非球面塑料透镜模具的树脂收缩变形校正方法

　　1.前言

　　因塑料透镜轻，且使用非球面塑料透镜可减少镜片数量，故小型、价格低。非球面塑料透镜可用在光信息仪器、映像仪器等上。这类光学仪器在谋求提高性能和可靠性，所使用的透镜需要亚微米级的形状精度。

　　注射成形是一种将熔融树脂注射到模具里，边施加恒压边冷却固化的加工。因此，有如下几项影响形状精度。

　　(1)成形条件(注射速度、保压力、保压时间、模具温度等);

　　(2)模具形状(浇口、模浇口等);

　　(3)收缩变形等。

　　如果设树脂的收缩变形量为常温下模具的模塑品的形状变化量，那么收缩变形量包括下述的形状变化。

　　(l)调节温度时的模具热膨胀带来的形状变化;

　　(2)注射、保压力带来的模具变形;

　　(3)注射、保压力导致模塑品内产生变形;

　　(4)冷却温度滞后不同导致模塑品内产生的变形。

　　本文叙述为获得所需形状尺寸精度的模塑品，而用亚微米精度测量分析树脂的收缩变形量，以校正模具形状的方法。

　　2.收缩变形量的校正方法

　　如果收缩变形量在模具形状的校正前后无变化，那么试制透镜以求得收缩变形量，经对模具形状进行收缩变形量的校正，可获得所需形状尺寸精度的模塑品。能够应用本校正方法的条件如下。

　　(j)旋转轴对称形状的模塑品;

　　(2)模塑品上设有异常的点状收缩(气孔);

　　(3)收缩变形量为旋转轴对称。

　　(4)模塑条件和模具条件最佳，模塑注射间的形状变化在要求精度以内。

　　图1示出收缩变形量的校正步骤。简述如下:

　　(1)制作透镜设计形状的模具。模具是利用分辨率0.01um的超精密NC加工装置进行加工的。

　　(2)使模塑条件和模具条件最佳化，直至能校正的水平。

　　(3)计算模具的收缩变形校正形状，并进行模具加工。

　　当模具校正前后，收缩变形量不同时，必须重复使用这种方法，将收缩变形校正精度控制在要求的精度以内。

　　为用上述步骤将模具进行高精度收缩变形校正，而开发了形状复原法，以适用于模具形状的收缩变形凌正。

　　形状复原法:

　　(1)形状复原的步骤非球面透镜的形状用下式表示.要作的透镜具有以Z轴旋转的曲面。

　　复原误差的评价:

　　第一，测量评价球面形状。复原软件将式(1)换成球面式，设检测参数为中心轴坐标和曲率半径.改变步骤.以第2阶段寻找参数。复原误差的评价是这样进行的.即用触针式面形测量　　仪(RTH)公司生产的成形粗糙度检查仪，其测量最小分辨率为0.02um)对圆度为0.1um的球体进行形状测量.面形测量仪具有复原球面形状.计算曲率半径的功能。利用相同的测量数　　据.通过复原软件计算曲率半径，将它和形状测量仪的复原结果做比较，其结果表明，和曲率半径值是同值。