CN108819300A - 一种具有微结构的厚壁件透镜模具及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有微结构的厚壁件透镜模具，包括透镜模具本体，所述透镜模具本体为中空的半圆形结构，其表面表现为若干条旋转对称的曲线T；所述透镜模具本体表面设有若干个微结构，每两两所述微结构2的左右间距0.3mm，其上下间距根据曲线T不同曲率间距为0.18‑0.4mm。本发明提供一种简单有效、对机床要求低、适用范围大的具有微结构的厚壁件透镜模具及其加工方法。

Description

一种具有微结构的厚壁件透镜模具及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种具有微结构的厚壁件透镜模具及其加工方法。

背景技术

现代车灯行业中随着LED透镜模组的推广应用，使用PMMA材料进行注塑成型的模具越发频繁，如何在厚壁件透镜模具上增加微结构设计，如何在模具上进行微结构加工及控制该结构对光学性能的影响是此类模具的难点。

现有技术缺陷：目前，在厚壁件透镜模具上增加微结构大体有三种方法。

方法一，在模具表面使用药水腐蚀的方法加工微结构，通过控制腐蚀时间达到加工不同深度微结构图形的效果，缺点：①药水腐蚀方法加工的微结构，微结构的图形无法控制或者设计；②药水腐蚀加工的微结构深度无法精确控制，无法进行渐变调整；③药水加工的微结构最终模具表面无法得到镜面效果，在完成药水腐蚀加工后需进行抛光处理。

方案二，利用激光雕刻的方法加工透镜微结构，缺点：①激光雕刻加工微结构的模具，模具表面会有烧灼现象无法直接得到镜面效果；②激光雕刻微结构的方法无法精确控制加工范围，雕刻精度对设备要求极高，一致性难以保证。

方案三，在没有微结构的透镜表面通过刀具轨迹编程，加工出模具表面纹理，这种纹理也算是一种微结构。缺点：①这种微结构依赖于刀具轨迹生成，对于轨迹编程软件要求高；②这种加工方法需要多轴超精密加工数控机床，对设备要求高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种简单有效、对机床要求低、适用范围大的具有微结构的厚壁件透镜模具及其加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有微结构的厚壁件透镜模具，包括透镜模具本体，所述透镜模具本体为中空的半圆形结构，其表面表现为若干条旋转对称的曲线T；所述透镜模具本体表面设有若干个微结构，每两两所述微结构2的左右间距0.3mm，其上下间距根据曲线T不同曲率间距为0.18-0.4mm。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述的微结构为圆形微结构。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述透镜模具本体表面的圆形最高点0位处往下到其表面的2/3处为影响透镜光学性能截止线梯度值的区域，其表面的2/3处到表面末端1处为影响透镜光学性能HV区域；所述影响透镜光学性能截止线梯度值的区域内的圆形微结构直径为0.8mm，深度为0.005mm；所述影响透镜光学性能HV区域内的圆形微结构直径为0.8mm，深度为0.003mm。

一种具有微结构的厚壁件透镜模具的加工方法，包括如下步骤：

一、选择普通三轴数控铣机床，选择R2的刀具，机床转速S18800，机床走刀速度F300，同一刀路进行两次走刀加工，中间不进行换刀，第一次铣刀刀路抬高0.01mm进行；

二、做微结构的刀路轨迹需要选择从上螺旋向下，选择逆铣方式进行，走刀过程不能抬刀，从头顺滑连贯到底；

三、整个加工过程需要进行12小时，加工面积约50×70mm，需要保证机床保持开机状态，不可关机，不可回圆点，不可重复定位；

四、加工完成冲洗干净，使用研磨膏进行擦拭，得到镜面光洁度。

本发明的有益效果：本发明解决了背景技术中存在的缺陷：首先，在透镜模具本体表面进行微结构设计不同于在产品表面增加微结构然后复制到模具表面，优点是避免模具设计时由于不同的收缩影响微结构的分布。其次，设计的微结构为圆形微结构，直径为0.8mm是针对满足ECE配光要求中截止线梯度要求进行设计的，表现为直径0.8mm的圆形结构,0.005mm圆形深度，圆形左右间距0.3mm，上下间距根据曲线T1不同曲率间距为0.18-0.4mm。影响截止线梯度为整体曲线0-2/3处，剩余1/3曲线增加微结构影响光学的HV值，深度在0.003mm，可以使得光学较均匀，亮度满足光学要求。通过使用普通三轴数控床完成不规则曲面表面微结构的加工，方法简单对机床要求低，适合大范围推广使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的优选实施例的结构示意图；

