塑膠鏡片成型工藝及測試評價

1、塑料鏡片成型工藝&測試評價BY :黃翔 2004/2/4一. 塑料鏡片用模具及其結(jié)構(gòu)1. 塑料在注射機內(nèi)加熱成熔融狀態(tài)并射出到模具中塑料在模具中冷卻后形成固態(tài)的鏡片。塑料鏡片的模具對鏡片的質(zhì)量影響非常大是生產(chǎn)中的關(guān)鍵因素。塑料鏡片模具有如下幾個特點:1.結(jié)構(gòu)簡單但加工精度要求高。2. 公母模座都設(shè)計有冷卻水道來控制公母模具溫度。3. 模具要求不可有油潔凈度要求比較高。4. 模仁 ( 圖 二 3. 模仁的制造鏡片的鏡面為模仁成型模仁鍍鎳(厚度約0.1mm 在鎳層上采用超精密加工車床車削出需要的鏡面回轉(zhuǎn)曲面。新模具一般先制做一套鏡面模仁并把該模仁組立入模具后試模并在射出的最佳狀態(tài)下射出試模

2、鏡片并對試模的鏡片進行鏡片的面精度測量如果誤差太大則在成品測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計算出對模仁修正所需要的加工量模仁進行二次超精密加工補正作業(yè)以使最終產(chǎn)品精度進入圖面范圍。如果一次補正不行則進行二次補正直至圖面要求。當(dāng)首套模仁確認OK 后再對其它穴的模仁進行復(fù)制作業(yè)復(fù)制的模仁再進行實際射出并確認如果不符合圖面則進行補正修改直到符合要求為止。模仁的曲面外形與最終射出完成品的曲面外形不一定完全相同其取決于鏡片的結(jié)構(gòu)狀況等。因模仁制造使用了超精密加工車床加工故可以制造出非球面的軸回轉(zhuǎn)曲面塑料鏡片這是球面磨鏡片所無法達到的。而非球面鏡片對于光學(xué) 組件改善球差等像差是非常重要的故射出鏡片的重要性得到了肯定。二塑

3、料鏡片射出成型成型過程在很大程度上會影響塑料產(chǎn)品的質(zhì)量。OCBU/PIM使用的是日本FANUC 的射出機臺公母模都使用水溫機進行模具溫度控制溫度可以控制在-/+1度內(nèi)。使用的塑料顆粒在射出前先進行干燥處理確保成型品的質(zhì)量穩(wěn)定。成型條件及設(shè)定參數(shù)包括以下1. 公母模模具溫度2. 射出料管溫度(噴嘴料管1料管2料管3進料口 3. 射出及保壓參數(shù)4. 模具動作設(shè)定5. 頂板動作設(shè)定6. 計量條件設(shè)定其中第13項對成型鏡片影響最大。射出的整個循環(huán)如下1. 合模2. 射出3. 保壓4. 計量5. 開模6. 推頂中射出及保壓參數(shù)中射出段數(shù)一般45段各段表示射出的塑料充填到模具的料頭料桿進料口鏡片主體各部位

4、時的塑料料流速壓力及活塞活動距離等數(shù)值。當(dāng)設(shè)定的切換條件(位置或壓力 達到設(shè)定值的時候進入保壓狀態(tài)。保壓也可分多段保壓每段保壓有相應(yīng)的壓力設(shè)定及保壓時間。常用的23段保壓后段的保壓比前段的壓力下降。射出穩(wěn)定后機器手把射出的鏡片從模具中夾出并用離子風(fēng)扇吹至室溫。射出的鏡片溫度降低為室溫后放在相應(yīng)治具上用表面輪廓儀測量面形精度(抽檢 如果發(fā)現(xiàn)與圖面要求有差異修改射出條件待射出穩(wěn)定后再進行成品測量。一般情況下射出可以改善的精度范圍在1m以內(nèi)?，F(xiàn)在PIM 所使用到的塑料材料有1.PMMA(00134-000 日本三菱 2.PC(00134-100 日本帝人化成 3.PS(00134-200 4.ZEO

5、NEX (00134-300 5.PMMA(00134-001日本旭化成 。在成型過程中既需要注意測量鏡片的面形精度也需要注意測量鏡片的機械尺寸因每次模仁的修正皆要拆卸模仁每次組裝模仁后都需要從新調(diào)整鏡片的中心肉厚和R1/R2面高度以達到圖面要求。 因模具上無法確定產(chǎn)品的中心肉厚等故試模的時候就需要通過射出的鏡片數(shù)據(jù)來反饋調(diào)整模具上中心肉厚及R1/R2高的數(shù)值。在成型過程中有一些客觀的因素會導(dǎo)致產(chǎn)品的不良常見的有黑白點白霧刮傷線流痕紅線等等部分與模具有關(guān)部分與射出條件有關(guān)具體原因需要具體分析。三. 塑料鏡片的鍍膜塑料鏡片鍍膜為真空冷鍍通過鍍膜材料汽化及離子化后打擊在鏡片表面以形成非常薄的薄膜。

