光學玻璃透鏡模（mó）壓成型技術是一種高精度光學元件加工（gōng）技術，它是把軟化的玻璃放入（rù）高精度的模具中，在加溫加壓和（hé）無（wú）氧的條件（jiàn）下，一（yī）次性直接模壓成型出達到使用要（yào）求（qiú）的光（guāng）學零件。這項技術自80年代中期開發成功至今（jīn）已有十幾年的曆史了（le），現在已（yǐ）成為國際上最（zuì）先進的（de）光學零件製造技術方法之一，在許多國家已（yǐ）進入生產實用階段。這項技（jì）術的普及推廣應用是光學行業在光學玻璃零件加工方麵的重大革命。由於此項技術能夠直接壓製成型精密的非球麵光學零件（jiàn），從此便開創了光學儀器可以廣泛采用非球麵玻璃光學零件的時代。因（yīn）此，也給光電儀（yí）器的光學係統設（shè）計帶來了新的變化和發展，不僅使光學儀器縮小了體（tǐ）積、減少了重（chóng）量、節省了材料、減少（shǎo）了光學零件鍍膜（mó）和工件裝配（pèi）的工作量、降低了成本，而且還改（gǎi）善了光學儀器的性能，提高了光學成像的質量。

光學玻璃模壓成型（xíng）法製造光學零件有如下優點：

①不（bú）需要傳統的（de）粗磨、精磨、拋光、磨邊定中心等工序，就（jiù）能使零件（jiàn）達到較高的（de）尺寸精度、麵形精度（dù）和表（biǎo）麵粗糙度（dù）；

②能夠節省大量的生產設備、工裝輔料、廠房麵積和熟練的技術工人（rén），使一個小型車間就可具備很高的生產（chǎn）力；

③可很容易經濟（jì）地實現精密非球麵光學零件的批量生產；

④隻要精確地控（kòng）製模壓（yā）成型過（guò）程中的（de）溫度和壓力等工藝參（cān）數，就（jiù）能保證模壓成型光學零件（jiàn）的尺寸（cùn）精度和（hé）重複精度；

⑤可以模壓小（xiǎo）型非（fēi）球麵透鏡陣列；

⑥光（guāng）學零件和（hé）安（ān）裝基（jī）準件（jiàn）可以製成一個整體。

目前批量生產的模壓成型非球麵光學零件的直徑為2～50mm，直徑公差為（wéi）±0.01mm；厚度為0.4～25mm，厚度公差為±0.01mm；曲率半徑（jìng）可達5mm；麵形精度（dù）為1.5λ，表麵粗糙度符（fú）合（hé）美國軍標為80－50；折（shé）射率可控製（zhì）到±5×10－4mm，折射均勻性可以控（kòng）製到<5×10－6mm；雙折射小於0.01λ/cm。

現在，世界上已掌（zhǎng）握這項（xiàng）先進玻璃光學零件製造技術的著名公司和廠家有美國的柯達、康（kāng）寧公司，日本（běn）的大原、保穀、歐林巴斯、鬆下公（gōng）司，德國的蔡司公司和荷蘭的（de）菲利浦公司等。

玻璃光學零件模壓成型技術是一項綜合技術，需要設（shè）計專用（yòng）的模壓機床，采用高質量的模（mó）具和選用合理的工（gōng）藝參（cān）數。成型的方法，玻（bō）璃的種（zhǒng）類和毛坯，模具材料與模（mó）具製作，都是玻（bō）璃模壓成型中的關鍵（jiàn）技術。

1.成型方法

玻（bō）璃之所以能夠精密模壓成型，主要（yào）是因為開發了與軟化的玻璃不發生粘連的模具材料。

原來的玻璃透鏡模壓成型法，是將熔融狀態的光學玻璃毛坯倒（dǎo）入高於玻璃轉化點（diǎn）50℃以上的低溫模具中加壓成形。這種方法不僅容易發生（shēng）玻璃粘連在模具（jù）的模麵上（shàng），而且（qiě）產品還容（róng）易產（chǎn）生氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易（yì）獲得理想（xiǎng）的形狀和麵形精度。後來，采用特殊材料精密加（jiā）工成的壓型模具，在無氧化氣氛的環境（jìng）中，將玻璃和模具一起加熱升溫至玻璃的軟化點附近，在玻璃（lí）和模具大致處於相同溫度條件下，利用模具對玻（bō）璃施壓（yā）。接下來，在（zài）保持所施壓力（lì）的（de）狀態下，一邊冷卻模具，使其溫度降至玻璃的（de）轉化點以下（玻璃的軟化點時的玻璃粘度約為（wéi）107。6泊，玻璃的轉化點時（shí）的（de）玻璃粘度約（yuē）為1013。4泊）。這種（zhǒng）將玻璃與模具一起實施等（děng）溫加壓的辦法叫等溫加壓法，是一種比較容易獲得（dé）高（gāo）精度，即容易精密地（dì）將模具形狀（zhuàng）表麵複製（zhì）下來的（de）方法。這種玻璃光（guāng）學零件的製造方法缺點是：加熱升溫、冷（lěng）卻降溫都（dōu）需要很長的時間，因（yīn）此生產速度很慢。為了解決這個問題（tí），於是對此方法（fǎ）進行了卓有（yǒu）成效的改（gǎi）進，即在一個模壓裝置中使用數個模（mó）具（jù），以提高生產效率。然而非球麵模（mó）具的造價很（hěn）高，采用多（duō）個模具（jù）勢必造（zào）成成本過高。針對這種（zhǒng）情（qíng）況，進一步（bù）研究開發（fā）出與原來的透鏡毛坯（pī）成型條（tiáo）件比較相近一點的非（fēi）等溫加壓法，借以提高每一個模具的生產速度和模具的使（shǐ）用（yòng）壽命。另外，還有人正在（zài）研究開發把由熔融爐中流出來的玻璃直接精密成型的（de）方法。

