非球面玻璃透镜模压成形有限元分析

针对玻璃与模具的材料属性、随时间变化的黏弹性和结构松弛原理,基于非线性有限元软件MSC.Marc建立了非球面玻璃透镜的超精密模压成形的有限元数值仿真分析模型,对比分析了不同工艺参数（模压温度、模压速度、摩擦因数等）对成形透镜残余应力与轮廓偏移量的影响。研究结果表明：随着模压温度的升高、模压速度和摩擦因数的减小,残余应力相应减小;随着模压温度和退火速度的增大,以及模压速度的减小,轮廓偏移量相应变小。     

内外局部约束下内齿圈滚轧成形

提出一种内外局部约束高效滚轧成形内齿圈新工艺,完成相关工艺构架并分析了其成形过程内外滚轧模具及工件的运动特征。搭建了采用2对滚轧模具的内齿圈滚轧试验平台,实现了内齿圈滚轧;建立多对滚轧模具内外局部约束下内齿圈滚轧过程有限元模型,完成了采用2对滚轧模具和3对滚轧模具的内齿圈滚轧过程有限元分析。试验与有限元结果表明,齿形形状完整、轮廓清晰,达到了设计齿高要求,内齿圈滚轧成形工艺可行;和试验获得齿高相比,有限元模型对齿形预测误差小于5%;通过适当的模具和坯料几何参数调整,可控制成形齿高、改善端面成形质量。研究结果对内复杂型面零件的高效省力成形工艺具有理论意义和参考价值。     

单点切削IG6硫系玻璃的表面质量研究

金刚石单点切削是加工硫系玻璃工件的重要方式之一,在球面以及非球面玻璃的加工中被广泛应用.本文主要研究切削IG6硫系玻璃时切削参数与表面粗糙度的关系,进行三因素三水平的试验优化分析.结果表明:进给量越大,硫系玻璃工件表面的粗糙度越大;转速越快,硫系玻璃工件表面的粗糙度越小;背吃刀量对硫系玻璃工件表面粗糙度的影响较小.在进...     

3D玻璃热压热弯成形理论与方法研究进展综述

随着3C产业的发展,3D玻璃应用需求与日俱增。相对于传统加工技术,热压热弯成形技术具有成本低、批量生产的绝对优势,尤其适合3D超薄玻璃的生产。玻璃热压热弯成形过程是一个多输入、多输出、非线性、强耦合的复杂系统,有必要对其胚料的性质、模具及成形工艺系统进行深入的研究分析,以探究热压热弯成形技术发展近状及现存问题。结合近年来国内外学者研究进展情况,对玻璃材料的本构模型、粘弹性及热膨胀行为做了详细介绍;对模仁材料选择、加工技术及镀膜技术进行了综合分析;阐述了电热管、高频微波超声辅助成形以及成形控制研究现状及最新进展;并对未来可能发展趋势进行预测,为后续研究工作提供基础理论参考。     

飞机风挡玻璃弯曲成形回弹数值模拟

分析了飞机整体圆弧风挡玻璃弯曲成形过程及弯曲成形中玻璃板料的回弹机理,建立其有限元模型.在有限元软件ABAQUS中利用显示动力算法和隐式静力算法分别对风挡玻璃弯曲成形和回弹变形进行数值模拟,研究模具的弯曲半径、玻璃的加热温度、玻璃板材的厚度,摩擦大小等因素对弯曲回弹的影响,为实际生产提供参考依据.     

离心式压缩机三元流叶片热压成形工艺研究

研究了离心式压缩机马氏体不锈钢材质三元流叶片的热压成形工艺,针对1400 mm直径叶轮的大叶片制定了叶片热压成形工艺流程,并进行了模具设计、成形过程中的侧向定位设计、导向机构设计与加热设计。随后使用FORGE软件对叶片热压成形过程进行了仿真分析,预测了叶片成形所需设备的吨位、模具贴合时叶片与模具的间隙,并根据计算结果完善设计方案。最后对设计方案进行试验压形,得到了最大形状误差小于1 mm的叶片,验证了文中压形方法的可行性。     

PMMA微流控芯片微通道热压成形与键合工艺研究

微流控芯片在化学分析、临床诊断等领域的应用前景广阔.聚合物材料具有低成本、良好的加工性能、可用热压等快速成形方法加工微通道、易于实现批量生产等优点,适于作为制作微流控芯片的基材.本文研究了微通道热压成形及其芯片制作工艺.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材制作了微流控芯片.在加热软化的PMMA上,用带有凸起微结构的镍模具在基片上压制出开放微通道,讨论了热压过程中温度、压力对芯片微通道成形质量的影响,确立了优化的热压成形工艺.在PMMA玻璃转化点(Tg)附近,通过施加一定的压力,实现基片与盖片的直接键合,获得了密闭分离微通道,并在PMMA微流控芯片上实现了安非他明的分离检测.     

