A képalkotó technológia rohamos fejlődésével az emberek bármikor és bárhol rögzíthetik kameráikkal vagy mobiltelefonjaikkal a történéseket, a tájat és a körülöttük lévő embereket. Ezeknek a csúcstechnológiás termékeknek az alapelemei pontosan a nagy pontosságú optikai alkatrészek. A múltban az ilyen típusú optikai lencsék üveget használtak fő anyagként, de az üvegnek elkerülhetetlenül vannak olyan hátrányai, mint a kiváló minőség, a nagy ridegség és a magas ár. az ipar és az információs ipar. A tömeggyártás kulcsa a fröccsöntés.
Mint mindannyian tudjuk, a fröccsöntést széles körben használják a műanyag alkatrészek tömeggyártásában, de a hagyományos fröccsöntési technológiával nehéz elérni az optikai alkatrészek pontosságát. A szükséges mérettűrések és felületminőség eléréséhez a teljes folyamatláncot optimalizálni kell. Évekig tartó kutatás után a precíziós fröccsöntési technológiával több funkcióval és elfogadható áron precíziós optikai alkatrészeket lehet készíteni, hogy megfeleljenek a piac igényeinek.
A fröccsöntési eljárást vizsgálva megállapítható, hogy a precíziós fröccsöntésnek hat nyilvánvaló különbsége van a hagyományos fröccsöntéshez képest.
1. Termékszerkezet tervezése
A legjobb felületi minőség és a legkisebb mérettűrések elérése érdekében nagyon fontos a termékszerkezet kialakítása. A termékterv a műanyag alkatrészek mérettűrését is jelzi. Bizonyos tapasztalatok alapján a közös tervezési elvek a következők: kerülje a műanyag alkatrészek helyi falvastagságát, ami zsugorodási üregeket eredményez; szabályozza a minimális falvastagság méretét (az anyag határozza meg); ne legyenek lyukak, rések stb. Hegesztési vonalat alakítson ki; a falvastagság nem változhat túlságosan, válasszon sima átmenetet; a műanyag rész falvastagsága egyenletes legyen.
Mivel a műanyag kevésbé stabil, mint az üveg, a műanyag lencsék törésmutatójának pontossága kisebb, mint az üveglencséké. Általánosságban elmondható, hogy normál környezeti feltételek mellett a műanyag lencsék törésmutatójának változási tartománya nagyobb, mint 1 százalék, és a törésmutató változása a lencse gyújtótávolságának változását okozza. Fizikai kísérletekből tudható, hogy egy közös gömblencse gyújtótávolságát az n törésmutató, a T lencsevastagság és az R szférikus sugár határozza meg, és ez a három paraméter eltérő hatással van a gyújtótávolságra, köztük az n törésmutatóra. van a legnagyobb hatással. A törésmutató változásának csökkentése érdekében a tervezés során szigorúan meg kell jelölni a lencse geometriai tűrését és feldolgozási pontosságát.
2. Szerszám tervezés
A szerszámtervezés ugyanolyan fontos, mint a terméktervezés, és a vágási hatás közvetlenül tükröződik a műanyag rész felületén. Amikor a műanyag alkatrészek pontossága eléri a mikron szintet (μm), a szerszám mérettűrésének 1 μm-nél kisebbnek kell lennie. Bár ez nem könnyű feladat a szerszámtervezésnél, számos szerszámegység közül lehet választani. Érdemes megjegyezni, hogy a méretstabil késekhez nagy szilárdságú anyagokra van szükség, amelyek különféle hőkezeléseket képesek elvégezni, amelyek fontosságát gyakran figyelmen kívül hagyják. Kísérletek igazolták, hogy ha az edzett acél metallográfiai szerkezetének ausztenitből martenzitté történő átalakulási folyamata nem fejeződik be teljesen, akkor az anyag mikroszerkezete megváltozik, ami terhelés hiányában is makroszkopikus méretváltozásokat okoz. 0.01 és 0,001 mm közötti deformáció lép fel.
3. Fröccsöntő berendezés
A fröccsöntő berendezések a teljes folyamatlánc fontos részét képezik. A fröccsöntő berendezés megolvasztja, lágyítja a polimereket, öntőformákba fecskendezi, és folyamatosan kering. Minden folyamatparaméter pontos szabályozását igényli, mint például a befecskendezési hőmérséklet, a befecskendezési térfogat, a befecskendezési sebesség, az üregnyomás stb. A fröccsöntő berendezés pontossága meghatározza a műanyag alkatrészek öntési pontosságát.
A precíziós fröccsöntő berendezés zárt hurkú, működését teljes mértékben ezek a paraméterek szabályozzák. A fröccsöntés során minden mechanikai behatásnak pontosnak kell lennie (például a két szerszám rögzítőlapjának párhuzamossága mozgáskor), és a berendezés minden alkatrésze nagyfokú stabilitást igényel. Mivel a fröccsöntő berendezés meghajtó egységét elektromosság hajtja, nyilvánvaló előnyei vannak a pontosság és a reprodukálhatóság terén, és alkalmas precíziós fröccsöntésre.
4. A penészműhely feldolgozási kapacitása
A tervezési elemeken kívül a precíziós megmunkálás is nagyon fontos része a fröccsöntésnek. A formafeldolgozásnak precíz megmunkáláson és szorosan illeszkedő összeszerelési folyamaton kell keresztülmennie. Ha a mérettűrésnek ez a része nincs megfelelően szabályozva, akkor a későbbi fröccsöntési eljárás során a műanyag rész mérettűrésének javítása nehéz lesz, vagy szűkebb a fröccsöntési paraméterek állítható tartománya. A nagysebességű forgácsolás fejlődésével előre jelezhető, hogy a precíziós nagysebességű többtengelyes marás fokozatosan felváltja az EDM-et (kisütési megmunkálás).