图2是本发明的圆形微结构上下间距示意图；

图3是本发明的圆形微结构左右间距示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种具有微结构的厚壁件透镜模具，包括透镜模具本体101，所述透镜模具本体101为中空的半圆形结构，其表面表现为若干条旋转对称的曲线T；所述透镜模具本体1表面设有若干个微结构102，每两两所述微结构2的左右间距0.3mm，其上下间距根据曲线T不同曲率间距为0.18-0.4mm。本发明的微结构102优选为圆形微结构。透镜模具本体101表面的圆形最高点0位处往下到其表面的2/3处为影响透镜光学性能截止线梯度值的区域，其表面的2/3处到表面末端1处为影响透镜光学性能HV区域；所述影响透镜光学性能截止线梯度值的区域内的圆形微结构直径为0.8mm，深度为0.005mm；所述影响透镜光学性能HV区域内的圆形微结构直径为0.8mm，深度为0.003mm。

透镜的设计是根据不同透镜模组的焦距(根据整灯的内部空间进行设置)，不同的透镜模组口径(根据整车厂造型计算)通过光学软件计算得出的；因为焦距和口径是唯一的所以得出的透镜也是唯一的。首先，在透镜模具本体101表面进行微结构设计不同于在产品表面增加微结构然后复制到模具表面，优点是避免模具设计时由于不同的收缩影响微结构的分布。其次，设计的微结构102为圆形微结构，更换为别的形状也是可以的与图形面积大小有关；直径为0.8mm是针对满足ECE配光要求中截止线梯度要求进行设计的，表现为直径0.8mm的圆形结构,0.005mm圆形深度，圆形左右间距0.3mm，上下间距根据曲线T1不同曲率间距为0.18-0.4mm。影响截止线梯度为整体曲线0-2/3处，剩余1/3曲线增加微结构影响光学的HV值，深度在0.003mm，可以使得光学较均匀，亮度满足光学要求。

具有微结构的厚壁件透镜模具的加工方法的的操作步骤如下：

①选择机床为普通三轴数控铣，选择R2的刀具，机床转速S18800，机床走刀速度F300，同一刀路进行两次走刀加工，中间不进行换刀可以保证表面光洁度，第一次铣刀刀路抬高0.01mm进行；

②做微结构的刀路轨迹需要选择从上螺旋向下，选择逆铣方式进行。走刀过程不能抬刀，从头顺滑连贯到底。

③整个加工过程需要进行12小时，加工面积约50×70mm，需要保证机床保持开机状态，不可关机，不可回圆点，不可重复定位

④加工完成冲洗干净，使用W5研磨膏进行擦拭，得到镜面光洁度。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种具有微结构的厚壁件透镜模具，其特征在于：包括透镜模具本体1，所述透镜模具本体101为中空的半圆形结构，其表面表现为若干条旋转对称的曲线T；所述透镜模具本体101表面设有若干个微结构102，每两两所述微结构2的左右间距0.3mm，其上下间距根据曲线T不同曲率间距为0.18-0.4mm。

2.根据权利要求1所述的一种具有微结构的厚壁件透镜模具，其特征在于：所述的微结构102为圆形微结构。

3.根据权利要求2所述的一种具有微结构的厚壁件透镜模具，其特征在于：所述透镜模具本体101表面的圆形最高点0位处往下到其表面的2/3处为影响透镜光学性能截止线梯度值的区域，其表面的2/3处到表面末端1处为影响透镜光学性能HV区域；所述影响透镜光学性能截止线梯度值的区域内的圆形微结构直径为0.8mm，深度为0.005mm；所述影响透镜光学性能HV区域内的圆形微结构直径为0.8mm，深度为0.003mm。

4.一种具有微结构的厚壁件透镜模具的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

一、选择普通三轴数控铣机床，选择R2的刀具，机床转速S18800，机床走刀速度F 300，同一刀路进行两次走刀加工，中间不进行换刀，第一次铣刀刀路抬高0.01mm进行；

二、做微结构2的刀路轨迹需要选择从上螺旋向下，选择逆铣方式进行，走刀过程不能抬刀，从头顺滑连贯到底；

三、整个加工过程需要进行12小时，加工面积约50×70mm，需要保证机床保持开机状态，不可关机，不可回圆点，不可重复定位；

四、加工完成冲洗干净，使用研磨膏进行擦拭，得到镜面光洁度。