CN100420645C - 模具结构及精密成型模具 - Google Patents

Abstract

一种模具结构，包括第一模具与第二模具。其中第一模具呈柱状，且第一模具之一端设有第一成型部，第二模具亦呈柱状，且第二模具之一端设有对应第一成型部的第二成型部。通过将第一模具之第一成型部及第二模具之第二成型部相对，构成型腔。另外，第一模具与第二模具之侧壁分别设置耐热树脂薄膜，且该耐热树脂薄膜表面设置高温粘结防止层。当第一模具与第二模具组装时，可通过耐热树脂薄膜受热易膨胀的特性，来改善第一模具容易倾斜或偏移的现象。

Description

模具结构及精密成型模具

技术领域

本发明涉及一种镜片成型模具，且特别涉及一种应用于光学镜片模具中的模具结构，以改善光学镜片之面形中心轴倾斜或偏移的问题。

背景技术

一般光学产品都具有精密的光学镜片组件，光学镜片大致可分为球面镜片及非球面镜片。目前球面镜片多以研磨来制造，非球面镜片则多以模制成型的技术来制造。

承上所述，公知的光学镜片的制造技术中，无论使用模制成型或喷射成型的方法，通常都是利用模具配合成对的模具形成型腔，在高温的环境下使软化的玻璃材料或塑料变形成所需的形状，并于冷却后得到所需的光学镜片。此模具及模具组装时通常存在加工公差，以使模具容易与模具组装。然而，此加工公差所形成的间隙容易造成模具于组装时发生倾斜或偏移的现象，使得制造出的光学镜片存在着面形中心轴倾斜或面形中心轴偏移的问题。

图1为一种公知的模具结构的剖视图。请参考图1，公知的模具结构100应用于筒形模具310中。此模具结构100包括呈柱状且相互对应之上模具110及下模具120，而上模具110及下模具120与筒形模具310组装以形成型腔130。另外，上模具110及下模具120面对型腔130的端面114、124分别镀有离型保护层160，以助于成型后之镜片脱模。

然而，在公知的光学玻璃模制过程中，极易发生两种因模具配合间隙所造成之面偏心状况。图2A与图2B为公知的模具结构的上模具于型腔中发生倾斜的示意图。请同时参考图2A图2B，首先，如图2A所示，先将下模具120与筒形模具310组装。之后，置入玻璃材料50于下模具120上，并将上模具110与下模具120进行组装。由于上模具110及下模具120与筒形模具310之间存在有加工公差所形成的间隙170，所以上模具110与下模具120容易与筒形模具310进行组装。然而，此间隙170容易造成上模具110于组装时发生程度不一的倾斜现象，使上模具110的中心轴C1与下模具120的中心轴C2之间产生一夹角θ。

所以，如图2B所示，当上模具110与下模具120压合使玻璃材料50成型时，玻璃材料50与上模具110接触的面形中心轴会与中心轴C1具有相同的倾斜现象，而在模制后得到存在有两面形倾斜之玻璃镜片次品50a。

图2C与图2D为公知的模具结构的上模具于型腔中发生中心轴偏移的示意图。请先参考图2C，上述之间隙170除了容易造成上模具110发生倾斜的现象，也容易使上模具110发生偏移的现象，导致上模具110的中心轴C1与下模具120的中心轴C2之间产生偏移量δ。

因此，如图2D所示，当上模具110与下模具120压合使玻璃材料50(如图2C所示)成型时，玻璃材料50与上模具接触的面形中心轴会与中心轴C1具有相同的偏移现象，而在模制后得到存在有两面形中心轴偏移之玻璃镜片次品50b。

图3绘示为公知的另一种模具结构的剖视图。请参考图3，此模具结构应用于一喷射模具320。此模具结构100a的上模具110a及下模具120a与喷射模具320之间同样存在加工公差所形成的间隙170a，此间隙170a容易造成上模具110a发生倾斜或偏移的现象。因此于喷射成型时，喷射材料60与上模具110a接触的面形中心轴会有倾斜或偏移的现象，而在成型后得到一存在有两面形中心轴倾斜或偏移之玻璃镜片次品。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种模具结构，应用于光学镜片模具中，以改善光学镜片之面形中心轴倾斜或偏移的问题。

