塑料非球面光学镜片注塑成型的工艺研究

论文摘要

现代光学系统正朝着更加微型化、轻量化、结构简单化、高性价比的方向发展。随着设计、加工、测试技术水平的提高,光学系统中的非球面零件已逐渐成为光学系统中应用最广泛、最有效的元件之一。不论是从设计上还是从加工技术上,它和传统的光学零件有很大的区别,而光学塑料的精密注射成型技术是大批量制造非球面零件的关键技术之一。精密注塑成型是与常规注塑成型相对而言,指成型制品的精度要求很高,使用通用的注塑机和常规注塑工艺都难以达到要求的一种注射成型方法。它具有生产流程简单、精度高和快速等优点。但精密注射成型本身是一个非常复杂的过程,镜片质量受众多因素的影响而不容易控制。要使注射成型的镜片得到较好的成像效果,则不仅要保证零件的外形尺寸,还必须达到零件光学设计要求,如后焦距、分辨率等各个有关的技术指标。本文在武汉高桥光电公司的帮助下对非球面光学塑料镜片精密注射成型工艺的主要参数做了详细的研究,分析了塑料成型技术的基本原理,详细的阐述了精密成型技术;用PVT方法分析了精密注射成型压力对成型镜片收缩的影响,为实际的压力参数设置提供了一个依据;为了更好的找出主要注射成型参数对镜片整体质量影响,做了不同的注射压力、保压压力、熔体温度和模具温度对成型镜片半径变化的影响实验,实验过程中采用了正交试验设计方法,并对结果进行了分析,得出了最优化的工艺参数;分析了注射成型工艺参数对光学镜片所要求的光学性能如分辨率、后焦距的影响;分析了成型工艺参数对制品质量的影响并提出相应的解决方案。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 精密注塑成型发展及现状
• 1.2.1 精密注塑成型发展
• 1.2.2 精密注塑机机构设计及分类
• 1.2.3 注塑成型工艺及趋势
• 1.3 非球面光学塑料的概况
• 1.3.1 光学塑料的分类及特点
• 1.3.2 非球面的分类及制造方法
• 1.3.3 非球面制造方法
• 1.4 非球面光学零件的应用
• 1.4.1 产品开发
• 1.4.2 应用领域及实例
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 熔体流动和注塑过程原理分析
• 2.1 稳态流动的流变学分析
• 2.1.1 结构剪切粘性的数学描述
• 2.1.2 粘度的温度相关性和压力相关性
• 2.1.3 流变方程在流变性能数据库中的应用
• 2.1.4 填充熔体的流动
• 2.1.5 正应变流动
• 2.1.6 小结
• 2.2 简单流动过程的计算
• 2.2.1 管内的流动
• 2.2.2 平行板之间的流动
• 2.3 非稳态流动
• 2.3.1 触变性
• 2.3.2 伸长流动的起始时间效应
• 2.4 熔体破裂与加工降解
• 第三章 实验原理及测试手段
• 3.1 聚合物P-V-T关系及其测试技术
• 3.1.1 聚合物的P-V-T关系
• 3.1.2 聚合物的P-V-T关系的应用
• 3.1.3 P-V-T控制技术
• 3.1.4 聚合物参数P-V-T与注射成型CAE
• 3.1.5 本课题使用材料阐述
• 3.2 正交实验
• 3.2.1 正交实验设计法及其特点
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 正交试验设计
• 3.3 小结
• 第四章 注射成型实验及结果分析
• 4.1 成型制品概况
• 4.2 工艺参数的分析及选定
• 4.3 工艺参数对分辨率的影响
• 4.3.1 实验工艺参数
• 4.3.2 实验结果及分析
• 4.4 工艺参数对后焦距的影响
• 4.4.1 测量原理
• 4.4.2 测量方法
• 4.4.3 测量结果及分析
• 4.5 塑料镜片精密成型工艺的常见问题及处理方法
• 4.6 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间发表的学术论文