CAE在分子化合物塑料光学零件注射成型中的应用.ppt

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1、CAE在分子化合物塑料光学零件注射成型中的应用1http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书 一、引言 随着近现代光学和光电子技术的飞速进展,光电摄谱仪以及构成这些个光电摄谱仪的零件发生了深刻而很大的变动。因为生产模型材料、生产模型制作技术和精确模型压成工艺的进展,所以可以认为合适而使用模型压成技术加工精确光学分子化合物塑料零件,尤其曲直球的表面光学零件、透镜阵列和其他一点难于加工的特别式样的零件。精确模型压成成型技术适于大量量出产,成本较低,它相宜制作各种复杂式样的光学零件1。固然分子化合物塑料光学零件耐热性差、线体胀系数大、双折射大等,但它却具备制导致本低、便于

2、制作复杂式样及非球的表面、重量轻、抗冲击性能好等长处。随着成型技术、新式分子化合物塑料材料、镀膜技术的进展,光学分子化合物塑料零件的应用越来越广泛。到现在为止,海外各种光学分子化合物塑料零件加工工艺已经比较成熟,可以经济地加2http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书工高精密度的光学分子化合物塑料零件。相形之下,国内仍认为合适而使用传统的工艺施行加工,加工的零件也以玻璃产品为主,光学分子化合物塑料的制作和应用还比较少。因为计算机硬件及()软件的进展,所以可以利用软件来增长光学分子化合物塑料零件的成型品质况且缩减研发周期。二、光学分子化合物塑料零件注射成型的独特的地

3、方 工程分子化合物塑料零件成型的精密度普通在0 10 01级,而光学分子化合物塑料零件成型的精密度则在微米级,其面形精密度在波长级,如在读写头中的分子化合物塑料非球的表面透镜的式样精密度要求在0 1μ以内。光学分子化合物塑料成型的不论什么内里和外部欠缺都是不准许的,例如熔接线在平常的的分子化合物塑料成型中只是减低了此处的机械强度,而在光学分子化3http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书合物塑料零件中,熔接线直接影响光学性能,象气眼等内里欠缺对工程分子化合物塑料的应用影响并半大,而在光学分子化合物塑料零件中,则是严重的欠缺。热范性分子化合物塑料最常用的成型办

4、法是注射成型法和注射压缩成型法。注射压缩成型法获得的产品面形精密度无上,产品的面形几乎可以和生产模型的面形一致。但因为注射压缩成型设施比平常的注塑机贵得多,在我国运用得还不广泛,大部分数厂家只有平常的的注塑机,所以怎么样用平常的的注射成型法出产高精密度的光学分子化合物塑料零件有着很关紧的现心意真实义。三、在注射成型中的效用 到现在为止,我国的注塑生产模型预设和注塑工艺的处置还主要有赖经验。生产模型加工出来后行试模,假如产品不合适合标准,再施行修模或改进注塑工艺,这么有可能需求反反复复多次,不止导致生产模型预设周期延长、生产模型花4http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商

5、业计划书销和生产资本增长,更关紧的是纵然最能力的预设担任职务的人也没可能把各种因素都精确地思索问题进去,因此使生产模型预设品质不高,不可以模塑出高品质的产品。利用技术可以预设出高品质的生产模型,给出最佳的工艺参变量,减损试模和修模回数,这将大大缩减预设周期,减低成本。简单地说,就是在计算机上对产品施行摹拟剖析,以资来接替试着制做和尝试。分子化合物塑料注射成型的主要是对分子化合物塑料的流动状况、压力散布、冷却过程等施行摹拟剖析。能摹拟分子化合物塑料注塑零件的工艺条件,以取得最佳的生产模型结构和工艺参变量,预先推测制品的几何尺寸、微观结构以及其最后性能。认为合适而使用技术,可以使工程技术担任职务的

6、人经过对分子化合物塑料融料在型腔内的流动、保压及冷却施行各个方面的剖析,以资来改进生产模型的浇注系统、冷却5http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书系统,调试成型工艺条件,可以预先推测补充的剪切应力、熔接线等,增长试模的一次成功率,增长产质量量和出产率。注塑软件是澳大利亚企业研发的,对热范性分子化合物塑料熔体进入了生产模型的流动过程的摹拟剖析是十分成功的,尤其是在复杂事情状况下的剖析,是世界公认的注塑工业标准,它非常准确高效的摹拟注塑工艺全过程,能使出产厂家成功实现高品质、低成本、短周期的目的。如今,在天底下已获得了广泛的应用,有很多企业应用来改善其产质量量,缩

