一种led非球面透镜热流道注射压缩模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及塑料注射成型加工模具领域，具体涉及一种LED非球面透镜热流道注射压缩模具。
【背景技术】
[0002]透镜作为LED照明的主要光形控制器件，不但能会聚光束，而且也能产生发散光束，可以对LED发出的各个角度的光进行有效控制。尤其是LED照明用非球面透镜，在改善成像质量方面效果显著，各种非圆对称光斑的设计更加灵活，使得LED非球面透镜作为配光器件在景观照明、汽车照明、道路照明、工矿照明等领域的应用越来越广泛。
[0003]LED非球面透镜通常采用光学级塑料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)注射成型加工，非球面特性使其成型难度要比普通球面透镜困难得多。LED非球面透镜作为光学级产品，对透光率、面形精度、表面质量、热稳定性、折射率、混浊度、光轴同轴度等都有严格要求。注射成型过程中其内部的残余应力使得透镜呈现各向异性的特征，导致LED非球面透镜产生折射率变化。LED非球面透镜的壁厚不均性，使得透镜密度及折射率分布不均，产生残余应力及双折射现象，难以保证透镜的形状精度和光学均一性。
[0004]LED非球面透镜质量受诸多因素影响，可能出现气孔和银纹，需要提高注射压力和注射速度；可能出现透镜粘模，需要合理设计模具结构，提高透镜成型模具型腔和型芯的制造精度。高的保压压力可以减少透镜的翘曲变形和体积收缩，而较长的冷却时间可以使透镜芯部冷却更均匀，从而使透镜的内部残余应力改善，折射率变化相应减小。
[0005]注射成型制品的体积收缩不均、翘曲变形及残余应力大等质量缺陷，尤其与注射成型工艺中的保压状态有关。注射成型是以保压方式防止制品的收缩，保压压力小则使补缩不足，保压压力大则浇口附近的分子取向严重，形成残余应力，导致制品变形而影响精度。LED非球面透镜注射成型的残余应力大且分布范围宽，双折射值大且分布不均匀，注射成型的收缩和双折射影响LED非球面透镜的面形精度和成像效果。
[0006]注射压缩成型将注射和压缩两种成型方式相结合，模具首次合模时动模和定模不完全闭合而预留一定的压缩间隙，随后向型腔内注射熔体，当填充模具型腔的熔体因冷却而体积收缩时模具再完全闭合，由压缩机构压实型腔中的熔体。注射压缩成型在注射阶段模具型腔没有完全闭合，需要的注射压力较低，有利于减小熔体间的剪切作用和大分子取向程度；在压缩阶段对型腔熔体进一步施压，压力在型腔内的分布非常均匀。
[0007]在注射压缩成型方法基础上热流道技术的综合LED非球面透镜热流道注射压缩模具，通过主流道热喷嘴对浇注系统熔料状态有效控制，可以进一步降低成型透镜的残余应力与翘曲变形，改善透镜的翘曲率、透光率和折射率，能量损失少，减少凝料，材料利用效率高，成型加工周期短。因此，LED非球面透镜热流道注射压缩成型可以降低透镜的收缩、翘曲、残余应力及双折射现象，满足LED非球面透镜的成型加工精度和光学性能要求。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种LED非球面透镜热流道注射压缩模具，以解决或减少LED非球面透镜注射成型加工存在的体积收缩不均、翘曲变形及残余应力大、折射率分布不均、双折射现象等形状精度和光学均一性问题。
[0009]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。采用注射压缩成型方法，即在注射阶段模具型腔不完全闭合，透镜型腔保留一定的压缩行程空间，注塑机向型腔注射熔料完成填充；在压缩阶段通过薄型液压缸向各个透镜的型腔同时局部施压，直至模具型腔的完全闭合。采用热流道技术，即把一般冷流道系统的主流道采用主流道热喷嘴结构，使主流道内熔料始终保持熔融状态，再通过冷流道与冷浇口把熔料输送到透镜型腔，避免在透镜光学表面形成浇口疤痕，从而完成LED非球面透镜热流道注射压缩成型加工。
