С быстрым развитием технологий обработки изображений люди могут записывать происходящее, пейзажи и людей вокруг себя на свои камеры или мобильные телефоны в любое время и в любом месте. Основными компонентами этих высокотехнологичных продуктов являются именно высокоточные оптические компоненты. В прошлом в этом виде оптических линз в качестве основного материала использовалось стекло, но стекло неизбежно имеет недостатки, такие как высокое качество, высокая хрупкость и высокая цена. промышленности и информационной индустрии. Ключом к массовому производству является литье под давлением.
Как мы все знаем, литье под давлением широко используется в массовом производстве пластиковых деталей, но с помощью традиционной технологии литья под давлением трудно достичь точности оптических компонентов. Для достижения требуемых допусков на размеры и качества поверхности необходимо оптимизировать всю технологическую цепочку. После многих лет исследований прецизионные оптические компоненты с большим количеством функций и разумными ценами теперь могут быть изготовлены с помощью технологии точного литья под давлением для удовлетворения потребностей рынка.
Изучая процесс литья под давлением, можно обнаружить, что прецизионное литье под давлением имеет шесть очевидных отличий от традиционного литья под давлением.
1. Дизайн структуры продукта
Для получения наилучшего качества поверхности и наименьших допусков на размеры большое значение имеет конструкция изделия. В конструкции изделия также указаны допуски на размеры пластиковых деталей. Исходя из некоторого опыта, общие принципы проектирования таковы: избегать локальных утолщений стенок пластиковых деталей, что приводит к образованию усадочных полостей; контролировать размер минимальной толщины стенки (определяется материалом); не должно быть отверстий, щелей и т.п. Сформировать линию сварки; толщина стенки не должна слишком сильно меняться, выбирайте плавный переход; сохраняйте толщину стенки пластиковой детали одинаковой.
Поскольку пластик менее стабилен, чем стекло, точность показателя преломления пластиковых линз ниже, чем у стеклянных линз. Вообще говоря, в стандартных условиях окружающей среды диапазон изменения показателя преломления пластиковых линз превышает 1 процент, и изменения показателя преломления вызывают изменения фокусного расстояния линзы. Из физических экспериментов известно, что фокусное расстояние обычной сферической линзы определяется показателем преломления n, толщиной линзы T и сферическим радиусом R, и эти три параметра по-разному влияют на фокусное расстояние, среди которых показатель преломления n имеет наибольшее влияние. Чтобы уменьшить изменение показателя преломления, геометрический допуск и точность обработки линзы должны быть строго отмечены во время проектирования.
2. Дизайн инструмента
Дизайн инструмента так же важен, как и дизайн продукта, и эффект резания будет напрямую отражаться на поверхности пластиковой детали. Когда точность пластиковых деталей достигает микронного уровня (мкм), размерный допуск инструмента должен быть ниже 1 мкм. Несмотря на то, что это непростая задача при проектировании инструментов, существует множество единиц инструментов, из которых можно выбирать. Стоит отметить, что для изготовления ножей со стабильными размерами требуются высокопрочные материалы, способные выдерживать различные термообработки, важность которых часто недооценивают. Экспериментально доказано, что если процесс трансформации металлографической структуры закаленной стали из аустенитной в мартенситную не завершен полностью, микроструктура материала будет изменяться, вызывая макроскопические размерные изменения даже в отсутствие нагрузки. Произойдет деформация от 0.01 до 0,001 мм.
3. Оборудование для литья под давлением
Оборудование для литья под давлением является важной частью всей технологической цепочки. Оборудование для литья под давлением плавит, пластифицирует полимеры, впрыскивает их в формы и непрерывно циркулирует. Он требует точного контроля каждого параметра процесса, такого как температура впрыска, объем впрыска, скорость впрыска, давление в полости и т. д. Точность оборудования для литья под давлением определяет точность литья пластиковых деталей.
Оборудование для точного литья под давлением представляет собой замкнутый цикл, и его работа полностью контролируется этими параметрами. Во время литья под давлением каждое механическое действие должно быть точным (например, параллельность двух монтажных пластин пресс-формы при движении), а все детали оборудования требуют высокой степени стабильности. Поскольку привод формовочного оборудования приводится в действие электричеством, он имеет очевидные преимущества в точности и воспроизводимости и подходит для прецизионного литья под давлением.
4. Производственные мощности пресс-формы
Помимо элементов дизайна, прецизионная обработка также является очень важной частью литья под давлением. Обработка пресс-формы должна проходить через точную механическую обработку и точно согласованный процесс сборки. Если эта часть допусков на размеры не контролируется должным образом, будет трудно исправить допуск на размеры пластиковой детали в более позднем процессе литья под давлением, или диапазон параметров литья под давлением, которые можно отрегулировать, будет уже. С развитием высокоскоростной резки можно прогнозировать, что прецизионное высокоскоростное многоосевое фрезерование постепенно заменит электроэрозионную обработку (разгрузочную обработку).
