光（guāng）學玻璃透鏡模壓成（chéng）型技（jì）術是（shì）一種高精度（dù）光學（xué）元件加工技術，它是把軟化的玻璃（lí）放入高精度的模（mó）具中（zhōng），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，現在已成為國際上最先進的光學零件（jiàn）製造技術方（fāng）法之一，在許多國家已進入生產實用階段。這項技術的普及推廣應用是光（guāng）學行業在光學玻璃（lí）零件加工方麵的（de）重大革命。由於此項技術能夠直（zhí）接壓製成型精密的非球麵光學零件，從此便開創了光學儀器可以（yǐ）廣泛采用非球麵玻璃光學（xué）零件的時代。因此，也給光電（diàn）儀器（qì）的光學係統設計帶來了新的變化和發展，不僅（jǐn）使光學儀器縮（suō）小了體積、減少了重量、節省了材料、減少了光學（xué）零件鍍膜（mó）和工件裝配的工作（zuò）量、降低了成本，而且（qiě）還改善了光學儀器的性能，提高了光學成像（xiàng）的質量。

光學玻璃模壓成型法製造光學零件有如下優點：

①不需（xū）要傳統的粗磨、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、麵形精度和表麵粗糙度；

②能夠節（jiē）省大量（liàng）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（jiù）可具備（bèi）很（hěn）高的生產力；

③可很容易經（jīng）濟地實現精密非球麵光學零件的批（pī）量生產；

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

⑤可以模壓小型非球麵透（tòu）鏡（jìng）陣列；

⑥光（guāng）學（xué）零件和安裝基準件可以製成一個整體。

目前（qián）批（pī）量生產的模壓成型非球麵光學零件（jiàn）的直徑為2～50mm，直徑公差為±0.01mm；厚度為0.4～25mm，厚度公差（chà）為±0.01mm；曲（qǔ）率半徑可達5mm；麵形精（jīng）度為1.5λ，表麵粗糙度符合美國軍標為80－50；折射（shè）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，世界上已掌握這項先進玻璃光學零件製造技術的著名公司和（hé）廠家有美國的柯達、康寧公司，日本的大原、保穀、歐林巴斯、鬆（sōng）下公司，德國的（de）蔡司公（gōng）司和荷蘭的菲（fēi）利浦公司等。

玻璃光學（xué）零件模壓成型技術是一項綜合技術，需要設計（jì）專用的模壓機床，采用（yòng）高（gāo）質量的模具和選用（yòng）合理的工藝參數。成型（xíng）的方法，玻璃的種類和毛（máo）坯，模具材料與模具製作，都是玻璃（lí）模壓成型中的關鍵技（jì）術。

1.成型方法（fǎ）

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

原來的玻璃透鏡模壓成型法，是（shì）將熔融狀（zhuàng）態的光學（xué）玻璃毛坯倒入高於玻璃轉化點50℃以上的低溫（wēn）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（miàn）上，而且產品還容易產生氣孔和冷模痕跡（皺紋），不易（yì）獲得理想的形狀和麵形精（jīng）度。後來，采用（yòng）特（tè）殊材料精密加工（gōng）成的壓型模具，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（lí）的（de）軟化點附近，在玻（bō）璃和模（mó）具大致處於相同溫（wēn）度條件下，利用模具對玻璃施（shī）壓。接下（xià）來，在保持所（suǒ）施壓力的狀態下，一邊冷卻模具（jù），使其溫度降至玻璃的（de）轉化點以下（玻璃的軟化點時的玻璃粘度約為107。6泊，玻璃的轉化（huà）點（diǎn）時的（de）玻（bō）璃粘度約為1013。4泊）。這種將玻璃與模具一起實施等溫加壓的辦法叫等溫加壓法，是一種比較容易獲得高（gāo）精度，即容易精密地將模具形狀表麵複製（zhì）下來的方法。這種玻璃（lí）光學零（líng）件的製造（zào）方法缺（quē）點是：加熱（rè）升溫、冷卻降溫都需要很長的時間，因（yīn）此生產速度（dù）很慢。為了解決這個問題，於是對此方法進行了卓有成效的改進，即在（zài）一個（gè）模壓裝置中使用數個模具，以提（tí）高（gāo）生產效率（lǜ）。然而（ér）非球麵模具的（de）造（zào）價很（hěn）高，采用多（duō）個模具勢必造成成本過高。針對這種情況，進一步研究（jiū）開發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產速度和模具（jù）的使用壽命。另外，還有人正在研究開發把由熔融爐（lú）中流出來的玻璃直（zhí）接精密成型的方法。

