本發(fā)明涉及通用塑料和工程塑料的注射成型加工模具領(lǐng)域，具體涉及一種led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具。

背景技術(shù)：

透鏡作為led射燈的主要光形控制器件，不但能會(huì)聚光束，而且也能產(chǎn)生發(fā)散光束，可以對(duì)led發(fā)出的各個(gè)角度的光進(jìn)行有效控制。尤其是led照明用非球面透鏡，在改善成像質(zhì)量方面效果顯著，各種非圓對(duì)稱(chēng)光斑的設(shè)計(jì)更加靈活，使得led射燈非球面透鏡作為配光器件在景觀照明、商業(yè)照明、工礦照明、家居照明等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

led射燈非球面透鏡通常采用光學(xué)級(jí)塑料聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚碳酸酯（pc）注射成型加工，透鏡的非球面特性使其成型加工要比普通球面透鏡困難得多。透鏡作為光學(xué)級(jí)產(chǎn)品，對(duì)透光率、面形精度、表面質(zhì)量、熱穩(wěn)定性、折射率、混濁度、光軸同軸度等都有嚴(yán)格要求。led射燈非球面透鏡的壁厚不均性，使得透鏡密度及折射率分布不均，產(chǎn)生殘余應(yīng)力及雙折射現(xiàn)象，難以保證透鏡的面形精度和光學(xué)均一性。

led射燈非球面透鏡質(zhì)量受諸多因素影響，注射成型制品的體積收縮不均、翹曲變形及殘余應(yīng)力大等質(zhì)量缺陷，尤其與注射成型工藝中的保壓狀態(tài)有關(guān)。注射成型是以保壓方式防止制品的收縮，保壓壓力小則使補(bǔ)縮不足，保壓壓力大則澆口附近的分子取向嚴(yán)重，形成殘余應(yīng)力，導(dǎo)致制品變形而影響精度。透鏡注射成型的殘余應(yīng)力大且分布范圍寬，雙折射值大且分布不均勻，注射成型的收縮和雙折射影響透鏡的面形精度和成像效果。

注射壓縮熱流道成型加工的led射燈非球面透鏡，在注射階段模具型腔沒(méi)有完全閉合，需要的注射壓力較低，有利于減小熔體間的剪切作用和大分子取向程度；在壓縮階段對(duì)型腔熔體進(jìn)一步施壓，壓力在型腔內(nèi)的分布非常均勻。同時(shí)，通過(guò)主流道熱咀對(duì)澆注系統(tǒng)熔料狀態(tài)有效控制，能量損失少，減少凝料，材料利用效率高，成型加工周期短。

led射燈非球面透鏡采用注射壓縮熱流道模具獲得，可以降低透鏡的殘余應(yīng)力與翹曲變形，改善透鏡的翹曲率、透光率和折射率，節(jié)能降耗。由于不同透鏡的曲面形狀結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，因此需要針對(duì)led射燈非球面透鏡，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加緊湊、壓縮機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好、成型精度和效率更高的注射壓縮熱流道模具，滿足不同透鏡的成型精度和光學(xué)性能要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具，解決或減少led射燈非球面透鏡注射成型加工存在的體積收縮不均、翹曲變形及殘余應(yīng)力大、折射率分布不均、雙折射現(xiàn)象等面形精度和光學(xué)均一性問(wèn)題，提高注射壓縮模具壓縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性與運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗與多構(gòu)型透鏡異腔成型加工。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具由模架、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)、壓縮機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)壓縮機(jī)構(gòu)的限位彈簧和限位桿作用，使得動(dòng)模板與壓縮板之間保持一定的壓縮距離，定模仁與動(dòng)模仁相互接觸，動(dòng)模仁鑲件在透鏡型腔中保留一定的壓縮行程，注塑機(jī)向型腔注射熔料完成低壓填充；通過(guò)注塑機(jī)的鎖模力將壓縮板推向動(dòng)模板的底面，使得動(dòng)模仁鑲件向各自透鏡的型腔局部施壓完成精密成型。澆注系統(tǒng)的主流道采用熱流道，即把采用主流道熱咀結(jié)構(gòu)，使主流道內(nèi)熔料始終保持熔融狀態(tài)，再通過(guò)冷流道與冷澆口把熔料輸送到透鏡型腔，從而完成led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道成型加工。

