CAE在塑料光学零件注射成型中的应用

　　一、引言

　　随着近代光学和光电子技术的飞速发展,光电仪器以及构成这些光电仪器的零件发生了深刻而巨大的变化。由于模具材料、模具制造技术和精密模压工艺的发展,所以可以采用模压技术加工精密光学塑料零件,特别是非球面光学零件、透镜阵列和其它一些难以加工的特殊形状的零件。精密模压成型技术适于大批量生产,成本较低,它适宜制造各种复杂形状的光学零件[1]。虽然塑料光学零件耐热性差、线膨胀系数大、双折射大等,但它却具有制造成本低、易于制造复杂形状及非球面、重量轻、抗冲击性能好等优点。随着成型技术、新型塑料材料、镀膜技术的发展,光学塑料零件的应用越来越广泛。

　　目前,国外各种光学塑料零件加工工艺已经比较成熟,可以经济地加工高精度的光学塑料零件。相比之下,国内仍采用传统的工艺进行加工,加工的零件也以玻璃产品为主,光学塑料的制造和应用还比较少。由于计算机硬件及CAE(computer-aided engineering)软件的发展,所以可以利用软件来提高光学塑料零件的成型质量并且缩短开发周期。

　　二、光学塑料零件注射成型的特点

　　工程塑料零件成型的精度一般在0·1~0·01mm级,而光学塑料零件成型的精度则在微米级,其面形精度在波长级,如在CD读写头中的塑料非球面透镜的形状精度要求在0·1μm以内。光学塑料成型的任何内部和外部缺陷都是不允许的,例如熔接线在普通的塑料成型中只是降低了此处的机械强度,而在光学塑料零件中,熔接线直接影响光学性能,象气孔等内部缺陷对工程塑料的应用影响并不大,而在光学塑料零件中,则是严重的缺陷。

　　热塑性塑料最常用的成型方法是注射成型法和注射压缩成型法。注射压缩成型法得到的产品面形精度最高,产品的面形几乎可以和模具的面形完全一样。但由于注射压缩成型设备比普通注塑机贵得多,在我国使用得还不广泛,大多数厂家只有普通的注塑机,所以如何用普通的注射成型法生产高精度的光学塑料零件有着很重要的现实意义。

　　三、CAE在注射成型中的作用

　　目前,我国的注塑模具设计和注塑工艺的处理还主要依靠经验。模具加工出来后进行试模,如果产品不合格,再进行修模或改进注塑工艺,这样可能需要反复多次,不仅造成模具设计周期延长、模具费用和生产成本提高,更重要的是即使最有经验的设计人员也不可能把各种因素都非常准确地考虑进去,从而使模具设计质量不高,不能模塑出高质量的产品。利用CAE技术可以设计出高质量的模具,给出最佳的工艺参数,减少试模和修模次数,这将大大缩短设计周期,降低成本。