光學玻璃透鏡模壓成型技術（shù）是（shì）一種高精度光學（xué）元件加工技術，它是把（bǎ）軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓和（hé）無氧的條件（jiàn）下，一次性直（zhí）接模壓成型出達到（dào）使用要求（qiú）的光學零件。這項技術自80年代中（zhōng）期開（kāi）發成功至（zhì）今已有十幾年的曆史了，現（xiàn）在已成為國際上最先進的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。這項技術的普及推廣應用（yòng）是光學（xué）行業在光學玻璃零件（jiàn）加工方麵的重（chóng）大革命（mìng）。由於此項技（jì）術能夠直接壓製成型精密的（de）非球（qiú）麵光學零件，從此（cǐ）便（biàn）開創了光學儀（yí）器可以廣（guǎng）泛采用非球麵玻璃光學零件的時代。因此，也給光電（diàn）儀器的光學係統設計帶來了新的變化和發（fā）展，不僅使光學儀（yí）器縮小了體積、減少了重量、節省了材（cái）料、減少（shǎo）了光學零件鍍膜和工件裝配的工作量、降低了成（chéng）本，而且還改（gǎi）善了光學儀器的性能，提（tí）高（gāo）了光學成像的（de）質量。

光（guāng）學玻璃模壓成型法製造光學零件有如下優點：

①不需要傳統的粗磨、精磨、拋光、磨邊定中心等工序，就能使零件達到較高的尺寸精度、麵形精（jīng）度和表麵粗（cū）糙度；

②能夠節省大量的生（shēng）產設備、工裝輔（fǔ）料、廠房麵積和（hé）熟練的技術工人，使一個（gè）小型車間就可具備很高的生產力；

③可很（hěn）容易經（jīng）濟地實（shí）現精密非球麵光學零件的批（pī）量生產；

④隻要精確地控（kòng）製模壓成型過程中的溫度和壓力等（děng）工藝參數，就能保證模壓成型光學零（líng）件的尺寸精度和重複精度；

⑤可以模壓小型非球麵透鏡陣列；

⑥光學（xué）零件和安裝基準件（jiàn）可以製成一個整體。

目前批量（liàng）生產的模壓成型（xíng）非球麵光學零件（jiàn）的直徑為2～50mm，直徑公差為±0.01mm；厚度為0.4～25mm，厚度（dù）公差為±0.01mm；曲率（lǜ）半徑可達5mm；麵形精度為（wéi）1.5λ，表麵粗（cū）糙度（dù）符合美國軍標為（wéi）80－50；折射（shè）率可控製到±5×10－4mm，折射均勻性可（kě）以控製到<5×10－6mm；雙折（shé）射小於0.01λ/cm。

現在，世界上已掌握這項先進玻璃（lí）光學零件（jiàn）製造技術的著（zhe）名公司和廠家有美國的柯達、康寧公司，日本的大原、保穀、歐林巴斯、鬆下公司，德國的蔡司（sī）公司和荷蘭的菲利（lì）浦公司等。

玻璃光學零件模壓成型技（jì）術是一項綜合技術，需要設計專用的模壓機床，采（cǎi）用高質量的模具和選用合理的（de）工藝參數。成型的方法，玻璃的種類和毛坯，模具材料與模具製作，都（dōu）是玻璃模壓成型中的關鍵技術。

1、成型方法

玻璃之所以能夠精密（mì）模壓成型，主要是因（yīn）為開發了與軟（ruǎn）化的玻璃不發生（shēng）粘連的模具材料。

原（yuán）來的玻璃透鏡模壓（yā）成型法，是將熔融狀態的光學玻璃（lí）毛坯倒入高於玻璃轉化點50℃以上（shàng）的低溫模具中加壓成形。這種方（fāng）法不僅容易（yì）發生（shēng）玻璃粘連在模（mó）具的模麵上，而且產品（pǐn）還容易產（chǎn）生（shēng）氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易獲得理（lǐ）想的形狀和麵形精度。後來，采用特殊材料精密加工成的壓型（xíng）模具，在無氧化氣氛的環境中，將玻璃和模具一（yī）起加熱升（shēng）溫至玻璃的軟化點附近，在玻璃和模具大致（zhì）處於相（xiàng）同溫度條件下，利用模（mó）具對玻璃（lí）施壓。接下來，在保持所施壓力的狀態下，一邊冷卻模具，使其溫度降至玻（bō）璃的轉化（huà）點以下（玻璃的軟（ruǎn）化點時的玻璃粘度約為107。6泊，玻（bō）璃的轉化點時的玻璃粘度約為（wéi）1013。4泊）。這種將玻璃與模具一起實施等溫加壓的辦法叫等溫加壓法，是一種比較容易獲得高精度，即容易精密地將模具（jù）形狀表麵（miàn）複製下來的方法（fǎ）。這種玻（bō）璃（lí）光學零件的製造方法（fǎ）缺點是：加（jiā）熱升溫、冷卻降溫都需要很長（zhǎng）的時間，因此生產速度很慢。為了解決這個問題，於是對此方法進行了卓有成效的改進，即在一個模壓（yā）裝置中使用數個模具，以提高生產效（xiào）率。然（rán）而非球麵模具（jù）的（de）造價很高，采用多個模具勢必造成成本過高。針對這種（zhǒng）情況，進一步研究開（kāi）發出與原來的透鏡毛坯（pī）成型條件比較相近一點（diǎn）的非（fēi）等溫加壓法，借以提高每一個（gè）模具的生產速度（dù）和模具的使用壽（shòu）命。另（lìng）外，還有人正在研究開發把由熔融爐中流出來的玻璃直接精密成型的方（fāng）法。