所述led射燈非球面透鏡具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，對(duì)透光率、折射率的均勻性、混濁度等要求嚴(yán)格，透鏡材料采用光學(xué)級(jí)pmma、pc，具有很好的透光性和力學(xué)性能，尺寸穩(wěn)定性好，流動(dòng)性較差，收縮率偏大，可以滿足led射燈非球面透鏡成型精度和光學(xué)性能要求。

所述led射燈非球面透鏡的注射壓縮成型方法采用全面壓縮式，利用注塑機(jī)提供的鎖模力實(shí)現(xiàn)合模與壓縮兩個(gè)功能要求，壓縮板在動(dòng)模板與墊塊之間，并與墊塊和動(dòng)模座板用螺釘剛性連接及與動(dòng)模板通過(guò)限位彈簧柔性連接，動(dòng)模仁鑲件通過(guò)螺釘連接安裝在壓縮板上。壓縮板與動(dòng)模板的底面保持一定間隙，其間隙大小由壓縮距離通過(guò)限位桿及限位螺釘實(shí)現(xiàn)。模具閉合后利用鎖模力將壓縮板推向動(dòng)模板的底面，模具開(kāi)啟時(shí)利用限位彈簧和限位桿實(shí)現(xiàn)壓縮板與動(dòng)模板的分離，從而通過(guò)壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡型腔的壓縮及壓縮力的控制。

所述led射燈非球面透鏡的熱流道方法采用熱咀結(jié)構(gòu)，主流道用熱咀代替注射模具的主流道襯套，熔料經(jīng)過(guò)熱咀的加熱與保溫進(jìn)入分流道。澆注系統(tǒng)采用一模異腔的形式，分流道形狀為s型，通過(guò)換向機(jī)構(gòu)控制熔體流向不同構(gòu)型的透鏡型腔，分流道截面形狀選擇u形，在分型面上開(kāi)設(shè)扇形澆口，實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)的熱流道與冷流道共存。

所述led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具，主流道冷料穴采用倒錐型結(jié)構(gòu)，開(kāi)模時(shí)透鏡制品留在動(dòng)模一側(cè)，分流道凝料由一個(gè)大推桿頂出，而兩個(gè)不同構(gòu)型的透鏡制品由三個(gè)均勻分布的小推桿或一個(gè)推管頂出，實(shí)現(xiàn)脫模機(jī)構(gòu)對(duì)透鏡由動(dòng)模型腔的順暢分離。透鏡成型模具的鑲件單獨(dú)加工制作，然后嵌入動(dòng)模仁中，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，可以滿足成型透鏡光學(xué)曲面精度要求，獲得高透光性和低雙折射的led射燈非球面透鏡。

與現(xiàn)有注射成型技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)。

1、采用注射壓縮成型方法的led射燈非球面透鏡模具，可以降低成型透鏡的殘余應(yīng)力與翹曲變形，實(shí)現(xiàn)低壓注射和型腔內(nèi)熔體壓力均勻分布，顯著提高透鏡的面形精度，改善透鏡的翹曲率、透光率和折射率，成型效率高，節(jié)能降耗，滿足透鏡的光學(xué)精度要求。

2、采用熱流道方法的led射燈非球面透鏡模具，通過(guò)主流道熱咀對(duì)澆注系統(tǒng)熔料狀態(tài)有效控制，充填時(shí)間短,充填壓力低，能量損失少，減少凝料，材料利用效率高，成型加工周期短,透鏡的體積收縮均勻及翹曲變形小，滿足透鏡的形狀精度要求。

3、led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具的壓縮機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)，占據(jù)模具的空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮距離容易調(diào)節(jié)，位移精度高，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，對(duì)不同曲面形狀的透鏡及其相應(yīng)構(gòu)型的型芯和型腔適合性好，有效地提高模具的成型精度和加工效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖2是本發(fā)明led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖3是模具型腔完全閉合的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是單透鏡的正面構(gòu)型圖。

