一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法及仿真装置与流程

1.本发明涉及镜片制造技术领域，具体涉及到一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法及仿真装置。


背景技术：

2.电子产品的飞速发展，使光学塑胶镜片被大量的应用在了手机镜头上。随着人们对成像系统中的镜头成像质量要求的提高和尺寸日益缩小，对镜片精度的要求也越来越高。现在行业内对手机镜片的偏心要求在1μm以内，但目前的注塑模具由于受加工精度和组装精度的影响，基本还达不到当前手机镜片所需的精度要求，因此需要对手机镜片注塑模具进行偏心调整。
3.目前手机镜片注塑模具的偏心调整方式，主要是通过旋转模仁角度，使模仁与衬套实现较好的偏心配合。但这种方式调节偏心时需要把模具从机台上拆下来，完全拆开模具才能够旋转调节模仁的角度，这样，不但浪费大量的时间而且还存在着损伤模仁的技术缺陷。另外，这种偏心调整方式很有局限性，其无法实现平面上x方向y方向的整体位置调整。因此，改进镜片注塑模具的偏心调整技术及提高偏心状态的稳定性是业内亟待解决的问题。
4.现提出一种通过受力形变的方式来进行模仁的偏心调整，对于新设计的镜片注塑模具的偏心调整技术来说，需要验证其可行性，并且要找到合适的偏心调整结构的具体尺寸及材料，直接通过实物去验证需要消耗大量的人力物力，效率太低，有必要针对新设计的镜片注塑模具的偏心调整技术提供一种仿真方法，以快速地验证偏心调整技术的可行性，以及确定相应的结构和调整规律。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法及仿真装置。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，包括以下步骤：
7.步骤1，设计镜片注塑模仁的偏心调整结构，所述偏心调整结构的包括调整块、用于在x方向产生形变的第一形变块、用于在y方向产生形变的第二形变块，所述调整块的中心位置设置有用于放置镜片注塑模仁的模仁孔；
8.步骤2，建立偏心调整结构的数学模型，通过施加x方向和y方向的压力使得所述偏心调整结构在x方向和y方向形变，以调整所述镜片注塑模仁在x方向和y方向的位置；
9.步骤3，根据数学模型建立所述偏心调整结构的三维模型，对所述三维模型进行模型处理；
10.步骤4，将所述三维模型导入至仿真软件中，通过仿真软件对所述三维模型进行参数设置；
11.步骤5，通过仿真软件对所述三维模型进行静力学仿真，确定压力和形变的关系，变更所述三维模型的参数，在不同参数下对所述三维模型进行力学仿真，以实现镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。
12.进一步的，在步骤2中，所述偏心调整结构的数学模型包括，所述调整块的左侧面与第一形变块的右侧面连接，所述第一形变块的左侧面固定，对所述调整块的右侧面施加向左的压力，所述调整块的前侧面与第二形变块的后侧面连接，对所述调整块的后侧面施加向前的压力，所述第二形变块的前侧面固定。
13.进一步的，在步骤2中，所述镜片注塑模仁在x方向上的位移等于模仁孔的中心轴在x方向上的位移δx，δx＝δx1+δx2，δx1为第一形变块的压缩形变量，δx2为调整块在模仁孔左侧部分的压缩形变量；
14.所述镜片注塑模仁在y方向上的位移等于模仁孔的中心轴在y方向上的位移δy，δy＝δy1+δy2，δy1为第二形变块的压缩形变量，δy2为调整块在模仁孔左侧部分的压缩形变量；
15.所述模仁孔的中心轴的总位移
16.进一步的，在步骤3中，对三维模型进行模型处理，将三维模型中的非必要特征进行删除或调整，优化三维模型。
17.进一步的，在步骤4中，所述参数设置包括设置偏心调整结构的材料。
18.进一步的，在步骤4中，所述参数设置包括对三维模型进行接触设置，偏心调整结构的每个部件之间设置为摩擦接触，摩擦系数为0.2，法向刚度系数为0.5，界面处理为调整接触。
19.进一步的，在步骤4中，对三维模型进行网格划分以获取网格模型，根据三维模型的结构特征进行细划网格，网格以六面体网格为主。
20.进一步的，在步骤5中，进行偏心调整仿真的求解条件的设置，具体包括：
21.设置x方向和y方向的压力的大小，x方向的压力为f1,y方向的压力为f2，f1和f2分别加载在调整块的右侧面和后侧面，f1和f2均由400n-2000n的变化进行验证调整块、第一形变块和第二形变块的形变量；
