Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Masoomi,Peiman Mosaddegh,Mehdi Ranjbar
محمود معصومی (استاد مشاور) پیمان مصدق (استاد راهنما) مهدی رنجبر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hamed Barghikar
حامد برقی کار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Experimental Study and Numerical Simulation of PMMA Spherical Lenses Produced by Injection Molding Process by Evaluation of Geometrical and Optical Properties of Product
Investigation of the geometric and optical quality of polymer lenses in the injection molding process is costly and time-consuming. So, looking forward to reducing the cost of iection, while ensuring the optical quality of the lenses after production is consider in this study. The geometric quality of bi-convex and bi-concave spherical lenses and comparing the trend of the pressure and temperature graph of the mold cavity to the optimum geometric mode as reference trend and the maximum geometric deviation is evaluated. Regarding the priority of the effect of the geometric parameters, average volumetric shrinkage and warpage are the best parameters for consideration. The results show that the most important effective injection molding process parameters in lens molding are packing time, packing pressure, melt temperature and mold temperature. According to the experimental results, the average amounts of PV for the two surfaces of the bi-convex lens in the optimum level are 7.7? and 7.9? and for the bi-concave lens are 8.8 ? and 8.1 ?. In addition, the geometric quality of a lens is better when the trend of slope of the pressure graph is lowered to zero and should not be reduced suddenly for all three sensors locations. Keywords Average volumetric shrinkage, Warpage, Spherical lens, Injection molding, Peak to valley, Mold cavity pressure-temperature
هدف این پژوهش یافتن ارتباطی بین تغییرات هندسی و اپتیکی لنزهای کروی نسبتاً ضخیم پلیمری در فرآیند تزریق پلاستیک است. همچنین روند تغییرات فشار و دمای گودی قالب حین تزریق ارزیابی‌شده و با نتایج اپتیکی لنزها مقایسه شده است. به‌عبارت‌دیگر با مانیتورینگ فشار و دمای گودی قالب می‌توان با اطمینان نسبتاً بالایی بدون اندازه‌گیری اپتیکی، کیفیت لنزهای تولیدی را تائید نمود. در بخش اول این پژوهش، ابتدا سعی شده است تأثیر سطح قالب بر روی کیفیت هندسی لنزها به حداقل برسد. پس از آن تحلیل‌ها متمرکز به پارامترها و شرایط تزریق‌شده است. برای این منظور تعداد 7 پارامتر قابل تنظیم و تأثیرگذار در فرآیند تزریق پلاستیک در 3 سطح مختلف طی یک پنجره فرآیند در نظر گرفته‌شده است. با توجه به تعداد سطوح و پارامترها آرایه عمودی L18 تاگوچی با 18سطح مختلف آزمایش، برای طراحی آزمایش‌های تجربی انتخاب‌شده است. تحلیل عددی و شبیه‌سازی‌ها در این پژوهش با نرم‌افزار synergy/Insight Moldflow انجام‌شده است. نتایج با روش سیگنال به نویز هر چه کمتر بهتر در تحلیل تاگوچی، در نرم‌افزار Minitab بررسی‌شده است. شبیه‌سازی و تحلیل تغییرات هندسی ناشی از میانگین انقباض حجمی برای