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非球面塑料透镜注射压缩模具与成型工艺仿真的中期报告
摘要：对非球面塑料透镜注射压缩模具进行了设计，建立了模具的三维模型。通过有限元分析软件ABAQUS进行了模具的应力、应变和温度场的仿真分析。基于成功模拟的注射成型过程，进行了透镜成型过程的仿真分析。结果表明，该模具结构设计合理，在注射压缩过程中，模具的应力和应变均在材料的许用范围内，并且透镜的成型效果良好。
关键词：非球面透镜，注射压缩模具，有限元分析，成型仿真
介绍
随着科技的发展，非球面透镜的应用越来越广泛。而现有的非球面透镜常常需要使用高精密的工艺才能制造。注射压缩成型是一种高效、经济、精确的成型方法，可以满足高精度透镜的成型要求。因此，设计合理的注射压缩模具并建立相关的成型工艺是制造高精密透镜的关键。
本文基于真实的非球面透镜数据，设计了一款注射压缩模具，并进行了有限元仿真分析。进一步，通过仿真成型过程分析了透镜的成型效果。
注射压缩模具设计
对于非球面透镜，注射压缩模具在设计时需要考虑到注射和压缩两个过程。为了确保在注射时透镜的形状可以得到完整保持，在压缩时透镜的形状需要得到充分修正和匹配。因此，注射压缩模具通常包括注射模、压缩模、居中环、限位棒等部件。
本文所设计的注射压缩模具如图1所示。其中，注射模和压缩模的配合在压缩过程中起到关键作用，需要精细设计并加工。限位棒用于确定压缩模的位置，居中环则是保证透镜在注射和压缩过程中保持稳定的位置。
图1注射压缩模具三维模型
有限元仿真分析
针对设计的注射压缩模具，使用有限元分析软件ABAQUS对其进行了应力、应变和温度场的仿真分析。仿真模型如图2所示。其中，导板、根座和模楞的材料均为45#钢；注射模和压缩模的材料为GCr15钢；透镜的材料为PMMA。
图2注射压缩模具有限元分析模型
对模具进行了注射压缩过程的动态力学仿真分析，得到注射、压缩过程中的应力、应变、温度场等数据。结果表明，在整个模具的受力过程中，最大的应力和应变值出现在压缩模的顶部，峰值均小于其材料的许用范围。模具的应力和应变分布较均匀。温度分析表明，注射压缩过程中温度分布较为均匀，透镜的冷却速率适中，不会产生约束应力。
仿真成型分析
基于成功模拟的注射成型过程数据，进行了透镜成型过程的仿真分析。在此基础上对透镜的成型效果进行了评估。结果表明，透镜经注射和压缩后形状精度较高，且变形率较小，符合要求。透镜表面无明显的缺陷和变形。
结论
本文针对非球面透镜的注射压缩成型，设计了注射压缩模具，并进行了有限元仿真分析。在模具的应力、应变和温度场的分析中，模具的应力和应变均在材料的许用范围内，并且透镜的成型效果良好。通过仿真成型过程的分析，表明该注射压缩模具和成型工艺可以有效地生产高精密的非球面透镜。