Чтобы вставка пресс-формы соответствовала требованиям качества, в качестве зерна станка для токарной обработки можно использовать монокристаллический алмаз. Самым большим недостатком алмазной токарной обработки является то, что она не может напрямую резать черные металлы, такие как сталь, потому что железо довольно быстро изнашивает алмаз. В настоящее время некоторые предприятия провели некоторые исследования процесса термической обработки, целью которого является достижение эффекта токарной обработки монокристаллического алмаза за счет улучшения режущих характеристик легированной инструментальной стали. Первые результаты выглядят очень многообещающе. Конечно, мы также должны обратить внимание на сам токарный или фрезерный инструмент, потому что режущая кромка токарного инструмента из цементированного карбида будет изнашиваться после высокоскоростной токарной обработки, поэтому необходимо использовать прецизионный точильный станок для повторной заточки. кончик режущей кромки. Мы уделяем большое внимание режущей плоскости и режущей кромке этих инструментов, даже самые маленькие изъяны на режущей кромке отразятся на формируемом изделии.
5. Процесс литья под давлением
Процесс литья под давлением можно разделить на два типа: традиционное литье под давлением и литье под давлением. При традиционном литье под давлением в процессе охлаждения пластика возникает внутреннее напряжение, которое меняет характеристики пластиковой детали и вызывает поляризацию линзы. Чтобы преодолеть это потенциальное внутреннее напряжение, одним из методов обработки является отжиг пластиковых деталей, но этот метод вызовет деформацию пластиковых деталей, что не подходит. Теперь можно использовать литье под давлением. Литье под давлением часто используется для изготовления изделий с тонкой структурой, таких как пластиковые линзы с дифракционными функциями. Он отличается от традиционного процесса литья под давлением по нескольким очевидным причинам. Объем параметров процесса формования резюмируется следующим образом:
Давление впрыска (давление удержания): более 100 МПа (в зависимости от пластиковых деталей или материалов); скорость впрыска: в зависимости от форм, пластиковых деталей и материалов; температура пластификации: 200-320 градусов; температура пресс-формы: 100-150 градусов; Цикл формования: более 0,5 мин.
Поскольку прецизионное литье под давлением является новым типом метода литья под давлением, нет никакого опыта, чтобы извлечь уроки из его параметров литья. Чтобы получить подходящие параметры формования, можно попробовать следующие методы. Сначала спроектировать и изготовить набор пресс-форм (без учета степени усадки), а на втором шаге выбрать один из параметров литья под давлением, разбить его на несколько дифференциалов и последовательно выполнить оптимизацию литья под давлением. Затем определите размер формованной пластиковой детали и измените форму и размер литьевой формы в соответствии с пластиковой деталью. Параметры процесса, получаемые этим методом, часто обладают высокой стабильностью и точностью. Безусловно, для реализации этого решения необходимо сложное измерительное оборудование (координатно-измерительная машина), продвинутый цех пресс-форм (многокоординатный фрезерный центр) и математические возможности конструкторской части (имитационно-аналитический анализ).
6. Способности техников
Чтобы добиться жестких допусков на размеры пластиковых деталей, с самого начала необходимо учитывать прецизионное литье под давлением. Учитывайте различные факторы, такие как оптический дизайн, дизайн структуры продукта, параметры процесса формования и формовочное оборудование, и рассматривайте эти взаимодействующие факторы в целом, и ни один из них не может быть проигнорирован. Поэтому необходимо нанять высокотехнологичных и опытных инженеров-конструкторов, которые могут выполнять такие задачи, как оптический дизайн, проектирование структуры продукта, проектирование инструментов, анализ методом конечных элементов и анализ течения пресс-формы. С другой стороны, хотя большинство операций в процессе литья под давлением могут контролироваться компьютерами для реализации полностью автоматизированного производства, в цеху по-прежнему требуются высокообразованные и высокотехнологичные таланты. Потому что управление процессом точного литья под давлением является самой передовой технологией в области литья под давлением. Его типичной особенностью является то, что машина для литья под давлением имеет продвинутый интерфейс управления, который требует от кого-то постоянного контроля и своевременной корректировки ключевых параметров процесса, поэтому человеческий фактор очень важен.
Благодаря прецизионному литью под давлением полимерная оптика может производиться в больших объемах и с высокой точностью. Конечно, это только начало. Точное литье под давлением по-прежнему несовершенно в некоторых аспектах, таких как: исследование и разработка полимерных материалов, проектирование оборудования для литья под давлением, определение состояния пресс-формы, точное измерение пластиковых деталей и применение программного обеспечения для анализа моделирования литья. Эти исследования, несомненно, обеспечат людей лучшими пластиковыми оптическими линзами.
