随着科学技术的发展,厚壁光学透镜的应用领域越来越广泛,如无人机镜头、天文望远镜等,玻璃材质的厚壁光学透镜已经无法满足其轻量化、安全性的要求,塑料厚壁光学透镜目前主要采用注射成型方法加工,但是包括注射压缩成型在内,传统注射成型工艺无法很好地解决厚壁光学透镜尺寸稳定性差、残余内应力大、光学性能差等缺陷,限制了塑料厚壁光学透镜的进一步发展。本课题针对注射成型厚壁光学透镜所存在的尺寸稳定性差、光学性能差的问题,结合分层与反压注射成型工艺,提出一种用于厚壁光学透镜的分层反压注射成型新工艺,采取反压充填的方式实现了聚合物熔体充填流动的稳定性,采取厚壁分层的方式缩小了厚壁表层与芯部的差异,显著提高了厚壁光学透镜的光学性能和尺寸稳定性。本文的主要研究内容如下:(1)提出分层反压注射成型工艺,协同优化分层与反压效果,用以成型厚壁光学透镜。反压具有稳定聚合物熔体充模流动、减小收缩率的效果,分层具有缩小厚壁光学透镜芯部与表层之间差异,减小残余内应力的效果,分层反压注射成型工艺,对分层与反压效果协同优化,在成型厚壁光学透镜过程中,能够提高其尺寸稳定性和光学性能。(2)数值模拟分析注射成型厚壁光学透镜,通过优化注射加工工艺参数和分层注射中的分层方式提高其光学性能。对注射成型数值模拟理论基础进行了分析。使用数值模拟分析的方法确定了熔体温度是对注射成型厚壁光学透镜质量影响最大的因素,得出一组较好的注射加工工艺参数。通过数值模拟分析分层注射,得出通过优化分层方式可以提高厚壁光学透镜光学性能的结论,并且得到了相对较好的分层方式。(3)使用分层反压注射成型工艺成型三棱镜,显著提高了三棱镜的尺寸稳定性和光学性能。研制三棱镜分层反压注射模具,通过开展实验研究,揭示了分层反压注射成型工艺对成型厚壁光学透镜制品尺寸稳定性和光学性能的影响规律,在一定范围内提高反压压力和优化分层方式,厚壁光学透镜的成型质量会得到显著提升。