發(fā)布時間：2020-06-04 17:37

【摘要】：光學透鏡精密模壓成型技術作為一種新型塑料透鏡加工技術,相對于傳統(tǒng)的注塑加工技術,在多品種小批量制品的生產上具有很大的優(yōu)勢,同時也具有較低的生產成本,極大地促進了塑料透鏡產業(yè)的發(fā)展。本文基于有限元分析的方法,對PMMA透鏡模壓的工藝參數(shù)進行研究分析。在最優(yōu)參數(shù)的研究基礎上,提出一種適合實驗研究用的低成本小型PMMA透鏡模壓設備的設計方案。為了快速且以較低成本獲取該成型技術較優(yōu)的工藝參數(shù),根據(jù)透鏡材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的特性,建立PMMA材料的有限元仿真模型。在不同的模壓溫度和模壓速度下對透鏡模壓過程進行仿真,比較不同工藝參數(shù)對成型透鏡應力的影響。結果表明:一方面,隨著模壓溫度的升高,成型透鏡的最大應力呈下降趨勢,并且在溫度達到125℃后,其下降的速度慢慢平緩;另一方面,隨著模壓速度的降低,最大應力呈下降趨勢,并且在模壓速度小于0.05 mm/s時,下降的速度慢慢平緩。PMMA透鏡模壓成型適宜的模壓溫度和模壓速度分別為125℃和0.05 mm/s。根據(jù)研究分析出的最優(yōu)參數(shù),對塑料光學透鏡精密模壓設備的關鍵技術進行分析和研究。模壓設備的關鍵系統(tǒng)包括模具結構、機架結構、傳動系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)四部分,依據(jù)技術指標對模具的材料及精度保障、傳動方式的選擇、機架安裝布局和加熱系統(tǒng)結構等部分進行設計。最后根據(jù)實際情況,對光學透鏡模壓設備的機架結構和模具結構進行工況下的受力分析,機架結構的最大變形量7.2229μm,最大應力2.7869 MPa,一階振動頻率84.772Hz,該結構具有良好的剛度和工作穩(wěn)定性。模具結構在高溫模壓時的最大應力2.4047MPa,影響可以忽略不計,最大變形量27.877μm,主要由溫度原因引起,對透鏡面形存在著一定的影響。為此研究一種模具面形修正補償?shù)姆桨?并進行實驗驗證,此時PMMA透鏡的面形精度6.1251μm,誤差較小,實驗結果證明研究的修正方法可以有效地提升透鏡面形質量。
【圖文】：

圖 1.2 巴斯頓光學透鏡注塑機然而，塑料透鏡注塑成型技術在光學透鏡制造中存在材料流動距離長、變形量大等問題，，澆注管道部位原料損失較大，成型透鏡內部應力較大，容易影響透鏡成像質量。而且注塑系統(tǒng)在進行多模腔透鏡加工時，需要考慮澆注系統(tǒng)的布置對透鏡成型的影響，不然容易造成距離澆口不同的透鏡在模壓時受到的壓力不同，降低批量生產的效率。同時在模具和成型設備的造價上，注塑加工設備一般較為復雜，價格較為高昂隨著技術的發(fā)展，上世紀 80 年代，Eastman Kodak 公司提出了一種新的塑料光學[7]

（2）模壓階段：在運動系統(tǒng)的控制下，上下模具以一定的模壓速度合模，在這個過程中軟化的透鏡毛坯被緩慢壓制成模芯的形狀，保持一段時間，在這個過程中注意保持材料以及模具的溫度恒定。（3）冷卻階段：待透鏡材料的狀態(tài)穩(wěn)定后，在模具上保持適當?shù)妮d荷，將溫度緩慢下降，使成型的透鏡緩慢冷卻并釋放殘余應力。（4）脫模階段：最后去除外力施加的載荷，上下模具脫模，將成型透鏡自然冷卻至室溫，取出模壓完成的透鏡。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH74

【參考文獻】

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本文編號：2696734