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      《LENS_成型工藝》

      發布時間:2009-07-06      點擊次數:1476

            透鏡類成形實用教材

      目錄

      一、 塑膠鏡片與玻璃鏡片的區別

      二、 光學成形的基本設備

      三、 射出成形過程

      四、 成形條件的初期設定

      五、 成形條件設定相關事項

      六、 設定項目的意義和傾向

      七、 透鏡的外觀

      八、 後焦BF  (主鏡類

      九、 投影(主鏡類成形方面)

      十、 視度(目鏡類機能狀況)

      十一、 解像力 (目鏡類)

      一、塑膠鏡片與玻璃鏡片的區別

      1.塑膠鏡片類

      A.塑膠鏡片優點:

      a. 形狀可塑性好,質輕;

      b. 不易破裂,機械強度高;

      c. 可量產非球面鏡片;

      d. 成本低廉,使用范圍較廣;

      B.  塑膠鏡片缺點:

      a. 易受吸水率影響;

      b. 易刮傷,表面耐磨性差;

      c. 受溫度的影響較大;

      2.玻璃鏡片類

      A.璃鏡片的優點;

      a.不吸水,穩定性好;

      b.不易刮傷,表面耐磨性好;

      c.受溫度的影響較??;

      d.較高的折射率,光線透過率高;

      B.璃鏡片的缺點;

      a.成本高,加工困難;

      b.機械強度差,易破裂; 

      二、光學成形的基本設備

      1-1成形機

      1-1- 1控制機能

      最好使用電動成形機,尤其應選用透鏡專用機。

      較精密的油壓機也可順利運用,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螺桿軸

      1) 應選用透鏡專用螺桿軸。

      2) 一般用的螺桿軸在低溫下可塑化困難,會使螺桿回轉不均勻,造成計量不穩定。

      3) 螺桿軸表面需電鍍。電鍍螺桿有防止原料燒焦/黑點產生。

      4) 應使用開放式噴嘴。

      5) 噴嘴孔徑應選用與注道配合。通常噴嘴孔徑小于注道孔徑0.3~0.5 mm。

      6) 噴嘴長度應盡量使用短的,溫度控制更精確。

      7) 下料口應有溫度控制,一般控制在40~80之間。

      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、銀線産生。

      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。要保證干燥機的絕對干凈。

      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小時後才能正常生產。

      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,維修保養較困難。

      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。最佳使用外包式加熱方式。

      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

      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)球面的離型

      目前幾乎都用模仁頂出的結構。缺點模仁容易拉傷。造成不良。

      也有用E/P頂出方式的,部品的厚度不易太厚。部品太厚易造成頂出不良。

      6)外周部的離型

      這是常被疏忽的部分,就是成形品變形而不易從固定側脫模的現象。往往成形品附著于固定側。

      仔細觀察成形品時也許可發現側面有拔傷,澆口部有小龜裂或變形,這時可判定模具離型有問題。

      若發現部品有離型不良,模具的構造是不可忽視,應進行實驗確認。

      1-5機械手

      可根據生產不同的部品選用電動機械手和氣壓機械手。一般使用氣壓機械手可。

      1-6傳送帶

      可根據機械手的安裝選配傳送帶。最佳配置一機一臺。

      三、射出成形過程

      1.射出成形的動作

           型閉     型締     射出     保壓

          部品取出  頂出     型開   冷卻/計量 

      11型閉

      是指模具以打開狀況到閉合的過程,一般是以低壓閉合,這是為了防止在模穴上有成形品或異物殘留,高壓時會壓損模具。

      12型締

      在模具完全閉合的瞬間,將型閉合力轉變成強力,此力需比射出力大,以防被射出壓力打開。此力一般以噸為單位。光學成形一般使用30~75噸。

      13射出

      在模具完全閉合后,螺桿前進將炮筒內的原料推進型腔,這個過程就是射出過程,簡稱射出。螺桿前進所用的力量就是射出壓力。

      14保壓

      樹脂射入模具后,模具溫度較低,樹脂會發生冷卻,樹脂冷卻時會發生收縮,在部品表面產生凹陷或氣泡,為防止部品在收縮時產生以上不良現象,在樹脂射入模具后需要有壓力將射出保持著,這個壓力就是保壓壓力,簡稱保壓。