圖5是單透鏡的的背面構(gòu)型圖。

圖6是三合一透鏡的正面構(gòu)型圖。

圖7是三合一透鏡的的背面構(gòu)型圖。

圖8是動(dòng)模仁的構(gòu)型圖。

圖9是換向桿的構(gòu)型圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1和2所示，led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具包含模架、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)、壓縮機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)等部分，主要由定位環(huán)1、定模座板2、定模板3、帶頭導(dǎo)套4、定模仁5、動(dòng)模板6、動(dòng)模仁7、直導(dǎo)套8、導(dǎo)柱9、壓縮板10、復(fù)位桿11、復(fù)位彈簧12、墊塊13、螺釘14/16/17/24/31/34/37/39、動(dòng)模座板15、推板18、推桿固定板19、小推桿20、限位彈簧21、限位螺釘22、限位桿23、熱咀25、單透鏡26、換向桿27、單透鏡動(dòng)模仁鑲件28、單透鏡芯桿29、推管30、芯桿固定板32、大推桿33、三合一透鏡芯桿35、三合一透鏡動(dòng)模仁鑲件36、三合一透鏡38等零件組成。注塑機(jī)合模過(guò)程中，利用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱9和帶頭導(dǎo)套4與直導(dǎo)套8，實(shí)現(xiàn)動(dòng)模部分與定模部分的精確定位。在注射階段，通過(guò)壓縮機(jī)構(gòu)的限位彈簧21和限位桿23作用，動(dòng)模板6與壓縮板10之間保持一定的壓縮距離，定模仁5與動(dòng)模仁7相互接觸，動(dòng)模仁鑲件28和36及其芯桿29和35在透鏡型腔中保留一定的壓縮行程，使得模具型腔不完全閉合，注塑機(jī)向型腔注射熔料完成填充。在壓縮階段，通過(guò)注塑機(jī)的鎖模力將壓縮板10推向動(dòng)模板6的底面，使得動(dòng)模仁鑲件28和36及其芯桿29和35向各自透鏡26和38的型腔局部施壓，直至模具型腔的完全閉合，如圖3所示。注塑機(jī)開(kāi)模過(guò)程中，動(dòng)模部分與定模部分分開(kāi)，大推桿33和小推桿20與推管30分別將分流道凝料和透鏡頂出，從而完成透鏡異腔注射壓縮成型加工。注塑機(jī)在下一個(gè)工作循環(huán)的合模過(guò)程中，復(fù)位桿11和復(fù)位彈簧12促使推板18返回原位。

單透鏡26如圖4和5所示，三合一透鏡38如圖6和7所示，所述led射燈非球面透鏡具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，對(duì)透光率、折射率的均勻性、混濁度等要求嚴(yán)格，透鏡材料采用光學(xué)級(jí)pmma、pc，具有很好的透光性和力學(xué)性能，尺寸穩(wěn)定性好，流動(dòng)性較差，收縮率偏大，可以滿足led射燈非球面透鏡成型精度和光學(xué)性能要求。定模仁5的一端面構(gòu)型與透鏡26和38的正面相對(duì)應(yīng)，動(dòng)模仁鑲件28和36及其芯桿29和35的一端面構(gòu)型與透鏡26和38的背面相對(duì)應(yīng)。

led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具的壓縮機(jī)構(gòu)主要由壓縮板10、限位彈簧21、限位螺釘22、調(diào)節(jié)桿23等零件組成，由圖1可知，壓縮板10在動(dòng)模板6與墊塊13之間，并與墊塊13和動(dòng)模座板15用螺釘16剛性連接及與動(dòng)模板6通過(guò)限位彈簧21柔性連接。由圖2可知，三合一透鏡動(dòng)模仁鑲件36通過(guò)螺釘34連接安裝在壓縮板10上，單透鏡動(dòng)模仁鑲件28亦通過(guò)螺釘連接安裝在壓縮板10上。壓縮板10與動(dòng)模板6的底面保持一定間隙，其間隙大小由壓縮距離通過(guò)限位桿23及限位螺釘22實(shí)現(xiàn)。模具閉合后利用鎖模力將壓縮板10推向動(dòng)模板6的底面，模具開(kāi)啟時(shí)利用限位彈簧21和限位桿23實(shí)現(xiàn)壓縮板10與動(dòng)模板6的分離，改變限位桿23的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)最大壓縮距離及對(duì)回程的限制，從而通過(guò)壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡型腔的壓縮及壓縮力的控制。壓縮階段通過(guò)對(duì)動(dòng)模仁鑲件及其芯桿施加一定的壓縮力，型腔內(nèi)熔料會(huì)產(chǎn)生逆流，使得型腔的熔料進(jìn)一步貼緊型腔表面，這對(duì)提高透鏡的面形精度十分有利，同時(shí)有效降低了收縮引起的殘余應(yīng)力和折射率變化。

