一種變厚度曲面透明制件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于注射成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變厚度結(jié)構(gòu)透明制件的制造方法，尤其涉及一種高精度、變厚度曲面透明制件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]航空航天、汽車(chē)船舶和電子信息等領(lǐng)域都有透明制件的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)和功能差別很大，其中觀察窗及光學(xué)護(hù)罩多為變厚度曲面透明制件，在保證良好光學(xué)性能的前提下實(shí)現(xiàn)減重和抗撞擊。作為一種重要的工程塑料，聚碳酸酯兼具了抗沖擊、耐高溫和透明等特性，已成功應(yīng)用在了飛機(jī)座艙透明件、宇航員面窗、汽車(chē)玻璃以及光學(xué)透鏡等領(lǐng)域，但多為等厚度、薄壁以及簡(jiǎn)單曲面結(jié)構(gòu)的光學(xué)制件。現(xiàn)有變厚度曲面透明制件多采用組合式結(jié)構(gòu)，即多塊等厚度件拼接而成，制造流程長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的變厚度曲面透明制件應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其綜合性能要求越來(lái)越高，拼接式制造方法不再適用，變厚度曲面透明制件的成型技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種制造流程短，生產(chǎn)成本低的變厚度曲面透明制件的制造方法。利用此方法成型出的制件具有輕質(zhì)、透明和抗撞擊的性能，可應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)透明制件制造。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述制造方法包括以下步驟:
[0005](I)前期準(zhǔn)備:將聚碳酸酯粒料置于真空除濕干燥器中，在90?120°C下干燥2?6小時(shí)，干燥好的粒料通過(guò)料斗進(jìn)入螺桿并進(jìn)行塑化，塑化背壓為lObar，塑化溫度為240?310 0C ；
[0006](2)注射-一次整體注射壓縮:模具溫度需維持在150?180°C，將步驟⑴中的高溫熔體以30-60MPa的螺桿壓力和10-20mm/s螺桿推進(jìn)速度注入型腔擴(kuò)張的模具中，保壓時(shí)間在I秒以?xún)?nèi)，同時(shí)模具閉合，此階段為低壓鎖模；
[0007](3)注射-二次局部膨脹注射壓縮:通過(guò)降低油缸輸出減小厚壁區(qū)域模具鑲件的鎖緊力，將步驟⑴中的高溫熔體繼續(xù)以30-60MPa的螺桿壓力和10-20mm/s螺桿推進(jìn)速度注入到模具型腔，推動(dòng)鑲件后退至該區(qū)域厚度的1.2倍處，注膠口通過(guò)油壓頂針?lè)馑?，停止進(jìn)膠，增大油缸鎖緊力至最大，鑲件前進(jìn)壓縮制件并補(bǔ)償收縮，之后，建立高壓鎖模；
[0008](4)模具溫度在步驟(3)結(jié)束后通冷水迅速降低，充分冷卻定型制件，依據(jù)制件厚壁部分厚度，冷卻時(shí)間為60?600s。
[0009]烘干溫度在120°C，烘干時(shí)間在4h以上時(shí)，聚碳酸酯的干燥效果最好。
[0010]模具溫度在160°C時(shí)，熔體以35MPa的壓力和18mm/s的速度注射充填，可以很好保證該階段制件的表面質(zhì)量。
[0011]模具厚壁區(qū)域鑲件后退該區(qū)域厚度的1.15倍處，而后增大鎖緊力壓縮熔體，保證制件厚壁部分的表面質(zhì)量。
[0012]本發(fā)明的發(fā)明效果為:
[0013]1.本發(fā)明采用了一次整體注射壓縮的方法，在降低注射壓力以及注射速度的前提下，有效改善了制件的殘余應(yīng)力水平和尺寸精度。同時(shí)，該階段保證了變厚度制件薄壁部分的表面質(zhì)量和低應(yīng)力狀態(tài)。