7、减研发周期2。对于认为合适而使用平常的注射成型法制作光学分子化合物塑料透镜来说,因为透镜的厚度较厚,且厚度变动大,收缩系数变动大,所以很难凭经验预先推测生产模型结构和工艺参变量对制质量量的影响。对于光学分子化合物塑料零件来说,有更6http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书大的效用,要得能够利用平常的的注塑机出产较高品质的光学分子化合物塑料零件。四、工艺参变量的优化 在分子化合物塑料注射成型过程中,工艺参变量众多,对收缩及残存应力影响较大的主要有:注射压力、注射温度、补充速度及速度曲线类型、保压压力体积趁早间、保压压力曲线类型、生产模型温度以及冷却系统的温度等。因

8、为在注射过程中过大的剪切应力会造成过大的残存应力,并有可能引动分子化合物塑料的分解等欠缺;又因为塑件的收缩直接影响几何尺寸和面形,所以在注射过程中的剪切应力应该扼制在合理的范围内,况且尽力减小塑件的收缩。因为浇道系统及各部位几何式样不一样,不一样部位对充模熔体的流动(速度、压力)提出不一样的要求,否则就要影响熔体在这一部位的流改变性别能或高分子的形成晶体定向效用,以及制品的外表品质,所以这就要求认为合适而使用多级注7http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书射工艺。补充速度曲线类型如图1所示。图1补充速度曲线类型 图2是补充速度曲线类型对剪切应力的影响。图2补充速

9、度曲线类型对剪切应力的影响 由图2可以看出,补充速度曲线()和曲线()的剪切应力区别极小,而补充速度曲线()比曲线()和曲线()的剪切应力小得多,这是由于在补充的最终阶段,边缘的厚度较薄,假如还以高的补充速度注射,定然萌生较大的剪切应力。补充速度曲线()在注射终了阶段减低了速度,这么既可以降低剪切应力,又可以防止萌生溢边的现象。所以在注射过程中,应该认为合适而使用多级注射。经过摹拟剖析和理论剖析可知,补充速度越大剪切应力越大,所以补充速度不适宜过大,且过大的补充速度有可能引动喷吐等欠缺。生产模型温度等参变量对剪切应力的影响较小。保压流动和充模时的压实流动都是在高压下的熔体细致精8http:/

10、ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书密流动。这时的流动独特的地方是熔体流速细小,不起主导效用,而压力却是影响过程的主导因素。在保压阶段,模内压力和比容不断变动。萌生保压流动的端由是由于型腔壁近旁的熔体受冷却后收缩,熔体比容变样,在流入口凝结前,熔体在注射压力效用下接着向型腔补给熔体,萌生保压流动。保压压力曲线类型如图3所示。从摹拟剖析中可以得出对塑件收缩略影像响最显著的因素是:保压压力体积、保压压力曲线、保压时间,而其他因素的影响较小。收缩率随着保压压力的增大而减小。保压压力曲线类型对塑件收缩略影像响如图4所示图4保压压力曲线类型对塑件大小收缩的影响 在图4中,曲线()是

11、常压形式,它不止一直以较高的压力补给熔体,又可以使塑件在浇口凝结时萌生高的“封口压力”,依据方程得,封口压力越高则收缩率越小。而曲线()因为从着手就任何时间间减退,所以9http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书保压效果还不如曲线()。曲线的保压效果和曲线()相近,这种形式比较合理,由于可以使塑件在较高的压力下凝结,减小了塑件的收缩。而在浇道系统凝结后,再给予保压压力已经不可以传交到型腔内,这时的保压已经没管用用,而只能使能+羭縷白空白土地耗费。最合理的保压形式应当挑选曲线(),既可以减损收缩,又可以防止过保压,况且能够节省能+羭縷。依据摹拟剖析所挑选的最佳工艺参

