光學玻璃透鏡模（mó）壓成型技術（shù）是一種高精度光學（xué）元件加工技（jì）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（chū）達到使用（yòng）要求的光學零件。這項技術自80年代中期開發成功至今已有十幾年的曆史了（le），現在已成為國際上（shàng）最先進的光學零件製（zhì）造技術方法（fǎ）之一，在許多國家已進入生產（chǎn）實用階段。這項技術（shù）的普及推廣應用是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（chéng）型精密的非球麵光學零件，從此便開創了光學儀器可以廣泛采用非球麵玻璃光學零件的時代（dài）。因此，也給（gěi）光電儀器的（de）光學係統（tǒng）設計帶來了（le）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、減少了光（guāng）學零件鍍膜和工件裝（zhuāng）配的工作量、降低了成本，而且還改善了光學儀器的性能，提高了光學成像的質量。

光學玻璃模壓成型（xíng）法製（zhì）造光學零件有如下優點：

①不需要傳（chuán）統的粗磨（mó）、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、麵形精度和表麵（miàn）粗糙度（dù）；

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

③可很（hěn）容易經濟地實現精密非球麵光（guāng）學零件的批量生產；

④隻要精確地控製模壓成型過程中（zhōng）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（chǐ）寸精度和重複精度；

⑤可以模壓小型非球麵（miàn）透鏡陣列；

⑥光學零件和安裝基（jī）準件可以製成一個整體。

目前批量生產的模壓成型（xíng）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；曲率半徑可達5mm；麵形精度為1.5λ，表麵粗（cū）糙度符合美國軍標（biāo）為80－50；折射率可控製到±5×10－4mm，折射均勻性（xìng）可以控製到<5×10－6mm；雙折射小（xiǎo）於（yú）0.01λ/cm。

現在，世界（jiè）上（shàng）已掌握這項先進玻璃光學零（líng）件製造技術的著名公司和廠家有美國的柯達、康寧公司，日本（běn）的大原、保穀、歐（ōu）林巴斯、鬆下公司，德國的蔡司公司和荷蘭的菲利浦公司等。

玻璃光學零件（jiàn）模壓成型（xíng）技術是一（yī）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（hé）理的工藝參數。成型的方法，玻璃的種類和（hé）毛坯，模具材料與模（mó）具製作，都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模壓成型，主要是因為開發了與軟化的玻璃不發生粘連（lián）的模具材料。

原（yuán）來的（de）玻璃（lí）透鏡模壓成型法，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（yǐ）上的低溫模具中加壓成形。這（zhè）種方法不僅容易發（fā）生玻璃（lí）粘連在模具的模麵上，而且產品（pǐn）還容易產生氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易獲得（dé）理（lǐ）想的（de）形狀和麵形（xíng）精度。後（hòu）來，采用特殊材料（liào）精密加工成的（de）壓型模具，在無（wú）氧化氣氛的環（huán）境中，將玻璃和模具一起（qǐ）加熱升溫至玻（bō）璃的軟化點附近，在玻璃和模具大致處於相同溫（wēn）度（dù）條件下，利用模（mó）具對玻璃施壓。接下來（lái），在（zài）保持所（suǒ）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粘度約為1013。4泊）。這種將玻璃與模具一起實（shí）施等溫加壓的辦法叫等溫（wēn）加壓法，是一種（zhǒng）比（bǐ）較容易獲（huò）得高精度，即容易精密地將模具形狀表（biǎo）麵複製下來的方法。這種玻璃（lí）光（guāng）學零件的製（zhì）造方法缺點是：加熱升溫、冷卻降溫都需要很長的時（shí）間，因此生產速度很（hěn）慢。為（wéi）了解決這個問題，於是對此方法進行（háng）了卓有成效的改進，即在一個模壓裝（zhuāng）置中使用數個模具，以（yǐ）提高生（shēng）產效率（lǜ）。然而非球麵模具的造價很高，采用多個模（mó）具勢必造成（chéng）成本過高。針對這種情況，進一步研（yán）究開發出與原來（lái）的透鏡毛坯成型條件比較相近一點的非等（děng）溫加（jiā）壓法，借以提高每一個模具的生產速度和模（mó）具的使（shǐ）用壽命。另外，還有人（rén）正在研究開發把由熔融爐中流出來的（de）玻（bō）璃直接精密成型的方法。

