光學玻璃透鏡模壓成（chéng）型技術是（shì）一種高精度光學元件加工技術，它是把軟化的玻（bō）璃放入高精（jīng）度的模具中（zhōng），在加溫加壓（yā）和無氧的條件下，一次性直接模壓成型出達到使用（yòng）要求的光學零件。這項技術自80年代中期開發成（chéng）功至今已有十幾年的曆史了，現在已成為國際上最先進的光學零件製造技術方法之一，在許多國家已進入（rù）生產（chǎn）實用階段。這（zhè）項（xiàng）技術的普及推廣應用是光學行業（yè）在光學玻璃零件加（jiā）工方麵的重大革命。由於此項技術能夠直接壓（yā）製成型（xíng）精密的非球麵（miàn）光學零件，從此便開創了光學儀器可以廣泛采用非球麵玻璃（lí）光學零件的時（shí）代。因此，也（yě）給光電儀器的光學係統設計（jì）帶來了新的變化和發展，不僅使光學儀器縮小了體積、減少了重量、節省了材料、減（jiǎn）少了光學零件鍍膜和（hé）工件裝（zhuāng）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量。

光學玻璃模壓成型法製造光學零件有（yǒu）如下優點：

①不需要傳統的粗磨、精磨、拋光（guāng）、磨邊定中心等工序，就能使零件達到較高的（de）尺（chǐ）寸精度、麵形精度和表麵（miàn）粗糙度；

②能夠節省大量的生（shēng）產（chǎn）設備、工裝（zhuāng）輔料、廠房麵積和（hé）熟練的技術工人，使一個小型車間就可具（jù）備很高的生產力；

③可很容易經濟地實現精密非球麵光學零件的批量（liàng）生產；

④隻要精確地控製模壓（yā）成型過程中的（de）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精度；

⑤可以模壓小型非球麵透鏡陣列（liè）；

⑥光學零件和安裝基準件可以製成一（yī）個整體。

目前批（pī）量生產（chǎn）的模壓成型非球麵光學零（líng）件的直徑為2～50mm，直徑公差為±0.01mm；厚（hòu）度為0.4～25mm，厚度公差為±0.01mm；曲率半徑可達5mm；麵（miàn）形精度為1.5λ，表麵粗糙度符合美國軍標為80－50；折射率可控製到（dào）±5×10－4mm，折射均勻性可以控製到<5×10－6mm；雙折射小於0.01λ/cm。

現在，世界上已掌握這項先進玻（bō）璃光學零件製造技術的著名公司和廠（chǎng）家有美國的柯達、康寧公司，日本的大原、保穀（gǔ）、歐林巴（bā）斯、鬆下公司，德（dé）國的蔡司公司和荷蘭的菲利浦公司等。

玻璃（lí）光學零件模壓成型技術是一項綜合技術，需要設計專用的模壓機床，采用高質量的模具和選用合理的工藝參數。成型的（de）方法，玻璃的種（zhǒng）類和毛坯，模具（jù）材料與（yǔ）模具製作，都是玻璃模壓成型中的關（guān）鍵技術。

