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八工位旋转模具打造厚壁光学部件
作者:Uwe Becker
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塑料模具展厅
注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ...
采用旋转模具,可使厚壁光学元件通过逐层加工的形式实现注塑生产。透镜选用塑料来代替玻璃,不仅实现更多样化的设计空间,同时在无损品质的前提下,可显著降低元件重量。在厚壁光学元件的生产中,生产周期是至关重要的因素。智能模具解决方案通过逐层注塑透镜的方法,可实现生产周期的大幅缩短。

包覆成型是多组分注塑技术中常用到的一种。在进入实际包覆成型加工环节之前,预制品先制造出来,随后被熔体层包覆成型。包覆成型工艺往往会用到专用的特殊模具和设备。在众多组件中,包括两个彼此独立的注塑单元,这两个注塑单元与其他外围设备仪器,都可通过高性能机器控制单元来操控运行。

今年的Arburg科技日展示了该项经典技术是如何在厚壁光学元件的高效生产中大放异彩的,Arburg公司是一家注塑设备制造商。八工位旋转模具是全自动制造单元的核心,该模具由位于德国艾斯林根的Wilhelm Weber有限责任公司出品,若干项目合作者参与了模具的设计和制造。

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三步骤填充型腔

合模力1,500 kN的电动Allrounder 520A位于生产单元的中心,用于生产厚壁聚碳酸酯(PC)透镜(PC制造商:拜耳材料科技),这些透镜会被用于例如车头灯这样的用途。采用多时段旋转模具,若干包覆成型步骤,间以短暂的冷却步骤,最终制造出的成品元件厚度为25mm。电动旋转单元(亦是Weber出品)以45°角的幅度旋转模腔,经过八个独立的模具工位,将其传送到准确位置,最终获得透镜的层结构。

多时段旋转模具的标志是三个注塑工位和四个冷却工位。最初由型号为400的水平注塑单元制造出透镜半成品。在接下来的步骤中,型号为70的垂直注塑单元将半成品包覆两个外层。在包覆成型步骤之间,元件会被冷却。在注塑成型之后,第八步也就是最后一步,六轴机器人将密闭模具中的成品三层透镜传送至光学检验单元,由一部相机检查过尺寸稳定性后,再将元件移走放置。

包括机器人的自动移除和放置环节在内的整个周期所需要时长,已经比其他加工工艺显著缩短。以传统常用工艺(多层注塑成型)生产该类型的元件,花费大约180秒。以单步骤完成整个加工,整个生产周期甚至要耗费600秒(近10分钟)。如上文所阐述的采用多时段模具进行多组分生产加工,所有的步骤可同时进行。根据冷却时间与模具壁厚的平方成正比的原理,整个周期在实践中可缩短至仅约60秒。

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高度工艺整合

Arburg全自动设备配备有标志性的主轴传动机构,设备因其才得以精确运行,可进行无主轴、直接且精准可重复的生产,其能耗比液压设备低50%。当Allrounder设备运行减速时,其液冷和闭合电动伺服驱动,以及能源复原功能,都可保证设备的高能效。所有生产步骤都整合在加工工艺中,通过注塑设备的Selogica控制组件便可简易便捷地进行控制。该控制功能可覆盖包裹旋转运动在内的整个注塑加工流程。

系统中也整合进了机器人,用户通过已经设置的Selogica用户界面,便可自行编程。六轴机器人以高度灵活性和紧凑设计著称,在系统中仅需占据非常小的空间,却可完成高复杂度的处理任务,例如,靠近轮廓线的后处理,或在本文中举的例子,对精密注塑元件进行细致地处理和检查。在线元件处理和加工环节之间的的互相关联,亦可便捷实现。仅需通过具有上述Selogica系统标志的独立手持操作单元,即可对所有加工环节进行编程。

设备和机器人系统都可实现数据共享,因而企业也可实现运营的高度整合。设备控制系统和机器人系统之间强化了实时关联,从而实现了同步运行,并显著缩短了生产周期。当执行标准任务时,例如常规位置的单步骤运动,或对单一加工进行编程时,系统也能够提供比以往更强大的功能。

包覆成型:厚壁注塑的完美实现

这项在科技日所展示的包覆成型技术,其四个项目合作伙伴已经联手验证了,该工艺可通过单一操作进行厚壁元件例如透镜的制造生产,且保障了生产的精准、迅速以及安全,为生产实践提供了一个区别与以往的可靠得力选择。电动旋转单元在旋转的过程中,逐步多次包覆透镜最终获得成品。该工艺中的所有加工环节可同时进行,且单独冷却时间较之传统工艺所要求的冷却时间更短,使得生产周期得以大幅缩短。生产加工在两个注塑单元进行,由六轴机器人系统在第八个注模具工位上完成元件的移除,在此过程中,其他工位上的模具仍然保持闭合,这更进一步缩短了生产周期。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2014-12-2)
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