基于ProCAST对离心熔铸抛物面非球面镜成型过程仿真分析

[摘 要]根据离心熔铸的特点，结合抛物面非球面镜表达式，描述了模具角速度与抛物面顶点曲率半径的关系。采用ProCAST软件对离心熔铸抛物面非球面镜的成型过程进行模拟分析，并将模拟结果与解析结果进行对比，揭示了采用离心熔铸的方法铸造抛物面非球面镜的可行性。

[关键词]离心熔铸；抛物面非球面镜；ProCAST

中图分类号：TG249.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0098-01

1 引言

非球面镜的制造技术不仅是先进光学制造领域的难题，也是衡量一个国家制造業发展水平的重要标准。传统非球面光学玻璃的加工方法具有加工时间长，用料浪费大，加工成本高等缺点[1-3]。现有的非球面光学元件加工方法很多，有一些加工方法被研究出来并已经应用到实际加工中，如计算机控制单点金刚石车削、应力盘加工法以及光学玻璃透镜压模成型技术等，但这些方法主要应用于中小型非球面零件，而且几乎都是直接在原材料进行研磨，研磨后的材料一般存在下表面破坏层，导致应力集中，出现玻璃炸裂的现象[4]。非球面镜离心熔铸成型是一种新的加工技术，它具有节省大量材料，减少加工时间，适合制造各种尺寸非球面光学玻璃的优点。

国际上关于非球面镜最方便且最常用的表达形式[5]为：

（1）

其中，，A、B...为高次项系数，当A=B=...=0时方程表达为二次曲面；，R为非球面顶点处的曲率半径；k为二次形式曲面系数，，e为曲线偏心率；不同K值对应不同形状的非球面元件形状，当k=-1时，二次曲线形状为抛物线，即： （2）