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薄膜人生

薄膜光学,魅力人生

 
 
 

日志

 
 

透镜类成形实用教材  

2010-12-11 16:15:05|  分类: 光学其他 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       透镜类成形实用教材

目錄

一、                                   塑胶镜片与玻璃镜片的区别

二、                                   光學成形的基本设备

三、                                   射出成形过程

四、                                   成形条件的初期設定

五、                                   成形条件设定相关事项

六、                                   设定项目的意义和倾向

七、                                   透镜的外观

八、                                   後焦BF  (主镜类)

九、                                   投影(主镜类成形方面)

十、                                   视度(目镜类机能状况)

十一、                          解像力 (目镜类)

一、塑胶镜片与玻璃镜片的区别

1.塑胶镜片类

A.塑胶镜片优点:

a.      形状可塑性好,质轻;

b.     不易破裂,机械强度高;

c.     可量产非球面镜片;

d.     成本低廉,使用范围较广;

B.  塑胶镜片缺点:

a.      易受吸水率影响;

b.     易刮伤,表面耐磨性差;

c.     受温度的影响较大;

2.玻璃镜片类

A.璃镜片的优点;

a.不吸水,稳定性好;

b.不易刮伤,表面耐磨性好;

c.受温度的影响较小;

d.较高的折射率,光线透过率高;

B.璃镜片的缺点;

a.成本高,加工困难;

b.机械强度差,易破裂;

二、光學成形的基本设备

1-1成形機

1-1-         1控制機能

最好使用电动成形机,尤其应选用透鏡專用機。

较精密的油压机也可順利運用,但則同欲速度最低設定單位0.1mm/S,且速度變換位置也以0.1mm為單位,得以精細設定。若用透鏡成形機,在透鏡成形所需的控制性能(直線性、安定性、再現性)等特別優異。

