CN112612097A - 一种热压一体成型的红外镜头、其成型模具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热压一体成型的红外镜头、其成型模具及其制备方法，一种热压一体成型的红外镜头，包括镜筒和透镜；镜筒内侧沿周边开设有定位槽，透镜侧壁设有沿周边设置的定位凸起，透镜上的定位凸起与镜筒上的定位槽相互匹配；透镜设置在镜筒内侧、且透镜的定位凸起紧密嵌合在镜筒的定位槽内，透镜的侧壁与镜筒的内侧壁之间为紧密配合。本发明热压一体成型的红外镜头，同心度高、稳定性好，且结构简单，成型方便，能够在确保镜组同心度及粘结力的同时，实现将镜筒与非球面透镜一次性热压成型，省去后道镜头组装工序，可有效缩减产品生产流程，提高产品生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种热压一体成型的红外镜头、其成型模具及其制备方法，属于一体成型的红外镜头领域。
背景技术
红外镜头的应用范围非常广泛，既可以作红外对应特殊用途，也可以用作普通镜头。依据使用场合不同，红外对应镜头可以与常规的彩色摄像机、黑白摄像机以及日夜转换摄像机等灵活地配合使用。
目前红外镜头的制备为先将透镜制备成型后，再与镜筒装配，装配的方式主要有点胶与压圈等方式。生产实践中，前述装配方法很容易引起镜组偏心，这就对员工装调技能提出了很高的要求，且生产流程的多出了装配的环节，降低了生产效率，提高了生产成本。
发明内容
本发明提供一种热压一体成型的红外镜头、其成型模具及其制备方法，克服了现有技术的不足，实现了透镜和镜筒的一体成型，且省去了装配的环节，确保了镜头的同心度和结构强度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种热压一体成型的红外镜头，包括镜筒和透镜；镜筒内侧沿周边开设有定位槽，透镜侧壁设有沿周边设置的定位凸起，透镜上的定位凸起与镜筒上的定位槽相互匹配；透镜设置在镜筒内侧、且透镜的定位凸起紧密嵌合在镜筒的定位槽内，透镜的侧壁与镜筒的内侧壁之间为紧密配合。
上述透镜的侧壁与镜筒的内侧壁之间为紧密配合，指透镜与镜筒之间无空隙、且不会相对移动；透镜上的定位凸起与镜筒上的定位槽相互匹配，指透镜上的定位凸起与镜筒上的定位槽形状相同、相互适应，定位凸起可匹配在定位槽内；透镜的定位凸起紧密嵌合在镜筒的定位槽内，也即定位凸起与定位槽之间为紧密配合、不会相对移动。
上述热压一体成型的红外镜头，同心度高、稳定性好，且结构简单，方便成型。
为了进一步提高热压一体成型的红外镜头的稳定性，定位槽为截面为V形的环形槽。这样能更好地确保透镜在镜筒上的嵌合稳定性。
一种制备上述热压一体成型的红外镜头的模具，包括上模具、下模具、套筒和型环；型环为环形结构，型环设在上模具和下模具之间；套筒套设在上模具和下模具的外围，上模具、下模具、套筒和型环均同轴设置，套筒的顶部高于上模具的底部、低于上模具的顶部。
使用时，将镜筒放置在型环内侧，预形体置于镜筒内侧，然后将装配好的模具投入模压机进行热压成型，冷却，然后移走上模具，取出镜筒和透镜复合为一体的红红外镜头。
作为常识，上模具和下模具与镜筒和预形体正对的部分，与红外镜头成型后的形状相适应，也即经过上模具和下模具热压成型，即可得到所需形状的红外镜头，这样模压的一般原理，本申请不再赘述。
装配时，由套筒保证上/下模具与型环的同心度；热压成型时，由型环保证镜筒与整套模具的同心度。
套筒的顶部高于上模具的底部、低于上模具的顶部，也即套筒可同时对上模具、下模具和型环起到定位作用，同时不影响热压时，上模具的向下移动。
优选，上述上模具、下模具、套筒和型环所用材质相同。
为了提高红外镜头的质量，上述镜筒所用材质的热胀系数大于型环的热胀系数。这样可以更好地保证非球面透镜与镜筒的同心度。热压成型过程中，镜筒材质的热胀系数大于型环的热胀系数，使得镜筒外径与型环内径的紧密配合，以保证镜筒与整套成型模具的同心度，热压完成冷却后，镜筒会自动与型环松脱，不影响脱模。
为了兼顾成本和产品质量，镜筒所用材质为铝；型环所用材质为钨钢。
为了方便装配，同时确保同心度，上述套筒内侧上模具、下模具和型环的外径均相等。进一步优选，套筒内侧壁距离上模具、下模具和型环的单边间隔均为1～3um。既方便装配，又能保证整套成型模具的同心度。型环内侧壁与镜筒的单边间隔由两种材质的热胀系数差异及镜筒外径大小决定，此产品型环内测壁与镜筒单边间隔为0.05mm。本申请单边间隔为同轴心设置时，不同部件侧壁之间的间隔。
