CN103878273A - 一种钛镍形状记忆合金眼镜架部件的制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明是对一种钛镍形状记忆合金眼镜架部件的制造工艺及设备其制造设备的改进。该制造设备，包括一内设有热弯通道的钢模，所述热弯通道为一横截面为圆孔而其圆孔直径比钛镍合金线料直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道，定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的曲率，而入口端的曲率较小接近直线；相比较在先申请，本发明由柔性推动栓以及设在钢模的入口端一侧的气压推动装置通过高压气压推进所述的钛镍合金线段从热弯通道的入口端至定形端，操作方便，生产效率提高；通过调节高压气压可以控制推进速度和推进过程，提高了工艺的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及人们日常佩戴的眼镜的制造工艺，尤其是涉及到一种钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造设备。
背景技术
本发明是本申请人就相同主题的在先申请201410044550.3的后续申请。
本发明与本申请人的在先申请201410044550.3一种钛镍形状记忆合金眼镜架部件的制造工艺及设备，有相同的制造工艺而用于该工艺的设备有不同，是对在先申请的制造工艺其制造设备的改进。
作为新材料新技术的钛镍形状记忆合金因具有极好的超弹性、眼镜佩戴使用中可作大幅度弯曲变形而能恢复原形、以及优秀的耐蚀性及生物相溶性而与汗液不发生反应等优良的材料特性而在高档眼镜的消费领域有很大的研发和产业化需求。业界通常将钛镍(TiNi)形状记忆合金线材用于制作高档钛合金眼镜的眼镜腿和中梁。
为了满足消费者对钛镍形状记忆合金眼镜架的功能特异性追求，眼镜业界经销商比如Luxottica对厂家生产制造眼镜架提出了例如图1、图2所示的钛镍形状记忆合金眼镜架测试要求。图1表示的测试要求包括：用手或测试装置分别夹持两镜框，按照图1中所示的箭头的方向扭曲眼镜架，至形成如图所示的两镜框间90度的角度，让镜架自然恢复到原位，数次重复这样的扭曲。图2表示的测试要求包括：将眼镜架如图所示的弯曲，至形成如图所示的两镜框间90度的角度，让镜架自然恢复到原位，数次重复这样的弯曲。
这些的测试要求，对钛镍形状记忆合金眼镜架的中梁部件的超弹性和强度提出了较高的要求。所述的“中梁”通常包括指俗称的“鼻梁”。
由于钛镍形状记忆合金的材料特性，弯制工艺不同，则受力及应力响应不同，影响到钛镍合金段料内材料组织，即影响到成形后的中梁部件的超弹性性能表现。业界生产中通常采用的弯制工艺，将经过热处理的中梁钛镍形状记忆合金线段，呈两端桥架于下模，上模从居中拍打下来后变形弯曲。这样的工艺中，记忆合金段料内易形成局部应力集中和突变，造成晶体缺陷，影响段料内晶体组织的相变均匀性，成形后的中梁配件的不能有较佳的超弹性性能表现。
由此而造成的产品缺陷，在前述的测试中，镜架不能自然恢复到原位，或者中梁容易折断。
发明内容
针对现有的钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件弯制工艺的缺陷，本发明提供一种改进的钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造工艺的制造设备。
本发明一种钛镍形状记忆合金眼镜架的中梁部件的制造工艺，包括下料、清洗、滚筒、热处理等工序，其特征在于：将经过热处理的钛镍合金线段，在300℃～400℃下推入一钢模内的曲率由小至大渐进变化的曲线形热弯通道的入口端，3～8秒推到所述热弯通道的定形端，在钢模定型端中冷却至200℃以下出模；所述的热弯通道是形成在一钢模内的一横截面为圆孔其圆孔直径比钛镍合金线段直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道，入口端曲率较小而接近直线，而定型端曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的弯曲曲率；所述的钢模模温保持在100℃～150℃。从定形端分模而出定形后的中梁部件。