2.玻璃的種類（lèi）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，大部分的光學玻璃都可（kě）用（yòng）來模壓成成型品。但是，軟化點高的玻璃，由於成（chéng）型溫度高，與模（mó）具稍微有些反應，致使模具的使用壽命很短。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，應開發適（shì）合低溫（600℃左右）條件下模壓成型的玻璃（lí）。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（zào）毛坯和不含有汙染環境（jìng）的物質（如PbO、As2O3）的要求。對模壓成型使用的玻璃毛坯是（shì）有要求的：①壓型前毛坯的（de）表麵一（yī）定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。毛坯一般都選用球形、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（jù）備如下特（tè）征：①表麵無疵病，能夠研磨成無氣孔、光（guāng）滑的光學（xué）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（gòu）等不發生變化，表麵（miàn）質量穩定，麵形精度和光（guāng）潔度保持不變；③不與（yǔ）玻璃起反應、發生粘連現象，脫模（mó）性能好；④在高溫條（tiáo）件下（xià）具有很高的硬度和強度等（děng）。

現在已有不少有關開發模（mó）具材料的專利，最有代表性的模具材料是：以超硬合金做（zuò）基體，表麵鍍有貴金屬合金和氮化（huà）鈦等薄膜；以（yǐ）碳化（huà）矽和超硬合金做基體（tǐ），表麵鍍有硬質碳、金剛石狀碳等碳（tàn）係薄膜；以（yǐ）及Cr2O-ZrO2-TiO2係新型陶瓷。

玻璃透鏡壓型用的模具（jù）材（cái）料，一般都是硬脆（cuì）材料，要想把（bǎ）這些模（mó）具材料精密加工成模具，必需使用高（gāo）剛性的、分辨率能達（dá）到0.01μm以下（xià）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（mó）削加工可獲得所期盼的形狀精度，但然後還需再稍加拋光精加（jiā）工成光學鏡麵才行。在進行高精度的非球麵加工中，非球麵麵形的測試與評價技術是非常重要的。對微型透鏡壓型用模的加工，要求更（gèng）加嚴格，必需進一步提高精度和減輕磨削（xuē）的痕跡。

4.玻璃模壓成型技術的應用

目前，光學玻璃透鏡模（mó）壓成型技術，已經（jīng）用來批量生產精密的球麵和非球麵透鏡。平時，除了一般生產製造直徑為15mm左（zuǒ）右的透鏡外，還（hái）能生產（chǎn）製造直徑為50mm的大口徑透鏡、微（wēi）型透鏡陣（zhèn）列等（děng）。現已能製造每個透鏡的直徑為100μm的微型透鏡（jìng）陣列。

①製造軍（jun1）用和民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（qì）用非球麵透鏡；

③製造（zào）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（yòng）的三塊球麵（miàn）透鏡（jìng）。由於模壓成型非球麵透鏡的精度很高，不僅能夠控製和校正（zhèng）大數值孔徑的軸向像差，而且還使原來（lái）的光學鏡頭的重量減輕、成（chéng）本降低30～50%。

④製造照相機（jī）取景器（qì）非球麵透鏡、電影放映機和照相機鏡頭（tóu）的非球麵透鏡等。