22.将第一形变块的前侧面和第二形变块的左侧面分别固定；
23.将调整块竖直z方向设置位移约束为0，x方向和y方向自由。
24.进一步的，在步骤5中，对三维模型进行静力学仿真，确定x方向的压力和形变的关系以及y方向的压力和形变的关系，再根据形变要求变更三维模型的参数，在变更参数的同时优化第一形变块、第一形变块、调整块的结构尺寸，以实现镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。
25.进一步的，在步骤5中，记录不同参数下三维模型的仿真结果，对实际制造偏心调整结构和镜片注塑模仁的偏心调整过程进行指导。
26.本发明还提供了一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真装置，包括：
27.模型建立模块，用于建立偏心调整结构的三维模型；
28.模型处理模块，用于对三维模型进行模型处理；
29.参数设置模块，用于变更三维模型的参数；
30.模型分析模块，用于得到三维模型的仿真结果；
31.处理器，用于运行偏心调整仿真程序，所述偏心调整仿真程序配置为实现上述的偏心调整仿真方法。
32.由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果之一：
33.1、本发明的偏心调整仿真方法针对新设计的镜片注塑模具的偏心调整技术进行静力学仿真，仿真结果满足镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求，验证了以受力形变的方式来提高偏心误差调整精度的可行性；
34.2、本发明的偏心调整仿真方法得出的仿真结果可以对偏心调整结构的实际制造进行指导，从而避免了为了选择合适的偏心调整结构进行反复的实验导致大量资源浪费的问题，有效且准确的仿真数据，有利于选择更合适的偏心调整结构，并为后续具体的偏心调整提供理论规律，以更好地对模仁进行偏心调整；
35.3、本发明的偏心调整仿真装置可较好的完成上述偏心调整仿真方法的操作。
附图说明
36.图1为本发明优选实施例中一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法的步骤流程图；
37.图2为本发明优选实施例中偏心调整结构的数学模型图；
38.图3为本发明优选实施例中x、y方向的压力和形变的曲线图；
39.图4为本发明优选实施例中偏心调整结构的仿真结果图；
40.图中标号说明：1、调整块；2、第一形变块；3、第二形变块；11、模仁孔。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.参照图1所示，本发明的优选实施例，一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，包括以下步骤：
45.步骤1，设计镜片注塑模仁的偏心调整结构，所述偏心调整结构的包括调整块1、用于在x方向产生形变的第一形变块2、用于在y方向产生形变的第二形变块3，所述调整块1的中心位置设置有用于放置镜片注塑模仁的模仁孔11；
46.在调整块1的中心位置设置模仁孔11来放置镜片注塑模仁，镜片注塑模仁的偏移等于模仁孔11中心轴的偏移，第一形变块2用于增加偏心调整结构在x方向的形变能力，第二形变块3用于增加偏心调整结构在y方向的形变能力；
47.步骤2，建立偏心调整结构的数学模型，通过施加x方向和y方向的压力使得所述偏心调整结构在x方向和y方向形变，以调整所述镜片注塑模仁在x方向和y方向的位置；
48.步骤3，根据数学模型建立所述偏心调整结构的三维模型，对所述三维模型进行模型处理；
49.步骤4，将所述三维模型导入至仿真软件中，通过仿真软件对所述三维模型进行参数设置；仿真软件可采用ansys仿真软件。
50.步骤5，通过仿真软件对所述三维模型进行静力学仿真，确定压力和形变的关系，变更所述三维模型的参数，在不同参数下对所述三维模型进行力学仿真，以实现镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。
