超声振动辅助微光学玻璃元件模压仿真和实验研究

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1、学校代号10532学号S1502W0116分类号TG58密级公开工程硕士学位论文超声振动辅助微光学玻璃元件模压仿真和实验研究学位申请人姓名李婵培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称余剑武教授陈健美高工学科专业机械工程研究方向超精密加工论文提交日期2018年5月18日学校代号:10532学号:S1502W0116密级:公开湖南大学硕士学位论文超声振动辅助微光学玻璃元件模压仿真和实验研究学位申请人姓名：李婵导师姓名及职称：余剑武教授陈健美高工培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年5月18日论文答辩日期：2018年5月25日答辩委员会主席：尹韶辉教授Experime

2、ntalResearchandSimulationAnalysisonUltrasonicVibration-assistedMoldingPressforOpticalMicrostructuresbyLIChanB.E.(HarbinEngineeringUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySuperviso

3、rsProfessorYuJianwuSeniorEngineerChenJianmeiMay,2018超声振动辅助微光学玻璃元件模压仿真和实验研究摘要模压成型技术能够一次性压制成精密的光学玻璃元件，开创了大批量、高效率制造光学玻璃元件的新时代。但在几何形状比较复杂、尺寸小、单元数量多的微结构光学元件模压过程中，会出现填充不饱满、形状精度低和模压力较大等问题。为解决传统光学玻璃模压的技术局限，为今后模压过程中工艺参数的合理选取提供参考，本文利用MSC.Marc有限元软件对V槽光学元件的模压性能进行了仿真分析，探讨了超声振动辅助模压和传统光学玻璃模压仿真结果的区别，并利用自主研发的模压机进行模压

4、实验来验证仿真结果。主要内容如下：（1）为了改善光学玻璃模压成型精度，减小玻璃模压过程中的模压力，以V槽阵列结构作为研究对象，并利用MSC.Marc有限元软件，分析了模压深度、模压速度以及模压温度对模压过程的填充效果和模压力的影响情况；同时探讨了各模压因素对模压过程的综合影响，并得到了各因素的影响主次顺序和不同试验指标对应的优水平。（2）为了研究超声振动条件对模压力和填充效果的影响，对比分析了超声振动模压和传统光学玻璃模压中应力分布云图、模压力曲线以及填充效果的不同，发现在超声振动模压中，V槽玻璃元件最大应力明显下降，应力分布更均匀；传统光学玻璃模压的最大模压力为4.05kN，超声振动模压的最

5、大模压力为3.07kN，同比下降了24.5%；同时超声振动模压的平均填充率为96.59%，而传统光学玻璃模压的平均填充率为93.51%，超声振动模压的填充性能优于传统光学玻璃模压。（3）对光学玻璃模压的仿真结果进行了实验验证，发现随着模压深度的增加，光学玻璃透镜的填充性能逐渐改善，但最大模压力也随之增加；在一定范围内，随着模压温度的升高，最大模压力呈下降趋势，同时V槽的填充深度增加，光学玻璃模压的填充性能变好关键字:光学玻璃；模压温度；超声振动；模压力；填充性能II工程硕士学位论文AbstractGlassMoldingProcess(GMP)havecreatedaneweraofmassa

6、ndhighefficiencymanufacturingofopticalglasscomponentsbecauseitcanfabricatepreciseopticalglasscomponentsoncetime,however,therewillbesomedefectsinfillingperformance,shapeprecisionandmoldingpressurewhilemoldingofcomponentsincludingcomplexgeometry,smallsizeandlargenumberofunits,inordertosolvethelimitati

7、onsofGMPandprovideasupportfortheselectionofGMPparameters,MSC.MarcwasusedtosimulatefillingperformanceandmoldingpressureofopticalcomponentswithV-grooves,thenthedifferencebetweensimulationresultsoftheult