本发明的另一目的是提供一种精密成型模具，应用于材料之成型，以改善材料之面形中心轴倾斜或偏移的问题。

基于上述目的，本发明提出一种模具结构，应用于光学镜片模具中。此模具结构包括第一模具以及第二模具。其中，第一模具呈柱状，且第一模具之一端设有第一成型部，而第二模具亦呈柱状，且第二模具之一端设有对应第一成型部的第二成型部。通过将第一模具之第一成型部及第二模具之第二成型部相对且组装于光学镜片模具中，于光学镜片模具中构成型腔。此外，第一模具与第二模具之侧壁分别覆设耐热膨胀层。

本发明还提出一种精密成型模具，应用于材料之成型。此精密成型模具包括模具组件以及两个模具。其中，模具组件及此两个模具配合构成型腔以容纳待成型之材料，且模具组件与至少其中一个模具之接触面之间，设置至少一耐热膨胀层。

综上所述，本发明之模具结构因于第一模具侧壁及第二模具侧壁设置耐热膨胀层，因此于玻璃材料模制成型或塑料喷射成型的过程中，可通过此耐热膨胀层之高热膨胀特性来填补模具与模具之间的间隙，以改善模具之中心轴容易发生倾斜或偏移的现象，进而改善光学镜片容易具有面形中心轴倾斜或偏移的问题。

此外，本发明之精密成型模具因于模具与模具组件之间的接触面设置一耐热膨胀层，所以于材料成型的过程中，可通过此耐热膨胀层之高热膨胀特性来填补模具与模具组件之间的间隙，以改善模具之中心轴发生倾斜或偏移的现象，进而改善精密成型模具所形成的材料容易具有面形中心轴倾斜或偏移的问题。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为公知的模具结构应用于模制成型的结构剖视图。

图2A与图2B为公知的模具结构的上模具倾斜示意图。

图2C与图2D为公知的模具结构的上模具偏移示意图。

图3为公知的另一种模具结构的结构剖视图。

图4为本发明一较佳实施例所述之模具结构的结构剖视图。

图5A至5C为本发明一较佳实施例之模具结构应用于模制成型的结构示意图。

图6为本发明一较佳实施例之另一种模具结构应用于喷射成型的结构剖视图。

主要元件标记说明

50：玻璃材料

50a、50b：玻璃镜片次品

50c：光学玻璃镜片

60：喷射材料

100、100a、200、200a：模具结构

110、110a、210、210a：上模具

114、124、214、224：端面

120、120a、220、220a：下模具

130、230：型腔

160、160a、260：离型保护层

170、170a、270、270a：间隙

212、212a：上模具侧壁

214a：上成型部

214b、224b：平面部

222、222a：下模具侧壁

224a：下成型部

240：耐热膨胀层

250：高温粘结防止层

310：筒形模具

320：喷射模具

C1、C2：中心轴

θ：夹角

δ：偏移量

具体实施方式

图4为本发明一较佳实施例之模具结构的剖视图。请参考图4，本实施例之模具结构200可应用于光学镜片模具中，其中光学镜片模具例如为筒形模具310。此模具结构200包括上模具210及下模具220。其中，上模具210呈柱状，且上模具210之一端面214设有上成型部214a及环绕上成型部214a的平面部214b。而下模具220亦呈柱状，且下模具220之一端面224设有对应上成型部214a的下成型部224a及对应平面部214b的平面部224b。通过将上模具210之上成型部214a与下模具220之下成型部224a相对且组装于筒形模具310内，于筒形模具310内形成型腔230，且上模具侧壁212与下模具侧壁222分别环设耐热膨胀层240，此耐热膨胀层240具有高热膨胀特性，而且，此耐热膨胀层240表面设置高温粘结防止层250。

