CN109571916B - 成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成型装置，包括：承载部，所述承载部上设置有一凹槽，所述凹槽具有一底壁及与所述底壁连接的侧壁；及成型部，所述成型部设置于所述底壁上且与所述侧壁相间隔，所述成型部具有一远离底壁的顶表面，所述顶表面用以承载待成型的产品；所述凹槽的开口的轮廓与所述顶表面的边缘的轮廓相同。本发明提供的成型装置，通过将成型部凹槽的开口的轮廓设置为与成型部顶表面的边缘的轮廓相同，有利于改善热塑成型制程中薄膜材料上应力导致薄膜材料光学特性等受到影响的问题。

Description

成型装置

技术领域

本发明涉及工装治具领域，尤其涉及一种成型装置。

背景技术

目前无论VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、穿戴式电脑等都普遍需要贴附光学薄膜，而上述的光学薄膜普遍利用热压塑形来完成。以热压塑形形成光学薄膜的制程为例，尤其是形成曲面的光学薄膜时，热压塑形制程中，需要将薄膜材料放置于热压塑形的治具上，该治具包括一成型区域，成型区域的轮廓与目标产品轮廓相同。从薄膜材料远离治具的一侧向薄膜材料施加压力，使薄膜材料最终形成目标产品。

而现有的治具中，当从薄膜材料远离治具的一侧向薄膜材料施加压力时，在成型区域边缘对应的薄膜材料的应力较强，导致薄膜材料被拉伸产生形变，由形变进一步衍生出薄膜材料在光学特性及材料厚度上的变化，诸如光学性能变差、薄膜材料厚薄不均等，上述的问题将导致薄膜材料最终形成的目标产品，在应用到VR设备、AR设备、穿戴式电脑等设备时设备品质下降。

发明内容

本发明提供一种成型装置，包括：

承载部，所述承载部上设置有一凹槽，所述凹槽具有一底壁及与所述底壁连接的侧壁；及

成型部，所述成型部设置于所述底壁上且与所述侧壁相间隔，所述成型部具有一远离底壁的顶表面，所述顶表面用以承载待成型的产品；

所述凹槽的开口的轮廓与所述顶表面的边缘的轮廓相同。

本发明实施例提供的成型装置，通过将承载部凹槽的开口的轮廓设置为与成型部顶表面的边缘的轮廓相同，热塑成型制程中，对薄膜材料施加压力时，薄膜材料边缘应力相对较小，有利于改善热塑成型制程中薄膜材料上应力导致薄膜材料光学特性等受到影响的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的成型装置的立体结构示意图。

图2是图1沿Ⅱ-Ⅱ方向的剖面结构示意图。

图3是凹槽开口和成型部顶表面的投影图形。

图4是成型装置的使用状态的剖面示意图。

图5是成型装置的使用状态的另一剖面示意图。

主要元件符号说明

成型装置	10
		承载部	11
成型部	12
		凹槽	111
底壁	112
		侧壁	113
开口	114
		顶表面	121
深度	d1
		高度	d2
极点	O
		第一射线	M
第二射线	N
		交点	P、Q
曲线	X、Y
		薄膜材料	20
开口直径	D1、D2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1，本实施例提供的成型装置10，包括承载部11和结合在承载部11上的成型部12。

如图1所示，承载部11上设置有一凹槽111，凹槽111用以容置待成型的产品。凹槽111具有一底壁112、与底壁112连接的侧壁113及远离底壁112开口114。成型部12设置于凹槽111的底壁112上，且成型部12容置于凹槽111内。成型部12与凹槽111的侧壁113相间隔。

本实施例中，承载部11和成型部12为一体成型，一体成型的方式可包括但不限于：3D打印、注塑成型，采用一体成型的方式效率较高。于另一实施例中，成型部12以可拆卸方式结合于凹槽111的底壁112，可拆卸方式为包括但不限于：粘黏、采用固件(例如螺栓)进行锁紧。以可拆卸方式设置时，可实现仅更换一个成型装置中的承载部11或成型部12，也可实现不同的承载部11和成型部12搭配组合，提高部件利用灵活度。

