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51, 022303(2014)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2014《中国激光》杂志社
022303-1
透镜阵列模压加压过程型腔充型率的有限元仿真
卢景红 徐 敏 张 浩
复旦大学光科学与工程系 超精密光学制造工程研究中心, 上海 200433
摘要 采用有 限元方法 模拟了玻 璃透镜阵 列模压的 加压过程 。采用 5 个单元 的 广义 Maxwell 模 型和 Tool-Naraya⁃
naswamy 转移方程分别描述高温下玻璃的粘弹性特性和热流变特性。重点分析了玻璃透镜阵列不同位置的模具型
腔充型率以及模压温度和模压速度对透镜阵列型腔编号为 4 的充型率的影响。结果表明,靠近模具边缘的型腔充型
率比靠近模具中间的低,模压温度越高充型率越大,模压速度越大充型率越大。
关键词 光学制造;透镜阵列;有限元法;充型率;粘弹性;模压成型
中图分类号 TH74 文献标识码 A doi: 10.3788/LOP51.022303
Study on Cavity Filling Ratio of Lens Array in the Process of
Compression Molding Pressing Using Finite Element Simulation
Lu Jinghong Xu Min Zhang Hao
Shanghai Ultra-Precision Optical Manufacturing Engineering Center, Department of Optical Science and
Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
Abstract Finite element method is used to simulate the process of the pressing in compression molding of
glass lens array. Five-element general Maxwell model and Tool-Narayanaswamy shift function are incorporated
into the finite element method to describe the viscoelastic property and the heat flow characteristic of glass at
high temperature, respectively. The filling ratios of mold cavity of glass lens array in different locations and the
effect of temperature and molding velocity on cavity filling ratios in lens array are emphatically analyzed. The
simulation result shows that cavity filling ratios are lower at the edge of the mold than that in the middle of the
mold, and the higher temperature and molding speed will lead to higher cavity filling ratios.
Key words optical fabrication; lens array; finite element method; filling ratio; viscoelasticity; compression
molding
OCIS codes 230.4000; 230.3990; 230.3120; 220.4610
1 引 言
应用于精密光学的光学元件的尺寸日渐缩小,给精密加工提出了越来越大的挑战。传统上,对于高精度
大尺寸的玻璃光学元件,通常采用磨削和抛光工艺来进行加工。然而对于小尺寸以及周期性结构的光学元件
(如衍射光学元件和透镜阵列等)传统的加工方法十分费时,生产效率大大降低
[1]
。对于大规模生产周期性结构
的光学玻璃透镜阵列来说,模压成型方法是比较有前景的技术。此方法是通过模压高温下软化的玻璃,成型
并复制模芯的面型,再经过冷却和脱模而成为目标产品。此方法不需要进一步的机械加工,因而与传统的玻
璃材料去除方法相比,模压成型工艺可以显著提高生产效率
[2-4]
。本文对高温下的玻璃透镜阵列模压成型工艺
进行了有限元仿真,得出了不同条件下的充型率,可为实际生产中模压成型参数的选择提供参考。
收稿日期:2013-08-25;收到修改稿日期:2013-10-28;网络出版日期:2014-01-21
基金项目:国家 863 计划(2012AA040406)、复旦大学研究生创新基金(EZH6281304/001/033)
作者简介:卢景红(1985—),女,硕士研究生,主要从事光学制造方面的研究。E-mail: 11210720014@fudan.edu.cn
导师简介:徐 敏(1959—),男,研究员,主要从事光学设计、先进光学制造与光电测量等方面的研究。
E-mail:minx@ fudan.edu.cn
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