基于模压成型的磷酸盐玻璃透镜成型质量研究

为了提高非球面小口径磷酸盐玻璃透镜的成型质量和良品率,减少透镜翘曲、表面瑕疵、变形、裂纹和应力集中等多种缺陷,通过模压成型实验,研究升温速率以及加热温度等工艺参数对磷酸盐玻璃透镜成型质量的影响。先将成型透镜设计为双凸面;计算得出磷酸盐玻璃的热力学性能参数,以制定实验计划;其次,按照所制定的实验计划,采用日本SYS公司的PFLF7-60A型模压机床进行模压成型实验,得到不同工艺参数下的小口径非球面磷酸盐玻璃透镜;然后采用Taylor Hobson公司的非球面轮廓测量仪对透镜进行成型质量的检测实验,分析不同工艺参数对成型透镜的影响,以得到最优的成型工艺参数。实验结果显示,当升温速率为0.75℃/s、加热温度为560℃以及加压载荷为1.1 MPa时较为适宜,此时得到的小口径非球面磷酸盐玻璃透镜的轮廓偏移量小,成型精度高,基本满足小口径非球面磷酸盐玻璃透镜的低成本、高质量以及大批量的制造要求。

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。