本文關(guān)鍵詞：小口徑非球面玻璃透鏡的模壓仿真及實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 非球面玻璃透鏡 模壓成形 等效應(yīng)力 形狀偏差

【摘要】：隨著科技的進(jìn)步,小口徑非球面玻璃透鏡已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)、民用以及醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域,成為影響科技進(jìn)步的關(guān)鍵元件。玻璃透鏡模壓成形技術(shù)具有加工效率高、成形質(zhì)量好、能夠大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),已逐步取代傳統(tǒng)的玻璃透鏡加工方法。當(dāng)前,非球面玻璃透鏡模壓成形技術(shù)主要存在兩個(gè)問(wèn)題:一是模壓會(huì)使透鏡內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力,而過(guò)大的應(yīng)力會(huì)影響透鏡的良品率和光學(xué)性能。二是模壓成形透鏡在退火及冷卻后會(huì)出現(xiàn)形狀偏差,而形狀偏差對(duì)透鏡的成像品質(zhì)有重要的影響。本文針對(duì)非球面玻璃透鏡模壓成形技術(shù)的不足,用MSC.Marc有限元仿真分析軟件建立了玻璃透鏡的模壓仿真模型,對(duì)模壓過(guò)程中影響透鏡應(yīng)力分布以及形狀偏差的因素進(jìn)行了仿真研究,并開(kāi)展了小口徑單凸非球面玻璃透鏡的模壓成形實(shí)驗(yàn)。論文主要研究工作如下:1.基于廣義Maxwell模型建立了玻璃透鏡模壓在加熱均熱、模壓、退火以及冷卻四個(gè)階段的有限元仿真模型,分別研究了四個(gè)階段影響等效應(yīng)力大小以及分布的因素。2.基于有限元仿真模型,對(duì)玻璃透鏡在退火和冷卻后的形狀偏差進(jìn)行了比較,研究了非球面參數(shù)、結(jié)構(gòu)松弛參數(shù)、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)對(duì)透鏡非球面形狀偏差的影響,仿真預(yù)測(cè)了多步加熱、多步退火模壓工況下透鏡的形狀偏差,對(duì)彎月形、雙凸非球面、單凸非球面三種形狀透鏡的形狀偏差進(jìn)行了比較。3.用七工位模壓成形機(jī)進(jìn)行了小口徑單凸非球面玻璃透鏡的模壓成形實(shí)驗(yàn)。測(cè)量并對(duì)比了模壓前、后模具以及透鏡樣品的形狀偏差和表面粗糙度,驗(yàn)證了透鏡樣品形狀偏差的仿真預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值具有一致性,分析了影響成形透鏡樣品形狀偏差與表面粗糙度的原因。
【關(guān)鍵詞】：非球面玻璃透鏡 模壓成形 等效應(yīng)力 形狀偏差
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 物理符號(hào)含義對(duì)照表15-16
• 第1章 緒論16-24
• 1.1 課題來(lái)源16
• 1.2 研究背景及意義16-17
• 1.3 玻璃透鏡模壓成形技術(shù)簡(jiǎn)介17-18
• 1.4 模壓成形技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.4.1 玻璃透鏡模壓成形技術(shù)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4.2 玻璃模壓成形仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.5 當(dāng)前研究中存在主要問(wèn)題22
• 1.6 論文結(jié)構(gòu)與主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.7 本章小結(jié)23-24
• 第2章 非球面玻璃透鏡模壓成形基本理論24-36
• 2.1 非球面輪廓曲線定義24
• 2.2 模壓玻璃的材料性質(zhì)24-28
• 2.2.1 模壓玻璃的黏度25-26
• 2.2.2 模壓玻璃的熱膨脹26-27
• 2.2.3 模壓玻璃的彈性模量27-28
• 2.2.4 模壓玻璃的比熱容28
• 2.2.5 模壓玻璃的熱力學(xué)特性28
• 2.3 模壓玻璃的粘彈性性質(zhì)28-35
• 2.3.1 基本粘彈性力學(xué)模型29-30
• 2.3.2 廣義Maxwell模型30-32
• 2.3.3 玻璃材料的應(yīng)力松弛32-33
• 2.3.4 玻璃材料的結(jié)構(gòu)松弛33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 非球面透鏡內(nèi)部等效應(yīng)力的仿真分析36-53
