CN106082597A - 一种光学非球面玻璃模压成型设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于玻璃模压成型技术领域，公开了一种光学非球面玻璃模压成型设备，包括机架、设置在所述机架内的模具装置、设置在所述模具装置内的加热装置，以及设置在所述模具装置下方且用于驱动所述模具装置以实现合模或开模的驱动装置；所述模具装置包括固定在所述机架内的上模具组件、设置在所述上模具组件下方且与所述驱动装置连接的下模具组件，以及两端分别与所述上模具组件和下模具组件连接且用于在所述模具装置合模和开模时进行导向的导向组件。本发明通过在上模具组件与下模具组件之间连接导向组件，为模具装置在合模时提供了导向作用，进而使得模压的精度更高。

Description

一种光学非球面玻璃模压成型设备
技术领域
本发明属于玻璃模压成型技术领域，尤其涉及一种光学非球面玻璃模压成型设备。
背景技术
投影仪、数码相机、手机等使用精密玻璃透镜的设备在我们的生活中随处可见。而随着近年来制造技术的不断发展以及市场对各类产品更轻薄短小的需求带动下，更轻薄的非球面镜相比球面镜而言受到了广泛的青睐。
为了便于大量加工并减少成本，很多玻璃透镜都采用聚合物材料加工而成。与聚合物材料镜片相比，玻璃镜片在很多方面更具优势：第一、玻璃镜片具有更高的折射率和更宽的光穿透频谱范围，适用于制作更薄的成像质量高的透镜；第二、玻璃镜片硬度高，抗变形性和高温表现好，能够适应各种使用环境；第三、玻璃的热胀系数比聚合物小，具有更好的热稳定性，不用像聚合物透镜那样在不同温度下使用时需要反复校准焦距。
传统的加工玻璃透镜的工艺采用去除材料法，包含一系列冷加工工序，如粗磨、精磨、抛光、磨边等十几道繁杂的工序。使用这种方法加工透镜不仅工艺耗时长，而且不环保。尤其在加工非球面镜时，工艺复杂、难度高，且精度难以保证，致使成本高昂。对比传统的玻璃透镜加工工艺，玻璃热压成型技术拥有一次模压成型、材料利用率高、精确控制模压成型光学器件的精度、容易批量生产及能够模压透镜阵列等优势。
目前市面上的精密光学玻璃模压机模具部分主要是直接把模芯安装在模座上，通过传动部分中的滚珠丝杆和各部分的安装精度来保证模压精度，由此导致整套设备成本较高，安装调试较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中模压设备成本高且安装调试复杂的缺陷，提供了一种光学非球面玻璃模压成型设备，其解决了精密光学玻璃模压中模具安装定位精度问题，降低了玻璃模压设备的成本。
本发明的技术方案是：提供了一种光学非球面玻璃模压成型设备，包括机架、设置在所述机架内的模具装置、设置在所述模具装置内的加热装置，以及设置在所述模具装置下方且用于驱动所述模具装置以实现合模或开模的驱动装置；所述模具装置包括固定在所述机架内的上模具组件、设置在所述上模具组件下方且与所述驱动装置连接的下模具组件，以及两端分别与所述上模具组件和下模具组件连接且用于在所述模具装置合模和开模时进行导向的导向组件。
实施本发明的一种光学非球面玻璃模压成型设备，具有以下有益效果：通过在上模具组件与下模具组件之间连接导向组件，为模具装置在合模时提供了导向作用，进而使得模压的精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的模具装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
本发明实施例提供的光学非球面玻璃模压成型设备，其包括机架、设置在机架内的模具装置、设置在模具装置内的加热装置，以及设置在模具装置下方且用于驱动模具装置以实现合模或开模的驱动装置。其中，机架可以用铸造或焊接加工成型，加热装置用于对模具进行加热，驱动装置优选为伺服减速电机。本发明实施例的模具装置能一次成型出超精密光学玻璃元件，对比传统的玻璃透镜加工工艺，玻璃热压成型技术拥有一次模压成型、材料利用率高、精确控制模压成型的优点，光学元件的精度高、容易批量生产。另外，使用该设备制造出来的玻璃光学元件具有高精度，设备的稳定性和可靠性都比较高，可以根据模具和工件的大小做到一模多出。
具体地，如图1所示，模具装置包括上模具组件10、下模具组件20和导向组件30。其中，上模具组件10固定在机架内，下模具组件20设置在上模具组件10的下方且与驱动装置连接，并在驱动装置的驱动下上下移动，进而实现合模和开模。导向组件30的两端分别与上模具组件10和下模具组件20连接，且用于在模具装置合模和开模时进行导向，使得模压的精度更高。
进一步地，上述导向组件30包括导向柱31和导向套32。其中，导向柱31沿合模方向固定在上模具组件10上，而导向套32的一端沿合模方向固定在下模具组件20上，导向套32的另一端套设在导向柱31外，且用于在开模和合模时相对导向柱31上下运动，即导向套32在驱动装置的驱动下相对导向柱31上下运动。具体地，可在上模具组件10和下模具组件20之间设置四组上述导向组件30。
进一步地，上述下模具组件20包括下垫板21、下模板22、下模柱23、下模座24和下模芯25。其中，下垫板21呈板状且与驱动装置连接，下模板22呈板状且设置在下垫板21的上方，下模柱23固定连接在下模板22的上方且呈柱状，下模座24固定连接在下模柱23的上方，下模芯25固定连接在下模座24的上方。具体地，下模柱23与下模板22、下模座24与下模柱23以及下模芯25与下模座24之间均通过螺栓实现固定连接。