1-1-2螺杆轴

1)          应选用透镜专用螺杆轴。

2)          一般用的螺杆轴在低温下可塑化困难,会使螺杆回转不均匀,造成计量不稳定。

3)          螺杆轴表面需电镀。电镀螺杆有防止原料烧焦/黑点产生。

4)          应使用开放式喷嘴。

5)          喷嘴孔径应选用与注道配合。通常喷嘴孔径小于注道孔径0.3~0.5 mm。

6)          喷嘴长度应尽量使用短的,温度控制更精确。d

7)          下料口应有温度控制,一般控制在40~80℃之间。

1-1-3隔熱材料

應設置壓縮強度,平行度優面,傳熱率低的BRA/GRA。BRA/GRA的壓縮強度是60kg/cm2,平行度3/100(再研磨者),傳熱率0。1kcal/mh。

隔熱材料有下列優點。

1)          模具升溫快。

2)          模具內溫度分佈均勻。模槽間,或固定側與可動側的不均衡會使成形條件範圍狹窄。

3)          縮小媒體溫度與模槽表面的溫差。

亦則由於模槽表面的溫度控制性升高,得於進行受外影響較小的穩定成形。

1-2乾燥機

應使用除濕型乾燥機,再用料斗裝料器供料。

乾燥機料斗也可使用,但要注意到其原料的乾燥狀況,防止原料未完全乾燥,産出部品有氣泡、银线産生。

若在前成形工程使用不同材料,應特別細心用酒精或空産槍清理。要保证干燥机的绝对干净。

1-3模溫機

1)          油調溫機

是最普遍的調溫方式。本方式的熱效不佳,通常在升溫後1-2小時取樣(設定條件)。4-5小時後才能正常生产。

溫調路線(入口孔,出口孔)也應注意,假如模具內溫度分佈不理想,可能要變更,维修保养较困难。

2)          加熱器調溫

藉由加熱器,感應器的佈置進行良好的溫度控制。

應注意調溫計的PID設定。最佳使用外包式加热方式。

加熱器調溫由於不需用油,對模具保養方便。

3)          水溫機

溫度控制效率非常好。由於溫調機的溫度設定值與模具實際溫度的差異小,可在掌握模具實際溫度之下進行條件設定。

本方式由於使用高壓水,操作上應特別注意。而也要保持模仁不致於生銹。

1-     4模具

各模具的設計、製造方法各異,應依下列專案瞭解模具特性。

1)    模具調溫

確認完成升溫後的固定側及可動側嵌件附近的表面溫度均衡。以各溫充均在1℃範圍內爲目標。

2)    注道

確認注道的研磨度,注意與噴嘴接觸部位的面垂。這對注道的脫模有關,也是造成不穩定冷料的原因,應注意。

3)      澆口

應注意觀察下列各點。

a.以外也應觀察澆口面長。長度不齊的情形意外的多。只要注意觀察澆口前後的充填不足,不用測定尺寸也可發現不良情形。

b.注意觀察自澆口到球面的高度在固定側及可動側的程度。因爲它是造成合流痕及澆口部轉印面的不平滑。澆口應設定於鏡片側壁的較厚部位,並設定應於可動側。

c.確認澆口部的雛度/研磨度及表面不平滑。

這些都是離型不良原因,而成爲澆口部,面粗糙的原因。

4)球面模仁的面精度

成形前應掌握模仁的面精度及有沒補正球面R,還有表面精度狀況。   

5)球面的离型

目前几乎都用模仁顶出的结构。缺点模仁容易拉伤。造成不良。

也有用E/P顶出方式的,部品的厚度不易太厚。部品太厚易造成顶出不良。

6)外周部的离型

这是常被疏忽的部分,就是成形品变形而不易从固定侧脱模的现象。往往成形品附著于固定侧。

仔细观察成形品时也许可发现侧面有拔伤,澆口部有小龟裂或变形,这时可判定模具离型有问题。

若发现部品有离型不良,模具的构造是不可忽视,应进行实验确认。

1-5机械手

可根据生产不同的部品选用电动机械手和气压机械手。一般使用气压机械手可。

1-6传送带

可根据机械手的安装选配传送带。最佳配置一机一台。

三、射出成形过程

1.射出成形的动作

     型闭     型缔     射出     保压

 

    部品取出  顶出     型开   冷却/计量

1.1型闭

是指模具以打开状况到闭合的过程,一般是以低压闭合,这是为了防止在模穴上有成形品或异物残留,高压时会压损模具。

1.2型缔

在模具完全闭合的瞬间,将型闭合力转变成强力,此力需比射出力大,以防被射出压力打开。此力一般以吨为单位。光学成形一般使用30~75吨。

1.3射出

在模具完全闭合后,螺杆前进将炮筒内的原料推进型腔,这个过程就是射出过程,简称射出。螺杆前进所用的力量就是射出压力。

1.4保压

树脂射入模具后,模具温度较低,树脂会发生冷却,树脂冷却时会发生收缩,在部品表面产生凹陷或气泡,为防止部品在收缩时产生以上不良现象,在树脂射入模具后需要有压力将射出保持着,这个压力就是保压压力,简称保压。

1.5冷却

树脂射出/保压结束后,在模具内的部品未完全冷却固化是不可取出的,因此在一段时间内的部品是在模具内固化着,这个时间就是冷却时间。

1.6计量

部品的冷却和计量是同时进行的,为了下一模部品的成形,部品在冷却同时,螺杆回转,树脂溶化进入螺杆凹槽内,通过螺杆的背压将树脂送到螺杆的压缩部,这个过程就是树脂计量。

1.7型开

在冷却工程结束后,模具即开始打开,以便已充分冷却的部品开模取出。

1.8顶出

在模具完全打开后,成形机的顶出机构前进推动模具的顶出板将成形部品顶出。以方便部品取出。

1.9部品取出

成形部品顶出后,机械手伸入模具将部品取出。

四、成形条件的初期設定

1-1模具温度

若不能预测成形品的模温,可从以下表开始设定。

原料

模具实测温度

PMMA-80N/VH001

90℃

PC-AD5503

125℃

MS-200EL

85℃

2-1原料温度

依下表为基准设定。

原料

原料温度

PMMA-80N/VH001

240/250/240/220/50℃

PC-AD5503

280/290/280/260/50℃

MS-200EL

230/230/230/210/50℃

3-1锁模力

依下式计算

          F=A×Pm×(1+a)×103

                   F:所需锁模力(吨)

A:模内投影面积(cm2)

Pm: 模内平均树脂压力(kg/cm2)=1000

  a: 安全系数=0.1~0.2

备注:1.实际射出压力Po,由于在射出过程中有压力降低,与Pm不一致。

2.          依上式计算的锁模力是初期条件而订的,应视成形品状况修正。

4-1模具的开闭(略)