为了提高模具的稳定性，同时方便使用，上模具顶部沿周边设有第一外沿，下模具底部沿周边设有第二外沿，套筒位于第一外沿和第二外沿之间，套筒的底部落在第二外沿上、套筒的顶部低于第一外沿。
一种热压一体成型的红外镜头的制备方法，利用上述模具制备，包括如下步骤：
1)依次进行如下操作：将型环置于下模具顶部，将套筒套在下模具和型环的外围，将镜筒放置在型环内侧，将预形体置于镜筒内侧，将上模具滑配于套筒内，其中，镜筒、上模具、下模具、套筒和型环均同轴设置；
2)将步骤1)装配完的整套成型模具投入模压机进行热压成型，热压成型的温度为120～230℃，压力为0～0.4mpa；
3)冷却、将整套成型模从模压机中取出，然后移走上模具，取出镜筒和透镜复合为一体的红红外镜头。
上述制备方法，实现了透镜和镜筒的一体成型，且省去了装配的环节，同时确保了镜头的同心度和结构强度；生产稳定性好，不同批次产品的质量稳定。
为了进一步提高热压成型的质量，步骤2)中的模压机为连续八站式模压机，八站式热压成型依次包括：180±5℃下预热87±5s，180±5℃下预热87±5s，185±5℃下预热87±5s，200±5℃下预热87±5s，220±5℃、0.4±0.02mpa下热压87±5s，180±5℃、0.2±0.02mpa下热压87±5s，140±5℃、0.1±0.02mpa下热压87±5s，120±5℃、0.1±0.02mpa下热压87±5s。
为了提高镜头的同心度，同时方便操作，步骤2)中，镜筒材质的热胀系数大于型环的热胀系数，热压成型过程中，镜筒外径与型环内径的紧密配合，以保证镜筒与整套成型模具的同心度；热压成型时，软化的预形体填充镜筒内侧的V形定位槽，加固成型透镜与镜筒的粘结；步骤3)中，冷却，镜筒与型环脱离，利用真空吸笔取出镜筒和透镜复合为一体的红外镜头。
本申请预形体为透镜的预形体，成型后形成透镜。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明热压一体成型的红外镜头，同心度高、稳定性好，且结构简单，成型方便，能够在确保镜组同心度及粘结力的同时，实现将镜筒与非球面透镜一次性热压成型，省去后道镜头组装工序，可有效缩减产品生产流程，提高产品生产效率；本发明模具装配时，使用套筒保证了上/下模具以及型环的同心度；热压时，利用镜筒材质的热胀特性，使得镜筒外径与型环内径紧密配合，保证了镜筒与成型用上/下模具等各单元的同心度，减小了一体化成型后镜组的偏心；进一步，利用镜筒的V形定位槽设计，保证了成型后的红外非球面透镜能够牢固的嵌入镜筒。
附图说明
图1为本发明热压一体成型的红外镜头成型前的装配示意图；
图2为本发明热压一体成型的红外镜头成型后的装配示意图；
图3为本发明热压一体成型的红外镜头正面示意图；
图4为本发明热压一体成型的红外镜头背面示意图；
图中，101为套筒，102为下模具，103为上模具，104为型环，105为镜筒，106为预型体，107为红外透镜，108为一体化成型的红外镜头。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本申请“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等方位词为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
如图1-2所示，一种制备上述热压一体成型的红外镜头的模具，包括上模具、下模具、套筒和型环；型环为环形结构，型环设在上模具和下模具之间；上模具顶部沿周边设有第一外沿，下模具顶部沿周边设有第二外沿；套筒套设在第一外沿和第二外沿之间的上模具和下模具的外围，上模具、下模具、套筒和型环均同轴设置，套筒的顶部高于上模具的底部、低于上模具的第一外沿，套筒的顶部与第一外沿之间的间隔不小于热压时，上模具向下移动的位移，以不影响热压成型。
一种热压一体成型的红外镜头的制备方法，包括如下步骤：
1)依次进行如下操作：将型环置于下模具顶部，将套筒套在下模具和型环的外围，将镜筒放置在型环内侧，将预形体置于镜筒内侧，将上模具滑配于套筒内，其中，镜筒、上模具、下模具、套筒和型环均同轴设置；镜筒所用材质为铝；上模具、下模具、套筒和型环所用材质为钨钢；套筒内侧壁距离上模具、下模具和型环的单边间隔均为1～3um；型环内侧壁与镜筒的单边间隔为0.05mm；镜筒内侧设有沿周边设置的V形定位槽；
