光學玻璃透鏡模壓成型（xíng）技術是一種高精度光學元件加工技術，它是把軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓和無氧的條件下（xià），一次性直接模壓成型出達（dá）到（dào）使用要求的光（guāng）學零件。這（zhè）項技術自80年代中期開發成（chéng）功至（zhì）今已有十幾年的曆史了（le），現在已成為國際上最先進的光（guāng）學零件製造技術方法之一，在許多國家已進入生產實用階段。這項技術的（de）普及推廣應用是光學行業在光學（xué）玻璃零件加工方麵的重大革命。由於（yú）此（cǐ）項技（jì）術能夠直接壓（yā）製成型精密的非（fēi）球（qiú）麵光（guāng）學零件，從此便開創了光學儀器可以廣泛采用非球麵玻璃光學（xué）零件的時代。因此，也給光電儀器的光學係統設計帶來了新的變化和（hé）發展，不僅使（shǐ）光學儀（yí）器（qì）縮小了體積、減少了重量、節省（shěng）了材料、減少（shǎo）了光學零件鍍（dù）膜和工件裝配的工作量、降低了成本，而且還改善了光學儀器的（de）性能，提高了光學成像的質（zhì）量。

光學玻璃（lí）模壓成型法製造光學（xué）零件有如下優點：

①不需要傳統的粗磨、精磨、拋光、磨邊（biān）定中心等工序，就能使零件達到較高的（de）尺寸精度、麵（miàn）形精度和表麵粗糙（cāo）度；

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

③可很容易經濟地實現精密非球麵光（guāng）學零件的批量生產（chǎn）；

④隻要精確地控製模壓成型過（guò）程中的溫度和（hé）壓力等工藝參數，就能保證模壓成型（xíng）光（guāng）學零件的尺寸精度和重複精度；

⑤可以模壓（yā）小型非球麵透鏡陣列；

⑥光學零件和安裝基準件可以製成一個整體。

目前批量（liàng）生產的模壓成型非（fēi）球麵光學零（líng）件的直徑為2～50mm，直徑（jìng）公差為±0.01mm；厚度（dù）為0.4～25mm，厚度公差為±0.01mm；曲率半徑可達5mm；麵形（xíng）精度為1.5λ，表麵粗糙度符合美國軍標為80－50；折射率（lǜ）可控製到±5×10－4mm，折射均勻性可以控製到<5×10－6mm；雙折（shé）射（shè）小於0.01λ/cm。

現在，世界上已掌握這（zhè）項先進玻璃光學零件製造技術的著名公（gōng）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，德國的蔡司公（gōng）司和荷蘭的菲利浦公司等。

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

1.成（chéng）型方法

玻璃之所以能（néng）夠（gòu）精密（mì）模壓成型，主要是因為開（kāi）發了與軟化的玻璃不發生（shēng）粘（zhān）連（lián）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（bō）璃毛坯倒入高於玻璃轉化點50℃以上的低溫（wēn）模（mó）具中加壓成形。這種方法不僅容易發生玻璃粘連在模具（jù）的模麵上，而且產品還容易產生氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易獲得理想的形狀和麵形精度。後來，采用特（tè）殊材料精密加工（gōng）成的壓型模具，在無氧化氣氛的環境中，將玻璃和（hé）模（mó）具一起加熱升溫至玻璃的軟化點附近，在玻璃和模具大致處於相同溫度條件下，利用模具（jù）對玻璃施壓。接下來，在保持所施壓力的狀態下，一邊冷卻模具，使其溫度降至玻璃（lí）的轉化點以下（玻璃的軟化點時的玻璃粘度約為107。6泊，玻璃的轉化點時的玻璃粘度約為1013。4泊）。這種將玻璃與模具一（yī）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高精度，即容易精密地將模具形（xíng）狀表麵複製下來的方法。這種（zhǒng）玻璃光學零件的製造方法缺點是：加熱升溫、冷卻降溫都需（xū）要很長的時間，因此生產速度很慢（màn）。為了解決這個問題，於是對此方法（fǎ）進行了卓有成效的改進，即在一個模壓裝置中（zhōng）使用數個模具，以提高（gāo）生產效率。然（rán）而非球麵模具的造價很高，采用多個模具勢必造成成本（běn）過高。針對這種情況，進一步研究開發出與原來的透（tòu）鏡毛坯成（chéng）型條件比較相近一點的非（fēi）等溫加壓法，借以提高每一個模具（jù）的生產速度和（hé）模具的使用壽（shòu）命。另外，還有人正在（zài）研究開發把由熔融爐中流（liú）出來的（de）玻璃（lí）直（zhí）接精密成型的方（fāng）法。

