光學玻璃透鏡模壓（yā）成（chéng）型（xíng）技術是一種高（gāo）精度（dù）光學元（yuán）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，一次性直接模壓成型出達到使用要求的光學（xué）零件。這項技術（shù）自80年代中期開（kāi）發（fā）成功至今已有十幾年的曆史了（le），現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（xǔ）多國家已進入（rù）生產實用階段。這項技術的普及推廣應（yīng）用是（shì）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（miàn）光學零件，從此便開（kāi）創了光學儀器可以廣泛采用非球麵玻璃光學零件的時代。因此，也給光（guāng）電儀（yí）器的光學係統設計帶來了新的變化和發展，不僅使（shǐ）光學儀器縮（suō）小了體積、減少了重量、節省了材料、減少了光學零件鍍膜和工件裝配的工作量、降低了（le）成本，而且還改善（shàn）了光學（xué）儀器的性能（néng），提高了光學成（chéng）像的質量。

光學玻璃模壓（yā）成型法製造光學零件有如下優點：

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

②能夠節省大量的（de）生產設備、工裝輔料、廠房麵積和（hé）熟練的技術工人，使一個小型車間就（jiù）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（pī）量生（shēng）產；

④隻要精確地（dì）控製（zhì）模壓成（chéng）型過程中的溫度和壓力等工藝參數，就能保證模壓成型光學零件的尺寸精度和重複（fù）精度；

⑤可以模壓小型非球（qiú）麵（miàn）透鏡陣列；

⑥光學零件和安裝基準（zhǔn）件可以製成一個整體。

目前（qián）批量（liàng）生產的模壓（yā）成型非球麵光學零件的直（zhí）徑為2～50mm，直徑公差為±0.01mm；厚度為0.4～25mm，厚度公（gōng）差為±0.01mm；曲率半徑可達5mm；麵（miàn）形精（jīng）度為1.5λ，表麵粗糙（cāo）度符合美國軍（jun1）標為80－50；折射率（lǜ）可控製到（dào）±5×10－4mm，折射（shè）均勻性可以控製（zhì）到（dào）<5×10－6mm；雙折射小於0.01λ/cm。

現在，世界上已掌握這（zhè）項先進玻璃光學零件（jiàn）製造技術的著名公司和廠家有美國的（de）柯達（dá）、康寧公司，日本的大原、保穀、歐（ōu）林巴（bā）斯、鬆下公司，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（yào）設計專用（yòng）的模壓機床，采用高質量的模具和選用合理的工藝參數。成型的（de）方法，玻（bō）璃的種類和毛坯，模具材料與模（mó）具製作，都是玻璃模壓成型（xíng）中的關鍵技術。

1、成型方法

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

原來的玻璃透鏡模壓成（chéng）型法，是將熔融狀態的光學玻璃毛坯倒入高於玻璃（lí）轉（zhuǎn）化點50℃以上的低溫模具中加壓成形。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（yì）產生氣孔（kǒng）和冷（lěng）模痕跡（皺紋），不（bú）易獲得理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模具，在無氧化（huà）氣氛的環境中，將玻璃和模具一起加熱（rè）升溫至玻（bō）璃的軟化點（diǎn）附近，在玻璃和模具大致處於相同溫度條件下，利用模具對玻璃（lí）施壓。接下來，在保持所施（shī）壓力的狀態下，一邊冷卻模具，使其（qí）溫度降至玻璃的轉化點以下（xià）（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）起實施等溫加壓的辦法叫等溫加壓法，是（shì）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（zhì）下來的方法。這種玻（bō）璃光學零件的製造方（fāng）法缺點是：加熱升溫、冷卻降溫都需要很長的時間，因此生產速度很慢。為了解（jiě）決這個問題，於是對此方法進行了卓有成效（xiào）的改進，即在一個模壓裝置中使用數個模具，以（yǐ）提高生產（chǎn）效率。然而非球麵模具的造價很高（gāo），采用多個模具勢必造成成本過高。針對這種情況，進一步研究開發出與原來的（de）透鏡毛坯成型條件比較相近一點的非等溫加壓法，借以提高每一個模具的生產速度和模具的使用壽命。另（lìng）外，還有人正在研究開發把（bǎ）由熔融爐中流出來（lái）的（de）玻璃直接精密成型的方法。