2.玻（bō）璃的種類和毛坯

玻璃毛坯與模壓成型品的質量有（yǒu）直接的關係。按道理，大部分的（de）光學（xué）玻璃都可用來模壓成成（chéng）型品。但是，軟化點高的（de）玻璃，由於成型溫度高，與模具稍微有（yǒu）些反應，致使模具的使用壽命很短。所以，從（cóng）模具材料容易（yì）選擇（zé）、模具的使用壽命能夠延長的觀點出（chū）發，應開發適合低溫（600℃左右）條件（jiàn）下模壓成型的玻璃。然而，開發的適合低溫模壓成型的玻璃必需符合能夠廉價（jià）地（dì）製造毛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（yào）求（qiú）的：①壓型前毛坯的表（biǎo）麵一定（dìng）要保持十分光滑和清潔；②呈適當的幾何形狀；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，采用（yòng）冷研磨成型或熱壓成型。

3.模具材料與模（mó）具加工

模具材料需要具備如下特征：①表麵無疵病，能夠研磨成無氣孔、光滑的光（guāng）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（biǎo）麵質量穩（wěn）定，麵形精度和光潔度保持不變；③不與（yǔ）玻璃起反應（yīng）、發生粘連現象（xiàng），脫模性能好；④在高溫條件（jiàn）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，最有代表性的模具材料（liào）是：以超硬合金做基體，表麵鍍有貴金屬合金（jīn）和氮化鈦等薄膜；以碳化矽和超硬（yìng）合金做（zuò）基體，表麵鍍有硬質碳、金剛石狀碳（tàn）等碳（tàn）係薄膜；以及（jí）Cr2O-ZrO2-TiO2係新型陶瓷。

玻璃透鏡壓型用的模具材料，一般都是硬脆材料，要想（xiǎng）把這些模具（jù）材料精密加工成（chéng）模具（jù），必需（xū）使（shǐ）用高剛性的、分辨率能達到0.01μm以下（xià）的高分辨率超精密計算機數字控製加工機床，用金剛石磨輪（lún）進行磨削加工。磨削加工可獲得所期盼的形狀精度（dù），但然後還需再稍加拋光精加工成光學鏡麵才行。在進行高精度的非球（qiú）麵加工中，非球麵麵形的測試與（yǔ）評價技術（shù）是（shì）非常重要的。對微型（xíng）透（tòu）鏡壓型用模（mó）的加工，要求更加嚴格，必需進一步提高精度（dù）和（hé）減輕磨削的痕跡。

4.玻（bō）璃（lí）模壓成型技（jì）術的應用

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（miàn）透鏡。平時，除了一般生產（chǎn）製造直徑為（wéi）15mm左右的透鏡外，還能生產製造直徑為50mm的（de）大口徑透鏡、微型透鏡陣列（liè）等。現已（yǐ）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（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製造光通信用的光纖耦合器用非球麵透鏡；

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非球麵透（tòu）鏡，可代替光盤讀出器光（guāng）學鏡頭內使用的三塊（kuài）球麵透鏡。由於模壓成型非球麵透鏡的精度很高，不僅能（néng）夠控製（zhì）和校正大（dà）數值孔徑的軸向（xiàng）像差（chà），而且還使（shǐ）原來（lái）的光學鏡頭的重量減輕、成本降低30～50%。

④製造照相機取景（jǐng）器非球麵透鏡、電影放映機和（hé）照相機鏡頭的非球麵透鏡等。