上述之模具结构200中，上模具210的上成型部214a、平面部214b及下模具220的下成型部224a、平面部224b并分别设置有离型保护层260。

在本发明的第一实施例中，耐热膨胀层240用以填补上模具210及下模具220与筒形模具310之间的间隙270。此耐热膨胀层240的材质例如为聚酰亚胺(polyimide)，其系由联苯二酐及二胺(diamine)聚合而成，其中联苯二酐例如为联苯四羧酸二酐(Biphenyltetracarboxylic Dianhydride，BPDA)。此外，耐热膨胀层240的玻璃转化温度通常介于300～700℃，以防止其于高温环境下熔化。而耐热膨胀层240厚度通常介于1～6微米。另外，本实施例中以旋转涂布的方法将耐热树脂材料涂布于上模具侧壁212及下模具侧壁222，并经加热硬化后形成耐热树膨胀层240。

上述之模具结构200中，高温粘结防止层250用以防止耐热膨胀层240于高温下粘结于筒形模具310上。此高温粘结防止层250之材质可为类钻碳膜，非晶质碳膜或碳化物合金膜。此外，本实施例中将高温粘结防止层250设置于耐热膨胀层240表面的方法可为物理气相沉积法，其中类钻碳膜可使用离子镀法形成，而非晶质碳膜及碳化物合金膜可使用溅镀法形成。另外、本实施例中离型保护层260用以防止玻璃材料50(如图5A所示)粘结于上模具210之上成型部214a、平面部214b及下模具220之下成型部224a、平面部224b上。此离型保护层260的材质可为类钻碳膜或铂铱合金膜。

图5A至5C为上述模具结构应用于模制成型的结构示意图。请同时参考图5A至图5C，首先，如图5A所示，先将下模具220与筒形模具310组装。接着，置入玻璃材料50于下模具220之下成型部224a上，并将上模具210与筒形模具310进行组装。由于上模具210及下模具220与筒形模具310之间存在有加工公差所形成的间隙270，其宽度例如约为5～20微米，所以上模具210与下模具220容易与筒形模具310进行组装。然而，此间隙270容易造成上模具210于组装时发生程度不一的倾斜的现象，使上模具210的中心轴C1与下模具220的中心轴C2之间产生一夹角θ。然而，此问题将可于图5C中解决。

此外，如图5B所示，由于上模具210及下模具220与筒形模具310之间存在有加工公差所形成的间隙270，此间隙270除了容易造成上模具210发生倾斜的现象，也容易使上模具210发生程度不一的中心轴偏移的现象，导致上模具210的中心轴C1与下模具220的中心轴C2之间产生偏移量δ。然而，此问题与图5A中的问题将可于图5C中解决。

接着，请参照图5C，由于在本实施例中，上模具侧壁212与下模具侧壁222均设置有耐热膨胀层240，会受热膨胀，因此于模制成型的高温环境下，此耐热膨胀层240会均匀地膨胀，其膨胀率例如约为50％至80％，用以填补间隙270，进而扶正倾斜的上模具210，以及矫正发生倾斜或偏移的上模具210，进而得到面形良好之光学玻璃镜片50c。也就是说，耐热膨胀层240的膨胀会矫正上模具210之中心轴C1与下模具220之中心轴C2之间的夹角θ(如图5A所示)，以及矫正上模具210的中心轴C1与下模具220的中心轴C2之间产生的偏移量δ(如图5B所示)。在矫正上、下模具210、220之中心轴C1、C2后，上模具210之中心轴C1，将与下模具220之中心轴C2达成同轴或极接近同轴之需求，经模制制程后将可形成极低或无面倾斜或面偏移现象之光学玻璃镜片50c。

因此，在模制成型时，无论上模具210发生倾斜或偏移的现象，本实施例之模具结构200可通过设置于上模具侧壁212及下模具侧壁222的耐热膨胀层240受热易膨胀的特性，来消除或降低因模具配合造成之面倾斜与面中心偏移现象的发生，进而得到面形良好之光学镜片50c。

