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1、复合法摄摄像头非非球面镜镜片注射射模设计计高飞北京工商商大学 10000899【摘要】塑料工工业是当当今世界界上增长长最快的的工业门门类之一一，而注注塑模具具是其中中发展较较快的种种类，因因此，研研究注塑塑模具对对了解塑塑料产品品的生产产过程和和提高产产品质量量有很大大意义。本本设计介介绍了复复合法非非球面镜镜片模具具的设计计以及注注射成型型的基本本原理，特特别是单单分型面面注射模模具的结结构与工工作原理理，对注注塑产品品提出了了基本的的设计原原则。【关键词词】：塑塑料模具具；非球球面；设计计；注塑模模具CAAD/CCAM1、引言言模具产品品是工业业产品制制造的基基础，模模具技术术已成为为衡量
2、一一个国家家产品制制造水平平的重要要标志之之一。西西方发达达国家为为了适应应工业产产品品种种多、更更新快、市市场竞争争激烈的的局面，加加强了对对生产周周期短、精精度高、寿寿命长、成成本低的的模具产产品的研研究和开开发，近近十多年年来，国国外先进进国家的的模具技技术水平平得到了了飞速发发展。然然而非球球面光学学零件是是一种非非常重要要的光学学零件，常常用的有有抛物面面镜、双双曲面镜镜、椭球球面镜等等。非球球面光学学零件可可以获得得球面光光学零件件无可比比拟的良良好的成成像质量量，在光光学系统统中能够够很好的的矫正多多种像差差，改善善成像质质量，提提高系统统鉴别能能力，它它能以一一个或几几个非球球
3、面零件件代替多多个球面面零件，从从而简化化仪器结结构，降降低成本本并有效效的减轻轻仪器重重量。非非球面光光学零件件在军用用和民用用光电产产品上的的应用也也很广泛泛，如在在摄影镜镜头和取取景器、电电视摄像像管、变变焦镜头头、电影影放影镜镜头、卫卫星红外外望远镜镜、录像像机镜头头、录像像和录音音光盘读读出头、条条形码读读出头、光光纤通信信的光纤纤接头、医医疗仪器器等中。2、非球球面镜片片的结构构及成型型工艺设设计 通常，选选择塑件件的材料料依据是是它所处处在的工工作环境境及使用用性能的的要求，以及原原材料厂厂家提供供的材料料性能数数据。对于常常温工作作状态下下的结构构件来说说，要考虑虑的主要要是材
4、料料的力学学性能，如屈服服应力，弹性模模量，弯曲强强度，表面硬硬度等。该塑件件对材料料的要求求首先必必须是透透光性好好，其次才才是成型型难易和和经济性性问题。该塑件材材料选用用聚碳酸酸酯，英英文名称称PollyCaarboonatte，简简称PCC，是产产量仅次次尼龙居居第二位位的工程程塑料。1）分析析塑件的的结构工工艺性表面质量量是一个个相当大大的概念念，包括括微观的的几何形形状和表表面层的的物理-力学性性质两方方面技术术指标，而而不是单单纯的表表面粗糙糙度问题题。塑件件的表观观缺陷是是其特有有的质量量指标，包包括缺料料，溢料料与飞边边，凹陷陷与缩瘪瘪，气孔孔，翘曲曲等。模模具的腔腔壁表面面
5、粗糙度度是塑件件表面粗粗糙度的的决定性性因素，通通常要比比塑件高高出一个个等级。该该塑件要要求对型型腔抛光光，所以以对粗糙糙度的要要求比较较高故选选一般精精度等级级： 55级。2）工艺艺性分析析为了满足足制品表表面光滑滑的要求求与提高高成型效效率采用用侧浇口。该该浇口的的分流道道位于模模具的分分型面上上，而浇浇口开设设在模具具的型腔腔处，塑塑件外表表面因浇浇口痕迹迹而影响响塑件的的表面质质量与美美观效果果程度较较小。通常控制制料温在在2500-3110，压力力5000-8000KGG/cm2，模温温在855-1220之间，喷喷嘴部分分应有大大的喷口口和短的的平直部部分，喷喷嘴温度度应于料料筒前
6、部部温度相相等或略略低100左右。为了消消除制品品内应力力，可在在1000-1330内退火火时间为为1-22时间/1MMM。干燥温温度在1100-1200之间，时时间6小小时以上上。2、浇注注系统以以及成型型零部件件的设计计2.1主主流道的的设计图4.11 主流道道示意图图2.2分分流道设设计分流道是是主流道道与浇口口之间的的通道，一一般开设设在分型型面上，起起分流和和转向作作用，分分流道的的长度取取决于模模具型腔腔的总体体布置和和浇口位位置，分分流道的的设计应应尽可能能短，以以减少压压力损失失，热量量损失和和流道凝凝料。常常用分流流道断面面尺寸推推荐如表表4-1所所示。表2-11流道断断面尺
7、寸寸推荐值值塑料名称称分流道断断面直径径mm塑料名称称分流道断断面直径径mmABS，AAS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙丙烯酸醋酸纤维维素聚丙烯异质同晶晶体4.89.51.69.51.69.53.51081008122.5510051008100聚苯乙烯烯软聚氯乙乙烯硬聚氯乙乙烯聚氨酯热塑性聚聚酯聚苯醚聚砜离子聚合合物聚苯硫醚醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513分流道道的断面面形状有有圆形，矩矩形，梯梯形，UU形和六六角形。要要减少流流道内的的压力损损失，希希望流道道的截面面积大，表表面积小小，以减减小传热热损失，因因此，可可以用
