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非球面塑料光学镜片成型工艺仿真与优化

庄怀港  
【摘要】:现代光学系统越来越向着小型化、轻量化、结构简单化、高性能价格比的方向发展。随着设计、加工、测试技术水平的提高,非球面已逐渐成为光学系统中应用最广泛、最有效的元件之一。在光学系统中的适当位置恰到好处地引进非球面,可以有效到简化机构,提高光学系统的性能,减轻光学系统的质量和体积。近年来,塑料光学制件以质量轻、耐冲击性能好、成本低、可实现大批量生产、能复制复杂的形状等特点,在国内外发展很快,其应用迅速扩展到许多曾经是玻璃光学件占统治地位的领域,并将进一步扩展到信息产业、汽车行业、电子行业等。 注射成型是聚合物加工成型的主要方式之一,能制得外形复杂的制品,且易于实现全自动化。注射成型工艺具有成型周期短、并能一次成型外形复杂、尺寸精度高、表面质量好的元件,故非常适合光学镜片的成型。但精密的注射成型却是一个复杂的过程,镜片的质量受到许多因素的影响。针对武汉理工精博光学公司生产塑料非球面镜片中遇到的问题,本文对某型塑料非球面光学镜片的成型过程进行了模拟,并结合正交试验设计方法,对工艺参数进行了优化。 首先以经验性的工艺参数对镜片的成型过程进行模拟,通过分析结果,得知预设的工艺参数基本是可行的,在此基础上对镜片的翘曲进行了模拟,得到了使镜片产生翘曲变形的最大因素是收缩不均匀。为减小镜片的不均匀变形,我们以正交试验设计方法和数值模拟相结合的方法对六个重要的工艺参数进行了优化。 通过对镜片的成型过程的注射模拟,提高了生产效率,降低了生产成本,优化后的工艺参数减小了镜片的不均匀收缩,提高了产品的质量,满足了光学系统的性能要求,对实际生产具有很大的指导意义。


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