1.成型方法

玻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（jù）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入高於玻璃轉化點50℃以上的低（dī）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的模麵上，而且產品還容易產生氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易（yì）獲得（dé）理想的形狀和麵形（xíng）精度。後來，采用特殊材料精密加（jiā）工成的壓型模具，在無氧（yǎng）化（huà）氣氛的環境（jìng）中，將玻（bō）璃和模具一起加熱升溫至玻璃的軟化點附近，在玻璃和模（mó）具（jù）大致處於相同溫度（dù）條件下，利用模具對玻璃施壓。接下（xià）來，在保持所施壓力的狀態下，一邊冷卻模具，使其溫度（dù）降至玻璃的轉化點以下（玻（bō）璃（lí）的軟化點時的玻璃粘度（dù）約為107。6泊，玻璃的轉化點時的玻璃（lí）粘度約為1013。4泊）。這種將玻璃與模具一起實施等溫加壓的辦（bàn）法叫等溫加壓法，是一種比較（jiào）容易獲得高精度（dù），即容易（yì）精密地將模具形狀表麵（miàn）複製下來的方法。這種玻璃光學零件的製造方法缺點是：加熱升溫（wēn）、冷卻降溫都需要很長的時間，因此生產速度（dù）很慢（màn）。為了解決這個（gè）問題，於是對此方法進行了卓有成效的改進，即在（zài）一個模壓裝置中使用數個模具，以提高生（shēng）產效率。然而非球麵模（mó）具的（de）造價很高，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（lái）的透（tòu）鏡毛坯成型條件比較相近一（yī）點的（de）非等溫加壓法，借以提高每一個模（mó）具（jù）的生產速度和模具的使用壽命。另外，還有（yǒu）人正在研究開發把由熔融爐中流出來的玻璃（lí）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質量（liàng）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（yīng），致使模具的（de）使用壽命很短。所以，從模具材料容易選擇、模具的使用壽命能夠延長的觀點出發，應開（kāi）發適合低溫（600℃左右）條（tiáo）件（jiàn）下模壓成（chéng）型的玻璃。然而，開發的適合低溫模壓成型的玻璃必需符合能夠廉價地製造毛坯和（hé）不含有汙染（rǎn）環境的物質（如PbO、As2O3）的（de）要求。對模（mó）壓成型使用的玻璃毛坯是有要求的：①壓型前毛坯的表麵（miàn）一定要保持十分光滑和清潔（jié）；②呈適當的幾何（hé）形狀；③有所需要的容量。毛坯一般都（dōu）選用球形、圓餅形或球麵形（xíng）狀，采用冷研磨成型或（huò）熱壓成型。

3.模具材料與模具加工

模具材（cái）料需（xū）要具備如（rú）下特征：①表麵無疵病，能夠研磨成無氣孔、光（guāng）滑的光學鏡（jìng）麵；②在高溫環境（jìng）條件下（xià）具有很高的耐氧化性能，而且結（jié）構等不發生變化，表麵質量穩定，麵形精（jīng）度（dù）和光潔度保持不（bú）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（de）硬度和強度等。

現在已（yǐ）有不少有（yǒu）關開（kāi）發模具（jù）材料的專利，最有代表性的（de）模具材料是：以超硬合金做基體（tǐ），表麵鍍有貴（guì）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。

玻璃透鏡壓型用的模（mó）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具（jù），必需使用高剛性的、分辨率能達（dá）到0.01μm以下的高分辨率超精密計算機數字控製加（jiā）工機床，用金（jīn）剛石（shí）磨輪進行（háng）磨（mó）削加工。磨削加工可獲得（dé）所期盼的形狀精度（dù），但然後還需（xū）再（zài）稍加拋光精加工成光學鏡麵才行。在進行高精度（dù）的（de）非球麵加工中，非球麵麵形的測試與評價技術是非（fēi）常重要的。對微（wēi）型透（tòu）鏡（jìng）壓型用模的（de）加工，要求更（gèng）加嚴格，必需進一步提（tí）高（gāo）精（jīng）度和減輕磨削的痕（hén）跡。

4.玻璃（lí）模（mó）壓成型（xíng）技術的應（yīng）用

目（mù）前，光學（xué）玻璃（lí）透鏡模壓成型技術，已經用來（lái）批量生（shēng）產精密的球麵和非球麵（miàn）透鏡。平時（shí），除了一般生產製造直徑為15mm左右的透鏡外，還能生產製造直徑為50mm的大口徑透（tòu）鏡、微型透鏡陣列等。現已能製造每個透鏡（jìng）的直（zhí）徑為100μm的微型透鏡陣列。

①製造軍用和民用光學（xué）儀器中使用的球麵和（hé）非球麵光學零件（jiàn），如各透鏡、棱鏡（jìng）、以及濾光片（piàn）等；

②製（zhì）造光通信用的光纖耦合器用非球（qiú）麵透鏡；

③製造光盤用的聚光非球麵透鏡。使用一塊模壓成型法製造的（de）非球麵透鏡，可代替光盤讀出器光學鏡頭內使用的三塊球麵（miàn）透鏡。由於模壓成型非球麵透鏡的精（jīng）度（dù）很高，不僅能夠控製（zhì）和校正大數值孔徑的軸向（xiàng）像（xiàng）差，而且還使原來的光學鏡頭的重量減輕（qīng）、成（chéng）本降低30～50%。

④製造照（zhào）相（xiàng）機取景器非球麵透鏡、電影放映機和照（zhào）相（xiàng）機鏡頭的非球麵透鏡等。