光（guāng）學玻璃透鏡模壓成型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（yā）和無氧的條件下，一次性直接模壓（yā）成型出達到使（shǐ）用要求的（de）光學零件（jiàn）。這項技術自80年代中期開發成功至今已有十幾年的曆史了，現在（zài）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（jìn）入生（shēng）產實用階段。這項技術的普及推廣應用是光學行業在光（guāng）學玻璃零件加工方麵的重大革命。由於此項技術（shù）能夠直接壓（yā）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（yǐ）廣泛采用非（fēi）球麵玻璃光學零件（jiàn）的時代。因此，也給光電（diàn）儀器的（de）光學係統設計帶來了新的（de）變化（huà）和發展，不僅使光（guāng）學儀器縮小了體（tǐ）積、減少了重量、節省了材料、減少了光學零件（jiàn）鍍膜和工件裝配的工作量、降低了成本（běn），而且還改善了光學儀器的性能，提高了（le）光學成（chéng）像的質（zhì）量。

光學玻璃模壓成型法製造光學零件有如下優點（diǎn）：

①不需要傳（chuán）統的粗磨、精磨、拋光、磨邊定中心等（děng）工（gōng）序，就能使零件達到較高（gāo）的尺寸精度、麵（miàn）形精度（dù）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（fáng）麵積（jī）和熟練的技術工人，使一個小型車間就（jiù）可具（jù）備很高的生產力；

③可很容易經濟（jì）地（dì）實現精密非球麵（miàn）光學零件的批量生產（chǎn）；

④隻要精確地控（kòng）製模壓成型過程中的溫度和壓（yā）力等工（gōng）藝參數，就能保證模壓成型光學零件的尺寸精（jīng）度和重複精度；

⑤可以模壓小型非球麵透鏡陣列；

⑥光學零件和安裝基（jī）準件可以製成一個（gè）整體（tǐ）。

目前批量生（shēng）產的模壓成型非球麵光學零件的直徑為2～50mm，直徑公差為±0.01mm；厚度為0.4～25mm，厚度公差為±0.01mm；曲率半（bàn）徑可達5mm；麵形精度為（wéi）1.5λ，表麵粗糙度符合美國軍標（biāo）為80－50；折射率可（kě）控製到±5×10－4mm，折射均勻性可以控製到<5×10－6mm；雙（shuāng）折射小於0.01λ/cm。

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

玻（bō）璃光學零件模（mó）壓成型（xíng）技術是一項綜合技術，需要設計專用的模壓機床，采用高質（zhì）量（liàng）的模具和（hé）選用（yòng）合理的工藝參數。成型的方法，玻璃的種類和毛坯，模具材料（liào）與模具製作，都是玻（bō）璃模壓成型中的關鍵技術。

1、成型方法（fǎ）

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

原（yuán）來的玻璃透（tòu）鏡模壓成型（xíng）法，是（shì）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（róng）易產生氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易獲得理（lǐ）想的形狀和麵形精度。後來，采用特（tè）殊材料精密加工成的壓型模具，在無氧化氣氛的環境中，將玻璃和模（mó）具一起加熱升（shēng）溫（wēn）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（xià），利用模具對玻璃（lí）施壓。接下來，在保持所施壓力的狀（zhuàng）態下，一邊冷卻模具，使其溫度降至玻璃的轉化點以下（玻璃的軟化點（diǎn）時的玻璃粘度約為（wéi）107。6泊（bó），玻璃的（de）轉化點時的玻璃粘（zhān）度約（yuē）為1013。4泊）。這種將玻璃與模具一起實施（shī）等溫加壓（yā）的辦法叫等溫加壓（yā）法，是一種比較容易獲得高精度，即容易精（jīng）密（mì）地將模具形狀表麵複製下來的方法。這種玻（bō）璃光學零件的製造方法缺（quē）點是：加熱升溫、冷卻（què）降溫都需要很長的時間，因此生產速度很慢。為了解（jiě）決這（zhè）個問題，於是對（duì）此（cǐ）方（fāng）法進行（háng）了卓有成效的（de）改進，即在一（yī）個模壓裝置中使用數個模（mó）具，以提高生產效率（lǜ）。然而（ér）非球麵模（mó）具的造價很高，采用多個模（mó）具勢必造成成本過高（gāo）。針對（duì）這種情況（kuàng），進一步研究開發（fā）出與原來的透鏡毛坯成型條件比較相近一點（diǎn）的非等溫加壓法，借以提高每一個模具的生（shēng）產速度和模具（jù）的使（shǐ）用壽命（mìng）。另外，還有人正在研究開發把由熔融爐中流出來的玻（bō）璃直（zhí）接精（jīng）密成（chéng）型的（de）方法。