该中梁部件经连接可直接与镜片框焊接的材料部件，比如丝通，或者经获得镀层后与眼镜框焊接。
较佳的，设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，即：热弯通道的中心曲线为一渐开线，所述的渐开线的基圆半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。
众所周知的，针对不同Ti—Ni组分的记忆合金材料为获得超弹性有不同的热处理工艺，因而为实现上述制造工艺，不同Ti-Ni组分的记忆合金材料在将合金线段推入热弯通道前的热处理工序有不同的热处理工艺。
根据上述的制造工艺，本发明用于该工艺的设备，包括一内设有热弯通道的钢模，所述的热弯通道为一横截面为圆孔而其圆孔直径比所要弯制的钛镍合金线料直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道；所述的定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的弯曲曲率，而入口端的曲率较小接近直线；定型端为曲线形通道的末端；所述的中梁部件能从定型端分模出。还包括一可柔性的弯曲的柔性推动栓以及一设在所述钢模的入口端一侧的气压推动装置；所述的柔性推动栓主体为可柔性的弯曲的条状圆柱体，可由超弹性的形状记忆合金构成或者由耐热的高分子材料构成，其上设有至少一个可在所述热弯通道中阻挡气流通过的凸起圈；所述的气压推动装置具有一出口连通且对齐热弯通道，且具有钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置、气压阀，钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置连接气压阀，气压阀连接高压气源；柔性推动栓在高压气压作用下推动所述的钛镍合金线段从热弯通道的入口端至定形端。
如前所述，优选的，该设备，设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，即：热弯通道的中心曲线为一渐开线，所述的渐开线的基圆半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。
较佳的，所述的钢模分为上下两半，在上下两半各设有所述的热弯通道的一半，即上下两半各设有半圆截面的曲线槽，上下两半合模而形成所述的热弯通道。
由上述的制造工艺，在钛镍合金线段弯曲成形的过程中，先进入接近直线的小曲率弯道，逐渐渐进的推进到大曲率弯道，钛镍合金线段呈从接近直线的小曲率渐进变形弯曲到大曲率，直到镜架要求的中梁部件的弯度；钛镍合金线段的变形应力是逐渐渐进的产生，并逐渐渐进的分布到整个合金线段，渐进变化的应力引导合金基体变形位错以及晶粒生长取向和分布也渐进有序产生并且均匀分布；有益于超弹性相变的均匀性，使得超弹性有更好的表现。同时避免了在合金线段二端或者中部产生由剪切应力引起的材料缺陷，避免该中梁部件容易折断。
由上述本发明的制造设备，相比较于本申请人的在先申请，柔性推动栓以及设在所述钢模的入口端一侧的气压推动装置，使得通过高压气气压推进所述的钛镍合金线段从热弯通道的入口端至定形端，相比较用柔性推针推进而操作方便很多，生产效率提高；通过调节高压气气压可以控制推进速度和推进过程，推进过程、推进速度的控制效果更好，提高了工艺的稳定性。
附图说明
图1为钛镍形状记忆合金眼镜架一种测试要求示意图；
图2为钛镍形状记忆合金眼镜架一种测试要求示意图；
图3是本发明制造设备实施例一的组件之一，一内设有热弯通道的钢模的上模的示意图，其与图4各为钢模的上下两半，其上设有半圆截面的曲线槽；
图4是图3所示的钢模的下模的示意图；
图5是本发明制造设备实施例一的组合示意图；
图6是图5中A-A截面放大示意图；
图7是图5中A-A截面另一状态放大示意图；
图8是实施例一中的柔性推动栓的放大示意图；
图9是实施例二中的柔性推动栓的放大示意图。
具体实施方式
实施例一：
将直径为
