本發明涉及光學零件制造技術領域，尤其涉及一種硫系玻璃鏡片精密模壓免磨邊的成型方法。

背景技術：

光學玻璃透鏡精密模壓成型技術自80年代中期開發成功至今已有幾十年的歷史，現在已成為國際上最先進的光學零件制造技術方法之一，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學行業在光學玻璃零件加工方面的重大革命。由于此項技術能夠直接壓制成型精密的非球面光學零件，從此便開創了光學儀器可以廣泛采用非球面玻璃光學零件的時代。因此，也給光電儀器的光學系統設計帶來了新的變化和發展，不僅使光學儀器縮小了體積、減少了重量、節省了材料、減少了光學零件鍍膜和工件裝配的工作量、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。但對于硫系玻璃精密模壓工藝，在近幾年才開始試驗，而硫系玻璃精密模壓的免磨邊工藝，更處于理論階段。目前一般采用硫系玻璃鏡片精密模壓后再磨邊的工藝，往往會有偏心控制困難、易擦傷外觀、加工時間長等問題，導致鏡片加工的成本偏高。如專利CN201410392180.2中并未涉及硫系玻璃模壓過程中對外徑的控制，其他現有技術中亦沒有提出對此問題的良好解決方案。

技術實現要素：

本發明為解決現有技術中的缺陷，提出一種硫系玻璃鏡片精密模壓免磨邊的成型方法，能夠直接模壓成型出不僅達到面型和外觀要求，同時達到外徑要求的鏡片。本發明通過模具模套的內徑來控制模壓硫系鏡片的外徑，使模壓后鏡片不需磨邊即可達到裝配要求。

為了實現上述技術目的，本發明提出的技術方案為：

一種硫系玻璃鏡片精密模壓免磨邊的成型方法，包括以下步驟：

步驟一，預處理硫系預型體；

步驟二，將預處理后的預型體放入精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；其中，模套的內徑較完工鏡片的外徑大0.01-1％；

步驟三，將精密模壓免磨邊模具放入模壓設備中，進行升溫；

步驟四，進行模壓操作，使預型體完全壓制成鏡片，鏡片外緣1/2以上與模套內徑接觸；

步驟五，降溫，并將精密模壓免磨邊模具從模壓設備中取出，然后將壓制成型的玻璃鏡片從精密模壓免磨邊模具中取出。

為了優化上述技術方案，本發明所采取的技術措施還包括：

優選地，上述步驟一中預處理為使用超聲波清洗設備進行清洗，或使用乙醇乙醚混合液進行清洗，確保硫系預型體表面無灰塵、污垢等殘留。

優選地，上述模套的內徑較完工鏡片的外徑大0.2-0.5％。

優選地，上述步驟三中為將精密模壓免磨邊模具放入多站式模壓設備中，升溫過程為第一段升溫至50-250℃，第二段升溫至100-280℃，第三段升溫至200-400℃，每段升溫時間為10秒以上；更優選為將精密模壓免磨邊模具放入多站式模壓設備中，升溫過程為第一段升溫至140-250℃，第二段升溫至190-280℃，第三段升溫至230-310℃，每段升溫時間為180-200秒。

優選地，上述步驟三中為將精密模壓免磨邊模具放入單站式模壓設備中，逐步升溫至200-400℃，并保溫100-500秒。

優選地，上述步驟四中的模壓操作為單次或者多次模壓；優選地，首先對模具施加10N以上的壓力10秒以上，使預型體出現部分變形，然后施加20N以上的壓力10秒以上，使預型體完全壓制成鏡片；更優選地，首先對模具施加100-200N的壓力30-50秒，使預型體出現部分變形，然后施加300-1000N的壓力100-200秒，使預型體完全壓制成鏡片。

