S rýchlym rozvojom zobrazovacích technológií môžu ľudia kedykoľvek a kdekoľvek zaznamenávať dianie, scenériu a ľudí okolo seba do svojich fotoaparátov alebo mobilných telefónov. Hlavnými komponentmi týchto high-tech produktov sú práve vysoko presné optické komponenty. V minulosti tento druh optických šošoviek používal sklo ako hlavný materiál, ale sklo má nevyhnutne nevýhody, ako je vysoká kvalita, vysoká krehkosť a vysoká cena. priemysel a informačný priemysel. Kľúčom k hromadnej výrobe je vstrekovanie.
Ako všetci vieme, vstrekovanie sa široko používa pri hromadnej výrobe plastových dielov, ale tradičnou technológiou vstrekovania je ťažké dosiahnuť presnosť optických komponentov. Na dosiahnutie požadovaných rozmerových tolerancií a kvality povrchu je potrebné optimalizovať celý procesný reťazec. Po rokoch výskumu je teraz možné pomocou technológie presného vstrekovania vyrobiť presné optické komponenty s viacerými funkciami a rozumnými cenami, aby vyhovovali potrebám trhu.
Štúdiom procesu vstrekovania je možné zistiť, že presné vstrekovanie má šesť zjavných rozdielov v porovnaní s tradičným vstrekovaním.
1. Dizajn štruktúry produktu
Na dosiahnutie najlepšej kvality povrchu a najmenších rozmerových tolerancií je veľmi dôležitý návrh štruktúry produktu. Dizajn produktu tiež uvádza rozmerové tolerancie plastových dielov. Z niektorých skúseností sú bežné princípy navrhovania nasledovné: vyhnúť sa lokálnej hrúbke steny plastových dielov, čo má za následok zmršťovacie dutiny; kontrolovať veľkosť minimálnej hrúbky steny (určená materiálom); nemali by tam byť žiadne otvory, štrbiny atď. Vytvorte zvarovú líniu; hrúbka steny by sa nemala príliš meniť, zvoľte plynulý prechod; udržujte rovnomernú hrúbku steny plastovej časti.
Pretože plast je menej stabilný ako sklo, presnosť indexu lomu plastových šošoviek je nižšia ako presnosť sklenených šošoviek. Všeobecne povedané, za štandardných podmienok prostredia je rozsah zmeny indexu lomu plastových šošoviek väčší ako 1 percento a zmeny indexu lomu spôsobia zmeny v ohniskovej vzdialenosti šošovky. Z fyzikálnych experimentov je známe, že ohnisková vzdialenosť bežnej sférickej šošovky je určená indexom lomu n, hrúbkou šošovky T a sférickým polomerom R a tieto tri parametre majú rozdielny vplyv na ohniskovú vzdialenosť, medzi ktoré patrí index lomu n má najväčší vplyv. Aby sa znížila zmena indexu lomu, musí byť geometrická tolerancia a presnosť spracovania šošovky pri návrhu prísne vyznačená.
2. Dizajn nástroja
Dizajn nástroja je rovnako dôležitý ako dizajn produktu a rezný efekt sa priamo prejaví na povrchu plastovej časti. Keď presnosť plastových dielov dosiahne mikrónovú úroveň (μm), rozmerová tolerancia nástroja musí byť nižšia ako 1 μm. Aj keď to nie je ľahká úloha pri navrhovaní nástrojov, existuje veľa nástrojov, z ktorých si môžete vybrať. Stojí za zmienku, že rozmerovo stabilné nože vyžadujú vysokopevnostné materiály, ktoré dokážu prijať rôzne tepelné úpravy, ktorých význam sa často prehliada. Experimenty dokázali, že ak proces premeny metalografickej štruktúry kalenej ocele z austenitu na martenzit nie je úplne ukončený, zmení sa mikroštruktúra materiálu, čo spôsobí makroskopické rozmerové zmeny aj bez zaťaženia. Vyskytne sa deformácia 0.01 až 0,001 mm.
3. Vstrekovacie zariadenie
Vstrekovacie zariadenia sú dôležitou súčasťou celého výrobného reťazca. Vstrekovacie zariadenie sa taví, plastifikuje polyméry, vstrekuje ich do foriem a nepretržite cirkuluje. Vyžaduje presnú kontrolu každého parametra procesu, ako je teplota vstrekovania, objem vstreku, rýchlosť vstrekovania, tlak v dutine atď. Presnosť vstrekovacieho zariadenia určuje presnosť lisovania plastových dielov.
Presné vstrekovacie zariadenie je uzavretá slučka a jeho prevádzka je úplne riadená týmito parametrami. Počas vstrekovania musí byť každý mechanický úkon presný (ako je rovnobežnosť dvoch montážnych dosiek formy pri pohybe) a všetky časti zariadenia vyžadujú vysoký stupeň stability. Keďže pohonná jednotka formovacieho zariadenia je poháňaná elektrinou, má zjavné výhody v presnosti a reprodukovateľnosti a je vhodná na presné vstrekovanie.
4. Spracovateľská kapacita dielne na výrobu foriem
Okrem dizajnových prvkov je veľmi dôležitou súčasťou vstrekovania aj presné obrábanie. Spracovanie formy musí prejsť presným obrábaním a tesne zladeným montážnym procesom. Ak táto časť rozmerovej tolerancie nie je dobre kontrolovaná, bude ťažké opraviť rozmerovú toleranciu plastového dielu v neskoršom procese vstrekovania, alebo je rozsah parametrov vstrekovania, ktorý je možné nastaviť, užší. S rozvojom vysokorýchlostného rezania možno predpovedať, že presné vysokorýchlostné viacosové frézovanie postupne nahradí EDM (obrábanie vybíjaním).
Aby vložka formy spĺňala požiadavky na kvalitu, ako zrno obrábacieho stroja na sústruženie možno použiť monokryštálový diamant. Najväčšou nevýhodou diamantového sústruženia je, že nemôže priamo rezať železné kovy, ako je oceľ, pretože železo opotrebuje diamant pomerne rýchlo. V súčasnosti niektoré podniky vykonali určitý výskum procesu tepelného spracovania, ktorým je dosiahnuť účinok sústruženia monokryštálových diamantov zlepšením rezného výkonu legovanej nástrojovej ocele. Prvé výsledky vyzerajú veľmi sľubne. Samozrejme musíme venovať pozornosť aj samotnému sústružníckemu či frézovaciemu nástroju, pretože rezná hrana sústružníckeho nástroja zo slinutého karbidu sa po vysokorýchlostnom sústružení opotrebuje, preto je potrebné použiť precíznu ostričku na preostrenie. špička reznej hrany. Pri týchto nástrojoch venujeme veľkú pozornosť rovine rezu a reznej hrane, na vytvarovanom produkte sa prejavia aj tie najmenšie chyby na reznej hrane.
5. Proces vstrekovania
Proces vstrekovania možno rozdeliť do dvoch typov: tradičné vstrekovanie a vstrekovanie. Pri tradičnom vstrekovaní sa počas procesu chladenia plastu vytvorí vnútorné napätie, ktoré zmení výkon plastovej časti a spôsobí polarizáciu šošovky. Na prekonanie tohto potenciálneho vnútorného pnutia je jednou z metód úpravy plastových dielov žíhanie, avšak tento spôsob spôsobí deformáciu plastových dielov, čo nie je vhodné. Teraz je možné použiť vstrekovanie lisovaním. Vstrekovanie lisovaním sa často používa na vytváranie produktov s jemnou štruktúrou, ako sú plastové šošovky s difrakčnými funkciami. Od tradičného procesu vstrekovania sa líši niekoľkými zrejmými spôsobmi. Rozsah parametrov procesu formovania je zhrnutý takto:
Vstrekovací tlak (pridržiavací tlak): väčší ako 100MPa (v závislosti od plastových častí alebo materiálov); rýchlosť vstrekovania: v závislosti od foriem, plastových dielov a materiálov; teplota plastifikácie: 200-320 stupeň ; teplota formy: 100-150 stupeň ; Tvarovací cyklus: viac ako 0,5 min.
Pretože presné vstrekovanie je nový typ metódy vstrekovania, neexistujú žiadne skúsenosti, ktoré by sa dali učiť z jeho parametrov tvarovania. Na získanie vhodných parametrov tvarovania je možné vyskúšať nasledujúce metódy. Najprv navrhnite a vyrobte súpravu vstrekovacích foriem (bez zohľadnenia miery zmršťovania) a v druhom kroku vyberte jeden z parametrov vstrekovania, rozdeľte ho do viacerých diferenciálov a po jednom vykonajte optimalizáciu vstrekovania. Potom zistite veľkosť tvarovaného plastového dielu a upravte tvar a veľkosť vstrekovacej formy podľa plastového dielu. Procesné parametre získané touto metódou majú často vysokú stabilitu a presnosť. Na implementáciu tohto riešenia sú samozrejme potrebné sofistikované meracie zariadenia (súradnicový merací stroj), pokročilá formovňa (viacosové frézovacie centrum) a matematické možnosti konštrukčnej časti (simulačná analýza).
6. Schopnosť technikov
Aby sa dosiahli tesné rozmerové tolerancie plastových dielov, je potrebné od samého začiatku zvážiť presné vstrekovanie. Zvážte rôzne faktory, ako je optický dizajn, dizajn štruktúry produktu, parametre procesu formovania a formovacie zariadenie, a zvážte tieto vzájomne pôsobiace faktory ako celok a nikoho nemožno ignorovať. Preto je potrebné najať špičkových a skúsených dizajnérov, ktorí dokážu dokončiť úlohy, ako je optický dizajn, návrh štruktúry produktu, návrh nástroja, analýza konečných prvkov a analýza toku formy. Na druhej strane, hoci väčšina operácií v procese vstrekovania môže byť riadená počítačmi, aby sa realizovala plne automatizovaná výroba, v dielni sú stále potrebné niektoré vysoko vzdelané a high-tech talenty. Pretože riadenie procesu presného vstrekovania je najšpičkovejšou technológiou v oblasti vstrekovania. Jeho typickým znakom je, že vstrekovací lis má pokročilé ovládacie rozhranie, ktoré vyžaduje, aby niekto priebežne monitoroval a včas upravoval kľúčové parametre procesu, preto je ľudský faktor veľmi dôležitý.
Pomocou presného vstrekovania možno polymérovú optiku vyrábať vo veľkých objemoch a s vysokou presnosťou. Samozrejme, toto je len začiatok. Presné vstrekovanie ešte stále nie je dokonalé v niektorých aspektoch, ako napríklad: výskum a vývoj polymérnych materiálov, návrh zariadenia na vstrekovanie, zisťovanie stavu formy, presné meranie plastových dielov a aplikácia softvéru na analýzu simulácie tvarovania. Tieto výskumy určite poskytnú ľuďom lepšie plastové optické šošovky.
