一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热成型设备领域，具体涉及一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备。
【背景技术】
[0002]非球面玻璃透镜具有像差校正、像质改善、视场扩大、精度提高和系统缩减等优越的光学性能，且具有体积小、重量轻、便于集成化、阵列化等优点，因而在国防工业、光电通讯产品、光学、航天以及生命科学等领域的应用日趋广泛。传统的光学玻璃元件制造方法一般是采用磨抛等材料去除加工方法，加工精度不稳定，其生产效率也很低。因此，近年发展起来一种新的光学玻璃元件精密成型技术，利用高精度热压成型机将软化状态下的玻璃坯料在超精密模具中加温加压直接压制成型非球面透镜等精密光学元件，成型后的非球面玻璃透镜光学元件具有面形精度高、一致性好等特点。
[0003]非球面玻璃透镜精密成型分为加热、热压、退火及冷却脱模四个过程，目前主要采用单工位成型设备来完成非球面玻璃透镜的加工，成型的四个过程都是在同一个工位上完成的，其不足之处是成型时间长，效率低，不适合于工业化规模量产。
【发明内容】
[0004]本发明专利提供了一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，可提高非球面玻璃透镜的成型质量和生产效率。
[0005]实现本发明目的的技术方案:一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，由型腔左板、型腔底板、型腔右板、型腔上板，安装在型腔上板的冷却工位气缸、退火工位气缸、保压工位气缸、热压工位气缸、预压工位气缸、高温加热工位气缸、低温加热工位气缸、安装在气缸下的上加热块、上冷却块、安装在模压腔底板上的下加热块、下冷却块、模具及移模机构组成。
[0006]将玻璃坯料装入模具中，模具A从型腔右板进入到型腔中的低温预热工位，低温预热工位气缸带动上加热块向下移动靠近模具A，加热到设定温度T1;然后移模机构将该模具A推送到高温加热工位，同时带动下一个模具B进入低温预热工位(模具B在低温预热工位的加工与模具A在该工位相同，即模具在各个相应工位上完成的加工是一样的)。高温加热工位气缸带动上加热块向下移动靠近模具A，加热到转变温度T2;
[0007]移模机构将模具A推送到预压工位，(同时带动模具B进入高温加热工位，模具C进入低温加热工位，)预压工位的气缸带动上加热块向下移动接触模具A，加热到软化温度T3并进行玻璃坏料的预压；
[0008]移模机构将模具A推送到热压工位，(同时带动模具B进入预压工位，模具C进入高温加热工位，模具D进入低温加热工位，)热压工位的气缸带动上加热板向下移动接触模具A，加热至模压温度T4并进行热压，保持一段时间；
[0009]移模机构将模具A推送到保压工位，(同时带动模具B进入热压工位，模具C进入预压工位，模具D进入高温加热工位，模具E进入低温加热工位，)保压工位的气缸是对模具添加一定压力，并使模具下降到温度T5;
[0010]移模机构将模具A推送到退火工位，(同时带动模具B进入保压工位，模具C进入热压工位，模具D进入预压工位，模具E进入高温加热工位，模具F进入低温加热工位，)退火工位的气缸下移接触模具A并将模具下降到退火温度T6;
[0011]移模机构将模具A推送到冷却工位，(同时带动模具B进入退火工位，模具C进入保压工位，模具D进入热压工位，模具E进入预压工位，模具F进入高温加热工位，模具G进入低温加热工位，)冷却工位气缸带动上冷却板向下移动接触模具A并对模具进行冷却，将温度下降到室温T7;最后移模机构将模具A从型腔左板移出完成出模。
[0012]整个移模机构对处于各个工位上的7个模具同时移模时，只需最长加工工位达到要求时，就可进行移模，每移模一次可以生产一片非球面玻璃透镜，这样生产效率比单工位高很多。
[0013]本发明效果在于:所提供的一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，与现有玻璃透镜热压成型技术对比，主要特点在于:采用多工位布局，既提高了生产效率，又改善了产品综合性能;采用超精密模具，保证了产品成型精度。
【附图说明】
[0014]图1为本发明装置最佳实施例整体结构示意图。
[0015]图2为本发明装置的模具移送运动示意图。
[0016]图3为本发明装置的模具和加工对象示意图。
[0017]图中:1型腔底板;2下冷却块;3型腔左板;4上冷却块;5型腔上板;6冷却工位气缸；7退火工位气缸;8保压工位气缸;9热压工位气缸；10预压工位气缸；11高温加热工位气缸；12低温加热工位气缸；13上加热块；14型腔右板；15模具；16下加热块；17移模机构；18非球面玻璃透镜。
【具体实施方式】