12、变量的剪切应力和大小收缩如图5和图6所示。五、生产模型面形的偿还 生产模型面形偿还有两种办法:成型后勘测变型的偿还办法和成型前预先推测变型的偿还办法34。到现在为止存在广泛认为合适而使用的生产模型面形偿还办法是成型后勘测变型的偿还办法,这一办法中的名声技术、偿还技术以及蝉联成型的牢稳性是表决性因素,其过程如下所述:用式样和预设值靠近的生产模10http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书型施行实际的成型,名声在最合宜的工艺条件下成型的模型压成零件,并与生产模型式样对比,计算生产模型的偿还量,修正生产模型面形,再施行成型,一直到成型的零件符合标准截止。对于透镜来说,式

13、样误差不止只是因为天然树脂收缩而导致的,屈曲和脱模时的变型也起关紧的效用。因为分子化合物塑料的成型是一个复杂的过程,成型品各个部位的变型及收缩是不一样的,随成型品的式样和工艺条件的变动而不一样。这就表决了偿还过程是一个花销高、时间长的反反复复过程。另一种对生产模型面形的偿还办法是成型前预先推测变型的偿还办法,它是依据软件对复杂的零件摹拟剖析,无须制作生产模型就可以确认零件各部位的收缩率及变型,而后改正生产模型面形的几何尺寸,再施行摹拟剖析,要得可以加工出满意要求的零件式样。这种办法节省了生产模型的制作试着制做花销,缩减生产模型11http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商

14、业计划书研发时间,增长了塑件成型的精密度。由于在生产模型加工完后行试模,生产模型有可能不绝对合宜,还需求修模,所以在普通生产模型制作中,把型腔做的稍细微一点,以便在修模的过程中生产模型可以直接在生产模型上加工,否则假如生产模型型腔太大,则需求对生产模型施行补焊或镀膜,这将大大增加加工的困难程度和成本。在施行生产模型面形偿还时,为了易于生产模型的修模,偿还的面形应该使生产模型的型腔也小一点,即生产模型型腔维持最大的实体,如图7所示。在图7中,球面为偿还后的生产模型面形,球面为依据计算机摹拟剖析的最后结果或所要求的生产模型面形,用此生产模型面形在设定的工艺条件下可以萌生所预设的透镜式样。不过因为直

15、接加工球面是没可能的,所以要用可加工的球面来近似,这可以选用球的表面或掉转非球的表面。所以在球面拟合乎时常使负误差比正误差12http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书小,使负误差与正误差的比率为一个小数,用此条件作为优化函数的约束条件。在此约束条件下使偿还的面形与摹拟剖析所要求的面形的误差加权平方和最小,求得此时的面形参变量,这么就有帮助于生产模型的修复。光学透镜的面形是对称旋转球面,为了易于加工,生产模型的面形选用旋转球面。高精密度的型腔面形可以认为合适而使用单点金刚石加工的办法,它的加工精密度颀长,可以直接加工出高精密度非球的表面的面形。设生产模型偿还的面形

16、方程为=φ(,)。假如依据计算机摹拟的最后结果计算的理想生产模型面形为=Φ(,),则偿还球面与理想生产模型面形的误差为Δ=φ(,)-Φ(,)。依据最大实体原则获得其目的函数为约束条件为-()=η+(),η为一个正小数,即()=&et13http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书a;+()-()=0 利用罚函数法求函数()的最优解,就获得了生产模型面形球面方程的参变量。依据以上的目的函数和优化办法,可以求得生产模型面形,使它成型出的零件最后尺寸靠近零件面形几何尺寸的要求5。六、论断 本文绍介了利用先进的分子

17、化合物塑料摹拟剖析软件对光学分子化合物塑料透镜施行了摹拟剖析,可以对各种工艺参变量施行优化以获得最佳的成型最后结果。认为合适而使用优化技术等计算办法在成型前对其施行了生产模型型腔的面型偿还。认为合适而使用成型前偿还生产模型的办法可以大大减损生产模型的试模和修模回数,能够增长成型的面型精密度,这将减损研发花销、研发时间,并增长了制品的品质。参照文献:1辛企明.近现代光学制作技术.北京:国防工业出版社,1997 214http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书.:,1995 3辛企明,等.改善分子化合物塑料光学零件成型品质的几个问题.光学技术,1998,(3):86-87 4草野正明.光学部品射出成形技彳术亍周边技彳术亍.光技彳术亍,1991,29(12):27-33 5伍保锋.光学分子化合物塑料元件注射成型的研讨.北京:北京理工大学硕士学位论文,1999 15http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻干食品项目商业计划书