51.本发明的偏心调整仿真方法针对新设计的镜片注塑模具的偏心调整技术进行静力学仿真，仿真结果满足镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求，验证了以受力形变的方式来提高偏心误差调整精度的可行性；本发明的偏心调整仿真方法得出的仿真结果可以对偏心调整结构的实际制造进行指导，从而避免了为了选择合适的偏心调整结构进行反复的实验导致大量资源浪费的问题，有效且准确的仿真数据，有利于选择更合适的偏心调整结构，并为后续具体的偏心调整提供理论规律，以更好地对模仁进行偏心调整。
52.作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
53.参照图2所示，在本实施例中，在步骤2中，所述偏心调整结构的数学模型包括，所述调整块1的左侧面与第一形变块2的右侧面连接，所述第一形变块2的左侧面固定，对所述调整块1的右侧面施加向左的压力，所述调整块1的前侧面与第二形变块3的后侧面连接，对所述调整块1的后侧面施加向前的压力，所述第二形变块3的前侧面固定。
54.因为新设计的偏心调整结构是通过受力产生形变的方式，因此仿真需要构建数学模型来计算受力和形变的关系；对于x方向的仿真，通过在调整块1的左侧面连接第一形变块2，所述第一形变块2的左侧面固定，并对调整块1的右侧面施加向左的压力来形成；对于y方向的仿真，通过在调整块1的前侧面连接第二形变块3，所述第二形变块3的前侧面固定，并对调整块1的后侧面施加向前的压力来形成。此外，为简化数学模型，调整块1设置为正方形，模仁孔11为位于正方形中心的圆孔，第一形变块2和第二形变块3设置为沿正方形斜线对称的状态。
55.在本实施例中，在步骤2中，所述镜片注塑模仁在x方向上的位移等于模仁孔11的中心轴在x方向上的位移δx，δx＝δx1+δx2，δx1为第一形变块2的压缩形变量，δx2为调整块1在模仁孔11左侧部分的压缩形变量；
56.所述镜片注塑模仁在y方向上的位移等于模仁孔11的中心轴在y方向上的位移δy，δy＝δy1+δy2，δy1为第二形变块3的压缩形变量，δy2为调整块1在模仁孔11左侧部分的压缩形变量；
57.所述模仁孔11的中心轴的总位移
58.调整块1的右侧面受力f1，对应有模仁孔11的中心轴在x方向上的位移δx，δx就是模仁孔11的中心轴左侧的总形变量，即δx等于第一形变块2与调整块1左侧部分的压缩形变量之和；调整块1的后侧面受力f2，对应有模仁孔11的中心轴在y方向上的位移δy，δy就是模仁孔11的中心轴前侧的总形变量，即δy等于第二形变块3与调整块1前侧部分的压缩形变量之和；镜片注塑模仁的总位移等于模仁孔11的中心轴的总位移变量之和；镜片注塑模仁的总位移等于模仁孔11的中心轴的总位移
59.在本实施例中，在步骤3中，对三维模型进行模型处理，将三维模型中的非必要特征进行删除或调整，优化三维模型。将模型中的小特征进行删除或调整，被删除或调整的特征应当不影响三维模型的整体结构性能。例如模型的倒角、圆角、台阶等不影响整体结构强度的特征，对三维模型进行模型处理，可以保证较好的仿真分析结果，提高计算精度和计算效率。
60.在本实施例中，在步骤4中，所述参数设置包括设置偏心调整结构的材料。对于结构尺寸已经设定好的偏心调整结构，对受力形变有影响的就是偏心调整结构的材料，因此材料作为主要的参数来设置。
61.在本实施例中，在步骤4中，所述参数设置包括对三维模型进行接触设置，偏心调整结构的每个部件之间设置为摩擦接触，实际零件之间存在摩擦力，所以在仿真需要添加面间摩擦设置，提高仿真的准确性，摩擦系数为0.2，法向刚度系数为0.5，界面处理为调整接触。对三维模型进行网格划分以获取网格模型，根据三维模型的结构特征进行细划网格，网格以六面体网格为主。可将其部件接触部分单元尺寸设置小一点，以便提高计算结果的准确性和减少计算量。
62.在本实施例中，在步骤5中，进行偏心调整仿真的求解条件的设置，具体包括：
63.设置x方向和y方向的压力的大小，x方向的压力为f1,y方向的压力为f2，f1和f2分别加载在调整块1的右侧面和后侧面，f1和f2均由400n-2000n的变化进行验证调整块1、第一形变块2和第二形变块3的形变量；如图3所示，f1由400n-2000n的变化，以得出这个受力变化下调整块1、第一形变块2的在x方向的总形变量，即为镜片注塑模仁在x方向上的位移；f2由400n-2000n的变化，以得出这个受力变化下调整块1、第二形变块3的在y方向的总形变量，即为镜片注塑模仁在y方向上的位移，图3中，x方向和y方向上的位移均是以μm为单位增加，并且400n增加至2000n时，x方向和y方向的形变量由0.23um增加至1.1um，形变量满足在1μm以内的范围调整偏心误差，仿真结果表示通过受力产生形变的方式能够满足镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。