2、玻璃的種（zhǒng）類和毛坯

玻璃毛坯與模壓成型品的質量（liàng）有直接的關係。按道理，大部分（fèn）的光學玻（bō）璃都可用（yòng）來模壓成成型品。但是（shì），軟化點高的玻璃，由於成型溫度高，與模具稍微有些反應，致使模具的使用壽命很短。所以，從模具材料容易選擇、模具（jù）的使用壽命能夠延長的觀點出發，應開發適合（hé）低（dī）溫（600℃左右）條件（jiàn）下（xià）模壓成型的（de）玻璃（lí）。然（rán）而，開（kāi）發的適合低溫模壓成型的玻（bō）璃必需符合能夠廉價（jià）地製造毛坯和（hé）不（bú）含有汙染環境的物質（如PbO、As2O3）的要求。對（duì）模壓成型使用的玻璃毛坯是有要求的：①壓型前毛（máo）坯（pī）的表麵一（yī）定（dìng）要（yào）保持十分光滑和清潔；②呈適當的幾（jǐ）何形狀；③有所需要的容量（liàng）。毛坯一般都選用球形、圓餅形（xíng）或球麵（miàn）形狀，采（cǎi）用冷研磨成型或熱壓成型。

3、模（mó）具材料與模（mó）具加（jiā）工

模具材料需要具備如下特征：①表（biǎo）麵無疵（cī）病，能夠研（yán）磨成無氣孔、光滑的光學鏡麵（miàn）；②在高溫環境條件下具有很高的耐氧化性能，而且結構等不發生變化，表麵質量（liàng）穩（wěn）定，麵（miàn）形精度和光（guāng）潔度保持不變；③不與玻璃起反應、發生粘連現象，脫模性能好；④在高溫條件下具有很高的硬度和強度等。

現在已有不少有（yǒu）關開發模具材料的專利，最（zuì）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膜；以碳化矽（guī）和超硬合金做基體，表麵鍍有硬質碳、金剛石狀碳等碳係薄膜；以及Cr2O-ZrO2-TiO2係新（xīn）型陶（táo）瓷。

玻璃透鏡壓型用的模具（jù）材料，一般都是硬脆材料，要想把這些模具材料（liào）精密加工成模具，必需使用（yòng）高剛性（xìng）的、分辨率能達到0.01μm以下的高分辨率超精（jīng）密計算機數字（zì）控製（zhì）加工機床，用金剛石磨輪進行磨削加工。磨削加工可獲得所期盼（pàn）的形狀精度，但然後還需再稍加拋光精加工成光學鏡麵才（cái）行（háng）。在進行（háng）高精度的非球麵加工中，非球麵（miàn）麵形的測試與評價技術是非常重要（yào）的。對微型透鏡壓型用模的加工，要求更加嚴格，必需進一步提高精（jīng）度和（hé）減輕磨削的（de）痕跡。

4、玻璃模壓成型技術的應用

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

①製造軍用和民（mín）用光學儀器中使用的球麵和非球麵光學零件，如各透鏡、棱鏡、以及濾光片等；

②製造光通信用（yòng）的光（guāng）纖耦合器用非球麵透鏡；

③製造光（guāng）盤用的聚（jù）光非球麵透鏡。使用一塊模壓成型法製造（zào）的非球麵透鏡，可代替光盤讀出（chū）器光學（xué）鏡頭內使用的三塊球麵透鏡。由於模壓（yā）成（chéng）型非球麵透鏡的精度很（hěn）高，不僅能夠控製和校正大數值孔徑的軸向像差，而（ér）且還使原來的光學鏡頭的重量減輕、成本降（jiàng）低30～50%。

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