厚壁透镜注塑方法与流程

本发明涉及一种注塑方法，尤其涉及一种用于注塑厚壁透镜的注塑方法，特别适用于车灯中25mm以上厚度的厚壁透镜的注塑。

背景技术

基于车灯重量控制的要求，车灯零部件的减重成为最重要的方法。其中，用pc材料(聚碳酸酯塑料)取代传统的玻璃制造透镜、光导和反射镜等几何形状复杂的光学零部件能够减轻车灯50％的重量，因此成为较为可行的方案。以透镜为例，传统的pc材料制件的厚度一般仅为2.5mm左右，而前照灯中的pc材料的透镜为厚壁件，产品尺寸通常控制在长度为40～60mm，宽度为40～60mm，厚度为25～32mm，厚壁透镜最厚部分的厚度接近传统pc件厚度的10倍，二者相差悬殊。对这样的厚壁透镜，目前通常是在厚度方向上将其分为上、中、下三层分次注塑完成，相应地，在同一台转盘式注塑机上，模具上设置一次型、二次型和三次型的型腔，对应了三个工位，每两个工位之间间隔120度圆心角。

由于中间层的厚度仍然比较厚，注塑后需要静置冷却大约20分钟左右才能转至下一工位进行下一次注塑，因此单件产品注塑完成需要20-30分钟，注塑周期过长，生产效率低。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种厚壁透镜注塑方法，注塑周期短，且注塑质量好。

本发明的主要技术方案有：

一种厚壁透镜注塑方法，将厚壁透镜按其厚度方向划分成上表层、下表层和芯部，将所述芯部划分为从外向内包围式的多层，按照芯部由内到外各层再到上表层和下表层的顺序分多次逐层注塑。

所述上表层的厚度可以为3-4mm。

所述下表层的厚度可以为3-4mm。

所述芯部优选划分为从外向内包围式的两层，其中外层厚度为4-5mm，且各处均一一致，余下部分均为内层。

所述厚壁透镜的厚度可以为25-32mm。

每一层注塑在一个注塑工位完成，所述芯部由内到外的每一层注塑后优选均设置独立的冷却工位。

采用旋转注塑机，配一模多腔的转盘式模具，模具的每个型腔对应一个工位，单件厚壁透镜每一层注塑与一个注塑工位相对应。

所述模具上优选设置有同时针对两套厚壁透镜的各个型腔，每套厚壁透镜的全部型腔占据模具上一个半圆区域，两套厚壁透镜的相同工位型腔互成180度排布。

所述芯部的注塑优选通过先注塑内层再注塑包围内层的外层实现，内层和外层的注塑分别在第一注塑工位和第二注塑工位完成，下表层和上表层分别在第三注塑工位和第四注塑工位完成，第一注塑工位与第二注塑工位之间是第一冷却工位，第二注塑工位与第三注塑工位之间是第二冷却工位。

每套厚壁透镜的第一注塑工位、第一冷却工位、第二注塑工位、第二冷却工位、第三注塑工位和第四注塑工位在同一圆周方向上依次排列，且两两之间间隔30度圆心角，每个型腔包含分别用于一套中两个单件厚壁透镜的两个模腔，这两个模腔在同一半径方向上间隔设置。

本发明的有益效果是：

本发明将产品芯部分多层由内至外逐层注塑，相比于传统的芯部整体一次注塑，单次注塑成型部分的厚度大幅减小，不仅使单层成型部分冷却时间明显缩短，也使芯部各层冷却时间的总和也远小于传统的芯部整体一次注塑的冷却时间，同时还使注塑质量得到明显提高。

本发明一改“一次注塑整个产品”的传统设计思路，通过芯部分层注塑且每层注塑后增设独立的冷却工位的方法，既明显提高了厚壁产品的注塑质量，又大幅缩短了注塑周期，显著提高生产效率。

本发明在同一套模具上设置两套厚壁透镜的全部型腔，并使每套厚壁透镜的全部型腔占据模具上一个半圆区域，两套厚壁透镜的相同工位型腔互成180度排布，即两套厚壁透镜的各个型腔在模具上呈180度旋转对称方式设置，注塑时，相同层的注塑始终保持在模具的同一条直径线上且相对圆心对称的位置上进行，有利于注塑时尺寸的控制，注塑精度更高。

附图说明

图1为按本发明的多次逐层注塑方法加工的厚壁透镜的层次结构划分示意图；

图2为本发明的各工位型腔排布示意图举例。

具体实施方式

本发明公开了一种厚壁透镜注塑方法，如图1所示，是将厚壁透镜按其厚度方向人为划分成上表层ⅳ、下表层ⅲ和芯部，上表层和下表层合围刚好包裹住所述芯部，将所述芯部人为划分为从外向内包围式的多层，按照芯部由内到外各层、再到上表层和下表层的顺序分多次逐层注塑。