进一步地，上述上模具组件10包括上垫板11、上模板12、上模柱13、上模座14和上模芯15。其中，上垫板11呈板状且与机架固定连接，上模板12呈板状且设置在上垫板11的下方，上模柱13固定连接在上模板12的下方且呈柱状，上模座14固定连接在上模柱13的下方，上模芯15固定连接在上模座14的下方。具体地，上模柱13与上模板12、上模座14与上模柱13以及上模芯15与上模座14之间均通过螺栓实现固定连接。上模芯15与下模芯25围合成用于放置玻璃胚料的模腔。上模柱13与下模柱23均呈柱状且直径大小相同，加热装置套设在上模柱13与下模柱23外并位于上模板12和下模板22之间。
进一步地，上模芯15和下模芯25在相接触的端面上均设置有锥面151，即在上模芯15和下模芯25抵接的端面上设置有相互密封配合、锥度一样的锥面151。该锥面151有利于在合模时为上模芯15和下模芯25进行导向，防止上模芯15和下模芯25配合时发生偏移，进而提高模压精度。优选地，该锥面151的锥度为1:10。可以理解的是，该锥面151的锥度也可以是根据实际情况确定的其它数值。
优选地，上模芯15和下模芯25均由碳化钨材料制成，碳化钨材料硬度高且能耐高温。进一步优选地，上模芯15和下模芯25的表面均镀有贵金属铂镀层，该贵金属铂镀层能够防止上模芯15和下模芯25在模压时被氧化。可以理解的是，上模芯25和下模芯35也可以由其它硬质材料制成，并且其表面也可以镀除铂之外的贵金属。
进一步地，上述机架包括呈方形的主支架以及设置在主支架两端内侧的爪型支架。上垫板11固定在主支架上端的爪型支架上，该爪型支架可以使得机架所受到的力均匀分散，减小机架的变形，进而确保模压的精度。
进一步地，在上模板12和下模板22上均开设有用于供抽真空和充氮气使用的气体通孔。在上模板12和下模板22上设置有水冷槽，用来冷却密封圈，而密封圈用来密封加热装置的石英罩与上模板12和下模板22的空隙，密封之后水冷槽中充入水流，抽真空装置启动，抽走石英罩中的空气；充入保护气体氮气，加热装置中的加热管发热，把玻璃坯料加热到600℃左右的软化点温度，然后排走氮气，再真空化；上模芯和下模芯合模成型，对加热的玻璃坯料进行模压成型；保压一段时间，把模具表面的精度完全复制到玻璃坯料上面，此时成型完成。然后进行去应力退火，以一定的速度充入氮气(根据玻璃材料来选择充入氮气的速率)，然后再快速冷却，模压过程完成。
综上所述，本发明实施例主要解决了模压生产时的精度问题，通过导向柱31和导向套32的配合实现了对模具装置的一级定位，模压时再通过上模芯15和下模芯25上的锥面151进行二级定位，最终将模压成型光学器件的精度控制在要求以内，并且还降低了玻璃模压设备的成本，在设备使用的过程中，能够产生很高的经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，包括机架、设置在所述机架内的模具装置、设置在所述模具装置内的加热装置，以及设置在所述模具装置下方且用于驱动所述模具装置以实现合模或开模的驱动装置；所述模具装置包括固定在所述机架内的上模具组件、设置在所述上模具组件下方且与所述驱动装置连接的下模具组件，以及两端分别与所述上模具组件和下模具组件连接且用于在所述模具装置合模和开模时进行导向的导向组件。
2.如权利要求1所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述导向组件包括沿合模方向固定在所述上模具组件上的导向柱，以及一端沿合模方向固定在所述下模具组件上、另一端套设在所述导向柱上且用于在合模和开模时相对所述导向柱上下运动的导向套。
3.如权利要求1所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述下模具组件包括与所述驱动装置连接的下垫板、设置在所述下垫板上方的下模板、固定连接在所述下模板上的下模柱、固定连接在所述下模柱上的下模座，以及固定连接在所述下模座上的下模芯。
4.如权利要求3所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述上模具组件包括与所述机架固定连接的上垫板、设置在所述上垫板下方的上模板、固定连接在所述上模板上的上模柱、固定连接在所述上模柱上的上模座，以及固定连接在所述上模座上且与所述下模芯围合形成模腔的上模芯。
5.如权利要求4所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述上模芯和所述下模芯在相接的端面上均具有锥面。
6.如权利要求5所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述锥面的锥度为1:10。
7.如权利要求4所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述上模芯和所述下模芯均由碳化钨材料制成。
8.如权利要求4所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述上模芯和所述下模芯的表面均镀有贵金属铂镀层。
9.如权利要求4所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述上模板和下模板上均开设有用于供抽真空和充氮气使用的气体通孔。
10.如权利要求4所述的光学非球面玻璃模压成型设备，其特征在于，所述机架包括主支架，以及设置在所述主支架两端内侧的爪型支架，所述上垫板固定在所述爪型支架上。
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