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注塑模具百科|注塑成型技术实现塑胶制品光学透明件的批量生产:过程控制-注射成型技术使高质量的光学部件能够实现大规模经济生产。PvT优化工艺控制可进一步提高每个部件的光学效率。

  在光学应用中,透明塑料逐渐取代了玻璃的支配力。塑料的优点是设计自由度大,可用于集成功能零部件,并且易于成型。在生产高质量塑料光学零件的过程中,注射成型与注射成型相比具有一些优点。注射成型可分为多种类型,例如扩展压缩成型或现有注射压缩成型。本文主要探讨传统注射成型吗?嗯?压缩成型技术。注射成型技术与注射成型技术相比,在注射阶段的早期使用压缩间隙开口。熔体通过模具在型腔中的夹紧运动建模。注射成型过程中的模具运动通常分为两个阶段。第一步是启动速度控制动作。如果满足特定型腔压力等平移标准,则第二步开始,夹具力在此步骤中控制。
  注射压缩成型技术的优点是注射压力低、夹具压力均匀、部件内部应力低。其缺点是机械控制和过程控制,模具技术更加复杂。
 
  PvT优化过程控制同步
  此外,模具和机械技术以及注射成型过程中的工艺控制也会显着影响部件的质量,在零件的制造过程中,光学质量受型腔压力和熔体温度的影响。上述pvT优化从这里开始。导出参数的最佳配置。为了确保复制良好,流程控制必须基于流程参数。
  PvT优化的目的是通过在注射完成后最小化部件中的材料行为来改善部件特性。注塑技术pvT优化原则如图1所示。在理想的pvT优化过程中,首先使用直接压缩执行等温注射成型,直到达到基本容量(A-C)。在冷却阶段,成本量尽可能保持不变。成本是恒定的,温度下降时压力会下降,因此零件能够平滑地承受外部压力。
 
  要达到这种压力,机器(尤其是模具)必须是超尺寸。如果压力有限,并且在注射(B-D)完成后引入了额外的等压阶段,则可以经济实惠地实施pvT优化过程。熔体进入模具后开始冷却,因此等温注入在实际过程中不能实现。可能的配置如图1中的A-B线所示。
  确定费用
  要控制成本量,必须首先根据部件温度、模具中的压力和冷却速度确定当前型腔中的成本量。腔内压力可由压电压力传感器测量。
  为了获得特定的冷却速度,可以根据施密特“7系数”原则估算成本。此模型包含三个方程式。方程式1描述熔胶区域的成本量,方程式2可用于计算实体区域的成本量。方程式3用于确定过渡温度。
  
  计数键使用pvT设备表示通过实验室测试确定的材料特性。温度t表示组合中心的熔胶温度。这个温度可以通过冷却计算来确定。方程式4是透过傅里叶导热系数方程式,假设厚度s可无限延伸,以及足够的冷却时间来导出的。
  温度TW和TM表示注射前的模具壁温度和熔体温度。有效导热系数αeff由方程5确定。
  型腔压力控制
  为了进行PvT优化控制,型腔压力主要由确定的成本量控制,因此型腔压力可以在第一阶段(B-D)保持一定的高压,并达到第二阶段(D-E)中指定的目标成本量。
  为此,总部设在奥地利斯堡的恩格尔有限公司为电肘注射成型机配备了增强的控制系统。图2是控制系统图。首先,母模仁温度衍生自根据冷却方程式测量的模具温度和熔胶温度。测量的空心压力可用于确定pvT图中的当前工作点。后续过程决策还必须考虑控制系统的pvT优化。因此,控制系统的控制器参数在识别阶段确定,并由自动算法优化。这个控制器允许pvT优化和等压过程。
 
  质量要求
  本研究采用PMMA双凸塑料透镜(Plexiglas 7N;制造商:evonikryhm GmbH在位于德国多任士登的位置(图3)讨论了质量要求。
 
  strelby与迭代精度辨识
  Strelelbs是最大测量强度Ib到点扩展函数的理论强度It的比率(方程式6)。斯特雷比只能假定为0到1之间的数字。光线通过镜头时,边界曲面的反射可能会导致光线损失,因此无法达到理论上的最佳值1。您可以使用shark Hartman传感器检查strelby(制造商:位于德国埃隆根的Optocraft GmbH)。
  
  塑料镜头的重复精度经过了一触式系统测试(型号:MicroGlider,制造商:Fries Research Technology GmbH,德国贝尔吉什格勒巴赫)。测量可以得到零件的垂直轮廓。z方向的结果偏差是由已知型腔曲面和测量的镜头曲面之间的差异引起的。峰值谷(PV)值是模具透镜和型腔之间测量的最大差异。
  演示过程控制优化结果
  在系统研究过程中,镜片是根据等压和pvT优化过程控制策略制作的。然后比较零件的质量。用恒定压力制作的镜头形成参考。PvT优化替代方案查看了不同的特定选择点对部件质量的影响。图4显示了pvT图中测量的工艺流程。为了区分不同的pvT优化过程控制方案,可以使用成本量作为索引。PvT0.856表示非可选点为0.856cm3/g的PvT优化周期。
  
  两种过程控制替代方案的峰值谷值和其他成本量如图5所示。最佳迭代精度在pvT优化过程控制和设置的成本量约为0.847cm3/g(pvT0.847)的条件下实现。图6显示了基本成本量对链节的影响。斯特雷比在pvT0.850点达到最大值。这个值对应于最小光散射。
  通过比较光学和几何质量,两种配置在实验点pvT0.850和pvT0.847中可以获得最佳结果,在pvT0.856中可以获得最坏的结果。通过迭代精度与链比之间的直接相关性,可以得出的结论是,链比在此工艺配置条件下受零件内部属性影响较小,受镜头几何尺寸影响较大。
  过程控制的最佳效果预计在大约0.84cm3/g的公差选择点得到满足。这个值是室温使用的材料的成本量。由于大型腔的体积,较大的非体积拾取点会在剥离后生成变形。成本低时,模具体积小,无法完全填充型腔。
  预期最佳公差选择点的结果偏差是由系统干涉引起的,如下所述。假定可无限扩展座椅的边界条件,因此在冷却公式中确定温度时可能会出现错误。此外,基本材料数据(pvT特性)是通过实验装置以较低的冷却速度确定的。因此,实际材料数据不一定与测量结果完全匹配。
  7系数原则计算出的成本量产生较大偏差。图7显示了与测量值的一些差异的大致比例。估计值几乎在所有情况下都高于实际值。偏差会上升1%。除了估计产生的误差外,在确定非公差过程中产生的误差还将继续累积。此外,型腔压力仅在型腔的一点测量。注射成型对型腔的熔体施加了很大压力,但无法测量沿流动路径产生的压力拔模。因此,最佳过程应通过迭代测试来确定。
 
  结语
  注射成型使高质量的塑料光学部件能够大量制造。在研究过程中,注射成型过程中的型腔压力受到控制。这些pvT优化的工艺控制比等压压压力分布更能提高制造镜头的迭代精度和光学效率。为了控制PvT优化过程,成本量必须在确定熔体温度和模具温度后通过冷却方程式确定。

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