S rychlým rozvojem zobrazovacích technologií mohou lidé kdykoli a kdekoli zaznamenávat dění, scenérii a lidi kolem sebe do svých fotoaparátů nebo mobilních telefonů. Jádrem těchto high-tech produktů jsou právě vysoce přesné optické komponenty. V minulosti tento druh optických čoček používal sklo jako hlavní materiál, ale sklo má nevyhnutelně nevýhody, jako je vysoká kvalita, vysoká křehkost a vysoká cena. průmysl a informační průmysl. Klíčem k hromadné výrobě je vstřikování.
Jak všichni víme, vstřikování je široce používáno v hromadné výrobě plastových dílů, ale tradiční technologií vstřikování je obtížné dosáhnout přesnosti optických komponent. Pro dosažení požadovaných rozměrových tolerancí a kvality povrchu je nutné optimalizovat celý procesní řetězec. Po letech výzkumu lze nyní přesné optické komponenty s více funkcemi a rozumnými cenami vyrábět pomocí technologie přesného vstřikování, aby vyhovovaly potřebám trhu.
Při studiu procesu vstřikování lze zjistit, že přesné vstřikování má šest zjevných rozdílů ve srovnání s tradičním vstřikováním.
1. Návrh struktury produktu
Pro dosažení nejlepší kvality povrchu a nejmenších rozměrových tolerancí je velmi důležitý návrh struktury výrobku. Design výrobku rovněž uvádí rozměrové tolerance plastových dílů. Z některých zkušeností jsou běžné principy návrhu následující: vyhnout se místní tloušťce stěny plastových dílů, což má za následek smršťovací dutiny; kontrolovat velikost minimální tloušťky stěny (určené materiálem); neměly by tam být žádné otvory, štěrbiny atd. Vytvořte svarovou linii; tloušťka stěny by se neměla příliš měnit, zvolte plynulý přechod; udržujte tloušťku stěny plastové části jednotnou.
Protože plast je méně stabilní než sklo, přesnost indexu lomu plastových čoček je nižší než u skleněných čoček. Obecně řečeno, za standardních podmínek prostředí je rozsah změny indexu lomu plastových čoček větší než 1 procento a změny indexu lomu způsobí změny v ohniskové vzdálenosti čočky. Z fyzikálních experimentů je známo, že ohnisková vzdálenost běžné sférické čočky je určena indexem lomu n, tloušťkou čočky T a sférickým poloměrem R a tyto tři parametry mají různé vlivy na ohniskovou vzdálenost, mezi které patří index lomu n má největší vliv. Aby se omezila změna indexu lomu, musí být při návrhu čočky přísně označena geometrická tolerance a přesnost zpracování.
2. Konstrukce nástroje
Design nástroje je stejně důležitý jako design produktu a řezný efekt se přímo projeví na povrchu plastového dílu. Když přesnost plastových dílů dosáhne úrovně mikronů (μm), rozměrová tolerance nástroje musí být nižší než 1 μm. Ačkoli to není snadný úkol pro návrh nástrojů, existuje mnoho nástrojových jednotek, ze kterých si můžete vybrat. Stojí za zmínku, že rozměrově stálé nože vyžadují vysoce pevné materiály, které dokážou pojmout různé tepelné úpravy, jejichž význam je často opomíjen. Experimenty prokázaly, že pokud není zcela dokončen proces transformace metalografické struktury kalené oceli z austenitu na martenzit, změní se mikrostruktura materiálu a způsobí makroskopické rozměrové změny i bez zatížení. Dojde k deformaci 0.01 až 0,001 mm.
3. Vstřikovací zařízení
Vstřikovací zařízení je důležitou součástí celého procesního řetězce. Vstřikovací zařízení taví, plastifikuje polymery, vstřikuje je do forem a nepřetržitě cirkuluje. Vyžaduje přesné řízení každého procesního parametru, jako je teplota vstřikování, objem vstřiku, rychlost vstřikování, tlak v dutině atd. Přesnost vstřikovacího zařízení určuje přesnost lisování plastových dílů.
Přesné vstřikovací zařízení je uzavřená smyčka a jeho provoz je zcela řízen těmito parametry. Během vstřikování musí být každý mechanický úkon přesný (jako je rovnoběžnost dvou montážních desek formy při pohybu) a všechny díly na zařízení vyžadují vysoký stupeň stability. Protože je pohonná jednotka formovacího zařízení poháněna elektřinou, má zřejmé výhody v přesnosti a reprodukovatelnosti a je vhodná pro přesné vstřikování.
4. Kapacita zpracování forem
Kromě designových prvků je velmi důležitou součástí vstřikování také přesné obrábění. Zpracování forem musí projít přesným obráběním a úzce sladěným procesem montáže. Pokud tato část rozměrové tolerance není dobře kontrolována, bude obtížné opravit rozměrovou toleranci plastového dílu v pozdějším procesu vstřikování nebo je rozsah parametrů vstřikování, které lze upravit, užší. S rozvojem vysokorychlostního obrábění lze předvídat, že přesné vysokorychlostní víceosé frézování postupně nahradí EDM (vybíjecí obrábění).
