AR/VR眼鏡塑膠鏡片注塑成型的基本流程

AR/VR眼鏡光學(xué)元件中，不易碎裂和輕巧的塑料是重要的光學(xué)原材料之一。塑料光學(xué)元件的注塑要求精密度很高，成型是塑料鏡片制造中重要的一步，成型件的精度一部分取決于產(chǎn)品形狀設(shè)計和模具，另一部分取決于成型過程中的參數(shù)調(diào)節(jié)。鏡片成型設(shè)備一般采用螺桿式注塑機，本文主要介紹注塑成型流程及AR/VR鏡片注塑機供應(yīng)商。

注塑成型基本流程包括原料處理、合模、注射、V/P轉(zhuǎn)換、保壓、冷卻、開模、制品取出、剪切、檢測等步驟。

1. 塑料原材料干燥

塑料原材料是需要干燥后才能進入注塑流程的，如下圖Zeonex的說明所列，需要通過預(yù)先干燥4-10小時去除溶解的空氣中的水分以防止成品顏色灰暗，產(chǎn)生碳化物及空隙。

2. 注塑氮氣保護

進行注塑成型的時候，要進行氮氣保護以防止出現(xiàn)碳化，燒焦，變色等情況。

3.合模

模具閉合，模具的可動側(cè)由注塑機帶動和固定側(cè)鎖閉。注塑成型機的鎖閉機構(gòu)，控制機構(gòu)，模具機座結(jié)構(gòu)都會對塑膠鏡片的制造精度產(chǎn)生影響。

4.注射，V/P轉(zhuǎn)換及保壓

料筒中的塑料顆粒進入螺桿，螺桿旋轉(zhuǎn)把所料顆粒前送，隨著塑料顆粒經(jīng)過加熱段，逐漸變成熔融態(tài)，被推入最前射出段，整個螺桿前送，推送最前端的塑料進入模具（此時料筒停止供料），而后螺桿后退，螺桿旋轉(zhuǎn)準備再次送料。這個步驟看起來簡單，但是其實包含了幾個分解步驟，而且也是成型參數(shù)中最重要的部分。其中有注射階段，V/P轉(zhuǎn)換階段和保壓階段。一般使用壓力，速度曲線來描述這一過程。同時，成型機上對于不同的步驟都可以進行分別的設(shè)置。

注射

注射過程指的是螺桿前推把熔融塑料推入模具的過程，該過程不是以一個固定速度進行的，而是分幾個步驟，在不同階段使用不同的注射速度完成對模具型腔的填充。

V/P轉(zhuǎn)換（Velocity/Pressure Switch）

前面的注塑流程上主要負責把塑料注入模具型腔，填充滿。在這個過程中，螺桿的運動主要是通過控制前進速度來完成，當模具型腔快要填滿時，就需要開始控制型腔內(nèi)塑料的壓力，要防止壓力太大造成飛邊，內(nèi)應(yīng)力過高等問題。這時，螺桿的運動就由流動速率控制轉(zhuǎn)換到壓力控制，這個轉(zhuǎn)化點被稱為保壓切換控制點，既V/P轉(zhuǎn)換點。切換方式一般有三種，為壓力切換，時間切換和位置切換。壓力切換就是當機器檢測到射出壓力達到設(shè)定壓力時，轉(zhuǎn)換為壓力傳感器控制螺桿運動；位置切換為當螺桿運動到某一設(shè)定位置時，轉(zhuǎn)換為壓力控制傳感器控制螺桿運動；時間切換為當注射開始一段特定的時間后，轉(zhuǎn)換為壓力控制傳感器控制螺桿運動。

保壓

V/P轉(zhuǎn)換后，螺桿會通過繼續(xù)前移，填充滿模具并達到一個設(shè)定的保壓壓力。

5.冷卻

產(chǎn)品在模具中冷卻，直至達到設(shè)計的冷卻時間。冷卻時間是決定注塑生產(chǎn)效率的重要參數(shù)。

6.開模，制品頂出及取出

模具打開，制品被頂出，然后被機械臂取出。模具合模進行下一次注塑。

7.剪切

被機械臂取出的多穴鏡片會放置在剪切機上，由熱刀和流道分離，并自動化裝盤。

8.烘烤

鏡片剪切裝入鏡片托盤后，為了進一步降低內(nèi)應(yīng)力，優(yōu)化鏡片的性能（MTF及信賴性），會進行烘烤。烘烤的實現(xiàn)主要是把鏡片放置入特定溫度的烤箱中一定時間自然冷卻或者控制溫度逐漸降低退火。比如放置入75℃-95℃的烤箱中3-5小時，然后自然冷卻。

9.成型后的檢測

成型后剪切下來的鏡片會進行各種參數(shù)的測定，其中包括面型，偏心，應(yīng)力雙折射，透過率，外觀等。

注塑機供應(yīng)廠家

住友

Sumitomo (SHI) Demag塑料機械有限公司是全球最大的塑料加工注塑機制造商之一。隸屬于住友重機械的塑膠機械事業(yè)部1980年開始銷售自主開發(fā)機型SG系列，1990年開始銷售全電動注塑機SE系列，在行業(yè)內(nèi)的地位也日益提升。2008年通過收購德國DEMAG公司，在歐洲增設(shè)銷售據(jù)點。

住友重機械推出的全電動注塑機SE-EV-A系列光學(xué)專用機，搭載了卓越的機械性能從而實現(xiàn)高精度成型，同時配套光學(xué)專用螺桿組件從而支持VR/AR鏡頭的穩(wěn)定成型。SE-EV-A系列已經(jīng)活躍在世界各地的光學(xué)成型領(lǐng)域。

● 特點1：高精度

模板支撐裝置、無襯套拉桿，防止可動側(cè)模板的傾斜；

高精度噴嘴接觸結(jié)構(gòu)，防止固定側(cè)模板的傾斜。

● 特點2：穩(wěn)定性

直驅(qū)結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的低速射出控制特性。

● 特點3：減少不良

鏡片專用螺桿組件，最適合光學(xué)成型的設(shè)計。光學(xué)規(guī)格憑借高混煉形狀(副螺紋)，可預(yù)防空氣進入、熔融不充分等問題，并能夠防止黑點、白點、氣泡和銀條等不良現(xiàn)象。在COP和PMMA鏡片的成型中非常有效。

發(fā)那科

Fanuc發(fā)那科，是一間提供如機器人和電腦數(shù)控機床等自動化產(chǎn)品服務(wù)的公司，主要由日本“發(fā)那科公司”（日語：ファナック株式會社 Fanakku Kabushikigaisha）、美國密歇根州羅切斯特山的“美國發(fā)那科公司”以及盧森堡的“歐洲發(fā)那科公司”組成。 發(fā)那科是世界上最大的工業(yè)機器人制造商之一，公司名稱是富士自動化數(shù)控（Fuji Automatic Numerical Control）的英文縮寫。最早期的發(fā)那科公司是富士通開發(fā)的早期數(shù)字控制和伺服系統(tǒng)公司的一部分。

發(fā)那科全新一代精密電動注塑機ROBOSHOT α-SiB專為光學(xué)產(chǎn)品的注塑成型搭載，可用于AR/VR鏡片注塑。

● 配備21.5寸電容屏，操作更簡便

● 通過AI模具保護功能保護高精度模具

● 標準化的精密鎖模力控制，實現(xiàn)更高穩(wěn)定性的注塑成型

● 高精度的壓力控制，保證光學(xué)產(chǎn)品的高面精度

來源：超光/住友/發(fā)那科/艾邦智造

審核編輯：湯梓紅