常規(guī)注塑機(jī)上實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂鏡片加工的方法

1、第23卷第10期2001年10月武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)JOURNAL OF W UHAN UN IVERSIT Y OF TECHNOLOG YV o l .23N o.10O ct .2001常規(guī)注塑機(jī)上實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂鏡片加工的方法潘曉曙(溫州市工業(yè)科學(xué)研究院摘要:鏡片加工中,必須要很好地控制其曲光度、透光度及收縮變形等參數(shù)。樹(shù)脂鏡片如果用昂貴的專機(jī)生產(chǎn),勢(shì)必增加成本。通過(guò)對(duì)常規(guī)注塑機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造,就可實(shí)現(xiàn)各類鏡片的加工。經(jīng)濟(jì)效果顯著。關(guān)鍵詞:聚丙烯酸樹(shù)脂(亞加力P MM A ;成型工藝參數(shù);樹(shù)脂鏡片;注塑機(jī)中圖法分類號(hào):T S 959.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A收稿日期:2001206224.作者簡(jiǎn)介:潘曉曙

2、(19682,男,工程師;溫州,溫州市工業(yè)科學(xué)研究院(325003.在我國(guó)輕工業(yè)中,眼鏡業(yè)作為一個(gè)后起之秀,近幾年獲得蓬勃發(fā)展。目前,我國(guó)已成為世界主要眼鏡生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)家之一,年產(chǎn)值以平均每年約16%、出口創(chuàng)匯額以平均14%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)眼鏡業(yè)的四大生產(chǎn)基地年產(chǎn)值近一百億元。而生產(chǎn)樹(shù)脂鏡片的大部分注塑機(jī)都是進(jìn)口機(jī)或外資廠生產(chǎn),其價(jià)格非常昂貴。文中所介紹的內(nèi)容,對(duì)目前眼鏡生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),具有非常大的實(shí)用意義。傳統(tǒng)眼鏡鏡片是以玻璃為原材料。近幾年,隨著塑料工業(yè)的新材料、新工藝、新設(shè)備等技術(shù)的發(fā)展,以塑料為原料的產(chǎn)品逐步滲透到一些傳統(tǒng)行業(yè)中。比如眼鏡行業(yè),現(xiàn)今大部分鏡片是以塑料為原料生產(chǎn)的。與玻璃鏡

3、片相比,塑料鏡片具有重量輕、價(jià)格便宜、強(qiáng)度高、抗震性好等特點(diǎn),所以,使用非常廣泛1。因目前加工樹(shù)脂鏡片的塑料絕大部分是聚丙烯酸樹(shù)脂(又名亞加力PMM A ,所以以此為例來(lái)研討。聚丙烯酸樹(shù)脂具有優(yōu)異的光學(xué)性能,透光率高達(dá)92%,幾乎不吸收可見(jiàn)光;其力學(xué)性能好,比強(qiáng)度高,具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐候性。這些特性正符合加工鏡片所需的技術(shù)要求。但是,聚丙烯酸樹(shù)脂表面硬度低,易劃傷,吸水性大,易產(chǎn)生開(kāi)裂等缺點(diǎn),所以,一般樹(shù)脂鏡片成型后,需進(jìn)行一些后處理(如鏡片表面加涂層等或進(jìn)行塑料改性。下面分別介紹一下與加工設(shè)備有關(guān)的成型工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)對(duì)制品產(chǎn)生影響的因素28。1成型工藝參數(shù)(1料筒溫度(注射溫度料筒溫度對(duì)