2、玻璃的種類和（hé）毛坯

玻璃毛坯與模壓成（chéng）型品（pǐn）的質量有（yǒu）直接的關係。按道理，大部（bù）分的光（guāng）學玻（bō）璃都可用（yòng）來模壓成成型品。但是，軟化點高的玻璃，由於成（chéng）型（xíng）溫度高，與模具稍微（wēi）有些（xiē）反應，致使模具的使用壽命很（hěn）短。所（suǒ）以，從模具材料容易選擇、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）條件下模壓成型的玻（bō）璃。然而，開發的適合低（dī）溫模壓成型的玻璃必需符合能夠廉價地製造毛（máo）坯和不含有汙染環境的物質（如PbO、As2O3）的要（yào）求。對（duì）模壓成型使用（yòng）的玻璃毛坯是有（yǒu）要求的：①壓型前毛坯的（de）表（biǎo）麵一定要保持（chí）十分光滑和清潔（jié）；②呈（chéng）適當的幾（jǐ）何形狀（zhuàng）；③有所需要的容量（liàng）。毛坯一般都選用球形、圓餅形或球麵形狀（zhuàng），采用（yòng）冷研磨成型或熱壓成型（xíng）。

3、模具材（cái）料與模（mó）具加工

模具（jù）材（cái）料需（xū）要具備如下特征：①表麵無疵病，能夠研磨成無氣孔、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不與玻璃起反應、發生（shēng）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。

現在已有不少有關開發模具材料的（de）專利，最有代表性（xìng）的模具（jù）材料是：以超硬合金做基體，表麵（miàn）鍍（dù）有貴金屬合金和（hé）氮化鈦等薄膜；以碳化矽和超硬（yìng）合金做基體，表麵鍍有硬質碳、金剛石狀碳（tàn）等碳係薄膜；以及Cr2O-ZrO2-TiO2係新型（xíng）陶瓷。

玻璃透鏡壓（yā）型用的模具材料，一般都是硬脆材料，要想（xiǎng）把這些模具材料（liào）精密加工成（chéng）模具，必（bì）需（xū）使用高剛性的、分辨率能達到0.01μm以下（xià）的高（gāo）分辨率超精密計算機數（shù）字控製加工機床，用金（jīn）剛石磨輪進行磨削加工。磨（mó）削加工可獲得所期盼的形狀精度，但然後（hòu）還需再稍加拋（pāo）光（guāng）精加工成光學鏡麵才（cái）行（háng）。在進行高精度的非球麵加工中（zhōng），非球麵麵形的測試與評價技術（shù）是非常重要（yào）的。對微型透鏡壓型（xíng）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（de）痕跡。

4、玻璃（lí）模壓成型技術的應用

目前，光學玻璃透鏡模壓成型技（jì）術，已（yǐ）經用來批量生產精密的球麵和非球麵透鏡（jìng）。平時（shí），除了一般生（shēng）產製造直徑為15mm左（zuǒ）右的透鏡外，還能生產製造直徑為50mm的大口徑透鏡、微型（xíng）透鏡陣列等。現已能製造（zào）每個透鏡的（de）直徑為100μm的微型透鏡陣列。

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

②製造光通信用的光纖耦（ǒu）合器用（yòng）非球麵透鏡（jìng）；

③製造（zào）光盤用的（de）聚光非球麵透鏡。使（shǐ）用一塊（kuài）模壓成型法製造的非球麵透鏡，可代替光盤讀出器（qì）光學鏡頭內使用的三塊球麵透鏡（jìng）。由於（yú）模壓（yā）成型非球麵透鏡的精度很高，不僅能夠控製和校正大數值孔徑的軸向像差，而且還使原來的光學鏡頭（tóu）的重量減輕、成本降（jiàng）低30～50%。

④製造照相（xiàng）機（jī）取景器非球麵透鏡、電影（yǐng）放映機和照相機鏡頭的非球麵透鏡等。