64.将第一形变块2的前侧面和第二形变块3的左侧面分别固定；第一形变块2的前侧面和第二形变块3的左侧面作为固定面进行定位。
65.将调整块1竖直z方向设置位移约束为0，x方向和y方向自由。防止调整块1在受力后在竖直z方向发生位移，影响仿真计算，故将调整块1竖直方向设置位移约束为0。
66.在本实施例中，在步骤5中，对三维模型进行静力学仿真，确定x方向的压力和形变的关系以及y方向的压力和形变的关系，再根据形变要求变更三维模型的参数，在变更参数的同时优化第一形变块2、第一形变块2、调整块1的结构尺寸，以实现镜片的偏心误差在1μm
以内的调整要求。第一形变块2、第一形变块2、调整块1的结构尺寸和材料变化，都会影响仿真结果，在合适的范围内，对不同的结构尺寸和不同的材料进行仿真验证，可得到较佳的理论上的一些偏心调整结构，都能实现镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。如图3所示，给出了x方向的压力和形变的曲线图以及y方向的压力和形变的曲线图，在f1和f2从400n增加至2000n时，x方向和y方向的形变量由0.23um增加至1.1um，根据实际检测的偏心误差值，可以根据曲线图确定f1和f2的调整。静力学的仿真结果如图4所示，靠近调整块1右侧面和后侧面的区域的形变量最大，形变量从右至左逐渐减小，形变量从后至前逐渐减小。
67.在本实施例中，在步骤5中，记录不同参数下三维模型的仿真结果，对实际制造偏心调整结构和镜片注塑模仁的偏心调整过程进行指导。不同参数对应不同的仿真结果，仿真结果中一些较佳地实现要求的偏心调整结构，能够形成一定的仿真规律，对实际制造偏心调整结构和镜片注塑模仁的偏心调整过程进行指导，以便后续实践中更好地对模仁进行偏心调整。具体的，结合镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求，参照f1、f2、模仁孔11位移的曲线图确定f1和f2的值，再根据镜片成型实测偏心误差值来确定最终的f1和f2的数值大小。
68.本发明还提供了一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真装置，包括：
69.模型建立模块，用于建立偏心调整结构的三维模型；
70.模型处理模块，用于对三维模型进行模型处理；
71.参数设置模块，用于变更三维模型的参数；
72.模型分析模块，用于得到三维模型的仿真结果；
73.处理器，用于运行偏心调整仿真程序，所述偏心调整仿真程序配置为实现上述的偏心调整仿真方法。
74.本发明的偏心调整仿真装置可较好的完成上述偏心调整仿真方法的操作。
75.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设计镜片注塑模仁的偏心调整结构，所述偏心调整结构的包括调整块(1)、用于在x方向产生形变的第一形变块(2)、用于在y方向产生形变的第二形变块(3)，所述调整块(1)的中心位置设置有用于放置镜片注塑模仁的模仁孔(11)；步骤2，建立偏心调整结构的数学模型，通过施加x方向和y方向的压力使得所述偏心调整结构在x方向和y方向形变，以调整所述镜片注塑模仁在x方向和y方向的位置；步骤3，根据数学模型建立所述偏心调整结构的三维模型，对所述三维模型进行模型处理；步骤4，将所述三维模型导入至仿真软件中，通过仿真软件对所述三维模型进行参数设置；步骤5，通过仿真软件对所述三维模型进行静力学仿真，确定压力和形变的关系，变更所述三维模型的参数，在不同参数下对所述三维模型进行力学仿真，以实现镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。2.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤2中，所述偏心调整结构的数学模型包括，所述调整块(1)的左侧面与第一形变块(2)的右侧面连接，所述第一形变块(2)的左侧面固定，对所述调整块(1)的右侧面施加向左的压力，所述调整块(1)的前侧面与第二形变块(3)的后侧面连接，对所述调整块(1)的后侧面施加向前的压力，所述第二形变块(3)的前侧面固定。3.