微结构光学元件注射成型工艺实验研究

发布时间：2017-07-25 17:03

  本文关键词：微结构光学元件注射成型工艺实验研究

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【摘要】：微结构表面由于其具有的某一功能特点,得到广泛应用,成为加工领域新的研究热点。微结构表面的加工方式十分多样化,相比于机械加工技术,复制加工技术尤其是注射成型技术具有高效率、低成本的优点,并且能够处理复杂结构表面,得到广大研究学者的关注。目前微结构光学元件的注射成型中,微尺度效应的存在,使得熔体的流动和填充较之传统注塑更加复杂,并且严重影响了微结构的复制。本文设计了一套V型表面微结构光学元件注射成型模具,通过仿真实验和工艺加工实验研究工艺参数对不同尺寸微结构复制的影响,并将声发射技术引入到注射成型在线监测过程中,分析工艺参数对于声发射信号的影响。首先,本文设计了一套微结构光学元件注射成型模具,能够实现微结构的可替换,并且完成了模具的加工和装配尤其是微结构型芯的加工。然后利用Moldflow软件研究工艺参数对于PMMA和COC两种光学材料微结构光学元件微结构处翘曲变形的影响,得到的结果表明熔体温度和保压压力是影响PMMA和COC微结构处翘曲变形的主要因素。接下来利用调试好的微结构光学元件注射模具进行工艺实验。研究注射速度、注射压力、保压压力、模具温度和熔体温度对于PMMA微结构复制度的影响,先后完成了PMMA和COC两种材料的四因素正交工艺实验,研究微结构尺寸减少时工艺参数的影响有何变化。最后利用二次透镜的注塑模具和微结构元件成型模具进行注射过程声发射技术工艺实验,探索工艺参数对于声发射信号的影响,并实现了注射成型缺陷的在线监测。
【关键词】：微结构光学元件 注射成型 Moldflow 工艺参数 声发射技术
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH706
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析9-17
• 1.2.1 微结构注射成型仿真的研究现状9-12
• 1.2.2 微结构注塑工艺的研究现状12-13
• 1.2.3 注射成型在线检测方法的研究现状13-16
• 1.2.4 研究现状简析16-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 第2章 微结构光学元件注射成型模具设计18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 微结构光学元件设计18-19
• 2.3 微结构光学元件成型零件设计19-20
• 2.3.1 分型面的确定19
• 2.3.2 型腔布局和流道设计19-20
• 2.3.3 成型零件方案20
• 2.4 微结构光学元件模架设计20-23
• 2.4.1 脱模机构的设计22
• 2.4.2 复位机构的设计22-23
• 2.4.3 导向机构的设计23
• 2.5 浇注系统和冷却系统设计23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 微结构光学元件注射成型数值模拟25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 仿真方案的设计25-26
• 3.3 注射成型仿真的准备26-27
• 3.4 注射成型工艺仿真实验27-34
• 3.4.1 PMMA工艺仿真实验28-31
• 3.4.2 COC工艺仿真实验31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 微结构光学元件注射成型工艺实验研究35-56
• 4.1 引言35
• 4.2 微结构型芯车削实验35-37
• 4.3 微结构光学元件注射成型加工实验37-48
• 4.3.1 微结构注塑件复制度量化39-40
• 4.3.2 微结构光学元件单因素工艺实验40-48
• 4.4 微结构光学元件正交工艺实验48-54
• 4.4.1 正交实验设计48-49
• 4.4.2 正交实验结果49-50
• 4.4.3 正交实验分析50-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 注射成型过程声发射技术工艺实验56-65
• 5.1 引言56
• 5.2 注射成型过程声发射信号的采集56-58
• 5.3 声发射信号与工艺参数的关系58-60
• 5.3.1 注射速度58-59
• 5.3.2 注射压力59
• 5.3.3 模具温度59-60
• 5.4 声发射信号与成型质量关系60-61
• 5.5 微结构光学元件注射成型声发射检测61-64
• 5.6 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 蒋炳炎;申瑞霞;沈龙江;胡建良;;注射成型工艺参数对微结构零件复制度的影响[J];光学精密工程;2008年02期

2 庄俭;吴大鸣;赵中里;张洪波;;微注射成型工艺的实验研究[J];化工学报;2009年04期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 卢振;微结构件的注射成形及其组织与性能[D];哈尔滨工业大学;2008年

2 徐斌;微注塑充模流动尺度效应及其模具关键技术研究[D];大连理工大学;2010年

3 方俊飞;微结构表面功能材料的制备及其热辐射光谱特性研究[D];南京理工大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 谢春稳;注射压缩成型制品残余应力形成机制及光学性能研究[D];北京化工大学;2013年

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本文编号：572310