如图1所示，成型部12具有一远离凹槽111底壁112的顶表面121。使用该成型装置10加工待成型的产品时，顶表面121用于承载待成型的产品，待成型的产品将贴附在顶表面121并被挤压。顶表面121的边缘的轮廓与凹槽111的开口114的轮廓相同。

如图1所示，本实施例提供的成型装置10，成型部12的顶表面121为不规则的形状，凹槽111的开口114轮廓设置为与顶表面121的边缘轮廓相同。本实施例中，承载部11设置为中空的圆柱状，为保持凹槽111的开口114的轮廓与顶表面121的边缘的轮廓相同且为不规则的轮廓，承载部11的壁厚为不均匀的。本发明对承载部11的整体外形不作限制，于其他实施例中，可考虑调整成型装置10的外观，以使承载部11的壁厚可设置为相等。

请参阅图2，顶表面121为一曲面。本实施例中，顶表面121为一向凹槽111底壁112方向凹陷的曲面。于其他实施例中，顶表面121可为向远离凹槽111底壁112方向凸出的曲面，于另一实施例中，顶表面121也可设置为一平面。顶表面121的形状根据目标成型物件的形状确定，凹槽111的开口114的轮廓由顶表面121的边缘的轮廓确定，凹槽111的开口大小满足大于顶表面121面积即可。

以下将对凹槽111的开口114的轮廓与成型部12的顶表面121的边缘的轮廓之间的关系进行进一步说明：

请一并参阅图2和图3，将开口114的轮廓和顶表面121的边缘的轮廓在凹槽111的底壁112上作正投影，形成的投影图形如图3，图3中分别有曲线X和曲线Y，曲线X为开口114的轮廓在底壁112上的投影图形，曲线Y为顶表面121的边缘的轮廓在底壁112上的投影图形。

请参阅图3，在投影图形所在平面上建立极坐标系，以曲线Y围成的图形的几何中心为极点，极点表示为O，以极点O任意方向引出第一射线M，作为极轴，以极点O向任意方向引出第二射线N，第二射线N与曲线X和曲线Y分别具有一交点。第二射线N与曲线X的交点表示为P，P点坐标表示为(ρ1，θ1)，其中ρ1表示极点O与P点之间的距离，θ1表示P点和极点O的连线与第一射线M的夹角；第二射线N与曲线Y的交点为Q，Q点坐标表示为(ρ2，θ2)，其中ρ2表示极点O与Q点之间的距离，θ2表示Q点和极点O的连线与第一射线M的夹角。则P点和Q点坐标满足如下关系：

θ1＝θ2＝第一射线M与第二射线N的夹角，ρ1＝S×ρ2，且S＞1，即ρ1大于ρ2。

也即，凹槽111的开口114的轮廓与顶表面121的边缘的轮廓相同，且在顶表面121的基础上放大。

于一实施例中，凹槽111的开口114的轮廓与顶表面121的边缘的轮廓相同，且S≥1.5；于另一实施例中，1.5≤S≤1.75。

请参阅图4，本实施例提供的成型装置10，用于热塑成型形成目标成型物件(图未示)，目标成型物件为光学薄膜。在成型制程中，先将薄膜材料20放置于承载部11上，此时薄膜材料20尚未进入凹槽111，然后在薄膜材料20远离成型部12一侧(图4中多个平行箭头指向方向)施加压力使薄膜材料20进入凹槽111中并最终抵持成型部12的顶表面121。薄膜材料20进入凹槽111前可加热软化，也可进入凹槽111后加热使其软化，使软化的薄膜材料20抵持成型部12的顶表面121并被挤压以成型为顶表面121的形状。本实施例中，施加压力的方式为以一机械压头直接向薄膜材料20施加压力。

为提供机械压头的容纳空间，本实施例中，凹槽111的侧壁113垂直于底壁112所在的平面且侧壁113各处高度相等。凹槽的深度d1(也即侧壁113的高度)大于成型部12的最大高度d2(成型部12为一曲面，各处高度不等，因此具有最大高度)。

于其他实施例中，施加压力的方式也可以为气压、液压等方式，本发明不对此作限定。

请参阅图5，保持施加压力，使薄膜材料20紧贴成型部12顶表面121。与成型部12顶表面121紧贴的部分薄膜材料20即为目标成型物件，其余部分则为废料。为了形成所需形状的目标成型物件，成型部12顶表面121设置为与目标成型物件的形状一致。本实施例中，成型部12的顶表面121为一曲面，则目标成型物件为一曲面光学薄膜。

