[發明專利]一種用于非球面玻璃鏡片熱模壓成形的新型模具制造方法

無效

• 申請號: 201010621877.4
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102167495A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 潘為清;張浩良;丁剛;張衛華;丁家偉;耿德英;唐華平
• 申請（專利權）人: 江蘇凱輪光學儀器有限公司
• 主分類號: C03B11/08
• 分類號: C03B11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種用于玻璃鏡片熱模壓成形的新型模具制造方法，主要用于非球面玻璃鏡片的高效率、高精度批量制造。

背景技術

非球面玻璃鏡片是現代光電系統中最為關鍵的零部件之一，與普通鏡片相比，采用非球面玻璃鏡片的系統能夠得到普通光學系統難以企及的光學性能，如提高光學系統的相對孔徑、增大視場角、改進像質、改善高照度均勻性；縮短系統光路，使其輕量化、小型化；實現普通光學元件難以實現的微小陣列、集成成像和波面轉換等新功能。目前，我國玻璃鏡頭的生產廠家絕大部分采用傳統的精密研磨-拋光技術進行玻璃非球面鏡片的生產，耗時較長，通常一塊鏡片約需2～5小時，因此這種方法很難用于大批量生產，而與之相比，熱模壓成形技術在制造工序上減少了9道工序，加工一塊鏡片只需十幾分鐘，這極大提高了非球面玻璃鏡片的生產效率，使得大批量的生產成為可能。

在先技術之一(參見“光學玻璃鏡片熱壓成形之模具最佳化設計”，臺灣國立交通大學碩士論文，吳宗駿)采用傳統的模具加工技術，直接在硬質合金模具如碳化鎢上磨削出非球面，并進行拋光，然后鍍DLC膜，其壽命很短，而且容易產生亞表面損傷。

在先技術之二(參見“Glass?mold?material?for?precision?glass?molding精密玻璃模壓的模具材料”，Michael?K.Budinski，Pittsford等，美國發明專利，No.6363747，2002)采用鋁硅酸鹽加工模具，直接磨削，主要針對高熔點玻璃鏡片進行模樣成形。

在先技術之三(參見《模造玻璃透鏡模仁》，呂昌岳，鴻富錦精密工業(深圳)有限公司，中國發明專利，2004)采用Re-Ir和碳化硅交互層疊制造模具，碳化硅是硬脆材料，無法車削，只能采用磨削技術進行加工，而貴金屬Re-Ir膜層較厚，容易影響鏡片面形，模具亞表面損傷較為嚴重。

在先技術之四(參見Method?of?molding?chalcogenide?glass?lenses硫系玻璃鏡片的模壓方法，Albert?Ray?Hilton，美國發明專利，US6668588B1，2003)介紹了硫系玻璃模壓模具，主要采用不銹鋼模具基體，再鍍一層無電解鎳，然后進行車削，但此種模具制造方法只能用于低熔點硫系玻璃的熱模壓成形，對于高熔點的玻璃難以適用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，為克服上述現有技術的缺點，提出一種用于非球面玻璃鏡片熱模壓成形的模具制造方法，采用四種不同材料構成模具的熱壓成形過渡層，基體是碳化鎢等硬質合金，熱膨脹系數小，可防止急劇冷熱變形引起模具發生裂痕等損傷，Ni-Co緩沖層可減少Ni-P合金層因反復加熱冷卻而引起的熱疲勞結晶化作用，延長模具的壽命；Ni-P層用來形成精密非球面形狀，可方便車刀進行超精密加工，在Ni-P層上鍍層貴金屬保護模或DLC碳系膜，可防止模具與鏡片粘連，同時防止鏡片表面變形，此模具制造方法既方便加工，又能延長模具壽命，適用于各種轉化點溫度的玻璃鏡片成形。

本發明的技術解決方案是，所述模具的第一層，也即，模具基體，是熱膨脹系數小、材質硬度很高的碳化鎢或碳化硅等材料，通過金剛石砂輪進行磨削，形成非球面模具粗坯，然后在其上鍍層Ni-Co緩沖層，再在Ni-Co緩沖層上鍍Ni-P，厚度約是Ni-Co層50倍左右，對Ni-P層采用金剛石刀具進行超精密切削，達到所要求的模具表面精度，最后鍍上一層貴金屬或DLC保護層。

以下對本發明做出進一步說明。