塑料非球面透镜注射压缩模具设计及成型试验研究

作     者：张朋 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋满仓

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：塑料非球面透镜 注射压缩成型 模具 成型试验 

摘      要：塑料非球面透镜能矫正光学系统中的像差获得较高的成像质量、简化光学系统结构减轻系统质量、良好的加工性获得复杂结构、可批量化生产降低成本等众多优点,在航天、医疗、生活电子等众多领域承担着越来越重要的功用。塑料非球面透镜厚薄不均,且普通传统注射成型中熔体会在浇口与料流末端形成较大的注射压力差,所以传统注射成型塑料非球面透镜质量较低,易产生较大的内应力、双折射。因此需要科学的加工方法、精密的加工模具、合理的加工工艺同时满足才能加工出高精度、大尺寸的塑料非球面透镜。本课题按此三部分思路,依次完成注射压缩成型技术方案选择、注射压缩模具设计制造、注射压缩成型多级分段注射试验、压缩参数正交试验。首先在模具设计过程中,为了提升制品加工质量、加工过程平稳性和模具使用寿命,本课题对压缩弹簧布置、冷却水道形式和分流道形状等进行了设计。通过ANSYS应力分析优化确定了压缩模具弹簧刚度与位置;根据型芯特征,在模具中设计了井喷式冷却方法,使制品冷却均匀;分析流道形状对制品的影响,最终选择S形流道,使流入型腔的熔体温度更加均匀。其次研究了注射压缩多级注射,并通过正交试验寻找到成型制品面形精度与双折射值均较优的工艺参数。得出压缩动作开始时熔体注射速度应该以中速为宜。并发现注射压缩成型制品干涉条纹基本呈现由中心向外圈环形均匀分布,体现了注射压缩成型内应力分布的均匀性。通过对比传统注射成型与注射压缩成型制品中心双折射值与双折射干涉条纹图像。发现注射压缩过程中由于有压缩动作的存在,使得第三段和第五段注射速度波动平稳,即注射压缩成型工艺能提升充填过程中整体的注射速度,因此熔体可以在较低的峰值注射速度前提下较快的充满型腔,同时也减小了因保压而引起的浇口处应力集中程度。注射压缩成型在降低制品双折射值方面有明显优势,但对于制品重量没有明显影响。发现注射压缩成型可以有效降低制品整体双折射值,并且均化了制品整体尤其是浇口处的内应力分布情况。