      15冷卻

      樹脂射出/保壓結束后,在模具內的部品未完全冷卻固化是不可取出的,因此在一段時間內的部品是在模具內固化著,這個時間就是冷卻時間。

      16計量

      部品的冷卻和計量是同時進行的,為了下一模部品的成形,部品在冷卻同時,螺桿回轉,樹脂溶化進入螺桿凹槽內,通過螺桿的背壓將樹脂送到螺桿的壓縮部,這個過程就是樹脂計量。

      17型開

      在冷卻工程結束后,模具即開始打開,以便已充分冷卻的部品開模取出。

      18頂出

      在模具完全打開后,成形機的頂出機構前進推動模具的頂出板將成形部品頂出。以方便部品取出。

      19部品取出

      成形部品頂出后,機械手伸入模具將部品取出。

      四、成形條件的初期設定

      1-1模具溫度

      若不能預測成形品的模溫,可從以下表開始設定。

      原料

      模具實測溫度

      PMMA-80N/VH001

      90

      PC-AD5503

      125

      MS-200EL

      85

      2-1原料溫度

      依下表為基準設定。

      原料

      原料溫度

      PMMA-80N/VH001

      240/250/240/220/50

      PC-AD5503

      280/290/280/260/50

      MS-200EL

      230/230/230/210/50

      3-1鎖模力

      依下式計算

                F=A×Pm×(1+a)×103

                         F:所需鎖模力(噸)

      A:模內投影面積(cm2

      Pm: 模內平均樹脂壓力(kg/cm2=1000

        a: 安全系數=0.1~0.2

      備注:1.實際射出壓力Po,由于在射出過程中有壓力降低,與Pm不一致。

      1. 依上式計算的鎖模力是初期條件而訂的,應視成形品狀況修正。

      4-1模具的開閉(略)

      5-1頂出

       鏡片成形時,通常以極低速頂出,而頂出量也盡量少,在開模狀態用人工手動確認。部品頂出

      6-1計量的設定(略)

      部品的殘量應保持在3~5mm之間。

      7-1射出

      54壓為例:(V-P壓力切換)

      7-1-1.射出位置設定

      S1         設定為主流道長度的1/2~2/3部分。

      S2         設定為分流道長度的8/10~9/10部分。

      S3         設定為單個成形部品面積的1/3部分。

      S4         設定為單個成形部品面積的2/3部分。

      S5         設定為能達到VP切換壓力以上的位置。

      7-1-2.射出速度設定

      V1        高速設定          設定為15~40mm/s之間。

      V2        低速設定          設定為8~15mm/s之間。

      V3        超低速設定        設定為1~3mm/s之間。

      V4        低速設定          設定為3~10mm/s之間。

      V5        低速設定          設定為3~10mm/s之間。

      7-1-3.保壓時間設定

      t1         成形品外部冷卻時間設定     設定為0.3~3mm/s之間。

      t2         成形品中間部冷卻時間設定   設定為1~3mm/s之間。

      t3         成形品中心冷卻時間設定     設定為1~3mm/s之間。

      t4         螺桿卸壓時間設定           設定為0.5~2mm/s之間。

      7-1-4.保壓壓力設定

      P1         設定為成形品外部的保壓壓力,一般設定為峰值壓力

      P2        設定為成形品中間部的保壓壓力,一般設定為P1減低50~100kgf/cm

      P3        設定為成形品中心部的保壓壓力,一般設定為P2減低50~100kgf/cm2

      P4         螺桿卸壓               一般設定為100~300 kgf/cm2

      備注:保壓時間和保壓壓力應根據部品實際狀況設定,可作適當的調整。

      五、成形條件設定相關事項

      1-1.依充填不足結果設定條件

      確認澆口位置

      /澆口均衡確認

      制品充填過程均衡的確認

      設定臨時保壓

      檢討速度程序

      檢討壓力/模具溫度

      檢討全成形條件

      1-2.原料溫度設定

      原料供給部

      水冷缸套

      計量穩定性

      1

      原料壓縮部

      2

      原料溫度管理

      原料計量部

      4

      射嘴部

      4

      穩定成形/冷料/牽絲/垂伸控制

      1-3保壓條件

      保壓

      目的

      不良現象

      Po(變換壓)