4、PMM A 的流動(dòng)性影響最大。溫度過(guò)高易氧化,制品表面易產(chǎn)生變色,透明度不好,易產(chǎn)生應(yīng)力集中;過(guò)低,則會(huì)出現(xiàn)注射不滿、制品表面有斑紋、泛白、澆口混濁、流紋等現(xiàn)象。對(duì)于亞加力,一般控制在180260之間。(2注射壓力大多數(shù)樹(shù)脂鏡片的模具結(jié)構(gòu)為一出四、一出六或一出八,成對(duì)稱分布。由于這種結(jié)構(gòu)近似于薄壁制品成型,注射壓力相對(duì)大些。注射壓力過(guò)小,制品邊緣未注滿,流紋、凹痕等;注射壓力過(guò)大,制品易產(chǎn)生溢邊、銀絲等。對(duì)于亞加力,一般控制在69M Pa 之間,即料筒的壓力為90140M Pa 。(3保壓壓力保壓壓力應(yīng)高于一級(jí)注射壓力約三分之一。保壓壓力偏低,制品易出現(xiàn)氣泡,收縮大,表面凹陷;壓力過(guò)高,則易產(chǎn)

5、生較大的應(yīng)力。對(duì)于亞加力,一般選定在912M Pa 之間,即料筒壓力為140185M Pa 。(4保壓時(shí)間對(duì)于加工PMM A 鏡片,保壓時(shí)間適當(dāng)加長(zhǎng),對(duì)提高鏡片質(zhì)量有很大幫助。一般控制在2025s ;否則,制品會(huì)產(chǎn)生收縮凹陷、氣泡等現(xiàn)象。(5注射速度注射速度以中速為宜?？焖僮⑸洳惶岢?否則鏡片易產(chǎn)生銀絲、氣泡、透明度不好、澆口處混濁等現(xiàn)象。應(yīng)采用多級(jí)注射。(6螺桿轉(zhuǎn)速在生產(chǎn)PMM A 鏡片時(shí),預(yù)塑轉(zhuǎn)速要求偏低,過(guò)高的轉(zhuǎn)速會(huì)影響制品的透明度。轉(zhuǎn)速一般控制在5090r m in 。(7預(yù)塑背壓由于PMM A 具有較好的流動(dòng)性,背壓不宜過(guò)高,一般以低于2M Pa 為妥。但不宜過(guò)低,否則會(huì)影響制品的表

6、面光澤。成型工藝對(duì)此要求不是很嚴(yán)格。(8冷卻時(shí)間PMM A 鏡片對(duì)制品的變形、表面平整度、鏡片的凹凸度要求相當(dāng)嚴(yán)格。由于PMM A 熔體在140左右就開(kāi)始凝固,105就達(dá)到玻璃化狀態(tài)。所以,應(yīng)在較高溫度下脫模。(9模具溫度對(duì)于PMM A ,模具溫度一般控制在3060。模具溫度盡量控制在較低狀態(tài),這樣可以縮短成型周期。在條件允許下,如出現(xiàn)鏡片表面泛白、有縮孔、注紋、澆口處混濁等現(xiàn)象,可適當(dāng)提高模具溫度。以上分析了與制品成型有關(guān)的9個(gè)主要參數(shù)對(duì)亞加力鏡片產(chǎn)生的影響。必須指出,上面所提到的,只是對(duì)亞加力鏡片成型的一個(gè)定性分析和一般量的分析。至于具體量的多少,由于各因素是相互影響的,如料溫提高了,則保

7、壓壓力應(yīng)適當(dāng)減少,保壓時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng),故各參數(shù)的量值并不是一塵不變的,要根據(jù)具體生產(chǎn)條件決定。至于如何確定,在文章的后面,通過(guò)卓有成效的生產(chǎn)實(shí)踐予以說(shuō)明。2機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造已有的注射成型機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu),往往決定了某些成型工藝參數(shù),比如:注射速度和注射壓力。當(dāng)螺桿直徑、注射油缸直徑和液壓系統(tǒng)的工作壓力和流量確定下來(lái)時(shí),這臺(tái)注塑機(jī)的注射速度和注射壓力也就確定下來(lái)。所以,有一個(gè)好的、合理的機(jī)械結(jié)構(gòu),對(duì)成功生產(chǎn)合格的PMM A 鏡片是必需的。以溫州光明塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的125g 注塑機(jī)為例,根據(jù)亞加力的加工成型特性,對(duì)此機(jī)器進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的改造,獲得了優(yōu)良的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。(1鎖模部件鎖模部件是安裝

