精密玻璃透镜热压成型炉结构及温度曲线设计

【摘要】精密玻璃透镜在光学成像方面有着不可替代的优势,随着应用领域的扩展,传统玻璃透镜加工采用的多次磨削切削的方法工序繁多效率低下,尤其在加工非球面镜时加工成本非常昂贵。而精密玻璃透镜热压成型工艺不仅加工工序只需要一次模压成型,更容易实现大批量生产,而且模压表面的精度和形状均由模具型面来控制,可以实现各种型面玻璃透镜的加工。本文的研究目标是研制一台供精密玻璃透镜热压用的加热炉,要求中心温度达600℃左右,保温精度在±1℃。研究中,首先在对各类材料、结构及相关研究的充分调研分析的基础上,对玻璃热压成型炉进行概念设计。在设计中采用了有限元仿真及优化设计,从众多加热方式中选择近红外石英加热管作为加热方式；在热压炉结构方面,为使热压炉体积尽可能紧凑,且真空室内结构尽量简单,将加热器及绝热结构全部放置在真空室之外,而使用一个近红外透过性良好的石英罩作为真空腔体；在绝热策略方面,提出多层辐射屏和炉壁嵌入绝热材料结合的方法,对辐射屏数量及绝热材料的材质、厚度,加热管表面处理等参数进行详细的仿真,最后,选定一层不锈钢辐射屏、内壁嵌入20mmm厚硅质气凝胶材料和红外管外圈镀白180。相结合的绝热策略。在此基础上,对热压炉加热功率需求进行了仿真分析,获得其与炉内特征位置温度的性能关系,最终决定使用3kW作为热压炉的实际加热功率。之后对相关的热压炉各类参数(真空室内模具及模具座选材,热压炉内壁氧化影响等)进行优化仿真设计,得到了热压炉的详细设计方案。在该方案下,对从升温,保温到冷却过程的全温度工艺过程进行了仿真,制定了温控曲线,使其中心温度达到600℃左右,保温精度达到±1℃。为热压实验提供了基础数据。最后,我们搭建了一个对加工、组装后的热压炉温度性能进行测试的实验平台,并使用红外热像仪对关注点的温度进行了观测,得到的实验数据为热压炉的稳定运行提供了依据和支持。本研究工作受国家自然科学基金《多尺度精密玻璃透镜的热压成型技术研究》(No.51075381)资助。
【作者】施添翼；
【导师】沈连婠；
【作者基本信息】中国科学技术大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】精密玻璃透镜；热压成型；仿真设计；绝热策略；温度曲线；

【参考文献】
[1]代威.陶瓷材料SHS/QP超快速烧结机理研究[D].武汉理工大学,材料学,2004,硕士.
[2]许程敬.课堂游戏在印尼小学华文教学中的运用[D].广东外语外贸大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[3]王乾.基于动态二进制分析的关键函数定位技术研究[D].解放军信息工程大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[4]季玉新,曲寿利,王秀玲,陈娟.用地质地震资料计算复杂砂体储层厚度方法与应用实例[J].石油地球物理勘探,2000,03:361-365+402.
[5]IrynaSurovets（伊莲娜）.中乌双边经贸合作政治经济效应分析[D].南京大学,国际贸易学,2013,硕士.
[6]郭丹丹.论人员失踪的刑事追查机制[D].苏州大学,法律,2014,硕士.
[7]王吉星.高分子合成与性能预测的计算机模拟[D].河北工业大学,化学工艺,2004,硕士.
[8]陈振英.县级基本农田管理信息系统研究[D].长安大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[9]曲振威.网格资源拍卖机制的设计与仿真实现[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[10]何倚剑.茄子种质资源遗传多样性与群体结构分析[D].南京农业大学,蔬菜学,2013,硕士.
[11]陈晨曦.两类含旋度算子方程组的研究[D].华东师范大学,应用数学,2013,硕士.
[12]王艳.聚乙烯亚胺—阴离子纤维素基吸附材料制备与性能研究[D].东北林业大学,林产化学加工工程,2014,博士.
[13]周婉媛.TiO_2光催化浮球的制备及其降解甲硝唑的性能研究[D].东华大学,环境工程（专业学位）,2014,硕士.
[14]袁春英.遗传性对称性色素异常症ADAR1基因突变检测[D].济南大学,皮肤病与性病学,2012,硕士.
[15]张彦辉.寿胎丸低极性组分的GC-MS分析及安胎作用药效基础探讨[D].湖南中医药大学,中医妇科学,2014,硕士.