本实施例提供的成型装置10，通过将凹槽111的开口114的轮廓设置为与成型部12顶表面121的边缘的轮廓相同，热塑成型制程中薄膜材料20被挤压时，薄膜材料20边缘应力相对较小，整个受力面的应力相对均衡，有助于保持薄膜材料20的结构不变，使得薄膜材料20保持原有特性。因此有利于改善热塑成型制程中薄膜材料20上应力太强导致薄膜材料受到拉扯，结构发生变化进而光学特性等受到影响的问题。

以下是对比例的成型装置与本案中的成型装置10的效果对照：

请参阅表一：表一为采用对比例的成型装置(承载部的凹槽的开口为圆形，成型部与上述成型部12完全相同，顶表面为不规则的形状)，向薄膜材料施加的压力与薄膜材料边缘的应力之间的关系。表一中以成型装置开口为圆柱状为例，展示了开口直径分别为65mm与70mm两组数据：

表一

请参阅表二：表二为采用本案中的成型装置10，向薄膜材料20施加的压力与薄膜材料20边缘的应力之间的关系。表二中展示了凹槽111的开口114相对成型部12的顶表面121放大比例分别为1.5(即S＝1.5)与1.75(即S＝1.75)时两组数据：

表二

参阅表一中第五组数据、表二中第一组数据、表二中第六组数据，上述三组数据中，对薄膜材料20施加压力均为0.3，当对薄膜材料20施加压力为0.3时，采用对比例成型装置，薄膜材料边缘应力为4.4141％(表一中第一组数据)，而采用本案中的成型装置10时，薄膜材料20边缘的应力分别为2.4588％(表二中第一组数据)和2.5087％(表二中第六组数据)，说明，在对薄膜材料施加相同压力时，采用本案中的成型装置10比采用对比例成型装置，薄膜材料边缘的应力要小。

进一步的，请参阅表一中第一组数据和表二中第一组数据，采用对比例成型装置，对薄膜材料施加压力为0.138时，薄膜材料边缘的应力达到2.4588％，而采用本案中的成型装置10，对薄膜材料20施加压力为0.3，薄膜材料20边缘的应力才与对比例一致。则说明，若于一实施例中，薄膜材料边缘可承受应力为2.4588％时，采用本案中的成型装置10比采用对比例成型装置，薄膜材料可承受的压力范围更大。

根据上述分析，本实施例提供的成型装置10，通过将凹槽111的开口114的轮廓设置为与成型部12顶表面121的边缘的轮廓相同，可有效改善热塑成型制程中薄膜材料20上应力导致薄膜材料光学特性受到影响的问题。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种成型装置，其特征在于，包括：

承载部，用于承载待成型的产品，所述承载部上设置有一凹槽，所述凹槽具有一底壁及与所述底壁连接的侧壁；及

成型部，所述成型部设置于所述底壁上且与所述侧壁相间隔，所述凹槽的深度大于所述成型部的高度，所述成型部具有一远离底壁的顶表面，所述顶表面的轮廓与目标成型物件的轮廓一致，所述顶表面用以承载所述待成型的产品并将压力作用下的所述待成型的产品成型为所述目标成型物件；

所述凹槽的开口的轮廓与所述顶表面在与所述凹槽的所述底壁的上形成的投影图形，满足以下关系：

在所述投影面上建立极坐标系，以所述顶表面的投影图形的几何中心为极点，所述开口的轮廓的投影图形的点的坐标表示为(ρ1，θ1)，所述顶表面的轮廓的投影图形的点的坐标表示为(ρ2，θ2)，ρ1、ρ2为点与极点的距离，θ1、θ2为点和极点之间的连线与极轴之间的夹角；

其中，当θ1＝θ2时，ρ1＝S×ρ2，S＞1。

2.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于：

S≥1.5。

3.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于：

1.5≤S≤1.75。

4.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述成型部的所述顶表面为一曲面。

5.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述成型部的所述顶表面为一平面。

6.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述承载部和所述成型部一体成型。

7.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述成型部以可拆卸方式设置于所述凹槽的底壁。

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