8、模具和鏡片成型的地方。為了保證鏡片能順利成型,必須加大鎖模機(jī)構(gòu)的剛性和鎖模力。最大鎖模力由原來(lái)的1000kN ,提高到1250kN 。為達(dá)到預(yù)想的結(jié)果,主要作了以下改進(jìn):加粗拉桿直徑,由原來(lái)的<60mm 增大到<70mm 。目前絕大部分臥式注塑機(jī)的鎖模部件為內(nèi)翻式五孔斜排列雙曲肘機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)作用于模具鎖模力的反作用力作用于4根拉桿。根據(jù)文獻(xiàn)2有:P c =L 1(co s A -co s A 0+L 2(co s B -co s B 01ZC p+1C k+f 1+f 2(1C =E F L(2式中:P c 為鎖模機(jī)構(gòu)的變形力;L 1為后連桿長(zhǎng)度;L 2為前連桿長(zhǎng)度;A 為機(jī)構(gòu)變形

9、時(shí),后連桿與水平軸的夾角;A 0為機(jī)構(gòu)剛發(fā)生變形時(shí),后連桿與水平軸的夾角;B 為機(jī)構(gòu)變形時(shí),前連桿與水平軸的夾角;B 0為機(jī)構(gòu)剛發(fā)生變形時(shí),前連桿與水平軸的夾角;1ZC p 為拉桿的剛度;1C k 為受壓零件的總剛度;f 1、f 2為前、后模板的彎曲撓度;E 為零件的彈性模量;F 為零件的受力面的截面積;L 為零件的長(zhǎng)度。從以上的公式可以看出,由于拉桿的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它零件長(zhǎng)度,并且它的截面積較其它受力零件的截面積也小許多,故拉桿的剛度與其它零件的剛度相比差幾十倍。可以認(rèn)為,拉桿對(duì)整個(gè)肘桿機(jī)構(gòu)變形力的影響是最大的。因之增大拉桿的剛性是增強(qiáng)鎖模力最有效的辦法,也是最經(jīng)濟(jì)的辦法。75第23卷第10

10、期潘曉曙:常規(guī)注塑機(jī)上實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂鏡片加工的方法加大鎖模油缸的內(nèi)徑,把鎖模油缸的內(nèi)徑由原來(lái)的<70mm增大到<85mm。以單肘桿為例鎖模油缸的推力計(jì)算公式(因?yàn)殡p肘桿原理與單肘桿類似為:P0=L1(1+K2C A30×10-16(3式中:P0為鎖模油缸的推力;L1為后連桿長(zhǎng)度;K為件長(zhǎng)比;A0為臨界角;C為鎖模機(jī)構(gòu)的總剛度。從(3式可以看出,L1、K、A0為定值,機(jī)構(gòu)總剛度C與鎖模油缸推力成正比。拉桿直徑增大,機(jī)構(gòu)的剛度增大,同時(shí),鎖模油缸的推力也相應(yīng)增大。(2注射部件注射部件是關(guān)系到鏡片是否成型的關(guān)鍵部分。對(duì)注射部件作了兩個(gè)方面的改進(jìn):(a重新設(shè)計(jì)了螺桿。根據(jù)PMM A熔體

11、粘度較大,流動(dòng)性差的特點(diǎn),在嚴(yán)格控制螺桿轉(zhuǎn)速的同時(shí),縮短了進(jìn)料段的長(zhǎng)度,加長(zhǎng)了壓縮段的長(zhǎng)度。避免因流道的突變?cè)斐勺枇υ龃?。根?jù)流體理論和流體熱功公式,增加了屏障棱的數(shù)目,并加長(zhǎng)了混煉頭流道的長(zhǎng)度。這樣,增加了塑料的剪切分散性,使料筒端部熔料的溫度和壓力波動(dòng)減少,以利于制品的成型。(b增大最大注射壓力。注射壓力是保證PMM A鏡片順利成型的一個(gè)重要參數(shù)。通常情況下,PMM A鏡片在成型時(shí)要求較高的注射壓力。前面已經(jīng)提到,PMM A鏡片成型的保壓壓力為140185M Pa,通過(guò)加大注射油缸直徑,把最大注射壓力由原174M Pa提高到215M Pa,以保證機(jī)器有足夠的壓力儲(chǔ)備。此外,注塑機(jī)工作時(shí),還