根据权利要求2所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤2中，所述镜片注塑模仁在x方向上的位移等于模仁孔(11)的中心轴在x方向上的位移δx，δx＝δx1+δx2，δx1为第一形变块(2)的压缩形变量，δx2为调整块(1)在模仁孔(11)左侧部分的压缩形变量；所述镜片注塑模仁在y方向上的位移等于模仁孔(11)的中心轴在y方向上的位移δy，δy＝δy1+δy2，δy1为第二形变块(3)的压缩形变量，δy2为调整块(1)在模仁孔(11)左侧部分的压缩形变量；所述模仁孔(11)的中心轴的总位移4.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤3中，对三维模型进行模型处理，将三维模型中的非必要特征进行删除或调整，优化三维模型。5.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤4中，所述参数设置包括设置偏心调整结构的材料。6.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤4中，所述参数设置包括对三维模型进行接触设置，偏心调整结构的每个部件之间设置为摩擦接触，摩擦系数为0.2，法向刚度系数为0.5，界面处理为调整接触。7.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤4中，对三维模型进行网格划分以获取网格模型，根据三维模型的结构特征进行细划网格，网格以六面体网格为主。8.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤
5中，进行偏心调整仿真的求解条件的设置，具体包括：设置x方向和y方向的压力的大小，x方向的压力为f1,y方向的压力为f2，f1和f2分别加载在调整块(1)的右侧面和后侧面，f1和f2均由400n-2000n的变化进行验证调整块(1)、第一形变块(2)和第二形变块(3)的形变量；将第一形变块(2)的前侧面和第二形变块(3)的左侧面分别固定；将调整块(1)竖直z方向设置位移约束为0，x方向和y方向自由。9.根据权利要求8所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤5中，对三维模型进行静力学仿真，确定x方向的压力和形变的关系以及y方向的压力和形变的关系，再根据形变要求变更三维模型的参数，在变更参数的同时优化第一形变块(2)、第一形变块(2)、调整块(1)的结构尺寸，以实现镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求。10.根据权利要求1所述的一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法，其特征在于，在步骤5中，记录不同参数下三维模型的仿真结果，对实际制造偏心调整结构和镜片注塑模仁的偏心调整过程进行指导。11.一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真装置，其特征在于，包括：模型建立模块，用于建立偏心调整结构的三维模型；模型处理模块，用于对三维模型进行模型处理；参数设置模块，用于变更三维模型的参数；模型分析模块，用于得到三维模型的仿真结果；处理器，用于运行偏心调整仿真程序，所述偏心调整仿真程序配置为实现如权利要求1至10中任一项所述的偏心调整仿真方法。

技术总结
本发明涉及镜片制造技术领域，具体涉及到一种镜片注塑模仁的偏心调整仿真方法及仿真装置，仿真方法包括以下步骤：设计镜片注塑模仁的偏心调整结构；建立偏心调整结构的数学模型；根据数学模型建立所述偏心调整结构的三维模型，对所述三维模型进行模型处理；将所述三维模型导入至仿真软件中，通过仿真软件对所述三维模型进行参数设置；通过仿真软件对所述三维模型进行静力学仿真，确定压力和形变的关系。本发明的偏心调整仿真方法针对新设计的镜片注塑模具的偏心调整技术进行静力学仿真，仿真结果满足镜片的偏心误差在1μm以内的调整要求，验证了以受力形变的方式来提高偏心误差调整精度的可行性。调整精度的可行性。调整精度的可行性。


技术研发人员：谭彪 石筱颖 龙裕 郭崇波 李亮
受保护的技术使用者：江西联益光学有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/14