2.玻璃的種類和毛坯

玻璃毛坯與模壓成（chéng）型品的質量有直接的關係。按道理，大部分的光學玻璃都可用來模壓成成型（xíng）品。但是（shì），軟化點高（gāo）的玻璃（lí），由於成型溫（wēn）度（dù）高，與模具（jù）稍（shāo）微（wēi）有些反應，致使模具的（de）使用壽命很短。所以，從模具材料容（róng）易選擇（zé）、模具的使用壽命能夠延長的觀點出（chū）發，應（yīng）開發適合低溫（600℃左右）條件下模（mó）壓成型的玻璃。然而（ér），開發的適合低溫模壓成型（xíng）的玻璃必需符合能夠廉價地製造毛（máo）坯和不含有汙（wū）染環境的（de）物質（如PbO、As2O3）的要求。對模壓成型使用的（de）玻璃毛坯是有要求的：①壓型前毛坯的表（biǎo）麵一定要（yào）保持十分光滑和清（qīng）潔；②呈適（shì）當的幾何形狀；③有所需要的（de）容量。毛坯一般都選用球形、圓餅形或球（qiú）麵形狀，采用冷研（yán）磨成型或熱壓成型。

3.模具材料與模具加工

模具材料（liào）需要具備如下特征：①表麵無疵病，能夠研（yán）磨成無氣孔、光滑的光學（xué）鏡麵；②在高溫環境（jìng）條件下具有（yǒu）很高的耐氧化性能，而且結構等不發（fā）生變化，表麵質量穩定，麵形精度和光潔度保持不變；③不（bú）與玻璃起反應、發生粘（zhān）連現象（xiàng），脫模性能（néng）好；④在高溫條件下（xià）具有很高的硬（yìng）度和強度等。

現在已有不（bú）少（shǎo）有關開發模具材料的專（zhuān）利，最有代（dài）表性的模具材料是：以超（chāo）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係新型陶瓷。

玻璃（lí）透鏡壓型（xíng）用的（de）模具材料，一般都是硬脆材料，要想把這些模具材料精密（mì）加工成模具，必（bì）需使用高剛性的、分辨率能達到0.01μm以下的高分辨率超精密計算機數字控製加工機（jī）床，用金剛石磨輪（lún）進行磨削加工（gōng）。磨削加工（gōng）可獲得所期（qī）盼的形狀精度，但然後還需再（zài）稍加拋光精加工成光學鏡麵才行。在進行（háng）高精度的非球麵加工中，非球麵麵形的測（cè）試與評價技術是非常重要的。對微（wēi）型透鏡壓型用模的（de）加工，要求更加（jiā）嚴格，必需進一步提高精度和減輕磨削的痕跡。

4.玻（bō）璃模壓成型技術的（de）應用

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

①製造軍用和民用光學儀（yí）器中使用（yòng）的球（qiú）麵和非球麵光學零件，如各透鏡、棱鏡、以及濾（lǜ）光片等；

②製造（zào）光（guāng）通信用的光纖耦合器用非球麵透鏡（jìng）；

③製（zhì）造光盤用的聚光（guāng）非球（qiú）麵透鏡。使用一（yī）塊模壓成型法製造的非球麵透鏡，可代（dài）替光盤讀出器光學鏡（jìng）頭內使用的三塊球麵透鏡。由（yóu）於（yú）模壓成型非球麵透鏡（jìng）的精度很高，不僅能夠控製和（hé）校正大數值孔徑的軸向像差，而且還使原來的光（guāng）學（xué）鏡頭的重量減輕、成本降（jiàng）低30～50%。

④製造（zào）照相機取景器非（fēi）球麵透鏡、電影放映機和照相機鏡頭的非球麵透鏡等。