2、玻璃的種類和毛坯

玻（bō）璃毛坯與模壓成型品的（de）質量有直接的關係。按道理，大部分的光學玻（bō）璃都可（kě）用來模壓成（chéng）成型品。但是，軟化點高的玻璃，由於（yú）成型溫度高，與模具稍（shāo）微有些反應，致（zhì）使模具的使用壽命很短。所以，從（cóng）模具材料（liào）容易選（xuǎn）擇、模具的使用壽命能夠延（yán）長的觀點出發，應開發適合低溫（600℃左右）條件下模（mó）壓成型的（de）玻璃。然而，開發的適合低溫模壓成型的玻璃必需符合能（néng）夠廉價地製造（zào）毛（máo）坯和不含有汙染環境的物質（如PbO、As2O3）的要求。對模壓成型使用的玻璃毛坯是有要求的：①壓型前毛坯的表（biǎo）麵一定（dìng）要保持（chí）十分光滑和清潔；②呈適當的（de）幾何形狀；③有所需要的容量。毛坯一般都選用（yòng）球（qiú）形、圓餅形或球麵形狀，采用（yòng）冷研磨成型或熱壓成型。

3、模具材料與模具加工

模具材料需要具備如下特征：①表麵無疵病，能（néng）夠研磨成無氣孔、光滑的光學鏡麵；②在（zài）高溫環境條（tiáo）件下具（jù）有很高的（de）耐氧化性能，而且結構等不發生變化，表麵質量穩定，麵形精度和光潔度保持不變；③不（bú）與玻（bō）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（yǒu）不（bú）少有關開發模（mó）具材料的專（zhuān）利，最有代表性的模具材（cái）料是：以超硬合金做基體，表麵鍍（dù）有貴（guì）金屬合金和氮化鈦等薄膜；以（yǐ）碳化矽和超硬合金做基體，表麵鍍有硬（yìng）質碳、金剛石（shí）狀碳（tàn）等碳係薄膜；以及Cr2O-ZrO2-TiO2係新型陶瓷。

玻璃透鏡壓型用（yòng）的模具材料，一般都是硬脆材料，要想把這些模具材料精密加工成模（mó）具，必需使用高（gāo）剛性的、分（fèn）辨率能達到0.01μm以（yǐ）下的（de）高分辨率超精（jīng）密計算機數字控製加工機床，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（hái）需再（zài）稍加拋光精加（jiā）工成光學鏡麵才（cái）行。在進行高精度的非球麵加工中，非（fēi）球麵麵形的測試（shì）與評價技術是非常重要的（de）。對微型透鏡壓型用模的加工，要求更加嚴格，必需進一（yī）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應（yīng）用

目前，光學玻璃（lí）透鏡模（mó）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（bān）生產製造直徑為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（zhì）造每個透（tòu）鏡的直（zhí）徑為100μm的微型透鏡陣列（liè）。

①製造軍用和民用光學儀器中使用（yòng）的（de）球麵和非球麵光學零件，如各（gè）透（tòu）鏡（jìng）、棱（léng）鏡、以及濾光片等；

②製造光通信用的（de）光（guāng）纖耦合器用非球麵透（tòu）鏡；

③製造光盤用的聚光非球麵（miàn）透鏡。使用一（yī）塊模壓成型法製造的（de）非球麵透鏡（jìng），可代（dài）替（tì）光盤讀出器光學鏡頭（tóu）內使用的三塊球麵透鏡。由於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（zhèng）大數值孔徑的軸向像（xiàng）差，而且還使（shǐ）原來的光學鏡頭（tóu）的重量減輕、成本降（jiàng）低30～50%。

④製造照相機取（qǔ）景器非球（qiú）麵透鏡（jìng）、電影放映機和（hé）照（zhào）相機鏡頭的非（fēi）球麵透鏡等。