型材热压下陷成形缺陷分析及抑制方法研究

针对型材热压下陷成形缺陷分析及抑制方法进行研究。通过设计不同的模具结构然后分析各种结构对下陷零件中出现的塌陷的影响,并以PAM-STAMP 2G软件为平台,建立不同模具方案下的型材下陷成形有限元模型,进行了有限元模拟。得出解决塌陷问题的最佳模具设计方案,最后通过试验验证该方案解决塌陷问题的可靠性。     

玻璃透镜模压成形三步退火的有限元仿真研究

非球面玻璃透镜模压成形技术具有低成本、适合量产、符合环保等优势,但其存在残余应力过大的问题。文中在玻璃材料属性温度依赖性分析的基础上,提出了三步退火的新工艺,并基于广义麦克斯韦模型建立三步退火的有限元仿真模型,对不同阶段的退火速率与应力的关系进行研究分析。三步退火新工艺的研究对实际玻璃模压成形退火工艺的改进和提高有一定的指导意义。     

矩形金属波纹管机械胀形工艺仿真分析

针对矩形金属波纹管不易成形的问题,采用数值模拟的方法,研究了不同成形工艺下波纹管的变形特点.建立了纯机械胀形、外加固定模具机械胀形、内加固定模具机械胀形三种矩形金属波纹管成形工艺有限元模型,对比了不同工艺下波纹管的应力应变、壁厚、轮廓等变形特征,分析了成形过程中的变形机理.研究发现,采用纯机械胀形工艺的波纹管波纹形状呈...     

薄型非球面弹性变形面形复制加工技术研究

提出一种新型非球面加工技术——弹性变形面形复制加工技术,该技术综合利用光学玻璃材料的线弹性特性以及面形复制加工机理,将复杂的非球面加工转变为简易的平面加工,适合加工薄型大曲率半径非球面。阐述弹性变形面形复制加工技术的基本机理,随后以直径为40 mm、顶点曲率半径为2 500 mm的抛物面作为目标面形,通过有限元仿真确定使工件与靠模紧密贴合所需的工件最小去除厚度,建立加工过程的材料去除模型,并由此确定加工时间。在所搭建的弹性变形面形复制加工系统上进行加工试验,试验结果证明所建立材料去除模型有效。最终工件加工面形精度为PV 0.62 μm。对加工面形精度影响因素进行分析,并提出改进工件加工面形精度的措施。     

Airbag tool polishing for aspherical glass lens molds

This paper presents a novel airbag tool polishing technique for small aspherical glass lens molds. For a mold material such as tungstencarbide, an ultra-precise grinding technique is used to generate the aspherical surface. However, the residual tool marks of the spiral pattern and scratch unavoidably develop on the mold surface. Therefore, post-polishing is required to obtain the optical surface. Footprinting by the superposition method without trajectory control was applied to polish the finely ground aspherical lens mold. A white light interferometer confirmed the tool mark removal effect. The final surface roughness was Ra 2nm. Microscopic observation also showed a cleaner surface without scratches.     

Ф420mm高次非球面透镜的加工与检测

介绍了Ф420mm熔石英高次非球面透镜的加工与检测方法。对现有数控加工工艺进行了优化,通过分工序加工方式,依次采用机器人研磨、抛光和离子束修形技术完成了透镜的加工。进行非球面透镜检测时,考虑透镜的凹面为球面,利用球面波干涉仪对其面形进行了直接检测,剔除干涉仪标准镜镜头参考面误差后,透镜凹面的精度达到0.011λ-RMS;针对透镜的凸面为高次非球面,采用基于背后反射自准法的零位补偿技术对其进行面形检测,其精度达到0.013λ-RMS。最后,采用一块高精度标准球面镜对加工后透镜的透射波前进行了自消球差检测,得到其波前误差为0.013λ-RMS。试验结果表明,非球面透镜各项技术指标均满足设计要求。所述工艺方法亦适用于更大口径的非球面透镜及其他类型非球面光学元件的高精度加工.     

基于环形子孔径拼接法检测非球面研究

介绍了基于点衍射干涉仪的环形子孔径拼接检测非球面的理论和方法,分析了其基本原理,相对传统非球面检测方法,这种方法可以有效避免高精度补偿器件的使用,它通过不同曲率半径的球面波前来匹配被测非球面的不同同心环带区域,然后通过拼接算法重构整个非球面表面。在对一非球面的仿真测试中,测量的PV值为λ／131,RMS值为λ／830（工作波长为632．8nm）,试验表明：该算法是切实可行的,具有较高的精度。     

