【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光學器件模壓成形，尤其涉及一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法。
技術介紹
1、由于時代發展，各行各業對于玻璃光學器件的需求呈現出爆發式增長，其加工制造多以模壓成形方式進行，主要包括模具設計制造、預形體設計與制造、玻璃模壓成形等。
2、傳統玻璃模壓成形技術是一種高精度光學元件加工成形技術，原理是把軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓的條件下，一次性直接模壓成形出達到使用要求的光學器件。傳統玻璃模壓技術成形原理及步驟如圖1所示，(a)通過模具設計制造，制造高精度玻璃模壓模具；(b)通過對目標光學器件的分析設計并制造出符合玻璃模壓成形技術的預形體；(c)將預形體、模具放置于模壓機內，進行加熱升溫；(d)當玻璃軟化過后，模壓機合模下壓，軟化玻璃表面拓印模具表面結構；(e)保溫成形，通過保溫能夠有效保持成形后的光學鏡面形貌；(f)冷卻脫模，由于玻璃與模具熱膨脹系數差異，在冷卻完成后能夠實現自動脫模，最后獲得高精度的光學玻璃器件。
3、傳統玻璃模壓成形技術所用的預形體結構簡單，可直接模壓成形簡單的光學器件；而醫療、成像等細分系統性能提升使得光學器件結構愈發復雜，導致其預形體設計制造復雜，傳統模壓成形技術已無法滿足加工需求，只能采用先分體模壓再鍵合的方式進行制造，如圖2所示。但是，這種方式既增加了成形工序和成本，也會極大地影響光學器件的壽命和精度。
4、因此，亟需一種能夠降低預形體成本和制造難度的復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法。
技術實現思路b>
1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法。
2、一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，包括以下步驟：對光學器件產品進行結構和光學分析，并根據分析結果制造一體成形的產品模具；選定所述光學器件產品的玻璃材料，根據產品模具選取對應大小的玻璃微球，計算所需玻璃微球體積，并得到所需玻璃微球質量；根據所需玻璃微球質量向產品模具中加入對應質量的玻璃微球，采用模壓機進行一體模壓成形，脫模得到對應的光學玻璃器件。
3、在其中一個實施例中，所述對光學器件產品進行結構和光學分析，并根據分析結果制造一體成形的產品模具，包括：對光學器件產品進行結構和光學分析，標注重點光學面，采用超精密機床對重點光學面進行加工；根據產品和模具材料的熱膨脹系數，計算獲得配合公差，并基于所述配合公差制造得到一體成形的產品模具。
4、在其中一個實施例中，所述選定所述光學器件產品的玻璃材料，根據產品模具選取對應大小的玻璃微球，計算所需玻璃微球體積，并得到所需玻璃微球質量，包括：根據光學器件的使用場景及光學參數選定低熔點玻璃材料，并根據產品模具型腔中的最窄尺寸選取對應直徑大小的玻璃微球；采用等體積法計算出對應的玻璃微球體積，并根據所述玻璃微球體積計算得到玻璃微球質量，根據所述玻璃微球質量取出對應的玻璃微球備用。
5、在其中一個實施例中，所述根據所需玻璃微球質量向產品模具中加入對應質量的玻璃微球，采用模壓機進行一體模壓成形，脫模得到對應的光學玻璃器件，包括：組裝所述產品模具，將所需的玻璃微球放置入所述產品模具中，并將所述產品模具放入模壓機；采用真空機對所述模壓機抽取真空，在模壓機腔體內真空度達到設定真空度時，采用上下加熱板對產品模具進行加熱，溫度達到玻璃微球融化點ts點時，根據預設時間進行保溫，直至產品模具內部均勻受熱并且內部玻璃微球均受熱融化至粘彈態，玻璃微球之間開始相互結合；保溫時間之后，模壓機開始帶動電機在上模上施加壓力，上壓板以設定速率進行下壓，直到壓力達到設定壓力值，開始保壓；在壓力作用下，玻璃微球根據產品模具表面拓印得到光學器件；保壓完成后，上壓板以設定速率撤去壓力，產品模具開始在真空環境下冷卻，直至溫度降至玻璃微球tg點，通入氮氣繼續冷卻至室溫后，從模壓機中取出產品模具，進行光學器件脫模；將脫模得到的光學器件放入至200℃的真空箱中進行退火，退火后冷卻至室溫，得到符合要求的光學玻璃器件。
6、相比于現有技術，本專利技術的優點及有益效果在于：通過對光學器件產品進行結構和光學分析，得到分析結果，并根據分析結果制造一體成形的產品模具；選定光學器件產品的玻璃材料，并根據產品模具選取對應大小的玻璃微球，計算所需玻璃微球體積，并得到所需玻璃微球質量；根據所需玻璃微球質量向產品模具中加入對應質量的玻璃微球，將產品模具放入模壓機進行一體模壓成形，脫模得到對應的光學玻璃器件，通過不同規格系列的微納玻璃球代替傳統預形體，降低預形體設計制造難度，以便于實現復雜結構玻璃光學器件的精密成形制造，同時，通過一體模壓成形復雜光學器件，能夠減少傳統鍵合工序，極大地降低了制造成本，提升了產品制造精度。
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1.一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，所述對光學器件產品進行結構和光學分析，并根據分析結果制造一體成形的產品模具，包括：
3.根據權利要求1所述的一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，所述選定所述光學器件產品的玻璃材料，根據產品模具選取對應大小的玻璃微球，計算所需玻璃微球體積，并得到所需玻璃微球質量，包括：
4.根據權利要求1-3任一項所述的一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，所述根據所需玻璃微球質量向產品模具中加入對應質量的玻璃微球，采用模壓機進行一體模壓成形，脫模得到對應的光學玻璃器件，包括：
【技術特征摘要】
1.一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，所述對光學器件產品進行結構和光學分析，并根據分析結果制造一體成形的產品模具，包括：
3.根據權利要求1所述的一種復雜精密玻璃光學器件的一體模壓成形方法，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周天豐，黃進，劉朋，王思江，汪超，曾子浩，王西彬，
申請(專利權)人：北京理工大學重慶創新中心，
類型：發明
國別省市：
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