• 3.1 單凸非球面透鏡模壓仿真模型36-40
• 3.1.1 模壓參數(shù)的設(shè)定38-39
• 3.1.2 各個(gè)階段玻璃材料性質(zhì)的設(shè)定39-40
• 3.2 加熱均熱階段的仿真40-41
• 3.2.1 加熱均熱階段的邊界條件40
• 3.2.2 均熱處理對(duì)等效應(yīng)力的影響40-41
• 3.3 模壓階段的仿真41-46
• 3.3.1 模壓階段的邊界條件41-42
• 3.3.2 模壓及壓力保持后等效應(yīng)力的分布42-43
• 3.3.3 不同模壓速率下的等效應(yīng)力分布43-44
• 3.3.4 不同模壓方式對(duì)等效應(yīng)力的影響44-46
• 3.4 退火階段的仿真46-50
• 3.4.1 退火階段的邊界條件46
• 3.4.2 退火后等效應(yīng)力的分布46-47
• 3.4.3 退火速度對(duì)等效應(yīng)力的影響47-48
• 3.4.4 退火方式對(duì)等效應(yīng)力的影響48-50
• 3.5 冷卻階段的仿真50-52
• 3.5.1 冷卻階段的邊界條件50
• 3.5.2 冷卻后等效應(yīng)力的分布50
• 3.5.3 冷卻速度對(duì)等效應(yīng)力的影響50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第4章 非球面透鏡形狀偏差的仿真分析53-66
• 4.1 玻璃透鏡的形狀偏差53-54
• 4.2 不同階段透鏡形狀偏差的變化54-55
• 4.3 非球面參數(shù)對(duì)形狀偏差的影響55-57
• 4.3.1 頂點(diǎn)曲率半徑對(duì)形狀偏差的影響55
• 4.3.2 圓錐系數(shù)對(duì)形狀偏差的影響55-57
• 4.4 結(jié)構(gòu)松弛參數(shù)對(duì)形狀偏差的影響57-59
• 4.4.1 活化能常數(shù)對(duì)形狀偏差的影響57-58
• 4.4.2 非線性參數(shù)對(duì)形狀偏差的影響58-59
• 4.5 熱膨脹系數(shù)對(duì)形狀偏差的影響59-61
• 4.5.1 玻璃熱膨脹系數(shù)對(duì)形狀偏差的影響59-60
• 4.5.2 模具熱膨脹系數(shù)對(duì)形狀偏差的影響60-61
• 4.6 形狀偏差的仿真預(yù)測(cè)61
• 4.7 異形非球面透鏡的形狀偏差61-64
• 4.7.1 彎月形非球面透鏡的形狀偏差62-63
• 4.7.2 雙凸非球面玻璃透鏡的形狀偏差63-64
• 4.7.3 不同形狀透鏡形狀偏差的區(qū)別64
• 4.8 本章小結(jié)64-66
• 第5章 小口徑單凸非球面玻璃透鏡模壓成形實(shí)驗(yàn)66-82
• 5.1 模壓成形實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量?jī)x器66-70
• 5.1.1 玻璃透鏡模壓成形機(jī)66-67
• 5.1.2 非球面模具67-68
• 5.1.3 玻璃材料與玻璃透鏡形狀68-69
• 5.1.4 形狀偏差與表面粗糙度的測(cè)量設(shè)備69-70
• 5.2 玻璃透鏡模壓成形實(shí)驗(yàn)70-72
• 5.2.1 模壓工藝參數(shù)的調(diào)試70-71
• 5.2.2 玻璃透鏡模壓成形實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.3 模壓實(shí)驗(yàn)前后模具的形狀偏差72-73
• 5.3.1 模壓實(shí)驗(yàn)前模具的形狀偏差72-73
• 5.3.2 模壓實(shí)驗(yàn)后模具的形狀偏差73
• 5.3.3 模壓實(shí)驗(yàn)前后模具的形狀偏差比較73
• 5.4 模壓實(shí)驗(yàn)前后模具的表面粗糙度73-76
• 5.4.1 模壓實(shí)驗(yàn)前模具的表面粗糙度73-74
• 5.4.2 模壓實(shí)驗(yàn)后模具的表面粗糙度74-75
• 5.4.3 模壓實(shí)驗(yàn)前后模具表面粗糙度比較75-76
• 5.5 模壓成形透鏡樣品的形狀偏差76-77
• 5.6 模壓成形透鏡樣品的表面粗糙度77-79
• 5.7 模壓成形透鏡的微觀形貌79-81
• 5.7.1 顯微鏡下透鏡樣品的表面形貌79-80
• 5.7.2 原子力顯微鏡下透鏡樣品的微觀形貌80-81
• 5.8 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論與展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間參與研究的課題88-89
• 致謝89

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