光等工序，即可使光学元件达到较高的尺寸精度、面形精度和表面光洁度。

 

　　

 （2）能够节省大量的生产设备、工装辅料、厂房面积和熟练的技术工人，使一个小型

车间就可具备很高的生产力。

 

　　

 （3）可很容易经济的实现精密非球面光学零件的批量生产。 

　　

 （4）只要精确地控制模压成型过程中的温度和压力等工艺参数，就能保证模压成型

光学零件的尺寸精度和重复精度。

 

　　

 （5）可以模压小型非球面透镜阵列。 

　　

 （6）光学零件和安装基准件可以制成一个整体，结构更加紧凑。 

　　

 （7）因为不使用研磨液和抛光粉等颗粒材料，且玻璃预制片不会产生加工去除废料，

是一种环保技术。

 

　　

 目前批量生产的模压成型非球面光学零件的直径为 2～35mm，直径公差为±0.01mm 

；厚度为

0.4～25mm，厚度公差为±0.01mm；曲率半径可达 5mm；面形精度为 1.5λ，表面

粗糙度符合美国军标为

60/40。 

　　

 三、精密型料成形技术与模压技术介绍 

　　

 玻璃光学零件模压成型技术是一项综合技术，需要设计专用的模压机器，采用高质量

的模具和选用合理的工艺参数。成型的方法，玻璃的种类和型料，模具材料与模具制作，都
是玻璃模压成型中的关键技术。

 

　　

 精密型料成形技术早已成熟，各光学玻璃厂已用于批量制造。Matsushita 电器公司和

Sumita 光学玻璃公司 1994 年的专利叙述了一种制造精密型料的方法 。基本原理示于图 3.1。
玻璃配合料在铂坩埚

1 中熔化、澄清、均化后从流料管 9 流 Ltl。流料管温度由加热器 8 控制。

模具

10 置于轨道 12 上，由传动机构带动在各工序之间移动。加热器 11 用于模具 10 的加热。

流料管流出的玻璃置于模具

10 上，达到设定的质量时，模具 10 快速下降，玻璃料滴与流

料管分离，形成类似于火焰抛光的自由表面，表面张力保持玻璃表面光洁。玻璃冷却到一定
温度后，由加压机构

2、模具 6 加压成所需的尺寸。设计不同形状的模具以得到不同规格的

型料。加压后的玻璃由取出机构

3、5 取出。整套装置密闭，可通 AtB 氧化性保护气体以保护

模具表面。

 

　　

 成型方法：由于热压成形工艺特别是退火速率对玻璃材料的折射率和色散系数有较大

影响，因此，对玻璃光学性能有较高要求的模压透镜．需要在设计之前初步确定热压成形
工艺．通过预估或试验来获得玻璃折射率和色散系数的变化量，优化光学设计，从而保证
模压后透镜材料特性的实际值满足设计公差要求。然后根据最终的透镜设计完成精密模具和
玻璃预型片的设计与制作。

 

　　

 玻璃之所以能够精密模压成型，主要是因为使用了与高温软化的玻璃不发生粘连的模

具材料。原来的玻璃透镜模压成型法，是将熔融状态的光学玻璃液倒入高于玻璃转化点
50

℃以上的低温模具中加压成形。这种方法不仅容易发生玻璃粘连在模具上，而且产品还

容易产生气孔和冷模痕迹（皱纹），不易获得理想的形状和面形精度。后来，采用特殊材料
精密加工成的压型模具，在无氧气氛中，将玻璃和模具一起加热升温至玻璃的软化点附近
利用模具对玻璃施压（见图

3.2）。接下来，在保持压力的状态下，一边冷却模具，使其温

度降至玻璃的转化点以下（玻璃的软化点时的玻璃粘度约为

107.6 泊，玻璃的转化点时的

玻璃粘度约为

1013.4 泊）。这种将玻璃与模具一起实施等温加压的办法叫等温加压法，是

一种比较容易将模具形状表面精密复制的方法。这种方法缺点是：加热升温、冷却降温都需
要很长的时间，因此生产速度很慢。为了解决这个问题，于是对此方法进行了卓有成效的改
进，即在一个模具装置中使用数个模具，以提高生产效率（见图

3.3）。然而非球面模具的

造价很高，采用多个模具势必造成成本过高。针对这种情况，进一步研究开发出与原来的透
镜毛坯成型条件比较相近一点的非等温加压法，借以提高每一个模具的生产速度和模具的