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1、孙可:一种塑料光学非球面镜片的成型技术27一种塑料光学非球面镜片的成型技术孙可(南京信息职业技术学院,南京210046)摘要介绍一种塑料光学非球面镜片的模具设计方法,并对注塑工艺中的关键技术进行了分析,提出合理设置和精确控制主要工艺参数的方法。实验结果表明,利用所设计的模具及优化的成型工艺参数,可实现高精度的塑料光学非球面镜片的批量生产。关键词非球面镜片模具工艺参数注塑工艺在中、低精度的光学产品中,常采用塑料光学元聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),塑料负透镜材料为聚件代替传统的玻璃光学元件。在球面共轴光学系统碳酸酯(PC),两片塑料透镜的一面
2、均为非球面,另设计过程中,由于光学塑料与光学玻璃材料相比种一面均为球面。一方面,在光学系统中选用二片塑[3]类很少,因此使得塑料光学球面镜片的使用范围受料光学非球面镜片有利于像差的校正;另一方到了限制。然而,在高精度数码光学产品的光学系面,塑料光学非球面镜片的面形精度对光学系统的统设计中采用塑料光学非球面镜片具有如下优点:成像质量影响也非常大。物镜中的玻璃镜片曲率半一是减少镜片的数量,缩小光学系统的结构,从而降径较大,并且有两组胶合件,在制造和装配过程中产低生产成本;二是解决了视场较大的光学系统象差品的质量容易保证。[1]校正困难的问题。
3、然而光学塑料具有线胀系数2模具设计和加工大、收缩率大和易产生双折射等缺点,容易使所成型塑料透镜的模具设计和加工是成型工艺中的一的非球面镜片的表面产生疵病,精度要求更不容易项关键技术,实例中的两片塑料非球面镜片的面形[2]提高。笔者通过实例对高精度塑料光学非球面精度要求较高。因此,在设计制造模具时应以非球镜片的加工工艺进行了研究,解决了上述问题,形成面为考虑重点,需要着重解决流道和浇口的设计、分了批量生产。型面和排气槽的设计及型芯的加工3个方面的问1光学系统的结构分析题。实例中光学系统的主要设计要求为:焦距为122.1流道和浇口的设计mm,
4、相对孔径的变化范围为(1B3)~(1B5.6),在可塑料正透镜直径为9mm,通光口径为7mm,中见光范围内整个视场的分辨率达到100lp/mm,系心厚度为1.9mm,边缘厚度为1mm,选用进口PM-统的像面放置规格约为16.9mm(2/3英寸)的CCDMA材料。由于PMMA在热融状态下为非牛顿流光电接收器件。从设计结果来看,当采用最大孔径体,在注射成型时会产生流痕、斑点和银纹等表面疵时光学系统满足分辨率的设计要求,即整个视场的病,此外收缩与应力会引起透镜面形精度不良和双光学传递函数值都大于0.67。折射现象,根据有关文献和实验数据,将流道
5、设计为光学系统由玻璃镜片和塑料光学非球面镜片组/工0字形,见图2。4个支流道到主流道的距离必成,其结构见图1。须严格相等,使熔体到达4个型腔的流程相同,从而其中玻璃镜片为3组5片,塑料正透镜材料为为4个型腔提供平衡的注塑压力,使熔体以相同的速度完全充满4个型腔,从而保证4个型腔内透镜质量的一致性。当塑料熔体从圆锥体进料口1射进主流道时(主流道和支流道的截面为圆形,直径均为6mm),熔体在一定的压力下通过浇口4(浇口的截面是2.5mm@0.8mm的长方形,它的截面积比流道的截面积要小得多),由于浇口的截面积突然1、2、3)玻璃镜片;4)滤光
6、片;5)塑料正透镜;6)塑料负透镜图1光学系统结构图收稿日期:2009-03-1428工程塑料应用2009年,第37卷,第6期的精密注塑机成型塑料透镜。注塑过程可分为锁模、射出、保压、计量与冷却、开模和顶出6个步骤,需要控制的主要参数有模温、料温、射出速度、保压压力和时间、冷却时间以及射出向保压的切换位置。在非球面镜片注射成型的过程中,应合理设置和系统优化这些工艺参数,并进行精确控制,以确保成品的质量。1)进料口;2)主流道;3)支流道;3.1模温和料温4)浇口;5)分型面;6)透镜型腔模具和料筒温度采用电加热的方式控制,其控图2塑料透镜
7、流道和浇口设计制精度为?1e。塑料正透镜模温设定为96e,塑减小,塑料熔体的流速变快,从而以层流态进入透镜料负透镜模温设定为118e。料筒各段温度设置见型腔6。表1。2.2分型面和排气槽的设计表1料筒温度设置e分型面是模具的动模板和定模板分开的位置。项目喷嘴前段中段后段塑料透镜的分型面选择在圆形流道的中心线位置,正透镜模温255260250240浇口的上平面和分型面处于同一平面,浇口偏向型负透镜模温270275265245腔的非球面一侧。当前端的熔体通过浇口以扇形扩实验表明,适宜的模温可以及时补充熔体的热散的方式流入型腔,非球面最早接触熔
8、体,在非球面量损失,熔体在流入型腔时不易在透镜较薄处冷却和球面处的熔体即将凝固时,非球面一侧始终优先凝固,使得腔内熔体的凝固时间相差不大。料筒温得到熔体的补充。非球面型芯安置在动模板内,球度应
