玻璃模壓成型的有限元仿真研究.pdf

1、玻璃模壓技術(shù)作為一種高精度光學(xué)元件的成型方法，以其精度高、成本低、生產(chǎn)效率高、可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)越來越受到光學(xué)零件制造商的青睞。本文對玻璃模壓成型技術(shù)進(jìn)行研究，采用仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式。通過仿真將模壓工藝過程可視化，并查看玻璃在模壓過程中的內(nèi)部應(yīng)力、溫度和形狀的變化，研究成型參數(shù)對模壓透鏡結(jié)果的影響。通過模壓成型設(shè)備壓制出透鏡，并檢測成型透鏡的質(zhì)量。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行硫系玻璃透鏡成型實(shí)驗(yàn)研究。
　　 選擇粘彈性模型，設(shè)立邊界

2、條件，構(gòu)建有限元仿真模型。用該模型仿真玻璃在加熱、模壓、退火和冷卻時(shí)候的溫度、應(yīng)力應(yīng)變變化。仿真結(jié)果表明應(yīng)力較大部分主要出現(xiàn)在外邊緣內(nèi)側(cè);曲率半徑大的球面的應(yīng)力比曲率半徑小的球面高;透鏡底部中心部位的應(yīng)力幾乎為0。透鏡上表面的應(yīng)力比下表面的應(yīng)力大;應(yīng)力在經(jīng)過退火冷卻之后，有所下降。
　　 研究成型參數(shù)對玻璃模壓的影響。仿真表明在模壓階段，隨著溫度的增加，最大等效應(yīng)力減小，應(yīng)變變大;隨著速率的增加，最大等效應(yīng)力增加?？紤]到速率太慢

3、導(dǎo)致成型時(shí)間太長，速率太快導(dǎo)致應(yīng)力較大。所以要綜合考慮兩個(gè)方面的問題來選擇合適的模壓速率。在退火冷卻之后，殘余應(yīng)力隨著溫度的升高而減小，隨著速率的增大而增大。速率越小，填充情況越好。在不同的冷卻速率下，殘余應(yīng)力和應(yīng)變的分布都差不多，相比之下3℃/s的冷卻速率下的殘余應(yīng)力比其他三個(gè)速率下的要小點(diǎn)。
　　 為了驗(yàn)證有限元模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)玻璃模壓實(shí)驗(yàn)，分別采用三組不同的溫度和壓力，通過檢測其成形透鏡的厚度、形狀精度和粗糙度，驗(yàn)證模壓工藝