[0010]所述LED非球面透镜具有结构对称性，对透光率、折射率的均匀性、混浊度等要求严格，透镜材料采用光学级PMMA、PC，具有很好的透光性和力学性能，尺寸稳定性好，流动性较差，收缩率偏大，可以满足LED非球面透镜光学性能和成型加工精度的要求。
[0011]所述LED非球面透镜注射压缩成型方法采用模芯收缩，在动模板的底面加工一个凹槽，并在凹槽中放入镶件载板，动模模仁镶件通过螺钉连接安装在镶件载板上，而镶件载板由安装在动模座板上的液压装置驱动。在镶件载板下方安装有限位板，通过它对镶件载板的回程进行限制，从而通过压缩机构实现对透镜型腔的压缩及压缩力的控制。
[0012]所述LED非球面透镜的热流道技术，用主流道热喷嘴代替一般注射模具的主流道衬套，熔料经过热喷嘴的加热与保温进入分流道。浇注系统采用一模六腔的形式，分流道形状分布为平衡式，分流道截面形状选择圆形，在分型面上开设扇形浇口，实现浇注系统的热流道与冷流道共存。
[0013]所述LED非球面透镜热流道注射压缩模具，主流道冷料穴采用倒锥型结构，开模时透镜制品留在动模一侧，分流道凝料由四个大推杆顶出，而各透镜制品则分别由六个均匀分布的小推杆顶出，实现脱模机构对透镜由动模型腔的顺畅分离。综合注射压缩成型方法和热流道技术的LED非球面透镜成型模具，镶件单独加工制作，然后嵌入动模模仁和定模模仁中，模具结构简单，制造成本低，可以满足成型透镜光学曲面精度要求，获得高透光性和低双折射的LED非球面透镜。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点。
[0015]1、采用注射压缩成型方法的LED非球面透镜热流道注射压缩模具，注射阶段需要的注射压力较低，压缩阶段各透镜型腔同时局部施压，压力在型腔内分布非常均匀，熔体间剪切作用和大分子取向程度小，降低了成型透镜的残余应力，透镜具有高的透光性及形状精度和低双折射，可以满足LED非球面透镜的光学均一性要求。
[0016]2、采用热流道技术的LED非球面透镜热流道注射压缩模具，通过主流道热喷嘴对浇注系统熔料状态有效控制，充填时间短，充填压力低，能量损失少，减少凝料，材料利用效率高，透镜的体积收缩均匀及翘曲变形小，可以满足LED非球面透镜的形状精度要求。
[0017]3、采用注射压缩成型方法与热流道技术综合的LED非球面透镜热流道注射压缩模具，可以进一步降低成型透镜的残余应力与翘曲变形，实现低压注射和型腔内熔体压力均匀分布，显著提高透镜的面形精度，改善透镜的翘曲率、透光率和折射率，成型效率高，节能降耗，可以满足LED非球面透镜的成型加工精度和光学性能要求。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型LED非球面透镜热流道注射压缩模具的结构示意图。
[0019]图2是LED非球面透镜的正面构型图。
[0020]图3是LED非球面透镜的背面构型图。
[0021 ]图4是定模模仁镶件的构型图。
[0022]图5是动模模仁镶件的构型图。
[0023]图6是定模模仁的构型图。
[0024]图7是动模模仁的构型图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型作进一步详细的描述。
[0026]如图1所示，LED非球面透镜热流道注射压缩模具包含模架、浇注系统、导向机构、脱模机构和压缩机构等部分，主要由限位钉1、推杆固定板2、推板3、大推杆4、小推杆5、复位弹簧6、复位杆7、动模板8、动模模仁9、定模板10、定模模仁11、定模座板12、定位环13、主流道热喷嘴14、内六角螺钉15/19/20、定模模仁镶件16、