      形成透鏡面

      凹槽

      P1

      殘留應力大

      P2

      消除AS

      AS

      P3

      形成/注道

      P4

      螺桿減壓

       1-4光學鏡片的標準射出成形條件

      項目

      PMMA

      PC

      MS-200EL

      樹脂的干燥條件

      70~80

      3~10小時

      110~120

      4~10小時

      70~80

      3~10小時

      樹脂溫度設定

      射嘴部

      壓縮部

      計量部

      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

      模具溫度

      85~105

      120~145

      85~95

      冷卻時間

      (部品厚度3mm以內)60~70

      (部品厚度3mm以內)60~80

      (部品厚度3mm以內)60~70

      計量設定

      回轉數

      背壓

      50rpm以內

      50~150 kgf/cm2

      50rpm以內

      50~150 kgf/cm2

      50rpm以內

      150~250kgf/cm2

       射出壓力

      500~1500 kgf/cm2

      300~1000 kgf/cm2

      500~1500 kgf/cm2

      六、設定項目的意義和傾向

      1- 1可塑化工程

      背壓

      要點

      正常設定80~150kgf/cm2辶間。在計量的最后一段應設定為低級,減少射嘴部及螺桿部的樹脂壓。

      過高

      垂伸/牽絲會增加,應加大后松退。---穩定性會惡化。

      過低

      計量不穩定,脫氣不足,混合不良等增加。

      回轉數

      重點

      為防止因剪斷發熱引起局部發熱,回轉數應低設定在20~40rpm程度。在計量的最后一段應設定為超低速回轉。應在20rpm以下程度。

      過高

      卷進空氣,局部加熱,溫度不均勻。

      過低

      易受加熱器影響,溫度控制較困難----計量不穩定

      后松退

      重點

      盡量減少以消除垂伸/牽絲。

      過多

      產生氣泡,成形不穩定。

      過少

      垂伸/牽絲/冷料。

      計量延遲

      重點

      保持自計量開始至射出開始辶時間于一定。

      過早

      樹脂溫度易變化,變黃(PC ,滯溫時間久,會分解(PMMA)。

      過遲

      計量時間不夠,溫度不均勻。

      炮筒溫度

      重點

      與可塑化全程有關。透鏡成形時通常採用稍低溫度。

      過高

      變黃(PC),分解,凹槽,收縮大。

      過低

      扭力過大,計量不穩,以螺桿驅動壓90kg/cm2以下為目標。

      噴嘴溫度

      重點

      為使成形穩定化的重要項目。

      過高

      牽絲,變黃,溢料。

      過低

      冷料,穩定性差。

      水冷溫度

      重點

      因干燥機的原料驟冷產生結露。40~60℃不可以急激大量流進冷水。

      過高

      原料結塊。

      過低

      結露。

      1-2射出工程和保壓工程

      道速度

      要點

      考量澆口平衡,止回環的密封性,道部的固化

      過快

      激射,澆口平衡。

      過慢

      澆口平衡,止回環的穩定性。

      澆口速度

      要點

      保持低速,短射時由澆口射出的樹脂成扇形。

      過快

      激射,氣泡。

      過慢

      充填不足,結合線。

      制品速度

      要點

      保持低速,依短射決定。

      過快

      激射,凹槽。

      過慢

      充填不足,結合線。

      V-P壓力

      要點

      P1(保壓開始)的關系大。

      過高

      毛邊,雙重球面,厚度過大。

      過低

      凹槽,厚度小。

      保壓開始

      要點

      透鏡全面有面精度,盡量低壓以利均勻的壓力分布。

      過高

      壓力分布不均,稍微膨起。雙球面,邊緣垂伸。

      過低

      縮水,凹槽。

      保壓結束

      要點

      澆口壓力均勻。

      過高

      澆口產生橢圓。

      過低

      縮水,凹槽。

      保壓時間

      要點

      注意對澆口部的壓力過大。

      時間久

      澆口產生橢圓。

      時間短

      凹槽

        

