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研究生: 邱鈺婷
Yu-Ting Qiu
論文名稱: 非球面軟式隱形眼鏡之殼模射出成形研究
Research on Fabricating Shell Mold of Aspherical Soft Contact Lens by Injection Molding
指導教授: 陳炤彰
Chao-Chang Chen
口試委員: 黃國政
Kuo-Chang Huang
楊申語
Sen-Yeu Yang
黃忠偉
Jong-Woei Whang
岑在增
Joi-Tsang Shum
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 133
中文關鍵詞: 隱形眼鏡非球面射出成形收縮誤差
外文關鍵詞: Contact lenses, Aspherical, Injection molding, Shrinkage Error
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  • 本論文目的為提出一誤差補償方法以減少非球面軟式隱形眼鏡殼模在射出成形製程上所產生之收縮誤差。殼模材料為聚丙烯(Polypropylene, PP),殼模作為二次模造製程之工具以製作非球面軟式隱形眼鏡。本研究主要以Moldex3D R13.0模流分析軟體對非球面軟式隱形眼鏡殼模Z軸向最佳收縮翹曲量作多項式曲線擬合(Polynomial Curve Fitting),將收縮誤差量之點資料回饋至SolidWorks軟體,重新建構出補償後之殼模,並修正模具之模仁的實體,最後匯入Moldex3D模擬比較誤差補償前後之收縮翹曲量差異性。經模流分析後顯示誤差補償的效果是非常明顯,整體改善率達80.1%。模擬實驗中根據迴歸方程式結果得知熔膠溫度為影響收縮翹曲最主要參數,熔膠溫度的影響程度最高占41.30%,其次為射出速度影響程度為11.95%與保壓壓力的影響程度11.95%。此外藉由表面輪廓量測儀比對分析殼模誤差補償前後之形狀誤差以確保產品品質,並利用鑄模成形法製作軟式隱形眼鏡,實驗結果得知隱形眼鏡之中心厚度平均為0.082mm與設計值誤差僅2.5%。本研究成果未來可進一步使用在非球面元件與多非球面曲面元件。


    This study aims to develop a method to estimate and reduce the shrinkage error of PP part of shell mold produced by injection molding process and further used for casting of soft contact lens as HEMA material. A two-stage molding process has been commonly used with shell mold as molding tool for casting of contact lens. In this study, a CAE simulation software, Moldex3D R13.0 has been used to simulate and analyze the shrinkage warpage of the Z-axis of the shell parts by injection molding. The feedback shrinkage error from Moldex3D to SolidWorks software can be used to construct the shell mold profile imported after compensation. Comparison with these results is to verity the difference of shrinkage error. From CAE analysis after error compensation, it is improved as 80.1%. Experimental results show that the melt temperature is the main parameter for shrinkage and warpage of part of shell mold. Comparison analysis of from error compensation before and after the part of shell mold has been ensured for product quality in cast molding method to manufacture soft HEMA contact lenses. Results show that the center thickness of HEMA contact lens is 0.082mm as compared with design specification as error 2.5%. Further research can focus on aspherical element and multi-aspheric elements for progressive contact lens applications.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 V 圖目錄 IX 表目錄 XIII 第一章 導論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究方法 3 1.4 論文架構 4 第二章 文獻回顧 6 2.1 非球面軟式隱形眼鏡文獻 6 2.2 非球面誤差補償文獻回顧 9 2.3 視光學/非球面射出成形文獻回顧 11 2.4 軟式隱形眼鏡製作相關專利分析 14 2.5 文獻總結 18 第三章 製程技術與隱形眼鏡介紹 22 3.1 眼睛模型與隱形眼鏡結構 22 3.2 隱形眼鏡的光學原理 27 3.3 非球面定義 29 3.4 射出成形之收縮定義[11] 30 3.5 非球面收縮誤差補償理論 31 第四章 光學設計與模具設計 32 4.1 光學設計 32 4.2 光學分析 33 4.3 隱形眼鏡殼模設計 37 4.4 模流分析 38 4.5 模具設計 45 4.6 模仁加工 45 4.7 模座與機構設計加工 46 第五章 實驗設備與規劃 51 5.1 實驗設備與材料 51 5.1.1 射出成形設備與材料 51 5.1.2 溫度與壓力感測設備及監控系統 55 5.1.3 量測設備 58 5.2 實驗規劃 60 5.3 非球面誤差補償模擬分析_A 63 5.4 射出成形實驗規劃 72 5.4.1 實驗參數 72 5.4.2 取樣方法 73 5.4.3 短射實驗 73 5.4.4 成形視窗 75 5.5 變異數分析 76 5.6 形狀誤差檢測_B 80 5.7 物理與光學性質檢測_H1、H2 82 5.8 隱形眼鏡外觀檢測_H3 84 第六章 實驗結果與討論 85 6.1 誤差補償前後之結果探討_A 85 6.2 模流分析與射出成形壓力曲線之比較 91 6.2.1 進澆口壓力感測結果 91 6.2.2 模穴壓力感測結果 92 6.3 形狀誤差量測_B 93 6.4 隱形眼鏡物理性質量測_H1 95 6.5 隱形眼鏡光學性質量測_H2 99 6.6 隱形眼鏡外觀量測_H3 103 第七章 結論與建議 108 7.1 結論 108 7.2 建議 109 參考文獻 110 附錄A. 臥式射出機規格(FANUC ROBOSHOT α-15iA) 113 附錄B. 塑膠材料特性表 114 附錄C. 非球面軟式隱形眼鏡殼模模具設計圖 116 附錄D. 控制迴路相關程式與設備 124 附錄E. Form Talysurf表面輪廓量測儀 127 附錄F. Contest Plus隱形眼鏡光學分析儀 128 附錄G. 多功能訊號擷取控制卡NI-6014 129 附錄H. 誤差補償前Z軸收縮翹曲量模擬結果 130 附錄I. 隱形眼鏡光學性能規格 131 附錄J. 隱形眼鏡破片結果 132

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