含Ti的原子比为43.7％的钛-镍形状记忆合金线材，下料成长度为30mm的线段，清洗，滚筒，在420℃热处理25分钟，在300℃将合金线段推入如后面所述的钢模(1)内的曲率由小至大逐渐变化的热弯通道(2)入口端，3～4秒推至所述热弯通道定形端，在钢模定形端中冷却至150℃以下分模出模。钢模模温保持在100℃。
该出模后的中梁部件经连接可与镜片框直接焊接的材料制成的丝通后再与眼镜框焊接，制成的眼镜架可顺利通过如前所述的图1、图2所示的测试，并且可作超出所述测试要求的变形更大的弯曲和扭曲，超弹性表现更佳。对于有多个不同空间方向的弯弧的眼镜架中梁，可选择本工艺制作出的弯弧作为所述测试中变形量最大的弯弧，在此基础上再作另一弯弧的变形。
在本实施例，为实现所述制造工艺，采用如下所述的设备：
如图3至图9所示。在这里，钢模(1)分为上下两半，在上模(3)和下模(4)各设有所述的热弯通道的一半，即上下两半各设有半圆截面的曲线槽，上下两半合模而形成所述的热弯通道(2)。
在本实施例，设置上下两半钢模合模后，两半圆截面的曲线槽合并成一其中心曲线为一渐开线的曲线形通道。该渐开线的基圆(12)半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。该曲线形通道的横截面为直径
的圆孔，比钛镍合金线料直径稍大。入口端(5)的入口设在钢模一立侧面，从入口端到定型端(6)曲率由小至大渐进变化。定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的弯曲曲率。在这里镜架要求的中梁部件的圆弧半径为10mm。为使得入口端(5)曲率较小，较接近直线，但又不致于钛镍合金线段在热弯通道中的推进行程太长，在本实施例所述的渐开线的展开角设为360度。设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，有益于进一步减弱钛镍合金线段在产生形变时在垂直于应变方向的突变应力。图示中的刚模上设有定位的导柱(9)和定位孔(10)用于合模定位。当上下模分开，中梁部件从定型端分模取出。
如图5至图9所示，用于前述制造工艺的设备还包括一可柔性的弯曲的柔性推动栓(11)以及一设在所述钢模的入口端一侧的气压推动装置。
所述的柔性推动栓(11)主体为可柔性的弯曲的条状圆柱体，在本实施例，其由耐热橡胶材料构成，在其上设有2个在热弯通道中阻挡气流通过的凸起圈(13)，如图8所示；可以在其接触钛镍合金线段的前端(14)喷涂有可耐热300℃高温的涂料。这里，条状圆柱体设为总长12mm，凸起圈(13)的直径设为条状圆柱体的直径设为
所述的气压推动装置具有一出口(23)连通且对齐热弯通道(2)，其包括有钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置(7)、气压阀(8)，钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置(7)连接气压阀，气压阀由气管(11)连接高压气源。
本实施例的钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置(7)，具有一设置在一外套(20)内的设有第一装入槽(18)的转动栓(17)，以及一设有第二装入槽(21)且在两端设有偏心通孔(23，25)的外套(20)。所述的第一装入槽(18)是在转动栓(17)其圆柱体的侧表面往内开设的一从圆柱体一端到另一端的通槽(18)，该通槽横截面的下半部相同于热弯通道(2)横截面的下半部，上半部设为热弯通道横截面的圆孔直径宽度，槽的高度也等于热弯通道截面的圆孔直径，以便可以进出且正好可容置下钛镍合金线段，这如图6、图7所示。转动栓(17)上设有手柄(19)以转动转动栓，外套(20)上设有周向上的手柄转动槽(22)，可供转动角度定位。设置手柄在手柄转动槽中的一定位位置是第一装入槽(18)与第二装入槽(21)对齐的位置，这时呈现出一装入口，如图6所示，钛镍合金线段以及柔性推动栓皆从这一装入口装入到转动栓(17)中。设置转动手柄至手柄转动槽的另一侧时，转动栓转过的角度正好使得第一装入槽(18)对齐外套两端的偏心通孔(23，25)，且由外套完全关闭了所述第一装入槽的上表面，如图7及图5所示。