[0014]2.本發(fā)明采用了二次局部膨脹壓縮的方法，可制造出局部厚度增大的變厚度結(jié)構(gòu)光學(xué)透明制件。該方法保證了變厚度制件厚壁部分的材料填充、表面質(zhì)量以及整體的尺寸精度和穩(wěn)定性。
[0015]3.本發(fā)明采用變模溫控制技術(shù)，在注射充填以及壓縮階段維持模具溫度在較高溫度，以獲得良好的表面質(zhì)量，膨脹壓縮結(jié)束后模具溫度迅速降低，以減小成型周期，降低生產(chǎn)成本。
[0016]4.本發(fā)明所成型的變厚度曲面透明制件的透光率在75%以上(最大厚度25mm)。
[0017]5.本發(fā)明所成型的變厚度曲面透明制件的光學(xué)畸變值在1/10以下(有效壓縮區(qū)域內(nèi))。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是一次整體注射壓縮和二次局部膨脹壓縮的示意圖，其中圖1a是一次整體注射壓縮的示意圖，圖1b是二次局部膨脹壓縮的示意圖；
[0019]圖2是一個(gè)成型周期內(nèi)模具溫度、注射壓力和鎖模力演變的示意圖。
[0020]圖1中的標(biāo)注:1_高溫熔體；2_動(dòng)模；3_定模；4_制件厚壁區(qū)域鑲件
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述:
[0022](I)前期準(zhǔn)備:將聚碳酸酯粒料置于真空除濕干燥器中，在90?120°C下干燥2?6小時(shí)，干燥好的粒料通過(guò)料斗進(jìn)入螺桿并進(jìn)行塑化，塑化背壓為lObar，塑化溫度為240?310 0C ；
[0023](2)注射-一次整體注射壓縮:動(dòng)模2、定模3和制件厚壁區(qū)域鑲件4的溫度需維持在150?180°C，將步驟(I)中的高溫熔體I以30-60MPa的螺桿壓力和10-20mm/s螺桿推進(jìn)速度注入型腔擴(kuò)張的模具中，保壓時(shí)間在I秒以?xún)?nèi)，同時(shí)模具閉合，此階段為低壓鎖模；
[0024](3)注射-二次局部膨脹注射壓縮:通過(guò)降低油缸輸出減小厚壁區(qū)域模具鑲件4的鎖緊力，將步驟⑴中的高溫熔體I繼續(xù)以30-60MPa的螺桿壓力和10-20mm/s螺桿推進(jìn)速度注入到模具型腔，推動(dòng)鑲件4后退至該區(qū)域厚度的1.2倍處，注膠口通過(guò)油壓頂針?lè)馑?，停止進(jìn)膠，增大油缸鎖緊力至最大，鑲件4前進(jìn)壓縮制件并補(bǔ)償收縮，之后，建立高壓鎖模；
[0025](4)動(dòng)模2、定模3和制件厚壁區(qū)域鑲件4的溫度在步驟(3)結(jié)束后通冷水迅速降低，充分冷卻定型制件，依據(jù)制件厚壁部分厚度，冷卻時(shí)間為60?600s。
[0026]實(shí)施例
[0027](I)前期準(zhǔn)備:將0Q2720聚碳酸酯粒料置于真空除濕干燥器中，在120°C下干燥4小時(shí)，干燥好的粒料通過(guò)料斗進(jìn)入螺桿并進(jìn)行塑化，塑化背壓為lObar，塑化溫度自料斗至噴嘴分七個(gè)區(qū)域?yàn)?160°C，220°C，260°C，280°C，300°C，300°C和 290°C ；
[0028](2)注射-一次整體注射壓縮:動(dòng)模2、定模3和制件厚壁區(qū)域鑲件4的溫度需維持在160°C，將步驟(I)中的高溫熔體I以螺桿推進(jìn)20mm/s的速度注入型腔擴(kuò)張間隙為5_的模具中，0.5s的短時(shí)間保壓以確保熔體不會(huì)倒流，同時(shí)模具以30mm/s的速度閉合，形成厚度為15mm的模具型腔，此階段為鎖模力為3000KN，該過(guò)程的示意圖如附圖1a所示，注射壓力因壓縮動(dòng)作會(huì)有一個(gè)突變，如附圖2所示；
[0029](3)注射-二次局部膨脹注射壓縮:減小厚壁區(qū)域模具鑲件4的鎖緊力至100KN，將步驟(I)中的高溫熔體I以螺桿推進(jìn)30mm/s的速度注入模具，推動(dòng)鑲件4后退至24_，所需材料充填完全，注膠口通過(guò)油壓頂針?lè)馑溃Ｖ惯M(jìn)膠，增大鎖緊力及鎖模力至6500KN，鑲件4前進(jìn)壓縮制件并補(bǔ)償收縮，該過(guò)程的示意圖如附圖1b所示，該階段的模具溫度維持在160°C，如附圖2所示；