優選地，上述步驟四中鏡片外緣2/3以上與模套內徑接觸；更優選地，鏡片外緣全部與模套內徑接觸。

優選地，上述步驟五中降溫過程為第一段降溫至280℃以下，第二段降溫至250℃以下，第三段降溫至150℃以下，然后移至設備外部降溫站，降溫至50℃以下，每段降溫時間為10秒以上；更優選地，上述步驟五中降溫過程為第一段降溫至280℃以下，第二段降溫至250℃以下，第三段降溫至150℃以下，然后移至設備外部降溫站，降溫至50℃以下，每段降溫時間為180-200秒。

進一步地，上述制備方法還包括將壓制成型的玻璃鏡片從精密模壓免磨邊模具中取出后進行退火的步驟；優選地，所述退火的溫度為100-260℃，退火時間為6-24小時；更優選地，上述退火的溫度為150-260℃，退火時間為6-12小時。

另一方面，本發明還提供通過所述方法制備得到的硫系玻璃鏡片。優選地，制備得到的硫系玻璃非球面透鏡，外徑公差在0.03mm以內。

本發明采用上述技術方案，與現有技術相比，具有如下技術效果：

本發明的制備方法中，精密免磨邊模套的內徑與完工鏡片的外徑相對應，但并不完全相同，考慮到玻璃材料、模套的熱膨脹和玻璃的應力影響等因素，模套的內徑與鏡片的外徑差異值應正好補償膨脹、應力等帶來的影響，模套的內徑比完工鏡片的外徑略大一些(不超過1％)，精密免磨邊模套的內徑根據完工鏡片來設計，模壓鏡片完工品的外徑由模套控制，而普通模具模壓后鏡片的外徑不是由模套控制，而是通過磨邊或其他工藝來控制。本發明完全放棄了硫系玻璃鏡片精密模壓后再磨邊的工藝，通過模具模套的內徑來控制模壓硫系鏡片的外徑，使模壓后鏡片不需磨邊即可達到裝配要求，避免了傳統制備工藝的偏心控制困難、易擦傷外觀、加工時間長等問題，使用本發明的加工得到的硫系玻璃鏡片不僅能夠達到面型和外觀要求，還同時能夠達到外徑要求，更避開了模壓鏡片磨邊后產生的高報廢率和低效率的缺陷，并減少了磨邊對材料的損耗。

附圖說明

圖1本發明的成型方法的流程簡單示意圖。

具體實施方式

本發明提供了一種硫系玻璃鏡片精密模壓免磨邊的成型方法，包括以下步驟：

步驟一，預處理硫系預型體；

步驟二，將預處理后的預型體放入精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；其中，模套的內徑較完工鏡片的外徑大0.01-1％；

步驟三，將精密模壓免磨邊模具放入模壓設備中，進行升溫；

步驟四，對精密模壓免磨邊模具施加壓力，使硫系預型體出現部分變形，然后再次施加壓力，使預型體完全壓制成鏡片，鏡片外緣1/2以上與模套內徑接觸；

步驟五，降溫，并將精密模壓免磨邊模具從模壓設備中取出，然后將壓制成型的玻璃鏡片從精密模壓免磨邊模具中取出。

下面通過具體實施例對本發明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發明，但是下述實施例并不限制本發明范圍。

實施例一

本實施例以加工硫系玻璃非球面透鏡為例，具體闡述本發明方法的實施，使用材料為SIG6，外徑16mm鏡片的具體免磨邊模壓方法的實施：

1.硫系預型體使用超聲波清洗設備進行清洗，確保預型體表面無灰塵、污垢等殘留；

2.將清洗后的預型體放入潔凈的精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；精密免磨邊模套的內徑與完工鏡片的外徑相對應，模套的內徑比完工鏡片的外徑大0.5％；

3.模具放入多站式模壓設備中，第一段升溫至140℃，第二段升溫至190℃，第三段升溫至230℃，每段升溫時間180S，然后進入模壓段；

4.在模壓段，對模具施加100N的壓力30S，使預型體出現部分變形，然后施加500N的壓力150S，使預型體完全壓制成鏡片，并確保鏡片外緣2/3以上與模套內徑接觸，然后進入降溫段；

