一種小口徑非球面玻璃透鏡的精密熱壓成型模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)透鏡成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型的模具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光電、汽車、生物醫(yī)學(xué)等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及相關(guān)產(chǎn)品小型化、微型化的趨勢，各類小口徑非球面玻璃透鏡以其壽命長、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、成像質(zhì)量高等特點(diǎn)，在手機(jī)攝像頭、數(shù)碼相機(jī)、CXD攝像鏡、車載攝像頭、顯微鏡、醫(yī)用內(nèi)窺鏡等產(chǎn)品中的應(yīng)用日益廣泛。為實(shí)現(xiàn)小口徑非球面玻璃透鏡的大批量生產(chǎn)，主要采用精密熱壓成型技術(shù)，即先將玻璃預(yù)形體放置于高精度的模具中，然后在高溫、模壓力和無氧的條件下，借助高精度模具直接壓制成型出達(dá)到使用要求的小口徑非球面玻璃透鏡產(chǎn)品。同時(shí)，為了提高模具使用壽命、降低生產(chǎn)成本，在精密熱壓成型模具的模芯基體表面可設(shè)置具有良好耐磨性、耐高溫性及脫模性的涂層。
[0003]然而，目前的小口徑非球面玻璃透鏡的精密熱壓成型模具中采用的是單個(gè)模芯，模芯上設(shè)置有單個(gè)或多個(gè)具有非球面形狀的模腔。當(dāng)采用單模芯與單模腔結(jié)構(gòu)時(shí)，熱壓成型的生產(chǎn)效率較低。采用單模芯與多模腔結(jié)構(gòu)時(shí)，雖然生產(chǎn)效率較前者有所上升，但在單模芯上隨著模腔數(shù)目的增多，模芯尺寸和重量會隨之不斷增大，模芯的制造與加工難度增大，對加工模芯的機(jī)床的要求也會隨之提高，從而限制了熱壓成型生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。此外，小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具的模芯基體與涂層之間的結(jié)合力也有待提高。通過增強(qiáng)上述結(jié)合力，可提高涂層的粘附效果，防止涂層脫落，從而提高模具使用壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對目前小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型過程中采用單模芯時(shí)，隨模腔數(shù)目的增多而引起的模芯尺寸、重量增大，模芯制造、加工難度增大，制約熱壓成型生產(chǎn)效率的提高，以及模芯基體與涂層間結(jié)合力有待提高等技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種生產(chǎn)效率高、模芯基體與涂層間結(jié)合力強(qiáng)的小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是。
[0006]所述的小口徑非球面玻璃透鏡的精密熱壓成型模具，包括上半模和下半模兩大部分。
[0007]所述的上半模包括頂板、上壓板、上模板、上模芯、上模腔、導(dǎo)柱、平鍵、螺釘；所述的頂板和上壓板之間通過螺釘緊固連接，此連接可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)柱的軸向定位；所述的上壓板與上模板之間通過螺釘緊固連接；所述的上模板設(shè)置有模芯陣列孔，上模芯設(shè)置在模芯陣列孔內(nèi)，并通過平鍵實(shí)現(xiàn)上模芯的軸向和周向定位；所述的上模芯端面設(shè)置有呈陣列分布的上模腔；所述的上模腔設(shè)置有小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型的成型面，該成型面的形狀為非球面；所述的非球面成型面上設(shè)置有復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層由內(nèi)至外包括過渡層和保護(hù)層；所述的復(fù)合涂層中的過渡層和保護(hù)層分別采用鈮基低強(qiáng)高塑性合金涂層和鈮、鉭共摻類金剛石涂層，所述的復(fù)合涂層中的過渡層和保護(hù)層的厚度分別為600nm?1200nm和10nm?500nm ;為增強(qiáng)所述的復(fù)合涂層與上模芯基體之間的結(jié)合力，在上模芯基體上設(shè)置有微細(xì)環(huán)狀溝槽，該微細(xì)環(huán)狀溝槽的截面形狀可為V形、楔形或弧形，且微細(xì)溝槽深度小于過渡層厚度。
[0008]所述的下半模包括:底座、下壓板、下模板、下模芯、下模腔、導(dǎo)套、平鍵、螺釘；所述的底座和下壓板之間通過螺釘緊固連接，此連接可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)套的軸向定位；所述的下壓板與下模板之間通過螺釘緊固連接；所述的下模板設(shè)置有與上模板對稱的模芯陣列孔，下模芯與上模芯規(guī)格、數(shù)目相同，設(shè)置在模芯陣列孔內(nèi)，并通過平鍵實(shí)現(xiàn)下模芯的軸向和周向定位；所述的下模芯端面設(shè)置有與上模腔對稱的呈陣列分布的下模腔；所述的下模腔設(shè)置有小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型的成型面，該成型面的形狀為非球面；所述的非球面成型面上設(shè)置有復(fù)合涂層，該復(fù)合涂層由內(nèi)至外包括過渡層和保護(hù)層；所述的復(fù)合涂層的過渡層和保護(hù)層分別采用鈮基低強(qiáng)高塑性合金涂層和鈮、鉭共摻類金剛石涂層，所述的復(fù)合涂層中的過渡層和保護(hù)層的厚度分別為600nm?1200nm和10nm?500nm ;為增強(qiáng)所述的復(fù)合涂層與下模芯基體之間的結(jié)合力，在下模芯基體上設(shè)置有微細(xì)環(huán)狀溝槽，該微細(xì)環(huán)狀溝槽的截面形狀可為V形、楔形或弧形，且微細(xì)溝槽深度小于過渡層厚度。
