铸造和/或模压的方法制造出完整器件。所述已固化或预固化的部分部件可以采用和二次制造的部分相同的材料制作，或者也可以是不同材料制作。

15、优选的，所述置入为：将第一器件固定在模具的预设位置上，通过如下一种或多种方法实现：通过定位孔/槽或边/面、通过胶带或粘合剂粘结、通过吸附、通过模具挤压第一器件固定。例如所述吸附可以在模具的一侧开一个小孔，将第一器件置入模具并覆盖小孔，然后抽真空将第一器件吸附住，之后还可以将小孔密封，再进行后续工序。

16、本发明还提供一种器件，采用上述的器件制作方法制备得到。所述器件可以是结构件，或者也可以是光学器件，例如镜片、棱镜、透镜/反射镜阵列、波导等。

17、本发明还提供一种器件制作设备，所述设备在制作过程中对模具进行调节，通过注塑和/或铸造和/或模压的方式制作器件。所述器件制造设备可以用于制造结构件，或者也可以用于制造光学器件，例如镜片、棱镜、透镜/反射镜阵列、波导等。

18、优选的，所述设备还包括控制系统，所述控制系统控制模具的调节。所述控制系统可以由计算机来接收信息(如传感器返回的信息及各工序的时间等)，然后控制调节机构来对模具进行调节。

19、优选的，所述设备根据如下一种或多种参数对模具进行调节：时间、温度、压强、湿度、位置、光学参数、力学参数、电学参数、声学参数。例如，设备包含温度传感器，控制系统根据传感器返回的温度对模具进行调节。例如，设备包含压力传感器及模具的位置传感器，控制系统根据模具内的压力及模具的实时位置对模具进行调节。再比如，使用透明的玻璃模具制造光学器件，模具可以设计成能够与制造器件组合成一个特殊光学系统，通过cmos等可成像的传感器检测这一光学系统的成像质量，根据成像质量(如像差)对模具进行调节。

20、优选的，所述设备还包括传感器，所述传感器反馈被制作器件和/或模具的状态。所述传感器可以在成型过程中实时对器件和/或模具进行检测。例如，波前传感器或图像传感器可以实时检测光学器件的面型和/或成像质量等。

21、优选的，所述控制系统根据所述传感器反馈的信息对模具进行调节。

22、优选的，所述传感器包括如下传感器的一种或多种：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、压强传感器、光强传感器、图像传感器、位置传感器、电传感器、声学传感器。

23、优选的，所述设备包括模具调节机构。所述调节机构可以由弹簧、阻尼器、丝杠、马达、高精度的机械平台等组成。例如将两半模具固定在两个高精度的5轴或6轴自动机械平台上，通过机械平台来调节其相互位置。还可以在通过弹簧/阻尼器等器件连接模具，来实现调节。

24、优选的，所述调节机构不与所制造的器件相接触。例如所述调节机构可置于模具外侧，而不是制造器件用的模具内腔，从而避免调节机构与被制造器件接触影响制造过程。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、1、本发明在生产过程中根据器件及材料的收缩、膨胀或形变的情况实时调整模具的方法，可以更好的生产出满足预设精度的产品，并且对于修模的需求以及开发成本和周期都会降低。

技术特征：

1.一种器件制作方法，其特征在于，所述器件使用模具固化液态材料和/或铸造和/或模压制成，在所述器件的制造过程中对模具进行调节。

2.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述器件使用模具固化液态材料制成，包括：使用热注塑和/或热固化和/或光固化制成所述器件。

3.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述制造过程是所述器件温度改变，和/或曝光的过程。

4.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述制造过程是所述器件和/或器件材料收缩和/或膨胀的过程。

5.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述器件制造过程是液态材料固化的过程和/或软化的固态材料硬化的过程。

6.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述模具为玻璃和/或金属模具。

7.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述制造过程为：先将已制造完成的器件部件和/或预设膜层置入模具，再置入液态材料固化和/或软化的固态材料硬化。

8.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述调节根据制作过程实时进行。

9.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述调节为：对所述模具的空间位置和/或所述模具的形状作出调节。

10.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述模具包括多部分结构，所述多部分结构之间通过软性材料相连接和/或密封。

11.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，所述制作方法中，通过模具调节机构进行调节。

12.根据权利要求11所述的器件制作方法，其特征在于，所述调节机构不与所制造的器件相接触。

13.根据权利要求1所述的器件制作方法，其特征在于，在模具中置入已固化或预固化的部分器件和/或预设膜层，通过采用二次或多次固化液态材料和/或铸造和/或模压的方法制造出完整器件。

14.根据权利要求13所述的器件制作方法，其特征在于，所述置入为：将第一器件和/或预设膜层固定在模具的预设位置上，通过如下一种或多种方法实现：通过定位孔/槽或边/面、通过胶带或粘合剂粘结、通过吸附、通过模具挤压第一器件固定。

15.一种器件，其特征在于，采用权利要求1～14任一项所述的器件制作方法制备得到。

16.一种器件制作设备，其特征在于，所述设备在制作过程中对模具进行调节，通过固化液态材料和/或铸造和/或模压的方式制作器件。

17.根据权利要求16所述的器件制作设备，其特征在于，所述设备还包括控制系统，所述控制系统控制模具的调节。

18.根据权利要求16所述的器件制作设备，其特征在于，所述设备根据如下一种或多种参数对模具进行调节：时间、温度、压强、湿度、位置、光学参数、力学参数、电学参数、声学参数。

19.根据权利要求17所述的器件制作设备，其特征在于，所述设备还包括传感器，所述传感器反馈被制作器件和/或模具的状态。

20.根据权利要求19所述的器件制作设备，其特征在于，所述控制系统根据所述传感器反馈的信息对模具进行调节。

21.根据权利要求19所述的器件制作设备，其特征在于，所述传感器包括如下传感器的一种或多种：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、压强传感器、光强传感器、图像传感器、位置传感器、电传感器、声学传感器。

22.根据权利要求16所述的器件制作设备，其特征在于，所述设备包括模具调节机构。

23.根据权利要求22所述的器件制作设备，其特征在于，所述调节机构不与所制造的器件相接触。

技术总结
本发明提供了一种器件制作方法、器件及器件制作设备，所述器件使用模具注塑和/或热固和/或铸造和/或模压制成，在所述器件的制造过程中对模具进行调节。本发明在生产过程中根据器件及材料的收缩、膨胀或形变的情况实时调整模具的方法，可以更好的生产出满足预设精度的产品，并且对于修模的需求以及开发成本和周期都会降低。

技术研发人员：谈顺毅
受保护的技术使用者：上海慧希电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12