5.在降溫段，第一段降溫至180℃，第二段降溫至140℃，第三段降溫至100℃以下。然后移至設備外部降溫站，降溫至50℃以下，每段降溫時間180S；

6.將模具從設備外部降溫段移出，并打開模具模芯；

7.將壓制成型的玻璃鏡片從模具中取出；

8.鏡片精密退火，退火溫度150℃，退火時間12小時。

本實施例制備得到的硫系玻璃非球面透鏡面型和外觀良好，外徑公差在0.02mm以內，符合鏡片完工品要求。

實施例二

本實施例為為材料SIG6，外徑34mm鏡片的具體免磨邊模壓方法的實施：

1.硫系預型體使用乙醇乙醚混合液進行清洗，確保預型體表面無灰塵、污垢等殘留；

2.將清洗后的預型體放入潔凈的精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；精密免磨邊模套的內徑與完工鏡片的外徑相對應，模套的內徑比完工鏡片的外徑大0.2％；

3.模具放在模壓設備模壓臺上(本實施例為單站式模壓設備，模具升溫、模壓、降溫都在該站中實現)，放下設備石英罩，將模具逐步升溫至235℃，并保溫300S；

4.保溫結束后，施加1000N壓力500S，使預型體完全壓制成鏡片，并確保鏡片外緣1/2以上與模套內徑接觸；

5.然后緩慢降溫至180℃，再快速降溫至80℃以下，然后上升設備石英罩，使模具冷卻到50℃以下；

6.將模具從設備模壓臺移出，并打開模具模芯；

7.將壓制成型的玻璃鏡片從模具中取出；

8.鏡片精密退火，退火溫度150℃，退火時間12小時。

本實施例制備得到的硫系玻璃非球面透鏡面型和外觀良好，外徑公差在0.03mm以內，符合鏡片完工品要求。

實施例三

本實施例為材料SIG1，外徑6mm鏡片的具體免磨邊模壓方法的實施：

1.硫系預型體使用超聲波進行清洗，確保預型體表面無灰塵、污垢等殘留；

2.將清洗后的預型體放入潔凈的精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中,模套的內徑與完工鏡片的外徑相對應，模套的內徑比完工鏡片的外徑大0.2％；

3.模具放入多站式模壓設備中，第一段升溫至250℃，第二段升溫至280℃，第三段升溫至390℃，每段升溫時間200S，然后進入模壓段；

4.在模壓段，對模具施加100N的壓力50S，使預型體出現部分變形，然后施加400N的壓力150S，使預型體完全壓制成鏡片，并確保鏡片外緣全部與模套內徑接觸，然后進入降溫段；

5.在降溫段，第一段降溫至280℃，第二段降溫至250℃，第三段降溫至150℃以下。然后移至設備外部降溫站，降溫至50℃以下，每段降溫時間200S；

6.將模具從設備模壓臺移出，并打開模具模芯；

7.將壓制成型的玻璃鏡片從模具中取出；

8.鏡片精密退火，退火溫度260℃，退火時間12小時。

制備得到的硫系玻璃非球面透鏡面型和外觀良好，外徑公差在0.01mm以內，符合鏡片完工品要求。

實施例四

本實施例以加工硫系玻璃非球面透鏡為例，具體闡述本發明方法的實施，使用材料為SIG6，外徑2mm鏡片的具體免磨邊模壓方法的實施：

1.硫系預型體使用超聲波清洗設備進行清洗，確保預型體表面無灰塵、污垢等殘留；

2.將清洗后的預型體放入潔凈的精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；精密免磨邊模套的內徑與完工鏡片的外徑相對應，模套的內徑比完工鏡片的外徑大0.5％；

