光学级制品的动态内应力可视化实验研究

论文摘要

随着航空航天,生物医学等高新技术的发展,精密注射成型技术的应用领域越来越广泛,这也对精密注射成型技术提出来越来越高的要求。残余应力是注射成型技术中一种常见的成型缺陷,它不但影响着制品的外观质量,而且还严重地影响着制品的光、电、力学性能。注射成型过程中,制品的残余应力主要包括热残余应力和流动残余应力。由于热残余应力比流动残余应力大一个数量级,目前学术界和一些模拟软件通常忽略制品的流动残余应力或是简单地附加一个修正系数。但是对于光学级制品来说,流动残余应力严重地影响着制品的透光性能,尤其是一些精密的光学透镜镜片。本文从光弹性原理出发,结合动态透射光式可视化技术,开发出了一套光学级制品的动态内应力可视化实验系统,并使用该系统对矩形型腔中流动残余应力的形成机理,分布规律进行系统研究。通过对比不同工艺参数和模具结构下制品双折射条纹的区别,并结合偏光显微镜对制品流动残余内应力的计算和moldex3D软件对不同型腔结构在不同模具温度下,高分子熔体流动充填的剪切应力、温度场、压力场进行模拟,总结出注射温度、保压压力、模具结构和温度对流动残余应力的影响规律。对光学级制品的注射成型,提出指导性工艺准则。通过精密注射成型可视化实验系统,直观地研究了三种典型矩形型腔内高温熔体在型腔中的流动行为,研究得到矩形型腔内制品熔接痕和喷射缺陷形成机理。通过分析模具结构设计、成型工艺参数与熔体宏观流动行为及制品宏观缺陷之间的内在联系,提出了解决熔接痕和喷射缺陷的具体措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 注射成型技术概述
• 1.1.1 注射成型技术的发展史
• 1.1.2 注射机的基本组成
• 1.1.3 注射成型CAE技术
• 1.2 光弹性实验的发展与现状
• 1.2.1 光弹性实验原理
• 1.2.2 光弹性法的分类
• 1.2.3 在各领域的应用
• 1.3 注射成型可视化技术
• 1.3.1 注射成型可视化技术的发展
• 1.3.2 可视化技术原理
• 1.4 研究目的和意义及主要工作
• 第二章 注射成型中的典型缺陷及其成型机理
• 2.1 注射成型制品的常见缺陷
• 2.2 注射制品的成性缺陷形成原因
• 2.3 残余应力的形成机理及其检测方法
• 2.3.1 残余应力得到形成机理
• 2.3.2 残余应力的常用检测方法
• 2.4 矩形型腔常见缺陷的实验研究
• 2.4.1 实验部分
• 2.4.2 结果讨论
• 2.4.3 小结
• 第三章 光学级制品的动态内应力可视化研究
• 3.1 动态内应力可视化实验原理
• 3.2 动态内应力可视化模具
• 3.3 实验设备及材料
• 3.4 光学级制品的动态内应力可视化实验及结果分析
• 3.4.1 实验结果分析及讨论
• 3.4.2 对比实验结果分析及讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 成型过程CAE模拟
• 4.1 不同浇口结构对比模拟
• 4.1.1 压力分布对比
• 4.1.2 温度分布对比
• 4.1.3 剪切应力分布对比
• 4.2 点浇口型腔对比模拟
• 4.2.1 压力分布对比
• 4.2.2 温度分布对比
• 4.2.3 剪切应力分布对比
• 4.3 扇形浇口型腔对比模拟
• 4.3.1 压力分布对比
• 4.3.2 温度分布对比
• 4.3.3 剪切应力分布对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 成型工艺优化
• 5.1 成型温度优化
• 5.2 成型保压压力优化
• 5.3 模具结构优化
• 第六章 结论及研究展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书