光学玻璃精密模压成形数值模拟与试验基础研究

发布时间：2020-11-06 11:42

　　光学玻璃精密模压成形技术利用高精密模具及专门模压设备将处于转变点至软化点的光学玻璃一次模压成所需的光学元件,具有低成本、高效率、净成形与环境友好等优点,是光学玻璃元件制造加工领域的研究热点。在光学玻璃透镜模压成形过程中,会产生形貌偏差、残余应力等问题,严重影响透镜的成像质量。本文利用数值模拟方法对光学玻璃精密模压成形过程进行分析,研究不同边界条件和热载荷下玻璃的加热效率以及温度分布,得到玻璃与模具的温度场—时间对应关系;分析等温模压成形过程中不同温度下玻璃内部组织与热应力/残余应力间的变化规律,得到合适的玻璃模压温度;探究不同模压力及模压速率下玻璃内部的剪切应力、残余应力、形貌偏差的响应关系,分析了不同冷却速率下玻璃内部的温度梯度差,揭示温度梯度差与残余应力间的强关联性,得到合适的成形工艺参数;分析非等温模压过程中玻璃的形变特征以及应力状态,得到温度梯度与应力/轮廓形貌间的变化规律;分析不同摩擦系数下玻璃的形变特性与应力变化,解析玻璃透镜的形貌偏差与工艺参数间的内在关系,提出模具补偿迭代方法对模具设计进行修正,得到补偿曲线规律。利用精密模压成形设备开展光学玻璃模压成形试验,进一步阐明光学玻璃成形过程中温度效应-黏度-形变特征之间的物理本质,分析成形过程透镜表面缺陷及模具损伤机理,得到成形质量调控策略;利用高温真空摩擦磨损试验机对玻璃与模具界面间的摩擦系数进行分析,揭示高温摩擦特性动态同步响应规律,得到玻璃与模具间的摩擦系数大小;利用原子力显微镜对WC模具表面形貌损伤进行观察,揭示无含Co的WC材料模具的高温摩擦磨损特性,为玻璃精密模压成形提供理论依据。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ171.734
【部分图文】：

光学元件,读取头,内窥镜,投影仪

-1 为近几年国内光学镜头的产量产值变化趋势。2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016100150200250300350400国内光学元件产值（亿元）国内光学镜头产量（亿个）年度元内光学国件产值/元亿1012141618202224262830内光学镜头产量国/个亿图 1-1 近几年国内光学镜头的产值与产量光学元件的应用极其广泛，几乎涉足了当今人类生活的所有领域，如虚拟眼镜设备、照相机、投影仪、红外光角地平仪、光驱、内窥镜、渐进镜片、显微镜、图 1-2 所示）等光学产品。不仅要求其成像质量好，而且要求小型化、结构简恶劣环境。因此，对光学元件的制造成本、加工精度等方面提出了更高的要求

光学元件,技术系统

图 1-3 光学元件的制造技术系统元件制造过程是通过机械设备将毛坯材料加工成为满足要，光学元件的加工技术主要有单点金刚石切削、研磨抛光、形等[2]。石切削技术利用金刚石刀具协同精密机床车削出高质量的光术也是实现高精密光学曲面加工的重要手段之一。随着抛光磁、流体抛光、电气粘性流体研磨、磁流变抛光等技术[4]。熔融的塑料挤压到高精密的模具中大批量复制出光学塑料镜术在玻璃光学元件的大批量、高效率、高质量生产上展现了元件加工最行之有效的方法之一，近年来受到了越来越多人璃精密模压技术模压技术从 20 世纪 80 年代开始兴起，是利用高精密模具及光学玻璃一次加工成所需的光学元件。采用该技术可以直接

光学玻璃,阿贝数,折射率,低熔点