小口径非球面玻璃透镜模压成形

随着消费电子行业的增长和人们对轻便易携带的高性能产品的需求,非球面玻璃透镜的需求量持续增长。与传统冷加工方法相比,模压成形技术因具有低成本、批量生产的能力而成为一种更有前途的加工方法,尤其适合中小口径非球面透镜的生产。非球面玻璃透镜的模压成形技术是一项涉及玻璃材料、超精密模芯加工、镀膜、模压成形工艺及成仿真等诸多领域的综合技术。因此,有必要对其中影响成形质量的关键技术进行系统分析和深入研究,探讨模压成形技术现状和存在的问题。对光学玻璃的物理化学性质、主要构成成分、粘弹性、低熔点及环保的发展趋势、预形体的选择进行综合分析;对模芯材料的开发、非球面模芯的单点金刚石车削技术、纳米磨削技术、超精密研抛技术、复合加工技术、镀膜材料、镀膜技术做了详细介绍;阐述模压成形技术及仿真技术的研究现状及最新进展;并对未来发展趋势进行预测与展望。     

大口径SiC离轴非球面的高效磨削加工

研究了空间遥感器用大口径SiC离轴非球面的超声复合磨削加工工艺。分别对磨削原理、金刚石砂轮结合剂选择、机床选取、磨削参数设定等进行了分析,并设计和规划了磨削工艺流程。基于逆向工程原理建立了高精度离轴非球面模型,创立了激光跟踪仪精磨阶段在线测量大口径离轴非球面的工艺。结合工程实践对一口径为700mm×700mm的SiC高次离轴非球面元件进行了逆向工程建模和超声磨削加工试验,并利用激光跟踪仪进行了在线检测。经过3个周期(每个周期4h)的修磨,其面形精度PV值和RMS值分别由45.986μm和7.949μm收敛至12.181μm和2.131μm;与三坐标测试结果进行对比,其PV值和RMS值的偏差分别为0.892 3μm和0.312 8μm。实验显示,提出的磨削工艺实现了大口径SiC离轴非球面的快速精确磨削,其加工精度、效率以及表面质量都有了很大的提高。     

使用红外干涉仪测量非球面面形

提出用红外干涉仪在长波工作(λ=10.6μm)的优点检测非球面面形。首先,通过移相算法,使用泰曼型红外干涉仪测量出非球面与标准拟合球面之间的波像差;然后,根据非球面的矢高方程计算出非球面与标准拟合球面之间波像差的理论值,通过比较这两个值,计算出非球面的面形偏差。实验结果表明,使用红外干涉仪测量的非球面与标准拟合球面之间的波像差为8.64μm(PV),与理论波像差(8.11μm)比较接近,测得非球面面形偏差为1.20μm(PV)。为了验证这一方法的准确性,使用计算全息图(CGH)作为补偿镜在可见光干涉仪上测量了同一块非球面,两者测量结果比较吻合。结果表明,此方法有比较强的通用性,可以用于非球面在加工过程中的测试。     

Rhenium-iridium coating effect of tungsten carbide mold for aspheric glass lens

Recently, with increasing lightness and miniaturization of high resolution camera phones, the demand for aspheric glass lens has increased because plastic and spherical lenses are unable to satisfy the required performance. An aspheric glass lens is fabricated by high temperature and pressure molding using a tungsten carbide molding core; so precision grinding and coating technology for the molding core surface is required. In this paper, Aspheric glass lens for 5 megapixel 4 time zoom camera phone modules was developed. The grinding condition of the tungsten carbide molding core was found after applying design of experiments (DOE). Also, the ultra-precision grinding process was investigated under this condition by experiment. Rhenium-iridium (Re-Ir) coating was applied on the ground surface of the tungsten carbide molding core. The influence of Re-Ir coating was compared and evaluated. The surface roughness of the molding core were improved by application of Re-Ir coating on the surface of the tungsten carbide molding core. Aspheric lenses were also molded with the non-coated molding core and the Re-Ir coated molding core. The surface roughness of the aspheric glass lens improved by about 0.4 nm (aspheric surface) and 0.5 nm (plane surface).     

一种中小口径非球面元件数控抛光技术

基于自主设计研制的FSGJ-3型非球面数控加工中心,针对口径φ108 mm凸非球面透镜(曲率半径R＝318 mm,k=－3),研究了非球面粗抛光工艺、精抛光工艺、抛光设备、磨料以及相关工艺参数,提出了规范的中小口径非球面加工的工艺方法和新型轮式抛光技术,实现了中小口径非球面元件的数控快速精密铣磨成型,且保证了光学零件具有较高的面形精度。抛光后元件面形精度达到0.306 λ(PV)、0.028λ(RMS) (λ=0.632 8μm)。满足了在光学系统中使用非球面零件,明显改善像质,提高光学特性,减少光学零件数目,从而简化系统结构,减小系统体积,减轻系统质量的目的。     

小型非球面数控抛光技术的研究

用计算机控制抛光的方法对小型非球面数控抛光技术进行了研究。对计算机控制小磨头抛光的材料去除作用进行了计算机模拟;依据计算机模拟结果,调整驻留时间函数,进行抛光补偿;最后,在自行研制的三轴联动非球面数控抛光原理样机上高效地完成了70 mm左右非球面的抛光,各项指标达到了中等精度要求,表面粗糙度为2.687 nm,面形精度为0.45 μm,且重复精度良好。结果表明,该技术有效提高了小型非球面光学零件的批量生产效率。