在本实施例，由外套(20)的前端(15)进入到热弯通道入口端(5)的钢模中，其前端(15)的偏心通孔(23)直接提供为所述的气压推动装置的出口(23)，连通且对齐热弯通道(2)；外套(20)的后端设有一连通了其后端的偏心通孔(25)的连接头(24)用以连接连接管(16)，连接管(16)连接气压阀。
打开气压阀，柔性推动栓在高压气压作用下推动所述的钛镍合金线段从热弯通道的入口端至定形端。
实施例二：
与实施例一不同之处在于，所述的柔性推动栓(11)由超弹性的形状记忆合金构成，这里选择由柔性较好的铜基形状记忆合金材料构成，如图9所示，在条状圆柱体的末端设有一直径较条状圆柱体直径大的凸起圈(13)，且具有一个直径稍大于条状圆柱体直径的前端，本实施例这里：凸起圈(13)的直径设为
头部直径设为条状圆柱体的直径设为
柔性推动栓总长13mm。该柔性推动栓可由一段铜基形状记忆合金线材研磨出。
Claims (6)
1.一种钛镍形状记忆合金眼镜架中梁部件的制造设备，
包括一内设有热弯通道的钢模，所述的热弯通道为一横截面为圆孔而其圆孔直径比所要弯制的钛镍合金线料直径稍大的、具有入口端和定型端且从入口端到定型端曲率由小至大渐进变化的曲线形通道；定型端的曲率等于或稍小于镜架要求的中梁部件的弯曲曲率，而入口端的曲率较小接近直线；定型端为曲线形通道的末端；中梁部件从定型端分模出；其特征在于：
还包括一可柔性的弯曲的柔性推动栓以及一设在所述钢模的入口端一侧的气压推动装置；所述的柔性推动栓主体为可柔性的弯曲的条状圆柱体，可由超弹性的形状记忆合金构成或者由耐热的高分子材料构成，其上设有至少一个可在所述热弯通道中阻挡气流通过的凸起圈；所述的气压推动装置具有一出口连通且对齐热弯通道，其包括有钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置、气压阀，钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置连接气压阀，气压阀连接高压气源；柔性推动栓在高压气压作用下推动所述的钛镍合金线段从热弯通道的入口端至定形端。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的钛镍合金线段及柔性推动栓装入装置，具有一设置在一外套内的设有第一装入槽的转动栓，以及一设有第二装入槽且在两端设有偏心通孔的外套；所述的第一装入槽是在转动栓其圆柱体的侧表面往内开设的一从圆柱体一端到另一端的通槽，该通槽横截面的下半部相同于热弯通道横截面的下半部，上半部设为热弯通道横截面的圆孔直径宽度，槽的高度等于热弯通道截面的圆孔直径；转动栓上设有手柄以转动转动栓，外套上设有周向上的手柄转动槽；设置手柄在手柄转动槽中的一定位位置是第一装入槽与第二装入槽对齐的位置，其呈现出一装入口，可供钛镍合金线段以及柔性推动栓装入到转动栓中；设置转动手柄至手柄转动槽的另一侧时，转动栓转过的角度正好使得第一装入槽对齐外套两端的偏心通孔，且由外套完全关闭了所述第一装入槽的上表面。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述外套的前端进入到热弯通道入口端的钢模中，其前端的偏心通孔直接提供为所述的气压推动装置的出口，连通且对齐热弯通道；外套的后端设有一连通了其后端的偏心通孔的连接头。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：设置所述的热弯通道的曲率渐变近似一渐开线的曲率渐变，即：热弯通道的中心曲线为一渐开线，所述的渐开线的基圆半径等于或接近镜架要求的中梁部件的弯曲半径，且将该渐开线的起始段与所述定型端的中心曲线圆滑连接。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的柔性推动栓由耐热橡胶材料构成，在其接触钛镍合金线段的前端喷涂有可耐高温的涂料。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的柔性推动栓由超弹性的铜基形状记忆合金材料构成，在条状圆柱体的末端设有一直径较条状圆柱体直径大的凸起圈，且具有一个直径稍大于条状圆柱体直径的前端。
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