用最后注塑的上表层和下表层保证厚壁透镜的最终尺寸精度，并弥补此前已注塑完成的芯部的不足，因此可以适当将上表层和下表层划分得薄一些，以利于最终的质量控制。余下的部分是所述芯部，将芯部分多层由内至外逐层注塑，相比于传统的芯部整体一次注塑，单次注塑成型部分的厚度大幅减小，不仅使单层成型部分冷却时间明显缩短，即使是芯部各层冷却时间的总和也远小于传统的芯部整体一次注塑的冷却时间，与此同时，由于较外层能够对较内层实现补缩，因此较内层的设计冷却时间也可以一定程度上缩短，例如缩短至原来的六七成，因此可以进一步缩短总的冷却时间，提高生产效率。此外，芯部分层注塑，单层成型部分厚度变薄，注塑表面更加饱满，缺陷减少，生产质量得到明显提高。

所述上表层的厚度可以为3-4mm。所述下表层的厚度也可以为3-4mm。上表层和下表层各处厚度波动不大，最厚处与最薄处相差不超过0.8mm。对于同一个厚壁透镜，所述上表层和下表层的平均厚度优选为基本相同。

本实施例中，所述芯部优选划分为从外向内包围式的两层，其中外层ⅱ厚度优选为4-5mm，且各处均一一致，余下部分均为内层ⅰ。

采用本发明的方法，优选加工厚度在25mm以上的透镜，进一步优选加工厚度为25-32mm的厚壁透镜。对于厚度偏厚的透镜，所述芯部也可以划分成更多层，注塑时由最内层向最外层逐层注塑。

多次逐层注塑中每次注塑都对应一个注塑工位。本发明的一个独特之处还包括在所述芯部由内到外的每一层注塑后均设置一个独立的冷却工位。产品在单次单层注塑后，可以在注塑工位停留更短的时间即转至冷却工位静置继续冷却，相当于将一次长周期的冷却分配到先注塑工位、后冷却工位这两个工位上来接力完成，相应的冷却总时间是注塑时间、保压时间以及注塑后在两个工位上静置冷却的时间的总和。工件占据一个工位的时长显著缩短，且当工件由注塑工位转至冷却工位后，腾空的注塑工位可以进行下一个产品的相应层的注塑，因此大大提高了生产效率。

通常，厚的产品需要较长冷却时间才能保证填充饱满，减轻吸瘪缺陷。如果采用传统工艺，对于越厚的产品，为了获得更好的质量，注塑成型时就需要留出更长的冷却时间，生产效率将会很低。而采用本发明的芯部分层注塑且每层注塑后设置独立冷却工位的方法，将总的冷却时间分配在多个工位上，即使产品较厚，到冷却完成所实际占用的时间也很短，因此仍然能够保证较高的生产效率。

对于25-32mm厚的厚壁透镜，采用本发明的注塑方法每小时可以生产20-30套，大概是原来10倍。

本发明的注塑方法采用旋转注塑机，并配一模多腔的转盘式模具实现。如图2所示，每个型腔对应一个工位，单件厚壁透镜每一层注塑与一个注塑工位相对应，即一个注塑工位完成一层的注塑。某一工位注塑完成后，开模，产品顶出，注塑机的旋转轴带动模具上的相应结构旋转，产品随该相应结构旋转到下一个工位，合模，静置冷却或继续下一层的注塑，如此继续下去，直至最后一个工位完成，开模，顶出取件。

所述模具上优选设置有同时针对两套厚壁透镜的各个型腔，每套厚壁透镜的全部型腔占据模具上一个半圆区域，两套厚壁透镜的相同工位型腔(指通过同种工艺加工透镜上相同部位的型腔)互成180度排布。即两套厚壁透镜的各个型腔在模具上呈180度旋转对称方式设置。相比于传统的一次型、二次型和三次型型腔在模具上呈人字形排布的方式，相同层的注塑始终保持在模具的同一条直径线上且相对圆心对称的位置上进行，有利于注塑时尺寸的控制，注塑精度更高。

所述芯部的注塑优选通过先注塑内层再注塑包围内层的外层实现，内层和外层的注塑分别在第一注塑工位1和第二注塑工位3完成，下表层和上表层分别在第三注塑工位5和第四注塑工位6完成，第一注塑工位与第二注塑工位之间是第一冷却工位2，用于内层的冷却，第二注塑工位与第三注塑工位之间是第二冷却工位4，主要用于外层的冷却。这种型腔排布方式相对于传统的排布方式，模具上多一个周期的冷却，整个产品的生产周期却能降低至1.5-2.5分钟。

每套厚壁透镜的第一注塑工位、第一冷却工位、第二注塑工位、第二冷却工位、第三注塑工位和第四注塑工位在同一圆周方向上依次排列，且两两之间间隔30度圆心角，两套厚壁透镜的全部型腔排列成环形。每个型腔包含分别用于一套中两个单件厚壁透镜的两个模腔，这两个模腔在同一半径方向上间隔设置。