[16]王彬颖.网购环境下物流配送联盟合作伙伴选择研究[D].重庆大学,机械工程,2014,硕士.
[17]王佳.未知环境中移动机器人认知技术的研究[D].郑州大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[18]刘星平.高层建筑配电系统及综合防雷的工程设计研究[D].湖南大学,控制工程,2003,硕士.
[19]闫敏.上海市晚期癌患者姑息照护质量评估及其影响因素的研究[D].第二军医大学,护理学,2013,硕士.
[20]吴先超.含磁场非线性Hartree方程的电离问题[D].清华大学,应用数学,2013,硕士.
[21]翁毅.码头改扩建工程项目可行性的研究与实践[D].浙江工业大学,2012.
[22]孙凯红.河套农村商业银行信贷风险内部控制应用研究[D].内蒙古大学,会计,2014,硕士.
[23]戴基亭.基于SOA的交通应急预案管理信息系统分析与设计[D].合肥工业大学,信息管理与信息系统,2013,硕士.
[24]李海峰.电解质粉替代冰晶石在铝电解槽焙烧启动中的应用技术研究[D].东北大学,冶金工程,2011,硕士.
[25]谢莹.米糠油制取及精炼工艺的研究[D].中南林业科技大学,食品科学,2013,硕士.
[26]陈虹地.大豆胚尖遗传转化体系的优化及CHS8，MYB12b2基因的遗传转化[D].吉林大学,作物遗传育种,2014,硕士.
[27]张锦华.唯物史观的升华[D].安徽大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[28]万金保,高园,万莉.负荷历时曲线法在赣江流域TMDL计划中的应用[J].长江流域资源与环境,2014,08:1139-1144.
[29]王俊琳.江西省灾害救援应急物流体系及其仿真研究[D].南昌大学,物流工程,2014,硕士.
[30]张笛.基于GIS的豫中烟草区划研究[D].河南农业大学,烟草学,2012,硕士.
[31]王庆元.基于RS-BP神经网络的煤炭企业绩效评价研究[D].河北工程大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[32]韦洁璨.20世纪50年代以来越南高等教育政策法规研究[D].广西民族大学,行政管理,2013,硕士.
[33]陈晓琛.长笛界的双雄—朗帕尔与高尔威的音乐碰撞[D].沈阳音乐学院,音乐学,2013,硕士.
[34]高会军,王常虹.不确定离散多时滞系统的时滞相关鲁棒镇定[J].自动化学报,2004,05:789-795.
[35]李云红,孙晓刚,原桂彬.红外热像仪精确测温技术[J].光学精密工程,2007,09:1336-1341.
[36]范婷婷.《计算机基础》课程模块化教学的研究与应用[D].渤海大学,现代教育技术（专业学位）,2014,硕士.
[37]唐军.云南省矿产地数据管理与查询系统研究[D].昆明理工大学,2002.
[38]李婕.杭锦旗地区下石盒子组沉积相分析及对储层的影响[D].成都理工大学,沉积学,2013,硕士.
[39]李碧石.国外社会主义意识形态类别性研究与话语论析[D].渤海大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[40]莫松.气动加热中缝隙效应的数值模拟[D].北京交通大学,2014.
[41]霍云龙.基于VRRP的WLAN高可靠性研究与实现[D].西南交通大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[42]孙丽超.超声引导下自动穿刺活检技术在口腔颌面颈部肿块诊断应用中的临床探讨[D].河北医科大学,口腔医学（专业学位）,2013,硕士.
[43]吴通华,郑玉平,张哲,窦乘国.单通道条件下纵差和纵联保护无缝切换机制[J].电力系统自动化,2011,17:72-75.
[44]叶晓健.江苏斯菲尔公司发展战略研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[45]王宏军,刘秋生.混合澄清槽动态特性的研究(Ⅰ)PRBS信号干扰下混合澄清槽的动态特性[J].核科学与工程.1991(02)
[46]董昉鸣.消费者协会与消费者权利保护研究[D].宁波大学,经济法学（专业学位）,2013,硕士.
[47]刘玉文.颈椎生理弧度的恢复对CSM术后症状改善的影响[D].南京医科大学,临床医学,2013,硕士.
[48]王东群.校园信息平台移动服务网站研究与设计[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[49]马铮.基于GIS的县级警务信息管理平台的研究[D].西安工业大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[50]陈灰.脂联素激活AMPK信号通路调控奶牛肝细胞脂代谢的相关机制[D].吉林大学,临床兽医学,2013,硕士.