5-1顶出

 镜片成形时,通常以极低速顶出,而顶出量也尽量少,在开模状态用人工手动确认。部品顶出

6-1计量的设定(略)

部品的残量应保持在3~5mm之间。

7-1射出

以5速4压为例:(V-P压力切换)

7-1-1.射出位置设定

S1         设定为主流道长度的1/2~2/3部分。

S2         设定为分流道长度的8/10~9/10部分。

S3         设定为单个成形部品面积的1/3部分。

S4         设定为单个成形部品面积的2/3部分。

S5         设定为能达到VP切换压力以上的位置。

7-1-2.射出速度设定

V1        高速设定          设定为15~40mm/s之间。

V2        低速设定          设定为8~15mm/s之间。

V3        超低速设定        设定为1~3mm/s之间。

V4        低速设定          设定为3~10mm/s之间。

V5        低速设定          设定为3~10mm/s之间。

 

7-1-3.保压时间设定

t1         成形品外部冷却时间设定     设定为0.3~3mm/s之间。

t2         成形品中间部冷却时间设定   设定为1~3mm/s之间。

t3         成形品中心冷却时间设定     设定为1~3mm/s之间。

t4         螺杆卸压时间设定           设定为0.5~2mm/s之间。

7-1-4.保压压力设定

P1         设定为成形品外部的保压压力,一般设定为峰值压力

P2        设定为成形品中间部的保压压力,一般设定为P1减低50~100kgf/cm

P3        设定为成形品中心部的保压压力,一般设定为P2减低50~100kgf/cm2

P4         螺杆卸压               一般设定为100~300 kgf/cm2

备注:保压时间和保压压力应根据部品实际状况设定,可作适当的调整。

五、成形条件设定相关事项

1-1.依充填不足结果设定条件


成形



找出澆口位置

 


 

 

 


                                                                 确认澆口位置


观察制品均衡


 

 


                                                                 澆道/澆口均衡确认


观察制品充填过程


 

 


                                                                 制品充填过程均衡的确认


设定保压


                                                                 

设定临时保压


消除外观不良


 

 


                                                                   检讨速度程序


观察面精度


 

 


                                                                  检讨压力/模具温度

 


检察稳定性


 

 


检讨全成形条件

 

1-2.原料温度设定

原料供给部

水冷缸套

计量稳定性

1区

原料压缩部

2区

原料温度管理

原料计量部

4区

射嘴部

4区

稳定成形/冷料/牵丝/垂伸控制

1-3保压条件

保压

目的

不良现象

Po(变换压)

形成透镜面

凹槽

P1

残留应力大

P2

消除AS

AS

P3

形成澆道/注道

 

P4

螺杆减压

 

 

 1-4光学镜片的标准射出成形条件

项目

PMMA

PC

MS-200EL

树脂的干燥条件

70~80℃

3~10小时

110~120℃

4~10小时

70~80℃

3~10小时

树脂温度设定

射嘴部

压缩部

计量部

 

220~250℃

230~260℃

200~230℃

 

260~290℃

270~300℃

250~280℃

 

220~240℃

230~250℃

180~230℃

射出速度

低速度

低速度

低速度

模具温度

85~105℃

120~145℃

85~95℃

冷却时间

(部品厚度3mm以内)60~70秒

(部品厚度3mm以内)60~80秒

(部品厚度3mm以内)60~70秒

计量设定

回转数

背压

 

50rpm以内

50~150 kgf/cm2

 

50rpm以内

50~150 kgf/cm2

 

50rpm以内

150~250kgf/cm2

 射出压力

500~1500 kgf/cm2

300~1000 kgf/cm2

500~1500 kgf/cm2

透镜类成形实用教材 - 薄膜人生 - 薄膜人生

六、设定项目的意义和倾向

1-     1可塑化工程

背压

要点

正常设定80~150kgf/cm2辶间。在计量的最后一段应设定为低级,减少射嘴部及螺杆部的树脂压。

过高

垂伸/牵丝会增加,应加大后松退。---稳定性会恶化。

过低

计量不稳定,脱气不足,混合不良等增加。

回转数

重点

为防止因剪断发热引起局部发热,回转数应低设定在20~40rpm程度。在计量的最后一段应设定为超低速回转。应在20rpm以下程度。

过高

卷进空气,局部加热,温度不均匀。

过低

易受加热器影响,温度控制较困难----计量不稳定

后松退

重点

尽量减少以消除垂伸/牵丝。

过多

产生气泡,成形不稳定。

过少

垂伸/牵丝/冷料。

计量延迟

重点

保持自计量开始至射出开始辶时间于一定。

过早

树脂温度易变化,变黄(PC ),滞温时间久,会分解(PMMA)。

过迟

计量时间不够,温度不均匀。

炮筒温度

重点

与可塑化全程有关。透镜成形时通常採用稍低温度。

过高

变黄(PC),分解,凹槽,收缩大。

过低

扭力过大,计量不稳,以螺杆驱动压90kg/cm2以下为目标。

喷嘴温度

重点

为使成形稳定化的重要项目。

 

过高

牵丝,变黄,溢料。

 

过低

冷料,稳定性差。

 

水冷温度

重点

因干燥机的原料骤冷产生结露。40~60℃不可以急激大量流进冷水。

 

过高

原料结块。

 

过低

结露。

 

 

1-2射出工程和保压工程

澆道速度

要点

考量澆口平衡,止回环的密封性,澆道部的固化

过快

激射,澆口平衡。

过慢

澆口平衡,止回环的稳定性。

澆口速度

要点

保持低速,短射时由澆口射出的树脂成扇形。

过快

激射,气泡。

过慢

充填不足,结合线。

制品速度

要点

保持低速,依短射决定。

过快

激射,凹槽。

过慢

充填不足,结合线。

V-P压力

要点

与P1(保压开始)的关系大。

过高

毛边,双重球面,厚度过大。

过低

凹槽,厚度小。

保压开始

要点

透镜全面有面精度,尽量低压以利均匀的压力分布。

过高

压力分布不均,稍微膨起。双球面,边缘垂伸。

过低

缩水,凹槽。

保压结束

要点

澆口压力均匀。

过高

澆口产生椭圆。

过低

缩水,凹槽。

保压时间

要点

注意对澆口部的压力过大。

时间久

澆口产生椭圆。

时间短

凹槽

 

七、透镜的外观

1-1.透镜外观不良现象对策

不良状况

原因

对策

结合线

1.          模具温度过低

2.          最后一段的速度太慢

3.          炮筒温度设定太低

1.          升模温

2.          加快射出速成度

3.          升高炮筒温度

射纹

1.          浇口速度设定太慢

2.          炮筒温度设定太低

3.          模具排气不良

1.          加快射出速成度

2.          升高炮筒温度

3.          模具排气改善

注道脱模不良

1.          注道部模温过高

2.          研磨不良

3.          注道锁销拉力不够

1.          降模温

2.          再研磨

3.          改造,再研磨

银条痕

1.          原料干燥不够

2.          原料脱气不足

3.          喷嘴部卷入空气

1.          原料再干燥

2.          降回转数升背压

3.          减少后松退

部品脱模不良

1.          模具温度太高

2.          用E销顶出时发生

3.          开模时侧面研磨不佳

4.          成形条件保压太高

1.          降模具温度

2.          改用模仁顶出

3.          模具再研磨

4.          降低保压压力

流痕

1.         模具溫度太高

2.         原料溫度太高

3.         部品充填速度太慢

4.         射出、保壓壓力太高

5.         保壓時間太久

6.         模具排氣不良

1.  模具溫度降低

2.  原料溫度降低

3.  充填速度加快

4.  射出、保壓力降低

5.  保壓時間減小

6.  模具排氣改善

噴痕

1.                   原料的料溫太低

2.                   原料的回轉數太快

3.                   原料的背壓太低

4.                   部品的射出速度太快

5.                   模具排氣不良

1.                   原料的料溫提高

2.                   原料回轉數降低

3.   原料的背壓增加

3.                   部品的射出速度

4.                   模具排氣的檢討

雾絲

1.                   原料有混料

2.                   炮筒及螺桿清洗不良

3.                   模具表面有油污

1.                   使用新的原料

2.                   清洗炮筒及螺桿

3.                   模具表面清

氣泡

1.                   原料桿燥不足。

2.                   螺桿的背壓太低。

3.                   螺桿的回轉數太快。

1.              原料桿燥充足

2.             螺桿的背壓增加

3.             螺桿回轉數降低

八、後焦BF  (主镜类)

1.     後焦BF與部品的R值有關;

A、凸透鏡:

部品的R值越小,BF越小;

部品的R值越大,BF越大;

B、凹透鏡:

部品的R值越大,BF越小;

部品的R值越小,BF越大;

2.成形條件與R值 的關系;(凹凸透鏡適用)

A.成形保壓壓力大,部品的R值會變小 成形保壓壓力小,部品的R值會變大

B.模具溫度越高,部品的R值會變小,模具溫度越低,部品的R值會變大

3.後焦BF的不良狀況:(凸透鏡)


A.   焦長

成形加壓或升模溫


B.    焦短

成形減壓或降模溫


C. 焦模

調整模具溫度(PMMA低溫,PC高溫)

4.後焦BF與部品的厚度有關;

A.凸透鏡部品的中心厚度越大,BF越小;

B.凹透鏡部品的中心厚度越小,BF越大

九、投影(主镜类成形方面)

部品投影不良状况

A、單點模糊

B、多點模糊

C、全周模糊

D、中心模糊

E、中心與周邊不同步

1.     單點模糊

現象說明:部品在投影時,發現投影最外圈有一個或倆個投影點NG。

改善對策:

          1.輕微調整部品的保壓壓力

          2.組立配對調整

3.部品的平行度檢測

2.多點模糊

現象說明:部品在投影時,發現投影最外圈有三個或三個投影點NG。

改善對策:

          1.輕微調整部品的保壓壓力

          2.組立配對調整

3.部品的平行度檢測

3.全周模糊

現象說明:部品在投影時,發現投影中心及外圈投影全部NG。

改善對策:

1. 成形条件压力/模具温度调整

2.     成形部品寸法检测

3.     部品回归图面设计确认

 

4.中心模糊

現象說明:部品在投影時,發現部品投影中心任意调整都模糊。

改善對策:

1.成形条件压力/模具温度调整

2.成形部品寸法检测

3.部品回归图面设计确认

5.投影中心與周邊不同步

現象說明:部品在投影時,發現部品投影中心与周边不能同时清晰。投影中心清晰时,周边模糊;投影周边清晰时,中心模糊。

改善對策:

1.形条件压力/模具温度调整

2.成形部品寸法检测

3.部品的R值检讨

 

十、视度(目镜类机能状况)

视度定义:

目镜的视度一般分为象视度和线视度。象视度的规格一般设计为-1.0±0.5。线视度的规格一般设计为-1.0±1。

 

1.视度與部品的R值有關

A、凸透鏡:

部品的R值越小,视度偏负;

部品的R值越大,视度偏正;

B、凹透鏡:

部品的R值越大,视度偏负;

部品的R值越小,视度偏正;

 

2.成形條件與视度的關系;(凹凸透鏡適用)

A.成形保壓壓力大,部品的视度偏负。成形保壓壓力小,部品的视度偏正

B.模具溫度越高,部品的视度偏正。模具溫度越小,部品的视度偏负

 

3.部品视度的不良狀況:(凸透鏡)

A、视度偏正

成形条件加壓或降模溫

B、视度偏负

成形条件減壓或升模溫

 

4.视度與部品的厚度有關;

A.凸透鏡部品的中心厚度越大,视度偏负;

B.凹透鏡部品的中心厚度越小,视度偏正

 十一、解像力 (目镜类)               

解像力不良状况

1.    中心模糊

2.    周边模糊

3.    全面模糊

1.中心模糊

現象說明:部品在看解像力时,發現部品的中心模糊NG。

改善對策:

1.         条件压力/模具温度调整

2.         成形部品面精度确认

3.          成形部品寸法检测

4.          部品回归图面设计确认

2.周边模糊

現象說明:部品在看解像力时,發現部品的周边模糊NG。

改善對策:

1.         形条件压力/模具温度调整

2.          成形部品面精度确认

3.          成形部品R值确认

4.          成形部品寸法检测

5.          部品回归图面设计确认

3.全面模糊

現象說明:部品在看解像力时,發現部品的中心和周边都有模糊NG。

改善對策:

1.形条件压力/模具温度调整

2.成形部品面精度确认

3.成形部品寸法检测

4.部品回归图面设计确认

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