如圖2所示，led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具的澆注系統(tǒng)由熱流道與冷流道組成，主流道用熱咀25代替注射模具的主流道襯套，熔料經(jīng)過(guò)熱咀25的加熱與保溫，通過(guò)定模仁5進(jìn)入分流道，熔體傳輸?shù)膲毫p失較小，避免了主流道處產(chǎn)生凝料，主流道熱咀25不是直接作用在透鏡表面而是與下一級(jí)分流道相連，不會(huì)在透鏡光學(xué)表面上形成澆口疤痕。由圖8動(dòng)模仁7的構(gòu)型可知，澆注系統(tǒng)采用一模異腔的形式，分流道形狀為s型，通過(guò)換向機(jī)構(gòu)控制熔體流向不同構(gòu)型的透鏡型腔，分流道截面形狀選擇u形，在分型面上開(kāi)設(shè)扇形澆口，而且加熱系統(tǒng)采用直通式管路結(jié)構(gòu)及熱油介質(zhì)，有效防止透鏡產(chǎn)生翹曲變形和殘余應(yīng)力，有利于流動(dòng)性較差的pmma、pc塑料透鏡成型加工。在s型分流道的末端留有一定長(zhǎng)度的冷料穴，以便從熱流道熱咀25通過(guò)分流道流向型腔的熔體前沿冷料進(jìn)入此處，避免冷卻的熔體直接進(jìn)入透鏡型腔，而且熔料通過(guò)s型分流道可以減緩其對(duì)透鏡型腔的直接沖擊，使熔料填充過(guò)程盡量平緩，有效改善透鏡的成型精度及光學(xué)性能。由圖9并結(jié)合圖8可知，由帶有內(nèi)六角頭的換向桿27組成的換向機(jī)構(gòu)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)換向桿27的內(nèi)六角頭，使換向桿27轉(zhuǎn)動(dòng)180°，就可使其上流道口由一種構(gòu)型透鏡型腔對(duì)準(zhǔn)另一種構(gòu)型透鏡型腔，達(dá)到控制熔體流向不同構(gòu)型透鏡型腔的目的。

led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具的脫模機(jī)構(gòu)主要由推板18、推桿固定板19、大推桿33、小推桿20、推管30、復(fù)位桿11、復(fù)位彈簧12等零件組成，主流道冷料穴采用倒錐型結(jié)構(gòu)，開(kāi)模時(shí)透鏡制品留在動(dòng)模一側(cè)。由圖1和圖2并結(jié)合圖8可知，分流道凝料由一個(gè)大推桿33通過(guò)換向桿27的芯部頂出，而三合一透鏡38制品由三個(gè)均勻分布的小推桿20頂出，單透鏡26制品由一個(gè)推管30頂出，為了固定方便所有推桿或推管都采用帶臺(tái)肩的整體式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)脫模機(jī)構(gòu)對(duì)透鏡由動(dòng)模型腔的順暢分離。

綜上所述，本發(fā)明采用注射壓縮成型方法與熱流道方法綜合的一種led射燈非球面透鏡異腔注射壓縮熱流道模具，壓縮機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮距離容易調(diào)節(jié)，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，對(duì)不同曲面形狀的透鏡及其相應(yīng)構(gòu)型的型芯和型腔適合性好，而且成型透鏡的殘余應(yīng)力與翹曲變形小，可以實(shí)現(xiàn)低壓注射和型腔內(nèi)熔體壓力均勻分布，改善透鏡的翹曲率、透光率和折射率，成型效率高，節(jié)能降耗，能量損失少，材料利用效率高，成型加工周期短,滿足模具的成型精度和加工效率以及透鏡的光學(xué)性能要求。