      七、透鏡的外觀

      1-1.透鏡外觀不良現象對策

      不良狀況

      原因

      對策

      結合線

      1. 模具溫度過低

      2. 最后一段的速度太慢

      3. 炮筒溫度設定太低

      1. 升模溫

      2. 加快射出速成度

      3. 升高炮筒溫度

      射紋

      1. 澆口速度設定太慢

      2. 炮筒溫度設定太低

      3. 模具排氣不良

      1. 加快射出速成度

      2. 升高炮筒溫度

      3. 模具排氣改善

      注道脫模不良

      1. 注道部模溫過高

      2. 研磨不良

      3. 注道鎖銷拉力不夠

      1. 降模溫

      2. 再研磨

      3. 改造,再研磨

      銀條痕

      1. 原料干燥不夠

      2. 原料脫氣不足 

      3. 噴嘴部卷入空氣

      1. 原料再干燥

      2. 降回轉數升背壓

      3. 減少后松退

      部品脫模不良

      1. 模具溫度太高

      2. E銷頂出時發生

      3. 開模時側面研磨不佳

      4. 成形條件保壓太高

      1. 降模具溫度

      2. 改用模仁頂出

      3. 模具再研磨

      4. 降低保壓壓力

      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

      霧絲

      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  (主鏡類)

      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??;

      部品的R值越大,BF越大;

      B、凹透鏡:

      部品的R值越大,BF越??;

      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??;

      B.凹透鏡部品的中心厚度越小,BF越大

      九、投影(主鏡類成形方面)

      部品投影不良狀況

      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. 成形條件壓力/模具溫度調整

      2. 成形部品寸法檢測

      3. 部品回歸圖面設計確認

      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調整都模糊。

      改善對策:

      1.成形條件壓力/模具溫度調整

      2.成形部品寸法檢測

      3.部品回歸圖面設計確認

      5.投影中心與周邊不同步

      現象說明:部品在投影時,發現部品投影中心與周邊不能同時清晰。投影中心清晰時,周邊模糊;投影周邊清晰時,中心模糊。

      改善對策:

      1.形條件壓力/模具溫度調整

      2.成形部品寸法檢測

      3.部品的R值檢討

      十、視度(目鏡類機能狀況)

      視度定義:

      目鏡的視度一般分為象視度和線視度。象視度的規格一般設計為-1.0±0.5。線視度的規格一般設計為-1.0±1。

      1.視度與部品的R值有關

      A、凸透鏡:

      部品的R值越小,視度偏負;

      部品的R值越大,視度偏正;

      B、凹透鏡:

      部品的R值越大,視度偏負;

      部品的R值越小,視度偏正;

      2.成形條件與視度的關系;(凹凸透鏡適用)

      A.成形保壓壓力大,部品的視度偏負。成形保壓壓力小,部品的視度偏正

      B.模具溫度越高,部品的視度偏正。模具溫度越小,部品的視度偏負

      3.部品視度的不良狀況:(凸透鏡)

      A、視度偏正

      成形條件加壓或降模溫

      B、視度偏負

      成形條件減壓或升模溫

      4.視度與部品的厚度有關;

      A.凸透鏡部品的中心厚度越大,視度偏負;

      B.凹透鏡部品的中心厚度越小,視度偏正

       十一、解像力 (目鏡類)                

      解像力不良狀況

      1. 中心模糊

      ,

      2. 周邊模糊

      3. 全面模糊

      1.中心模糊

      現象說明:部品在看解像力時,發現部品的中心模糊NG。

      改善對策:

      1. 條件壓力/模具溫度調整

      2. 成形部品面精度確認

      3. 成形部品寸法檢測

      4. 部品回歸圖面設計確認

      2.周邊模糊

      現象說明:部品在看解像力時,發現部品的周邊模糊NG。

      改善對策:

      1. 形條件壓力/模具溫度調整

      2. 成形部品面精度確認

      3. 成形部品R值確認 

      4. 成形部品寸法檢測

      5. 部品回歸圖面設計確認

      3.全面模糊

      現象說明:部品在看解像力時,發現部品的中心和周邊都有模糊NG。

      改善對策:

      1.形條件壓力/模具溫度調整

      2.成形部品面精度確認

      3.成形部品寸法檢測

      4.部品回歸圖面設計確認

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