第16卷 第2期
摘要：目的 研发一种模块化辊筒对平板类型的微结构热压加工装置，研究不同模具结构下的辊压工艺参数对光学聚合物微结构成形的影响，研究大尺寸的 PMMA 样品的翘曲规律。方法 使用一种基于线接触的扫描连续辊压工艺，分别使用线槽模具、不锈钢网孔模具进行辊压实验，根据实验结果确定最佳工艺参数范围。结果 在辊筒温度为150~180 ℃、平板温度为25 ℃、辊压压力为200~500 N和辊压速度为1 mm/s的工 艺条件下，甲基丙烯酸甲酯平板（PMMA）微槽阵列的线槽宽复制度最高可达90%，微圆柱结构在40 mm× 40 mm PMMA 衬底的覆盖率高达95%。结论 优化辊压工艺参数后，可以实现聚合物的大面积槽阵列和圆孔微透镜的稳定连续辊压成形。针对大面积光学聚合物翘曲的问题，进行了双面热辊压实验，发现二次成形 后微透镜样品的最大高度偏差小于0.16 mm，翘曲现象得到了有效抑制。
图1 辊筒模具方案（a）和平板模具方案（b）
图4 温控系统流程
图5 控制原理
图9 辊压压力对辊压结果的影响
图10 微阵列孔模具及测试结果
大面积微结构辊对板热压印装置采用模块化的设计方案，简化了设备，使设备符合定制化生产的需求；优化了辊筒和平板的加热工艺，使其满足加热均匀、大面积加热的要求；设计的辊压工艺步骤细化了辊压过程并明确了涉及的工艺参数，对实验和生产具 有现实指导作用。
1）针对连续线槽辊筒模具，通过辊压速度、辊压温度和辊压压力的控制变量实验，得到了适合 40 mm×40 mm PMMA 平板的辊压工艺参数：辊筒温度为 160~190 ℃、平板温度为 25 ℃、辊压压力为 200~500 N、辊压速度为1 mm/s。优化后，线槽宽度 的复制度最高可达90%。
2）对于直径为300 µm、孔距为600 µm的阵列孔模具，其优化后的参数如下：辊压速度为1 mm/s， 辊压压力为100~500 N，辊筒温度为150~180 ℃。优化后，可稳定获得高深宽比、均匀的2~5 µm微阵列圆柱，其圆柱底部圆面积保持度为91.7%~98.3%。
3）在优化 PMMA 微结构辊压成形工艺的基础上，采用二次热辊压的方法消除了工件表面内应力的释放对工件翘曲产生的影响，工件9个测量点的最高 和最低高度差为0.16 mm，工件翘曲得到明显抑制，形状精度有效提高。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.02.019
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
李钦军，李波，龚峰，闫超等.大面积微结构辊对板热压印装置研发及工艺优化 [J]. 精密成形工程, 2024, 16(2): 157-164.
Li Qinjun, LI Bo, Gong Feng, YAN Chao et al. Development and Process Optimization of Large-area Micro-structure Roller to Plate Hot stamping Device [J]. Precision Forming Engineering, 2024, 16(2): 157-164.