[0018]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0019]本发明可实现不同直径的非球面玻璃透镜的高精度热压成型，如图3所示，以口径为10mm的非球面玻璃透镜加工为例，模具15的定位面经过精磨加工，成型面经研磨抛光达到纳米级粗糙度，并且对模具内表面进行镀层，高精密模具可保证高质量的非球面玻璃透镜。
[0020]现对非球面玻璃透镜18的多工位精密成型过程进行说明，首先将预制好的玻璃坯料装入模具15中，如图1所示，然后将模具15从型腔右板14送入到低温加热工位，低温加热工位气缸12带动上加热块13向下运动接近模具15，上加热板13和下加热块16同时对模具进行加热至设定温度T1。移模机构17开始运动，如图2所示，移模机构17按左移、后退、右移、前进的顺序完成一个工作循环，把模具15往左推送到高温加热工位;模具15被推送到高温加热工位后，高温加热工位气缸11向下运动接近模具15，上加热块13和下加热块16同时对模具进行加热至转变温度T2，；然后移模机构17按图2所示开始一个工作循环把模具15推送到预压工位，预压工位气缸10向下运动接触模具，上加热块13和下加热块16同时对模具进行加热至软化温度T3并进行玻璃坏料的预压;然后移模机构17按图2所示开始一个工作循环把模具15推送到热压工位。模具15进入热压工位后，热压工位气缸9向下运动接触模具，上加热块13和下加热块16同时对模具进行加热至热压温度Τ4并进行热压，保持一段时间。然后移模机构17按图2所示开始一个工作循环把模具15推送到保压工位，。模具15进入保压工位后，保压工位气缸8向下运动接触模具，对模具添加一定压力进行保压，并使模具下降到温度Τ5。然后移模机构17按图2所示开始一个工作循环把模具15推送到退火工位。模具15进入退火工位后，退火工位气缸7下移接触模具并将模具下降到退火温度Τ6。然后移模机构17按图2所示开始一个工作循环把模具15推送到冷却工位。模具15进入冷却工位后，冷却工位气缸6带动上冷却块13下移接触模具，上冷却块13和下冷却块2对模具15进行冷却至室温Τ7。最后移模机构17按图2所示开始一个工作循环把模具15推送到型腔左板3外。如上所述，通过低温加热、高温加热、预压、热压、保压、退火和冷却七个工位，可以实现非球面玻璃透镜18的高精度热压成型。
【主权项】
1.一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，包括型腔左板(3)、型腔底板(1)、型腔右板(14)、型腔上板(5)，安装在型腔上板(5)的冷却工位气缸(6)、退火工位气缸(7)、保压工位气缸(8)、热压工位气缸(9)、预压工位气缸(10)、高温加热工位气缸(11 )、低温加热工位气缸(12)、安装在气缸下的上加热块(13)、上冷却块(4)、安装在型腔底板(1)上的下加热块(16)、下冷却块(2)、模具(15)、移模机构(17)、非球面玻璃透镜(18)组成。2.根据权利要求1所述的一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，其特征在于:根据光学玻璃材料的热成型特性设置低温加热、高温加热、预压、热压、保压、退火及冷却七个工位，前六个工位设置上加热块(13)和下加热块(16)，第七个工位设置上冷却块(4)和下冷却块(2)，通过控制每个工位的温度对模具(15)和非球面玻璃透镜(18)的坯料进行分步加热和分步冷却。3.根据权利要求1所述的一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，其特征在于:移模机构(17)采用整体式设计，同时作用于七个工位上的模具(15)，完成模具的同步移动;七个工位对应非球面玻璃透镜(18)热压成型的不同阶段，可实现连续生产。4.根据权利要求1所述的一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，其特征在于:模具(15)材料为耐高温合金，其成型面需经精磨加工，研磨抛光后达到纳米级粗糙度，镀镍处理，成型面形状为非球面，高精密模具可保证高质量的非球面玻璃透镜。
【专利摘要】本发明属于热成型设备领域，具体涉及一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备，该设备包括7个精密成型工位，分别是低温加热工位、高温加热工位、预压工位、热压工位、保压工位、退火工位、冷却工位。把光学玻璃坯料放在精密模具中，通过移模机构实现模具在不同工位间的移动，分别实现加热、预压、热压、保压、退火、冷却等过程，实现非球面玻璃透镜的高精度热压成型，提高了非球面玻璃透镜的成型质量和生产效率，能实现工业化量产。
【IPC分类】C03B25/06, C03B11/00
【公开号】CN105417933
【申请号】CN201510960686
【发明人】余剑武, 周小勇, 罗红, 文丞, 胡其丰
【申请人】湖南大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月18日