塑料光学镜片模具的设计与制造

1、塑料光学镜片模具的设计与制造江西光学仪器总厂（江西上饶334000） 朱建平摘要以一次性相机的关键零件一片塑料摄影透镜模具为例，叙述了精密注射成型塑料光学镜片模具的特点和加工工艺利3.2:881图1摄影物镜1引言塑料光学镜片模具的设计、制造及加工 工艺比一般精密塑料模具具有更高的要求,它不但要克服一般注射件在成形过程中的弊 病，更重要的是要达到实用的光学技术指 标。所以在模具设计和加工过程中，必须掌握 镜片的成型特点，涉及到精确设定模具型腔 、 型芯尺寸公差、镜片成型后的尺寸误差范围、制定合理的型腔、型芯的精密加工工艺、成型 条件和注射成型工艺参数以及了解成型原材 料的光学、物理和化学性质。2

2、零件工艺分析采用注射成型的方法生产一次性相机的 摄影透镜，具有经济、高效、低成本等优点，然 而作为相机中关键性的零件，它的品质直接影响成像的质量和产品的成功和失败。收稿日期：1997年7月16日制造速度）,浇口套与推杆直径不可太小，以避免压强太大而损伤零件表面。复位杆、推杆 必须用钢材制造，并热处理，一般采用45钢 即可，定位圈则用优质碳素工具钢，如T7A , 并淬火至一定的硬度，以防长期使用过程中 变形。低发泡式模具不宜采用一模多腔，浇口及流道部分越短越好，以利于提高注射速度。模具浇口套在加工时，中心孔对外圆应有同心度要求，以避免注料时产生注料不均 现象，影响发泡效果，以进料口单面间隙2.

3、32. 4mm为宜（指漏料器），材料可用H59图1是一次性相机的摄影物镜，材料为 聚甲基丙烯酸甲脂，其焦距f = 33. 85 ,透镜 主要由凸 S Ri = 7. 2mm 和凹 S R2 = 11. 7mm 两 个球面（中心厚1. 7 0. 05mm）组成，其边缘 厚度为0. 9mm , S R和S F2两球面的同轴度小 于0. 05mm ,这就给型芯、镶套、型腔、导柱、导 套、模板的精密加工、装配带来一定的难度 。 而最关键的要使注射成型的镜片得到好的成 像结果，则不仅要保证零件所有的设计尺寸黄铜，也可用A3钢，表面粗糙度Fa 0.单 m。定模板上带两导柱，用于与型腔板配合 导正，分型面表

4、面粗糙度Fa 0. 8卩m ,并应注意，两导柱直径不应一样，以防模具装错。型腔板上装嵌件的销子与整个型腔的同 轴度小于0. 012mm ,且分型面上应加工出排 气槽，槽深0. 10. 2mm ,宽20mm左右，以防 成型塑件外形也发泡，造成表面不美观。由于低发泡成型时，注射压力较低,故低 发泡塑件的脱模斜度比普通的注射模塑件要 大一些，以减少其脱模阻力，一般取2530。要求，还必须达到零件光学设计要求，如焦 距、鉴别率、光圈数、应力分布等各个有关的 技术指标。图2是1模6件摄影物镜的零件及流道 图，它具有每模用原材料少(每模共5g重)， 注射成型周期短(注射、保压共8s，冷却35s) 零件成型

5、质量稳定可靠的特点。批量注射成型生产要求。(5) 动模型芯顶出机构工作平稳可靠 ，顶 板导向精确，解决了零件在离开型腔时的微 观变形。(6) 型腔、型芯采用镶套组合结构，使模 具经久耐用、易损件更换方便，在生产过程中 尺寸稳定。(7) 在分型面上开有排气槽 ，能顺利地排 出型腔中的气体，确保注射成型件的质量。图2成型塑件及流道6-5 4 321098? fi-5 4 321图3模具结构1.限位钉 2.推板垫板3、12、15、16.3模具特点图3是成型摄影物镜的模具结构图，具有如下特点。(1) 图3中的件9为动模电加热器，件13为定模电加热器，它们控制动、定模的加热温 度，解决了油加热时产生的油

6、蒸气污染问题,具有调试、拆装方便、清洁，满足了镜片特殊 成型时对模具温度的要求。(2) 合理地固定动、定模型芯的位置，使模具结构简化，并能精确地保证模具精度。(3) 采用特殊的浇注系统，减少主流道和 分流道的空间，减少热损耗和降低注射压力。易于补缩，节约原材料。(4) 型芯采用进口 M300预硬镜面不锈钢 制成，硬度高于32HRC ,钢材本身应力小，硬 度均匀，导热性、热强度性能好，并具有良好 的密度、气孔率和耐腐蚀不生锈的特性 ，适合螺钉 4.推杆固定板5.推板导柱 6.垫块 8.中心推杆 9、13.电加热管10.动模板 11.定模板 14.定模座板17.胶木板 18.浇口套 20、28.型

7、芯垫 块 21.定模镶套 22.定模型芯 23. 导柱 24.导套 25.止转销 26.动模型芯 27.动模镶套 29.动模垫板30.螺纹顶杆 31.止转螺钉32.动模座板4模具加工工艺技术(1) 缩短浇口套的锥孔，使流道尽量短， 改善成型条件。浇口套锥孔粗糙度Ra 0. 05卩m ,材料选用 CrWMn或 GCr15 ,硬度 5759HRC。(2) 各模板的上、下平面的平行度小于0. 005mm，加工的型腔基准孔与平面的垂直度 小于 0. 01mm。(3) 为确保 SR和SR2的同轴度小于袒 強斗14 China Academic, Journal I lecwonic Publishing

8、 Iloust All rigtits reserved, bftp:鰹klne0. 05mm，动、定模板组合在一起后再加工各型 腔基准孔和导柱、导套孔，采用精密线切割按 技术要求割出，或坐标磨精密磨削达同轴度 和其它技术要求。(4) 型芯镶套采用CrWMn或Crl2材料,硬度达5962HRC ,内外圆精密磨削后达到 设计的尺寸和形位公差要求。(5) 推板的导柱、导套的导向孔，与动模 垫板组合后加工，以确保导向精度。(6) 动模垫板、推板的中心推杆孔和螺纹顶杆孔，以动模型芯孔为基准加工，确保动模型芯的顶出过程轻松平稳 。(7) 在动模型芯上铳一长槽来作止转定 位用，如图3 ,利用止转销25顶紧

9、动模型芯 26 ,使动模型芯在装配过程中和注射生产时 不产生自转和松动。(8) 动模和定模型芯的底部垫有垫块，其 作用是增加固定面和便于调整型芯高度，精 确控制成型零件的中心厚度尺寸 。(9) 导柱、导套、中心顶杆用 CrWMn或GCr15材料，淬火硬度5961HRC ,经精密磨 削后表面粗糙度Ra 0. 4g m ,同轴度小于0. 005mm。(10) 螺纹型芯顶杆采用CrWMn或GCr15 材料，经调质处理后再精车成型，保证螺纹与 外圆的同轴度及外圆与台阶面的垂直度要求。(11) 在动模板的分型面上，每一个型腔 处磨有一条深0. 015mm的排气槽，以便在注 射时排除型腔内的空气 。5结束语随着新技术、新材料的开发，塑料光学透 镜在照相机、变焦镜、摄像机镜头、光盘读取 物镜、监控器、CCD镜