[0009]所述的上半模和下半模合模時(shí)，通過導(dǎo)柱和導(dǎo)套實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；所述的上半模和下半模合模之后，上模腔和下模腔形成模腔，可將玻璃預(yù)形體熱壓成型為非球面玻璃透鏡產(chǎn)品。
[0010]所述的上半模中的頂板、上壓板、上模板及下半模中的底座、下壓板、下模板的材料，均選用模具鋼；所述的上半模中的上模芯及下半模中的下模芯的材料，均選用硬質(zhì)合金；所述的上半模中的導(dǎo)柱、平鍵、螺釘及下半模中的導(dǎo)套、平鍵、螺釘，均選用標(biāo)準(zhǔn)件。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明所述的小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具的上半模和下半模中，分別設(shè)置有對稱的多模芯陣列孔，且多模芯陣列孔中設(shè)置有相同規(guī)格、相同數(shù)目且對稱的上、下多模芯陣列；同時(shí)，對應(yīng)的上、下模芯端面設(shè)置有對稱的呈陣列分布的上、下模腔。通過上述結(jié)構(gòu)，可在不增大模芯尺寸、重量，不增加模芯制造、加工困難的前提下，增加模腔數(shù)目，且模芯便于更換與修復(fù)，從而節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間和成本，提高了熱壓成型的生產(chǎn)效率。
[0013]本發(fā)明所述的小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具的上、下模芯基體上設(shè)置有微細(xì)環(huán)狀溝槽，可增大復(fù)合涂層與模芯基體的接觸面積，增強(qiáng)兩者之間的結(jié)合力，提高復(fù)合涂層的粘附效果，防止復(fù)合涂層脫落，能提高模具的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。所述的復(fù)合涂層包括過渡層和保護(hù)層。過渡層采用鈮基低強(qiáng)高塑性合金，其中含有適量的鈦、鋯和鉿，其加工塑性性能好，適合精密加工，避免了對采用硬質(zhì)合金材料的模芯基體的加工，并且鈮基合金熱膨脹系數(shù)小，適合用于模壓成型模具。保護(hù)層采用摻雜鈮、鉭元素共滲類金剛石涂層，先進(jìn)行鈮摻雜，后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殂g摻雜，最后為鉭摻雜。鈮、鉭元素?fù)诫s共滲類金剛石涂層的內(nèi)應(yīng)力小，與過渡層的結(jié)合力優(yōu)于一般摻雜的類金剛石涂層，且涂層的耐磨性能優(yōu)異，摩擦系數(shù)小，可獲得光滑表面，便于精密熱壓成型出小口徑非球面玻璃透鏡產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中頂板的立體、主視及全剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中上壓板的立體、主視及全剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例一中上模板的立體、主視及全剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明實(shí)施例一中模芯的立體、主視及全剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明實(shí)施例一中模腔的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖8是本發(fā)明實(shí)施例二的小口徑非球面玻璃透鏡精密熱壓成型模具的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖9是本發(fā)明實(shí)施例二中模腔的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]以上圖1至圖9中的標(biāo)不為:1—螺釘，2—頂板，3—上壓板，4—平鍵，5—上模板，6—下模板，7—下壓板，8—底座，9一螺釘，10—螺釘，11 一平鍵，12—導(dǎo)套，13—下模芯，14一下模腔，15—上模腔，16—上模芯，17—導(dǎo)柱，18—螺釘，19一過渡層，20—保護(hù)層，21—V形溝槽，22—弧形溝槽。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例一。
[0025]如圖1?圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例一的小口徑非球面玻璃透鏡的精密熱壓成型模具，包括上半模和下半模兩大部分。
[0026]所述的上半模包括頂板2、上壓板3、上模板5、上模芯16、上模腔15、導(dǎo)柱17、平鍵
4、螺釘1、螺釘18。所述的頂板2和上壓板3之間通過螺釘I緊固連接，此連接用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)柱17的軸向定位。所述的上壓板3與上模板5之間通過螺釘18緊固連接。所述的上模板5上設(shè)置有3 X 3的模芯陣列孔，即模芯孔數(shù)目為9個(gè)。所述的上模芯16數(shù)