لنزهای کروی دوبر محدب و دوبر مقعر به‌عنوان مهم‌ترین پارامتر تأثیرگذار هندسی سطوح لنز، نشان داد فشار و زمان نگهداری و دمای قالب اولویت‌های اول مؤثر بر این پارامتر هستند. مقدار بهینه میانگین انقباض حجمی در شبیه‌سازی‌ها برای لنز دوبرمحدب مقدار 26/2% و برای لنز دوبر مقعر 78/2% به‌دست‌آمده است. مقدار 5/2% به‌طور میانگین برای طراحی قالب حفره‌های لنز در نظر گرفته‌شده است. پس از تزریق لنزها با پلیمر آمورف PMMA در یک قالب 4 حفرهای با دستگاه‌های پروفایلومتر و اینترفرومتری سطح مؤثر لنزها که معادل 30 میلی‌متر است مورد ارزیابی قرارگرفته‌اند. مقدار PV برای هر دو سطح لنز دوبر محدب در حالت بهینه هندسی به ترتیب مقدار 7/7 و 9/7 میکرون و برای لنز دوبر مقعر مقدار 8/8 و 1/8 میکرون به‌دست‌آمده است. مقدار RMS این سطوح نیز برای لنز دوبر محدب 115/0و 119/0 میکرون و برای لنز دو بر مقعر 128/0 و 120/0 میکرون است.همچنین مقدار شعاع انحنای لنز دوبر محدب برای هر دو سطح به ترتیب 05/220 و 99/219 میلی‌متر و برای لنز دوبر مقعر به ترتیب 08/220- و 12/220- میلی‌متر است. بررسی فرانژهای اینترفرومتری لنزها در حالت بهینه هندسی نیز گویای کیفیت بهتر سطح لنز پس از تنظیم پارامترهای تزریق است.در این بخش همچنین نمودارهای افزایش-کاهش فشار و دما در گودی قالب برای هر دو لنز از سه‌نقطه ابتدا، وسط و انتهایی آن، در زمانی که لنزها در حداقل و حداکثر تغییرات هندسی است موردبررسی قرارگرفته است. در این بخش سنسور پیزو الکتریک دما -فشار در داخل گودی قالب، داده‌ها را استخراج نموده و ارتباط بین نتایج کلی حاصل از شبیه‌سازی، خروجی فشار- دما و آزمایش‌های اپتیکی بیان‌شده است که در آن با نمایش روند فشار و دمای حین تزریق بتوان اطلاعات کلی از کیفیت لنز به‌دست‌آورد. در حقیقت تغییرات روند نمودار فشار و دما مؤید کیفیت هندسی لنزها است. بخش دوم پژوهش مشتمل بر تغییرات ضریب شکست و به وجود آمدن ناهمگنی در ساختار لنزهای تزریقی است به‌گونه‌ای که شرایط تزریقی بررسی‌شده که حداقل تغییرات ضریب شکست در راستای ضخامت لنز را داشته باشد. نشان داده‌شده است تغییرات چگالی تأثیر مستقیم بر تغییرات ضریب شکست دارد و دمای قالب پارامتری است که بیشترین تأثیر را بر ناهمگنی لنزها دارد. شبیه‌سازی‌ها نشان داد مقدار ناهمگنی (تغییرات ضریب شکست) در سطح بهینه اپتیکی برای هر دو لنز دوبر محدب و دوبر مقعر به ترتیب مقدار000075/0 و000081/0 است که میانگین انقباض حجمی معادل آن‌ها به ترتیب 8/6% و 3/8% است. اگر سطح بهینه همان حالت بهینه هندسی در نظر گرفته شود، مقدار ناهمگنی لنزهای دوبر محدب و دوبر مقعر برابر است با 000083/0 و000088/0. با مقایسه این اعداد نشان داده‌شده است که سطح بهینه هندسی ، ناهمگنی لنزها را از حالت استاندارد خارج نمی‌کند اما سطح بهینه تغییرات ضریب شکست، بهینه هندسی را از بین خواهد برد. لذا در نظر گرفتن مقادیر پارامترهای تزریقی که باعث به وجود آمدن بهینه هندسی لنزها شده است، ناهمگنی را از وضعیت استاندارد خارج نمی‌کند. این مهم نشان داده است که استفاده از نمودارهای فشار و دمای مرجع در حالت بهینه هندسی برای به دست آوردن یک لتز اپتیکی استاندارد چه ازلحاظ هندسی و چه ازلحاظ ناهمگنی می‌تواند قابل‌اطمینان باشد. کلمات کلیدی: انقباض حجمی- اعوجاج- لنز پلیمری- لنز کروی .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی