光學玻璃透鏡模壓成型（xíng）技術是一種高精度光（guāng）學元件加工技術，它是（shì）把軟化的玻璃（lí）放入高精（jīng）度的模具中，在加溫（wēn）加壓和無氧的條件下，一次性直接模壓（yā）成型（xíng）出達到使用要求的（de）光學零件。這項技術自80年（nián）代中期開發成功至今已（yǐ）有十（shí）幾年的曆（lì）史了，現在已成為國際（jì）上最先進的光學零件（jiàn）製造技術方法之一，在許多國家已進（jìn）入生（shēng）產實用階（jiē）段。這（zhè）項技術的普及（jí）推廣應用是光（guāng）學行業在光學玻璃零件加工方麵的重大革命。由於此項（xiàng）技術能夠直接壓製成（chéng）型精密的非球麵光學零件，從此（cǐ）便開創了光學（xué）儀器可以廣泛（fàn）采用非球麵玻璃光學零件的時代。因此，也給光電儀器的光學係統設計帶來了（le）新的變化和（hé）發展，不（bú）僅使光學（xué）儀器縮小了體積、減少了重量、節省了（le）材料、減少了光學（xué）零件鍍膜和工件裝（zhuāng）配的工作量、降低了（le）成本，而且還改善了光學儀器的性能，提（tí）高了光學成像的質量。

光學玻璃模壓成（chéng）型法製造光學零件有如下優點：

①不需要傳統的粗磨、精磨、拋光、磨邊定中心等工序，就（jiù）能使零（líng）件達到較高的尺寸精度（dù）、麵形精度和表麵粗糙度；

②能夠節省大量的生產設（shè）備、工裝輔料（liào）、廠房麵積和熟（shú）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（líng）件的批量生產；

④隻（zhī）要精確（què）地控製模壓成型（xíng）過程（chéng）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（cùn）精度和重複精度；

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（chéng）一個整體。

目前批量（liàng）生（shēng）產的模壓成型非球麵光學零件的直徑為（wéi）2～50mm，直（zhí）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，表麵粗糙度符合美國軍標為80－50；折射率可控製到±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（jiè）上已掌握這項先（xiān）進玻璃光學零件製造技術的著名公司和廠家有（yǒu）美國的（de）柯達、康寧公司，日（rì）本的大原、保（bǎo）穀、歐林巴斯、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（yā）成型技術是一（yī）項綜合技術，需要設計專（zhuān）用（yòng）的模壓機（jī）床，采用高質量的模具（jù）和選用（yòng）合理的工（gōng）藝參數。成（chéng）型的方法，玻（bō）璃（lí）的種類和毛坯，模具材料與模具製作，都是玻（bō）璃模壓成（chéng）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（yào）是因為開（kāi）發了與軟（ruǎn）化的玻璃（lí）不（bú）發生粘連的模具材料。

原來的（de）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（gāo）於（yú）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（zài）模具的模麵上，而且產品還容易產生氣（qì）孔和冷模痕跡（皺紋），不易（yì）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（de）壓型模具，在無氧化氣氛的環境中，將玻璃和模具一起加熱升溫至玻璃的軟化點附近（jìn），在玻璃和模具大致處於相（xiàng）同（tóng）溫度條（tiáo）件下，利用模具對（duì）玻璃施壓。接下來，在保持所施壓力的狀態下，一邊冷卻模具，使其溫度降至玻璃的轉（zhuǎn）化（huà）點以下（玻璃的（de）軟化點時的玻璃（lí）粘度約為（wéi）107。6泊，玻璃（lí）的轉（zhuǎn）化點時的玻璃粘度（dù）約為1013。4泊）。這種將（jiāng）玻璃與模具（jù）一起（qǐ）實施等溫加壓的辦法叫等溫加壓法，是一種比較容易獲（huò）得高（gāo）精度，即容易精密地將模具形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（quē）點是：加熱升溫、冷卻（què）降溫都需要（yào）很（hěn）長的時間，因此生產速度很慢。為了解（jiě）決這個問題（tí），於是對此方法（fǎ）進（jìn）行了卓有成效的改進，即在（zài）一個模壓（yā）裝置中使用數個模具，以提高生產效率。然而非（fēi）球麵模具的造價很高，采用（yòng）多個模具勢必造成成本過高。針對這種情況（kuàng），進一步研究開發出與原來的透鏡毛（máo）坯成型條件比較（jiào）相近一點的非等溫加壓法，借以提高每一（yī）個模具的生產速度和模（mó）具的使用壽命。另外，還有人正在研究開發把由（yóu）熔融爐中流出來的玻璃直接精密成型的方法。

2.玻璃的種類和毛坯（pī）

玻璃毛坯與模壓成型品的質量有直接的關係。按道理，大部分的光（guāng）學玻璃都可用來模壓成成型品。但是，軟（ruǎn）化點高的玻璃，由於成型溫度高，與模具稍微有些反應，致（zhì）使模具的使用（yòng）壽命（mìng）很短。所（suǒ）以，從模具材料容易選擇、模具（jù）的使用壽命能夠（gòu）延長（zhǎng）的觀點出（chū）發，應開（kāi）發適合低溫（wēn）（600℃左右）條件下模壓成型的玻璃。然而，開發的適合（hé）低（dī）溫模壓成型（xíng）的玻璃必需符合能夠廉價（jià）地製造毛坯和不含有汙染（rǎn）環境（jìng）的物質（如PbO、As2O3）的要求。對模壓成型使用（yòng）的玻璃毛坯是有要求的：①壓型前毛坯的表麵一定要保持十（shí）分光滑和清潔；②呈適當的（de）幾（jǐ）何（hé）形狀；③有所需要（yào）的容量（liàng）。毛坯（pī）一般都選用球（qiú）形、圓餅形或球麵形狀，采用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（xià）特征：①表麵無疵病，能夠研磨（mó）成無氣孔、光滑的光學鏡麵（miàn）；②在高溫環境條件下具有很（hěn）高的耐氧（yǎng）化性能，而（ér）且結（jié）構等不發生變化（huà），表麵質量穩定，麵形（xíng）精度（dù）和光潔（jié）度保持不變；③不與（yǔ）玻（bō）璃起（qǐ）反應、發生（shēng）粘連現象（xiàng），脫模性（xìng）能好；④在高溫條件下具有很高的（de）硬度和強度等。

現在（zài）已有不少有關開發模具材料的專利，最有代表性的模具材料是：以超硬合金做基體，表麵鍍有貴金屬合金和氮化鈦（tài）等薄膜；以碳化矽和超硬合金做（zuò）基體，表麵鍍有硬質碳、金剛石狀碳等碳係薄（báo）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（yī）般都是硬脆材料，要想（xiǎng）把這些模具材（cái）料精密加工成（chéng）模具，必需使用高剛性的、分辨率能達到0.01μm以下的高分辨率超精密計算（suàn）機數（shù）字控製加工機床，用金（jīn）剛石磨輪進（jìn）行磨削加工。磨削加工可獲得所期盼的形狀精（jīng）度，但然後還需再稍加（jiā）拋光精加工成光學鏡麵才行。在進行高（gāo）精（jīng）度的非球麵加工中，非球麵麵形的測試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（gé），必需進一步提高精度和減輕磨削的痕跡。

4.玻璃模壓成型技術的應用

目前，光學玻璃透鏡模壓成型技術，已經用來批量生產精密（mì）的球麵和（hé）非（fēi）球麵透鏡。平時，除了一般生（shēng）產製造（zào）直徑為15mm左右（yòu）的透鏡外，還能生（shēng）產製造（zào）直徑為50mm的大口徑透鏡、微型透鏡陣列等。現（xiàn）已能製（zhì）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（xué）儀器中使用的（de）球麵和非球麵光學零件，如各（gè）透鏡、棱鏡、以及濾光片等（děng）；

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（yòng）的聚光非球麵透鏡。使用一塊模壓成型法製造的非球麵透鏡，可代替光盤讀出器光學鏡頭內使用的三（sān）塊（kuài）球麵透鏡。由於模壓成型非球（qiú）麵（miàn）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的重量減輕、成本降低30～50%。

④製造照相機取景器非球麵透鏡、電影放映機和照相機鏡頭的非球麵透鏡等。