8、流流道的截截面积与与周长的的比值来来表示流流道的效效率，其其中圆形形和正方方形的效效率最高高，但正正方形的的流道凝凝料脱模模困难，所所以一般般是制成成梯形流流道。在在该模具具上取圆圆形断面面形状，直直径为66mm。图2.22分流道道分布示示意图2.3分分型面的的选择设设计原则则其分型面面如图22.3图2.33 分型型面示意意图2.4浇浇口的设设计浇口设计计如图22.4 图44.4 浇口口的示意意图3、确定定主要零零件结构构尺寸、成成型零部部件的设设计3.1型型腔、型型芯工作作尺寸计计算本模具采采用一模模六腔，PC塑料的收缩率是0.4%-0.7%平均收缩缩率: =（0.4%-0.7%）/2=00
9、.55% 型腔内径径： =44.61mmm型腔深度度： =5.73mmm型芯外径径： =38.79mmm型芯深度度：=3.72mmm型腔径向向尺寸（mmm ）；- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平平均收缩缩率；-塑件公公差-成形零零件制造造公差，一一般取11/41/66；-塑塑件内形形基本尺尺寸（ mm）;-型芯径径向尺寸寸（mmm）;-型腔深深度（mmm）；-塑件高高度（mmm）；-型芯芯高度（mmm）；-塑件件孔深基基本尺寸寸（mmm）；3.2型型腔壁厚厚和底版版厚度计计算在注塑成成型过程程中，型型腔主要要承受塑塑料熔体体的压力力，因此此模具型型腔应该该具有足足够的强强度和刚刚度。如如果
10、型腔腔壁厚和和底版的的厚度不不够，当当型腔中中产生的的内应力力超过型型腔材料料本身的的许用应应力时，型型腔将导导致塑性性变形，甚甚至开裂裂。与此此同时，若若刚度不不足将导导致过大大的弹性性变形，从从而产生生型腔向向外膨胀胀或溢料料间隙。因因此，有有必要对对型腔进进行强度度和刚度度的计算算，尤其其对重要要的，精精度要求求高的大大型塑件件的型腔腔，不能能仅凭经经验确定定。根据大大型模具具按刚度度条件设设计，按按强度校校核；小小型模具具按强度度条件设设计，按按刚度校校核原则则：模具具结构形形式如图图3.1所示。1）侧壁壁厚度计计算公式式：S() =() =20.91mmm 图3.1 模具具的结构构形
11、式式中 C与型腔腔深度对对型腔侧侧壁长边边边长之之比h/L有关关的系数数；查表表C=11；型腔腔压力，取30MP；型腔深度，=5.73；E模模具材料料的弹性性模量（MMP），EE取2.1110；刚度条条件，即即允许变变形量(mm)，取=00.04;2）底板板厚度计计算公式式：（） =211.02mmm由底底板短边边与长边边边长之之比决定定的系数数；查表表=0.0266；型腔腔压力，取30MP；底版版短边长长度(mmm)，=180；E模具材料的弹性模量（MP），E取2.110；刚度条条件，即即允许变变形量(mm)，取=00.04;4、导向向机构的的设计4.1导导柱的设设计（1）长长度 导柱导向向
12、部分的的长度应应比凸模模端面的的高度高高出812 cm，以以免出现现导柱末末导正方方向而型型芯先进进入型腔腔的情况况。（2）形形状 导柱前端端应做成成锥台形形，以使使导柱能能顺利地地进入导导向孔。（3）材材料 导柱柱应具有有硬而耐耐磨的表表面和坚坚韧而不不易折断断的内芯芯，因此此多采用用20钢钢（经表表面渗碳碳淬火处处理），硬硬度为55055HHRC。4.2导导套的结结构设计计（1）材材料 用与导导柱相同同的材料料制造导导套，其其硬度应应略低与与导柱硬硬度，这这样可以以减轻磨磨损，一一防止导导柱或导导套拉毛毛。（2）形形状 为使导导柱顺利利进入导导套，导导套的前前端应倒倒圆角。导导向孔作作成通
13、孔孔，以利利于排出出孔内的的空气。4.3推推出机构构的设计计根据塑件件的形状状特点， 模具型型腔在定定模部分分，型心心在动模模部分。其其推出机机构可采采用推杆杆推出机机构、推推件板推推出机构构。由于于分型面面有台阶阶，为了了便于加加工，我我们采用用推板推出机机构，推推出平稳可可靠，并并且推出出时不会在塑塑件上留留下顶出出痕迹，塑件底部装配后使用时不影响外观，既达到了推出塑件的目的，又保持了塑件外观。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了镶嵌式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到。推件力的的计算 对于一一般塑件件和通孔孔壳形塑塑件，按按下式计计算，并并确定其其脱模力力（
14、Q）： (7-11)式中 -型型芯或凸凸模被包包紧部分分的断面面周长（ccm）;-被包包紧部分分的深度度（cmm）;-由塑塑件收缩缩率产生生的单位位面积上上的正压压力，一一般取7.811.8MPa；-磨擦擦系数，一一般取0.10.2；-脱脱模斜度度（）； L=388.79*3.14=1211.8MM；H=3.72MMM QQ=1221.8MM*3.72MMM*100MPAA(0.1*CCOS00.5-SSIN00.5)*66=2711.86(N)5、冷却却系统的的设计本塑件在在注射成成型时不不要求有有太高的的模温因因而在模模具上可可不设加加热系统统。是否否需要冷冷却系统统可作如如下设计计计算。设定模具具平均工工作温度度为，用用常温的的水作为为模具冷冷却介质质，其出出口温度度为。查表根据据 PCC的单位位流量设设计冷却却水道直直径为66mm。6、模具具排气槽槽的设计计 当塑料熔熔体充填填型腔时时，必须须顺序地地排出型型腔及浇浇注系统统内的空空气及塑塑料受热热而产生生的气体体。如果果气体不不能被顺顺利排出出，塑料料会由于于填充不