Aby vložka formy splňovala požadavky na kvalitu, lze jako zrno obráběcího stroje pro soustružení použít monokrystalický diamant. Největší nevýhodou diamantového soustružení je, že nemůže přímo řezat železné kovy, jako je ocel, protože železo opotřebuje diamant poměrně rychle. V současné době některé podniky provedly určitý výzkum procesu tepelného zpracování, který má dosáhnout efektu monokrystalického diamantového soustružení zlepšením řezného výkonu legované nástrojové oceli. První výsledky vypadají velmi slibně. Pozornost musíme samozřejmě věnovat i samotnému soustružnickému či frézovacímu nástroji, protože řezná hrana soustružnického nástroje ze slinutého karbidu se po vysokorychlostním soustružení opotřebuje, proto je nutné k přeostření použít přesnou ostřičku. špička řezné hrany. U těchto nástrojů věnujeme velkou pozornost rovině řezu a řezné hraně, na tvářeném výrobku se projeví i ty nejmenší vady na řezné hraně.
5. Proces vstřikování
Proces vstřikování lze rozdělit do dvou typů: tradiční vstřikování a vstřikování lisováním. Při tradičním vstřikování bude během procesu ochlazování plastu vznikat vnitřní pnutí, které změní výkon plastové části a způsobí polarizaci čočky. K překonání tohoto potenciálního vnitřního pnutí je jednou z metod úpravy žíhání plastových dílů, ale tento způsob způsobí deformaci plastových dílů, což není vhodné. Nyní lze použít lisování vstřikováním. Vstřikování lisováním se často používá k výrobě produktů s jemnou strukturou, jako jsou plastové čočky s difrakčními funkcemi. Od tradičního procesu vstřikování se liší v několika zjevných ohledech. Rozsah parametrů jeho lisovacího procesu je shrnut takto:
Vstřikovací tlak (přídržný tlak): větší než 100MPa (v závislosti na plastových dílech nebo materiálech); rychlost vstřikování: v závislosti na formách, plastových dílech a materiálech; teplota plastifikace: 200-320 stupeň ; teplota formy: 100-150 stupeň ; Formovací cyklus: více než 0,5 min.
Vzhledem k tomu, že přesné vstřikování je nový typ metody vstřikování, neexistují žádné zkušenosti, které by se daly poučit z jeho parametrů vstřikování. Pro získání vhodných parametrů formování lze vyzkoušet následující metody. Nejprve navrhněte a vyrobte sadu vstřikovacích forem (bez ohledu na míru smrštění) a ve druhém kroku vyberte jeden z parametrů vstřikování, rozdělte jej do více diferenciálů a proveďte optimalizaci vstřikování jeden po druhém. Poté zjistěte velikost lisovaného plastového dílu a upravte tvar a velikost vstřikovací formy podle plastového dílu. Procesní parametry získané touto metodou mají často vysokou stabilitu a přesnost. K realizaci tohoto řešení je samozřejmě nutné sofistikované měřicí zařízení (souřadnicový měřicí stroj), pokročilá formovna (víceosé frézovací centrum) a matematické možnosti konstrukční části (simulační analýza).
6. Schopnost techniků
Aby bylo možné dosáhnout těsných rozměrových tolerancí plastových dílů, je třeba od samého začátku uvažovat o přesném vstřikování. Zvažte různé faktory, jako je optický design, návrh struktury produktu, parametry procesu lisování a lisovací zařízení, a zvažte tyto vzájemně se ovlivňující faktory jako celek a nikoho nelze ignorovat. Proto je nutné najmout některé high-tech a zkušené konstruktéry, kteří dokážou dokončit úkoly, jako je optický design, návrh struktury produktu, návrh nástrojů, analýza konečných prvků a analýza toku formy. Na druhou stranu, i když většinu operací v procesu vstřikování lze řídit počítačem pro realizaci plně automatizované výroby, v dílně jsou stále potřeba někteří vysoce vzdělaní a technologicky vyspělí talenti. Protože řízení procesu přesného vstřikování je nejmodernější technologií v oblasti vstřikování. Jeho typickým znakem je, že vstřikovací lis má pokročilé ovládací rozhraní, které vyžaduje, aby někdo průběžně sledoval a včas upravoval klíčové parametry procesu, takže lidský faktor je velmi důležitý.
S přesným vstřikováním lze polymerovou optiku vyrábět ve velkých objemech a s vysokou přesností. To je samozřejmě jen začátek. Přesné vstřikování stále není dokonalé v některých aspektech, jako jsou: výzkum a vývoj polymerních materiálů, návrh zařízení pro vstřikování, detekce stavu formy, přesné měření plastových dílů a aplikace softwaru pro analýzu simulace lisování. Tyto výzkumy jistě lidem poskytnou lepší plastové optické čočky.
