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，不但能會聚光束，而且也能產(chǎn)生發(fā)散光束，可以對led發(fā)出的各個角度的光進行有效控制。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，各種非圓對稱光斑的設(shè)計更加靈活，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)用越來越廣泛。

led射燈非球面透鏡通常采用光學(xué)級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)級產(chǎn)品，對透光率、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；在壓縮階段對型腔熔體進一步施壓，壓力在型腔內(nèi)的分布非常均勻。同時，通過主流道熱咀對澆注系統(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led射燈非球面透鏡，設(shè)計結(jié)構(gòu)更加緊湊、壓縮機構(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)均一性問題，提高注射壓縮模具壓縮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性與運動穩(wěn)定性，實現(xiàn)節(jié)能降耗與多構(gòu)型透鏡異腔成型加工。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(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)向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、加熱系統(tǒng)、壓縮機構(gòu)和換向機構(gòu)組成，通過壓縮機構(gòu)的限位彈簧和限位桿作用，使得動模板與壓縮板之間保持一定的壓縮距離，定模仁與動模仁相互接觸，動模仁鑲件在透鏡型腔中保留一定的壓縮行程，注塑機向型腔注射熔料完成低壓填充；通過注塑機的鎖模力將壓縮板推向動模板的底面，使得動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)對稱性，對透光率、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，利用注塑機提供的鎖模力實現(xiàn)合模與壓縮兩個功能要求，壓縮板在動模板與墊塊之間，并與墊塊和動模座板用螺釘剛性連接及與動模板通過限位彈簧柔性連接，動模仁鑲件通過螺釘連接安裝在壓縮板上。壓縮板與動模板的底面保持一定間隙，其間隙大小由壓縮距離通過限位桿及限位螺釘實現(xiàn)。模具閉合后利用鎖模力將壓縮板推向動模板的底面，模具開啟時利用限位彈簧和限位桿實現(xiàn)壓縮板與動模板的分離，從而通過壓縮機構(gòu)實現(xiàn)對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)過熱咀的加熱與保溫進入分流道。澆注系統(tǒng)采用一模異腔的形式，分流道形狀為s型，通過換向機構(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，在分型面上開設(shè)扇形澆口，實現(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)，開模時透鏡制品留在動模一側(cè)，分流道凝料由一個大推桿頂出，而兩個不同構(gòu)型的透鏡制品由三個均勻分布的小推桿或一個推管頂出，實現(xiàn)脫模機構(gòu)對透鏡由動模型腔的順暢分離。透鏡成型模具的鑲件單獨加工制作，然后嵌入動模仁中，模具結(jié)構(gòu)簡單，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。

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，通過主流道熱咀對澆注系統(tǒng)熔料狀態(tài)有效控制，充填時間短,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構(gòu)和換向機構(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，運動穩(wěn)定性好，對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是動模仁的構(gòu)型圖。

圖9是換向桿的構(gòu)型圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步詳細的描述。

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)向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、加熱系統(tǒng)、壓縮機構(gòu)和換向機構(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、動模板6、動模仁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、三合一透鏡動模仁鑲件36、三合一透鏡38等零件組成。注塑機合模過程中，利用導(dǎo)向機構(gòu)的導(dǎo)柱9和帶頭導(dǎo)套4與直導(dǎo)套8，實現(xiàn)動模部分與定模部分的精確定位。在注射階段，通過壓縮機構(gòu)的限位彈簧21和限位桿23作用，動模板6與壓縮板10之間保持一定的壓縮距離，定模仁5與動模仁7相互接觸，動模仁鑲件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，注塑機向型腔注射熔料完成填充。在壓縮階段，通過注塑機的鎖模力將壓縮板10推向動模板6的底面，使得動模仁鑲件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。注塑機開模過程中，動模部分與定模部分分開，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。注塑機在下一個工作循環(huán)的合模過程中，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)對稱性，對透光率、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的正面相對應(yīng)，動模仁鑲件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在動模板6與墊塊13之間，并與墊塊13和動模座板15用螺釘16剛性連接及與動模板6通過限位彈簧21柔性連接。由圖2可知，三合一透鏡動模仁鑲件36通過螺釘34連接安裝在壓縮板10上，單透鏡動模仁鑲件28亦通過螺釘連接安裝在壓縮板10上。壓縮板10與動模板6的底面保持一定間隙，其間隙大小由壓縮距離通過限位桿23及限位螺釘22實現(xiàn)。模具閉合后利用鎖模力將壓縮板10推向動模板6的底面，模具開啟時利用限位彈簧21和限位桿23實現(xiàn)壓縮板10與動模板6的分離，改變限位桿23的長度可以調(diào)節(jié)最大壓縮距離及對回程的限制，從而通過壓縮機構(gòu)實現(xiàn)對透鏡型腔的壓縮及壓縮力的控制。壓縮階段通過對動模仁鑲件及其芯桿施加一定的壓縮力，型腔內(nèi)熔料會產(chǎn)生逆流，使得型腔的熔料進一步貼緊型腔表面，這對提高透鏡的面形精度十分有利，同時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)過熱咀25的加熱與保溫，通過定模仁5進入分流道，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分流道相連，不會在透鏡光學(xué)表面上形成澆口疤痕。由圖8動模仁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，通過換向機構(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度的冷料穴，以便從熱流道熱咀25通過分流道流向型腔的熔體前沿冷料進入此處，避免冷卻的熔體直接進入透鏡型腔，而且熔料通過s型分流道可以減緩其對透鏡型腔的直接沖擊，使熔料填充過程盡量平緩，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組成的換向機構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)換向桿27的內(nèi)六角頭，使換向桿27轉(zhuǎn)動180°，就可使其上流道口由一種構(gòu)型透鏡型腔對準(zhǔn)另一種構(gòu)型透鏡型腔，達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)，開模時透鏡制品留在動模一側(cè)。由圖1和圖2并結(jié)合圖8可知，分流道凝料由一個大推桿33通過換向桿27的芯部頂出，而三合一透鏡38制品由三個均勻分布的小推桿20頂出，單透鏡26制品由一個推管30頂出，為了固定方便所有推桿或推管都采用帶臺肩的整體式結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)脫模機構(gòu)對透鏡由動模型腔的順暢分離。

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，壓縮機構(gòu)和換向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，壓縮距離容易調(diào)節(jié)，運動穩(wěn)定性好，對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。