【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学器件模压成形，尤其涉及一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法。
技术介绍
1、由于时代发展，各行各业对于玻璃光学器件的需求呈现出爆发式增长，其加工制造多以模压成形方式进行，主要包括模具设计制造、预形体设计与制造、玻璃模压成形等。
2、传统玻璃模压成形技术是一种高精度光学元件加工成形技术，原理是把软化的玻璃放入高精度的模具中，在加温加压的条件下，一次性直接模压成形出达到使用要求的光学器件。传统玻璃模压技术成形原理及步骤如图1所示，(a)通过模具设计制造，制造高精度玻璃模压模具；(b)通过对目标光学器件的分析设计并制造出符合玻璃模压成形技术的预形体；(c)将预形体、模具放置于模压机内，进行加热升温；(d)当玻璃软化过后，模压机合模下压，软化玻璃表面拓印模具表面结构；(e)保温成形，通过保温能够有效保持成形后的光学镜面形貌；(f)冷却脱模，由于玻璃与模具热膨胀系数差异，在冷却完成后能够实现自动脱模，最后获得高精度的光学玻璃器件。
3、传统玻璃模压成形技术所用的预形体结构简单，可直接模压成形简单的光学器件；而医疗、成像等细分系统性能提升使得光学器件结构愈发复杂，导致其预形体设计制造复杂，传统模压成形技术已无法满足加工需求，只能采用先分体模压再键合的方式进行制造，如图2所示。但是，这种方式既增加了成形工序和成本，也会极大地影响光学器件的寿命和精度。
4、因此，亟需一种能够降低预形体成本和制造难度的复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法。
技术实现思路b>
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法。
2、一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，包括以下步骤：对光学器件产品进行结构和光学分析，并根据分析结果制造一体成形的产品模具；选定所述光学器件产品的玻璃材料，根据产品模具选取对应大小的玻璃微球，计算所需玻璃微球体积，并得到所需玻璃微球质量；根据所需玻璃微球质量向产品模具中加入对应质量的玻璃微球，采用模压机进行一体模压成形，脱模得到对应的光学玻璃器件。
3、在其中一个实施例中，所述对光学器件产品进行结构和光学分析，并根据分析结果制造一体成形的产品模具，包括：对光学器件产品进行结构和光学分析，标注重点光学面，采用超精密机床对重点光学面进行加工；根据产品和模具材料的热膨胀系数，计算获得配合公差，并基于所述配合公差制造得到一体成形的产品模具。
4、在其中一个实施例中，所述选定所述光学器件产品的玻璃材料，根据产品模具选取对应大小的玻璃微球，计算所需玻璃微球体积，并得到所需玻璃微球质量，包括：根据光学器件的使用场景及光学参数选定低熔点玻璃材料，并根据产品模具型腔中的最窄尺寸选取对应直径大小的玻璃微球；采用等体积法计算出对应的玻璃微球体积，并根据所述玻璃微球体积计算得到玻璃微球质量，根据所述玻璃微球质量取出对应的玻璃微球备用。
5、在其中一个实施例中，所述根据所需玻璃微球质量向产品模具中加入对应质量的玻璃微球，采用模压机进行一体模压成形，脱模得到对应的光学玻璃器件，包括：组装所述产品模具，将所需的玻璃微球放置入所述产品模具中，并将所述产品模具放入模压机；采用真空机对所述模压机抽取真空，在模压机腔体内真空度达到设定真空度时，采用上下加热板对产品模具进行加热，温度达到玻璃微球融化点ts点时，根据预设时间进行保温，直至产品模具内部均匀受热并且内部玻璃微球均受热融化至粘弹态，玻璃微球之间开始相互结合；保温时间之后，模压机开始带动电机在上模上施加压力，上压板以设定速率进行下压，直到压力达到设定压力值，开始保压；在压力作用下，玻璃微球根据产品模具表面拓印得到光学器件；保压完成后，上压板以设定速率撤去压力，产品模具开始在真空环境下冷却，直至温度降至玻璃微球tg点，通入氮气继续冷却至室温后，从模压机中取出产品模具，进行光学器件脱模；将脱模得到的光学器件放入至200℃的真空箱中进行退火，退火后冷却至室温，得到符合要求的光学玻璃器件。
6、相比于现有技术，本专利技术的优点及有益效果在于：通过对光学器件产品进行结构和光学分析，得到分析结果，并根据分析结果制造一体成形的产品模具；选定光学器件产品的玻璃材料，并根据产品模具选取对应大小的玻璃微球，计算所需玻璃微球体积，并得到所需玻璃微球质量；根据所需玻璃微球质量向产品模具中加入对应质量的玻璃微球，将产品模具放入模压机进行一体模压成形，脱模得到对应的光学玻璃器件，通过不同规格系列的微纳玻璃球代替传统预形体，降低预形体设计制造难度，以便于实现复杂结构玻璃光学器件的精密成形制造，同时，通过一体模压成形复杂光学器件，能够减少传统键合工序，极大地降低了制造成本，提升了产品制造精度。
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1.一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，所述对光学器件产品进行结构和光学分析，并根据分析结果制造一体成形的产品模具，包括：
3.根据权利要求1所述的一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，所述选定所述光学器件产品的玻璃材料，根据产品模具选取对应大小的玻璃微球，计算所需玻璃微球体积，并得到所需玻璃微球质量，包括：
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，所述根据所需玻璃微球质量向产品模具中加入对应质量的玻璃微球，采用模压机进行一体模压成形，脱模得到对应的光学玻璃器件，包括：
【技术特征摘要】
1.一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，所述对光学器件产品进行结构和光学分析，并根据分析结果制造一体成形的产品模具，包括：
3.根据权利要求1所述的一种复杂精密玻璃光学器件的一体模压成形方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周天丰，黄进，刘朋，王思江，汪超，曾子浩，王西彬，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：
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