图6为上述模具结构应用于喷射成型的结构示意图。请参考图6，在此，光学玻璃模具为喷射模具320。在本实施例中，模具结构200a的上模具210a及下模具220a与喷射模具320之间存在间隙270a，以使上模具210a、下模具220a与喷射模具320之间容易组装。此间隙270a虽然容易造成上模具210a发生倾斜或偏移的现象，但是可通过设置于上模具侧壁212a与下模具侧壁222a的耐热膨胀层240，于喷射成型的高温环境下会均匀地膨胀的特性，来填补间隙270a，进而使上模具210a不容易发生倾斜或偏移的现象，因此可改善喷射成型的喷射材料60之面形中心轴倾斜或偏移的问题。

值得注意的是，在本发明一较佳实施例中，模具结构并非仅限于应用在光学镜片模具中，任何发明所属技术领域的普通专业人员在参照本发明之后，当可将此模具结构应用在其它模具组件中，惟其仍应属于本发明之范围内。

综上所述，本发明之模具结构因于模具之侧壁设置耐热膨胀层，因此于玻璃模制成型或塑料喷射成型的过程中，可通过此耐热膨胀层之高热膨胀特性来填补模具与模具之间的间隙，以改善模具之中心轴倾斜或偏移之现象，进而改善光学镜片之面形中心轴倾斜或偏移的问题，使得光学镜片的质量获得提高。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (16)

1. 一种模具结构，应用于光学镜片模具中，其特征是该模具结构包括：

第一模具，呈柱状，该第一模具之一端设有第一成型部；以及

第二模具，呈柱状，该第二模具之一端设有对应该第一成型部的第二成型部，通过将该第一模具之该第一成型部及该第二模具之该第二成型部相对且组装于该光学镜片模具中，于该光学镜片模具中构成型腔，而该第一模具与该第二模具之侧壁分别覆设耐热膨胀层，该耐热膨胀层为聚酰亚胺。

2. 根据权利要求1所述之模具结构，其特征是该第一模具之该第一成型部及该第二模具之该第二成型部分别设置有离型保护层。

3. 根据权利要求1所述之模具结构，其特征是该耐热膨胀层为树脂薄膜。

4. 根据权利要求1所述之模具结构，其特征是该聚酰亚胺是由联苯二酐及二胺聚合而成。

5. 根据权利要求1所述之模具结构，其特征是该耐热膨胀层的厚度介于1～6微米。

6. 根据权利要求1所述之模具结构，其特征是在该耐热膨胀层的表面还设有高温粘结防止层。

7. 根据权利要求6所述之模具结构，其特征是该高温粘结防止层之材料选自类钻碳膜，非晶质碳膜及碳化物合金膜所组成之一组材料中的一种。

8. 根据权利要求1所述之模具结构，其特征是该光学镜片模具为模制模具及喷射模具中之一种。

9. 一种精密成型模具，应用于材料之成型，其特征是该精密成型模具包括：

模具组件；以及

两个模具，其中该模具组件及该两个模具配合构成型腔，适于容纳该材料，且该模具组件与至少其中一个该模具之接触面间，设置至少一耐热膨胀层，该耐热膨胀层为聚酰亚胺。

10. 根据权利要求9所述之精密成型模具，其特征是该耐热膨胀层设置于该模具表面。

11. 根据权利要求9所述之精密成型模具，其特征是在该耐热膨胀层的外表面还设有高温粘结防止层。

12. 根据权利要求11所述之精密成型模具，其特征是该高温粘结防止层之材料选自类钻碳膜，非晶质碳膜及碳化物合金膜所组成之一组材料中的一种。

13. 根据权利要求9所述之精密成型模具，其特征是该模具于该型腔中的表面设置有离型保护层。

14. 根据权利要求9所述之精密成型模具，其特征是该耐热膨胀层的耐热温度大于该材料的成型温度。

15. 根据权利要求9所述之精密成型模具，其特征是该聚酰亚胺由联苯二酐及二胺聚合而成。

16. 根据权利要求9所述之精密成型模具，其特征是该耐热膨胀层厚度介于1～6微米。

Images