3.模具放入多站式模壓設備中，第一段升溫至150℃，第二段升溫至190℃，第三段升溫至235℃，每段升溫時間10S，然后進入模壓段；

4.在模壓段，對模具施加10N的壓力10S，使預型體出現部分變形，然后施加20N的壓力10S，使預型體完全壓制成鏡片，并確保鏡片外緣2/3以上與模套內徑接觸，然后進入降溫段；

5.在降溫段，第一段降溫至180℃，第二段降溫至140℃，第三段降溫至100℃以下。然后移至設備外部降溫站，降溫至50℃以下，每段降溫時間10S；

6.將模具從設備外部降溫段移出，并打開模具模芯；

7.將壓制成型的玻璃鏡片從模具中取出；

8.鏡片精密退火，退火溫度100℃，退火時間12小時。

本實施例制備得到的硫系玻璃非球面透鏡面型和外觀良好，外徑公差在0.02mm以內，符合鏡片完工品要求。

實施例五

本實施例以加工硫系玻璃非球面透鏡為例，具體闡述本發明方法的實施，使用材料為SIG1，外徑60mm鏡片的具體免磨邊模壓方法的實施：

1.硫系預型體使用超聲波清洗設備進行清洗，確保預型體表面無灰塵、污垢等殘留；

2.將清洗后的預型體放入潔凈的精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；精密免磨邊模套的內徑與完工鏡片的外徑相對應，模套的內徑比完工鏡片的外徑大0.01％；

3.模具放入單站式模壓設備中，持續加溫至400℃；

4.對模具施加1000N的壓力30S，使預型體出現部分變形，然后施加20000N的壓力360S，使預型體完全壓制成鏡片，并確保鏡片外緣2/3以上與模套內徑接觸；

5.模具持續降溫至50℃以下；

6.將模具從設備外部降溫段移出，并打開模具模芯；

7.將壓制成型的玻璃鏡片從模具中取出；

8.鏡片精密退火，退火溫度260℃，退火時間24小時。

本實施例制備得到的硫系玻璃非球面透鏡面型和外觀良好，外徑公差在0.05mm以內，符合鏡片完工品要求。

對比例

本對比例為為材料SIG6，外徑16mm鏡片的非免磨邊模壓方法的實施：

1.將硫系預型體放入潔凈的精密模壓免磨邊模具下模芯的中心位置，然后下模芯套上模套，再將上模芯放入模套中；

2.模具放入多站式模壓設備中，第一段升溫至140℃，第二段升溫至190℃，第三段升溫至230℃，每段升溫時間180S，然后進入模壓段；

3.在模壓段，施壓使預型體完全壓制成鏡片，確保鏡片外徑大于16mm，無需鏡片外邊緣與模具接觸，然后進入降溫段；

4.降溫至50℃以下，將模具從設備外部降溫段移出，并打開模具模芯；

5.將壓制成型的玻璃鏡片從模具中取出，退火；

6.對鏡片進行磨邊，使鏡片外徑滿足裝配要求；如磨邊過程中出現鏡片表面劃傷，則需要對鏡片表面拋光返修，或鏡片報廢。(注：由于硫系玻璃材料較軟，磨邊過程中很難避免鏡片劃傷，如劃痕較淺，則鏡片通過手工拋光返修可以使劃痕消失，但也會對鏡片的面型有不同程度的影響，如劃痕較深，則鏡片報廢。)

通過上述的實施例和對比例能夠知道，本發明的制備方法，相比對比例中硫系玻璃鏡片精密模壓后再磨邊的工藝，通過模具模套的內徑來控制模壓硫系鏡片的外徑，使模壓后鏡片不需磨邊即可達到裝配要求，避免了傳統制備工藝的偏心控制困難、易擦傷外觀、加工時間長等問題，使用本發明的加工得到的硫系玻璃鏡片不僅能夠達到面型和外觀要求，還同時能夠達到外徑要求，更避開了模壓鏡片磨邊后產生的高報廢率和低效率的缺陷，并減少了磨邊對材料的損耗。

以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。