[0030](4)在步驟(3)結(jié)束后，模具加熱管路通入冷卻水介質(zhì)，迅速降低動(dòng)模2、定模3和制件厚壁區(qū)域鑲件4的溫度，冷卻時(shí)間360s，充分冷卻定型并頂出制件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變厚度曲面透明制件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟: (1)前期準(zhǔn)備:將聚碳酸酯粒料置于真空除濕干燥器中，在90?120°C下烘干2?6小時(shí)，烘干好的粒料通過(guò)料斗進(jìn)入螺桿并進(jìn)行塑化，塑化背壓為lObar，塑化溫度為240?310 0C ； (2)注射-一次整體注射壓縮:模具溫度需維持在150?180°C，將步驟⑴中的高溫熔體以30-60MPa的螺桿壓力和10-20mm/s螺桿推進(jìn)速度注入型腔擴(kuò)張的模具中，保壓時(shí)間在I秒以?xún)?nèi)，同時(shí)模具閉合，此階段為低壓鎖模； (3)注射-二次局部膨脹注射壓縮:通過(guò)降低油缸輸出減小厚壁區(qū)域模具鑲件的鎖緊力，將步驟(I)中的高溫熔體繼續(xù)以30-60MPa的螺桿壓力和10-20mm/s螺桿推進(jìn)速度注入到模具型腔，推動(dòng)鑲件后退至該區(qū)域厚度的1.2倍處，注膠口通過(guò)油壓頂針?lè)馑溃Ｖ惯M(jìn)膠，增大油缸鎖緊力至最大，鑲件前進(jìn)壓縮制件并補(bǔ)償收縮，之后，建立高壓鎖模； (4)模具溫度在步驟(3)結(jié)束后通冷水迅速降低，充分冷卻定型制件，依據(jù)制件厚壁部分厚度，冷卻時(shí)間為60?600s。
2.如權(quán)利要求1所述的一種變厚度曲面透明制件的制造方法，其特征在于，烘干溫度在120°C，烘干時(shí)間在4h以上時(shí)，聚碳酸酯的干燥效果最好。
3.如權(quán)利要求1所述的一種變厚度曲面透明制件的制造方法，其特征在于，模具溫度在160°C時(shí)，熔體以35MPa的壓力和18mm/s的速度注射充填，可以很好保證該階段制件的表面質(zhì)量。
4.如權(quán)利要求1所述的一種變厚度曲面透明制件的制造方法，其特征在于，模具厚壁區(qū)域鑲件后退該區(qū)域厚度的1.15倍處，而后增大鎖緊力壓縮熔體，保證制件厚壁部分的表面質(zhì)量。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于注射成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變厚度結(jié)構(gòu)透明制件的制造方法，尤其涉及一種高精度、變厚度曲面透明制件的制造方法。本發(fā)明采用一次整體注射壓縮和二次局部膨脹注射壓縮的復(fù)合注射成型方法進(jìn)行了變厚度制件的成型加工，有效控制了不同厚度區(qū)域的制件表面質(zhì)量和收縮翹曲。本發(fā)明選擇了抗沖擊性能優(yōu)良的聚碳酸酯材料進(jìn)行成型，保證了制件的輕質(zhì)和透明性特點(diǎn)。本發(fā)明應(yīng)用了動(dòng)態(tài)變模溫控制技術(shù)，使模具溫度在熔體充填型腔階段控制處于塑料玻璃化溫度之上，在膨脹壓縮結(jié)束后迅速降低，充分冷卻定型制件，保證了制件表面質(zhì)量，減小了成型周期，降低了生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明的方法制備的制件透光率可達(dá)75％以上，有效區(qū)域光畸變可控在1/10以下。
【IPC分類(lèi)】B29B13-06, B29C45-76, B29C45-57, B29L11-00, B29C45-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104552740
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410772837
【發(fā)明人】顏悅, 王韜, 厲蕾, 葛勇
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日