Annak érdekében, hogy a formabetét megfeleljen a minőségi követelményeknek, az egykristályos gyémánt a szerszámgép szemcséjeként használható esztergáláshoz. A gyémántesztergálás legnagyobb hátránya, hogy nem tud közvetlenül vasfémeket, például acélt vágni, mert a vas elég hamar elhasználja a gyémántot. Jelenleg néhány vállalkozás végzett némi kutatást a hőkezelési folyamattal kapcsolatban, amelynek célja az egykristályos gyémántesztergálás hatásának elérése az ötvözött szerszámacél vágási teljesítményének javításával. A korai eredmények nagyon ígéretesnek tűnnek. Természetesen magára az eszterga- vagy marószerszámra is figyelnünk kell, mert a keményfém esztergaszerszám vágóéle a nagysebességű esztergálás után elkopik, ezért precíziós élezőgépet kell használni az újraélezéshez. a vágóél csúcsa. Ezeknél a szerszámoknál nagy figyelmet fordítunk a vágási síkra és a vágóélre, a vágóél legkisebb hibái is visszatükröződnek a kialakított terméken.
5. Fröccsöntési eljárás
A fröccsöntési folyamat két típusra osztható: hagyományos fröccsöntésre és fröccsöntésre. A hagyományos fröccsöntés során a műanyag hűtési folyamata során belső feszültség keletkezik, ami megváltoztatja a műanyag alkatrész teljesítményét és a lencse polarizációját okozza. Ennek a potenciális belső feszültségnek a leküzdésére az egyik kezelési módszer a műanyag részek izzítása, ez azonban a műanyag alkatrészek deformációját okozza, ami nem megfelelő. Most már használható a fröccsöntés. A fröccsöntést gyakran alkalmazzák finom szerkezetű termékek, például diffrakciós funkcióval rendelkező műanyag lencsék kialakítására. Számos nyilvánvaló módon különbözik a hagyományos fröccsöntési eljárástól. A fröccsöntési folyamat paramétereinek hatókörét az alábbiakban foglaljuk össze:
Befecskendezési nyomás (tartónyomás): nagyobb, mint 100 MPa (műanyag alkatrészektől vagy anyagoktól függően); befecskendezési sebesség: formáktól, műanyag alkatrészektől és anyagoktól függően; lágyító hőmérséklet: 200-320 fok ; formahőmérséklet: 100-150 fok ; Formázási ciklus: több mint 0,5 perc.
Mivel a precíziós fröccsöntés egy új típusú fröccsöntési módszer, nincs tapasztalat, hogy tanuljunk a fröccsöntési paramétereiből. A megfelelő formázási paraméterek elérése érdekében a következő módszereket lehet kipróbálni. Először tervezzen és gyártson fröccsöntő szerszámkészletet (a zsugorodási sebesség figyelembevétele nélkül), majd a második lépésben válassza ki a fröccsöntési paraméterek egyikét, ossza fel több differenciálra, és egyenként hajtsa végre a fröccsöntés optimalizálását. Ezután határozza meg a fröccsöntött műanyag rész méretét, és módosítsa a fröccsöntő forma alakját és méretét a műanyag résznek megfelelően. Az ezzel a módszerrel kapott folyamatparaméterek gyakran nagy stabilitást és pontosságot mutatnak. Természetesen a megoldás megvalósításához kifinomult mérőberendezés (koordináta mérőgép), fejlett formaműhely (többtengelyes maróközpont) és a tervezési rész matematikai képességei (szimulációs elemzés) szükségesek.
6. A technikusok képessége
A műanyag alkatrészek szűk mérettűrésének elérése érdekében a precíziós fröccsöntést a kezdetektől fogva mérlegelni kell. Vegye figyelembe a különféle tényezőket, például az optikai tervezést, a termékszerkezet-tervezést, a fröccsöntési folyamat paramétereit és a fröccsöntő berendezéseket, és vegye figyelembe ezeket a kölcsönhatásban lévő tényezőket összességében, és senkit sem lehet figyelmen kívül hagyni. Ezért szükség van néhány csúcstechnológiás és tapasztalt tervezőmérnök felvételére, akik olyan feladatokat végeznek, mint az optikai tervezés, a termékszerkezet tervezése, a szerszámtervezés, a végeselem-elemzés és a formaáramlás elemzése. Másrészt, bár a fröccsöntési folyamat legtöbb művelete számítógépekkel vezérelhető a teljesen automatizált gyártás megvalósítása érdekében, néhány magasan képzett és csúcstechnológiás tehetségre továbbra is szükség van a műhelyben. Mivel a precíziós fröccsöntési folyamat vezérlése a legkorszerűbb technológia a fröccsöntés területén. Jellemző tulajdonsága, hogy a fröccsöntő gép fejlett vezérlőfelülettel rendelkezik, amihez valakinek folyamatosan figyelnie kell és időben be kell állítania a legfontosabb folyamatparamétereket, ezért nagyon fontos az emberi tényező.
A precíziós fröccsöntéssel a polimer optika nagy mennyiségben és nagy pontossággal állítható elő. Természetesen ez még csak a kezdet. A precíziós fröccsöntés bizonyos szempontból még mindig nem tökéletes, mint például: polimer anyagok kutatása és fejlesztése, fröccsöntő berendezések tervezése, penész állapot kimutatása, műanyag alkatrészek precíziós mérése és fröccsszimulációs elemző szoftver alkalmazása. Ezek a kutatások minden bizonnyal jobb műanyag optikai lencséket biztosítanak majd az embereknek.