12、應(yīng)嚴(yán)格控制螺桿轉(zhuǎn)速和噴嘴及輸料段的溫度,如有必要,應(yīng)加裝螺桿轉(zhuǎn)速控制裝置。依據(jù)以上分析,在現(xiàn)有機(jī)型的基礎(chǔ)上,經(jīng)改造,采用一出六的模具,已成批生產(chǎn)了優(yōu)質(zhì)樹(shù)脂鏡片。具體改造后的機(jī)器技術(shù)參數(shù)及成型工藝參數(shù)見(jiàn)表1、表2。表1機(jī)器技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值注射部件螺桿直徑mm35螺桿長(zhǎng)徑比20理論容積c m3144注射重量g125注射速率gs-177塑化能力gs-117注射壓力M Pa215螺桿轉(zhuǎn)速rm in-1200合模部件合模力kN1250移模行程mm267拉桿內(nèi)距mm343最大模厚mm400最小模厚mm80其余部件最大油泵壓力M Pa14電機(jī)功率k W13電熱功率k W7油泵流量Lm in-176表2成型工

13、藝參數(shù)名稱數(shù)值料筒溫度一段220二段240三段230噴嘴215注射壓力M Pa一級(jí)6.5二級(jí)8.0三級(jí)7.5注射時(shí)間s2.7保壓壓力M Pa9.5保壓時(shí)間s25冷卻時(shí)間s15鎖模壓力M Pa10螺桿轉(zhuǎn)速rm in-170模具溫度55最后還要說(shuō)明兩點(diǎn),第一,由于PMM A的吸濕度率達(dá)0.3%,成型前須干燥處理;第二,鏡片成型后還需進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理。3結(jié)論通過(guò)對(duì)常規(guī)注塑機(jī)進(jìn)行一些機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造,就可以保質(zhì)保量地完成樹(shù)脂鏡片的加工。這將大大減緩引入專用進(jìn)口機(jī)的壓力,促進(jìn)我國(guó)鏡片制造業(yè)有效、經(jīng)濟(jì)地增長(zhǎng)。(下轉(zhuǎn)第62頁(yè)且TCS22000是一個(gè)平臺(tái)級(jí)的系統(tǒng),基于該系統(tǒng)框架,設(shè)計(jì)人員可以方便的根據(jù)不同

14、的應(yīng)用定制監(jiān)控系統(tǒng),可擴(kuò)展性強(qiáng),能滿足不同用戶的需要。參考文獻(xiàn)1路林吉,饒家明.面向儀器與測(cè)控過(guò)程的交互式C C+開(kāi)發(fā)平臺(tái)L ab W indow s CV I.電子技術(shù),2000(4:4851V irtua l D esign of Power-sta tion Automa tion SystemL i H aoZ hu Z haox unL i H ong shengAbstract:T he structu re and dataflow of Pow er2stati on au tom ati on system are discu ssed,and a new configu r

15、ati on based on L abview is p rovided acco rdingly.So lu ti on s to som e specific p rob lem s are given in detail.Key words:pow er2stati on au tom ati on system;virtual in strum en t;labview CV I;m u ltitaskL i Hao:Po stgraduate,Schoo l of A u tom ati on,W U T,W uhan430070,Ch ina.(上接第58頁(yè)參考文獻(xiàn)A Proce

16、ssi ng M ethod of Resi n L en s by Genera l Pla stic I n jectorP an X iaoshuAbstract:In the m anufactu ring p rocess of len s,param eters,such as cu rvatu re、tran s m issivity and con structive defam ati on s,m u st be p recisely con tro lled.If resin len ses are p roduced by special m ach ine,the co st shall be raised steep ly.A m easu re realized p rocedu re of all k ind len ses is in troduced by si m p ly tran sfo rm s of m echan ical con structi on s fo r rou tine