6、PIM 現(xiàn)在可以在塑料鏡片上鍍的膜有:全反射鋁膜半反射膜增透膜。其中PIM 現(xiàn)在所鍍的半反射膜增透膜都為多層膜每面57層。因PMMA 塑料不耐高溫故鍍膜時溫度必須控制的比較低(45度以內(nèi) 否則容易在鏡片表面形成裂紋狀的膜。PC 耐候性較好可以承受的溫度較高一些。塑料鍍膜較玻璃鍍膜設(shè)備多個低溫度冷凍機用于降低鍍膜室溫度和抽取水分和氮氣的功能。 塑料鏡片鍍膜后有幾項評價項目1. 透過率2. 外觀(膜欠膜不燒蝕白點其它外觀不良 3. 膜強度4. 環(huán)境測試等。PIM 塑料鏡片鍍增透膜后420680納米波長的透過率大于95%。因直接測試鏡片誤差較大故每爐鍍膜時放置一片玻璃測試片作為對當(dāng)爐鏡片鍍膜質(zhì)量好壞

7、的評價。鍍膜過程對所鍍膜的透過率影響很大首先膜層厚度監(jiān)控失靈所鍍產(chǎn)品透過率將嚴重降低其次鍍膜過程中氧氣壓如果發(fā)生異常所鍍產(chǎn)品顏色無異常但透過率也會大幅度降低。半反射膜一般沒有具體的透過率要求以實際肉眼顏色來做判定建立顏色限度樣品來做規(guī)范。全反射膜理論透過率為零一般以目視檢查透過率狀況以肉眼觀察不到透過可見光為準(zhǔn)。機臺的運行狀況對產(chǎn)品質(zhì)量也有很大影響。膜強度以TAPE 膠剝落測試為基本方法PIM 所鍍的三種膜都應(yīng)該能達到抗2次TAPE 測試并無任何膜的脫落和變異。也可以用酒精擦拭或熱鹽水浸泡來檢查膜的強度但這些檢查都只能作為參考。影響鍍膜產(chǎn)品外觀的因子比較多, 如鍍膜環(huán)境機臺內(nèi)部潔凈程度鏡片受潮

8、狀況治具狀況人員作業(yè)狀況等等這些都在很大程度上影響鏡片外觀質(zhì)量。四. 塑料鏡片的測試評價方法1. 表面輪廓儀測試非球面及球面精度。表面輪廓儀可以測量非球面的回轉(zhuǎn)曲線并與圖面設(shè)計曲線做出對比兩條曲線對比的差異值即為RT 值(PV值 。一般圖面都會對RT 值做出要求一般在0.51.5m范圍內(nèi)。一般圖面上非球面曲線的中心R 值都會給出一個公差范圍在此公差范圍內(nèi)選擇不同的R 值所測的RT 值也有所不同在公差范圍內(nèi)選擇R 值以使測得的RT 值最小為所謂的優(yōu)化動作。Ra 值表示整條測試曲線的粗糙程度一般要求在0.30.1m左右。PIM 的表面輪廓儀測量精度為0.0001m。對于鏡頭鏡片每個面測量兩次與進料

9、方向平行的為X 軸與進料方向垂直的為Y 軸只有在X 與Y 方向同時到達圖面要求的時候才說明鏡片符合要求。對于方形的目視鏡鏡片只測量一個軸方向即與進料點平行的方向(因目視鏡鏡片要求較低故測試要求也沒那么高 。表面輪廓儀測量出來的數(shù)據(jù)打印出來數(shù)據(jù)圖形X 軸即Y=0的紅線表示理想的非球面曲線綠色曲線為鏡片非球面曲線經(jīng)過分析過的數(shù)據(jù)線。當(dāng)綠線為”W”或”M”狀況的時候基本上在成型上是不可能再有所改善精度了。當(dāng)綠線為”n”或”u”型時還有在成型上改善精度的可能。表面輪廓儀器也可在一定程度上用于對球面進行分析。2. 干涉儀測量鏡片球面亞斯球面半徑等。干涉儀可用于測量塑鏡片的亞斯等多數(shù)時候塑料鏡片的亞斯數(shù)據(jù)會低于圖面要求以實配為準(zhǔn)進行確認。干涉儀也可測量鏡片的球面半徑但準(zhǔn)確度并不很高。3. 鏡片機械尺寸的測量鏡片機械尺寸同樣為鏡片的重要性能參數(shù)。其中中心肉厚R1/R2面高度邊厚目鏡鏡片的導(dǎo)孔內(nèi)經(jīng)及其垂直度等等都非常重要如果不能達到圖面要求亦可造成解析不良或后焦不良等。機械尺寸可通過卡尺厚薄規(guī)工具顯微鏡塞規(guī)高度規(guī)等進行測量。邊厚誤差應(yīng)在0.005mm 范圍內(nèi)中心肉厚R1/R2面高度一般在圖面上都有做要求一般公差多為正負0.03mm 。4. 投解機(傳統(tǒng)數(shù)碼 投解機為鏡片組立成鏡頭后通過鏡頭的投解狀況