2)将步骤1)装配完的整套成型模具(如图1所示)投入模压机进行热压成型，热压成型后的结构如图2所示，模压机为连续八站式模压机，八站式热压成型依次包括：180℃下预热87s，180℃下预热87s，185℃下预热87s，200℃下预热87s，220℃、0.4mpa下热压87s，180℃、0.2mpa下热压87s，140℃、0.1mpa下热压87s，120℃、0.1mpa下热压87s。
热压成型过程中，镜筒材质的热胀系数大于型环的热胀系数，镜筒外径与型环内径的紧密配合，保证了镜筒与整套成型模具的同心度；热压成型时，软化的预形体填充镜筒内侧的V形定位槽，加固了透镜与镜筒的粘结，形成了透镜上的定位凸起与镜筒上的定位槽的匹配粘结，确保了红外镜头的结构强度和稳定性；
3)冷却、将整套成型模从模压机中取出，镜筒与型环脱离，然后移走上模具，取出镜筒和透镜复合为一体的红红外镜头，依据上述方法小试生产300个红外镜头，产品偏心均小于60秒，产品粘结力均大于300N，满足产品性能要求。
Claims (10)
1.一种热压一体成型的红外镜头，其特征在于：包括镜筒和透镜；镜筒内侧沿周边开设有定位槽，透镜侧壁设有沿周边设置的定位凸起，透镜上的定位凸起与镜筒上的定位槽相互匹配；透镜设置在镜筒内侧、且透镜的定位凸起紧密嵌合在镜筒的定位槽内，透镜的侧壁与镜筒的内侧壁之间为紧密配合。
2.如权利要求1所述的热压一体成型的红外镜头，其特征在于：定位槽为截面为V形的环形槽。
3.一种制备权利要求1或2所述的热压一体成型的红外镜头的模具，其特征在于：包括上模具、下模具、套筒和型环；型环为环形结构，型环设在上模具和下模具之间；套筒设在上模具和下模具的外围，上模具、下模具、套筒和型环均同轴设置，套筒的顶部高于上模具的底部、低于上模具的顶部。
4.如权利要求3所述的模具，其特征在于：镜筒所用材质的热胀系数大于型环的热胀系数。
5.如权利要求4所述的模具，其特征在于：镜筒所用材质为铝；型环所用材质为钨钢。
6.如权利要求3-5任意一项所述的模具，其特征在于：上模具、下模具和型环的外径均相等；套筒内侧壁距离上模具、下模具和型环的单边间隔均为1～3um。
7.如权利要求3-5任意一项所述的模具，其特征在于：上模具顶部沿周边设有第一外沿，下模具底部沿周边设有第二外沿，套筒位于第一外沿和第二外沿之间，套筒的底部落在第二外沿上、套筒的顶部低于第一外沿。
8.一种热压一体成型的红外镜头的制备方法，利用权利要求3-8任意一项所述的模具制备，其特征在于：包括如下步骤：
1)依次进行如下操作：将型环置于下模具顶部，将套筒套在下模具和型环的外围，将镜筒放置在型环内侧，将预形体置于镜筒内侧，将上模具滑配于套筒内，其中，镜筒、上模具、下模具、套筒和型环均同轴设置；
2)将步骤1)装配完的整套成型模具投入模压机进行热压成型，热压成型的温度为210～220℃，压力为0～0.4mpa；
3)冷却、将整套成型模具从模压机中取出，然后移走上模具，取出镜筒和透镜复合为一体的红外镜头。
9.权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中的模压机为连续八站式模压机，八站式热压成型依次包括：180±5℃下预热87±5s，180±5℃下预热87±5s，185±5℃下预热87±5s，200±5℃下预热87±5s，220±5℃、0.4±0.02mpa下热压87±5s，180±5℃、0.2±0.02mpa下热压87±5s，140±5℃、0.1±0.02mpa下热压87±5s，120±5℃、0.1±0.02mpa下热压87±5s。
10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，热压成型过程中：镜筒材质的热胀系数大于型环的热胀系数，使得镜筒外径与型环内径的紧密配合，保证镜筒与整套成型模具的同心度；热压成型时，软化的预形体填充镜筒内侧的V形定位槽，加固成型透镜与镜筒的粘结；步骤3)中，冷却，镜筒与型环脱离，利用真空吸笔取出镜筒和透镜复合为一体的红外镜头。
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