2.玻璃的種類和毛坯

玻璃（lí）毛坯與模壓成型品的質量有直接的關係（xì）。按道理，大部分的光學玻璃都可用來模壓成成型品。但是，軟化點高的玻璃，由於成型溫度高，與模具稍微有些反應，致使模具的使用（yòng）壽命很短。所以，從模具材料容易選擇、模具的使用（yòng）壽命能夠延長的觀點出發，應開發適合低溫（wēn）（600℃左右）條件下模（mó）壓成型的玻璃。然而，開發（fā）的適合低溫模壓成型（xíng）的（de）玻璃必需符合能（néng）夠廉價地製造毛坯（pī）和不含有汙染環境的物質（如PbO、As2O3）的要求。對模壓成型使用（yòng）的玻璃毛坯是有（yǒu）要求的：①壓型前（qián）毛坯的表麵一定要保持十分光滑和清潔；②呈適當的幾何形狀；③有所需要的容量。毛坯一般都選用球形、圓餅（bǐng）形或球麵形狀，采用冷研磨成型或熱（rè）壓成型。

3.模具材料與模具加工

模具材料需要具備如下特征：①表麵無疵（cī）病，能夠研磨成（chéng）無氣孔、光滑的光學鏡麵；②在高溫環境條件下具有很高的耐氧化性能，而且結構等（děng）不（bú）發生變化，表麵（miàn）質量穩定，麵形精度和光潔度（dù）保持不變；③不與玻璃起反應、發生粘連現象，脫模性能好；④在高溫（wēn）條件下具有很高的硬度和強度等。

現在已有不少有關開發模具材料的專利，最有代表性的模具材料是：以超硬合金做基體，表麵鍍有貴金屬合金和氮化鈦等薄（báo）膜；以碳化矽和（hé）超硬合金做基體，表麵鍍有硬質碳、金剛石（shí）狀碳等碳係薄膜；以及Cr2O-ZrO2-TiO2係新型（xíng）陶（táo）瓷。

玻璃透鏡壓型用的模具材料，一般都（dōu）是硬脆材料，要想把這些模具材料精密加工成模具，必（bì）需使用高剛性的、分辨率能達到0.01μm以下的（de）高分辨率超精密計算機（jī）數字控製加工機床，用金（jīn）剛石磨輪進行磨削加工（gōng）。磨削加工可獲得所期盼的形狀精度，但然後還需再稍加拋光精加（jiā）工成光學鏡麵才行。在進行（háng）高精度（dù）的非球麵加工中，非球麵麵形的測（cè）試與評價技術（shù）是非常重要的（de）。對微型透鏡壓型用模的加工，要求更加（jiā）嚴格，必需進（jìn）一步提（tí）高精度和減輕磨（mó）削的痕跡。

4.玻璃模壓成型技術的（de）應用

目前，光學玻璃透（tòu）鏡模壓成型技術（shù），已經用來（lái）批量生產精密的球麵和非球麵透鏡。平時，除了一般生產（chǎn）製造直徑為15mm左右的透鏡外，還能生產製造直徑為50mm的大口徑透鏡、微型透鏡陣列等。現已能製造每個透（tòu）鏡的直徑（jìng）為（wéi）100μm的微型透鏡陣列。

①製造軍用和民用光學儀器中（zhōng）使用（yòng）的球麵和（hé）非球麵光學零件，如各透鏡（jìng）、棱鏡、以及濾光片等；

②製造光通信用的光纖耦合器用非球麵透鏡；

③製造光盤用的聚光非球麵透鏡。使（shǐ）用一塊模壓成型法製（zhì）造（zào）的（de）非（fēi）球麵透鏡（jìng），可代替光盤讀（dú）出器光學鏡頭內使用的三塊球（qiú）麵透鏡。由於模壓成型非球麵（miàn）透鏡的精度很高，不僅能（néng）夠（gòu）控製和校（xiào）正大數值孔徑的軸向像差，而（ér）且（qiě）還使原（yuán）來的光學鏡頭的重（chóng）量減輕（qīng）、成本降低30～50%。

④製造照相機取景器非球（qiú）麵透鏡、電影放映機（jī）和照相機鏡頭的（de）非球麵透鏡等。