CN109368995A - 应用于模造光学玻璃镜片的模具结构及加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于模造光学玻璃镜片的模具结构及加工设备，模具结构包括第一模具及第二模具,第一模具具有柱状外径面，第一模具的一端具有特定面形状的第一端面；第二模具具有柱状内径面，第二模具的一端具有与第一模具的端面形状相对应的特定面形状的第二端面；将第一模具的柱状外径面置于第二模具的柱状内径面内，并且第一端面和第二端面是相对放置，形成腔体；利用第一模具的柱状外径面与第二模具的柱状内径面进行配合，使整个模具结构只存在唯一影响第一端面与第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙，从而改善公知模具结构中存在的两个配合间隙所导致的双重中心轴偏移和/或双重的中心轴倾斜叠加累积导致量大而制造出玻璃镜片次品的问题。

Description

应用于模造光学玻璃镜片的模具结构及加工设备

技术领域

本发明涉及模造镜片的模具结构，更具体地说，涉及一种应用于模造光学玻璃镜片的模具结构及加工设备。

背景技术

一般光学产品都具有精密的光学镜片，光学镜片大致分为球面镜片、非球面镜片、衍射镜片、自由曲面镜片，目前球面镜片大多以研磨方法来制造，而非球面镜片、衍射镜片、自由曲面镜片则多以模造成型的技术来制造。

承上所述，公知的光学镜片的制造技术中，使用模造成型方法制造时，通常都是利用配合成对的模具形成型腔，在高温的环境下使软化的玻璃材料挤压变形成所需要的形状，并在冷却后得到所需要的玻璃镜片。此模具及模具组装时通常存在加工公差及装配公差，以使模具与模具容易组装和(或)拆卸。然而，此加工公差所形成的间隙容易造成模具于组装时发生偏移和(或)倾斜的现象，使得制造出的玻璃镜片存在着两个面形中心轴偏移和(或)倾斜的问题。

随着科技发展，现在的光学产品对光学系统的成像质量要求越来越高，自然对光学镜片的要求也越来越苛刻，例如手机摄像镜头、手机3D结构光、车载镜头、无人驾驶智能驾驶光学系统、AR光学系统等；以往这些光学系统对光学镜片的两个面形中心轴偏移量的要求是≤0.005mm，而现在的要求是≤0.003mm甚至是0.0015mm；以往这些光学系统对光学镜片的两个面形中心轴倾斜量的要求是≤0.016°，而现在的要求是≤0.008°甚至是0.004°；使用公知的模具结构制造出的玻璃镜片已经无法满足要求。

图1为一种公知的模具结构的剖视图。请参考图1，公知的模具结构100，此模具结构100包括呈柱状且相互对应的上模具110、下模具120和筒形模具190，上模具的一端具有特性形状的端面114，下模具的一端具有与上模具端面相对应的特性形状端面124，上模具110及下模具120的柱状外径面112及122分别置于筒形模具190的柱状内径面192中，而上模具端面114与下模具端面124在筒形模具190中相对置之，以形成型腔1912。然而，在公知的光学镜片模造过程中，极易发生因模具配合间隙所造成的面偏心状况。

图2与图3为公知的模具结构100的上模具中心轴C11与下模具中心轴C12于筒形模具190中发生偏移D1的示意图，此偏移D1存在于两个偏移d19及d29的叠加累积，且偏移D1最大可等于偏移d19与偏移d29之和的情况有一定概率发生。请同时参考图2图3。首先，如图2所示，将上模具110、下模具120、玻璃材料15、筒形模具190进行组装。由于上模具110的柱状外径面112及下模具120的柱状外径面122及筒形模具190的柱状内径面192都存在有加工公差，上模具110及下模具120分别会与筒形模具190形成间隙4910和4902，此时上模具中心轴C11相对于筒形模具中心轴C19之间极易形成不同程度的偏移d19，下模具中心轴C12相对于筒形模具中心轴C19之间也极易形成不同程度的偏移d29。因此，如图3所示，当上模具110与下模具120压合使玻璃材料15(如图2所示)成型时，玻璃材料15与上模具接触的面形中心轴与上模具的中心轴C11重合，玻璃材料15与下模具接触的面形中心轴与下模具的中心轴C12重合，而在模造后得到存在有两面形中心轴偏移D1的玻璃镜片次品15a，且偏移D1最大可以等于偏移d19与偏移d29之和的情况有一定概率发生。

图4与图5为公知的模具结构100的上模具中心轴C11与下模具中心轴C12于筒形模具190中发生倾斜θ1的示意图，此倾斜θ1存在于两个倾斜θ19及θ29的叠加累积，且倾斜θ1最大可等于倾斜θ19与倾斜θ29之和的情况有一定概率发生。请先参考图4，上述之间隙4910和4902除了容易造成上模具中心轴C11与下模具中心轴C12发生偏移的现象，也容易造成上模具中心轴C11与下模具中心轴C12发生倾斜θ1的现象。因此，如图5所示，当上模具110与下模具120压合使玻璃材料15(如图4所示)成型时，玻璃材料15与上模具接触的面形中心轴与上模具中心轴C11重合，玻璃材料15b与下模具接触的面形中心轴与下模具中心轴C12重合，而在模造后得到存在有两面形中心轴倾斜θ1的玻璃镜片次品15b，且倾斜θ1最大可以等于倾斜θ19与倾斜θ29之和的情况有一定概率发生。

图6为一种公知的模具结构的剖视图。但此种公知的模具结构，在光学玻璃镜片模造成型时是不可行的。根据其专利介绍(公开号CN 1775702A、申请号200410091026.8)，原因如下：

膨胀层的材质是聚酰亚胺，而聚酰亚胺的长期使用温度是-200～300℃，短期使用温度是400～450℃，分解温度是500～600℃；也就是说，当温度达到400℃以上时，会很快失去其原有物理特性，而当温度达到500℃时，本材料会很快被分解掉；而玻璃材料进行模造成型时，温度都在450～700℃。所以在此温度下膨胀层已经无法维持其原有物理特性甚至是已被分解。

请参考图6，公知的模具结构200，此模具结构200包括呈柱状且相互对应的上模具210、下模具220和筒形模具290，上模具的一端具有特定形状的端面214，下模具的一端具有与上模具对面214相对性的特定形状的端面224，上模具的柱形外径面212上涂有膨胀层240，下模具的柱形外径面222上涂有膨胀层250，上模具210及下模具220的柱状外径面212及222分别置于筒形模具290的柱状内径面292中，而上模具端面214与下模具端面224在筒形模具290中相对置之，以形成型腔2912。然而，在公知的光学镜片模造过程中，膨胀层240、250失效或被分解，极易发生因模具配合间隙所造成的面偏心状况。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，以减少配合间隙数量的方式，从而改善光学镜片之两面形中心轴偏移和/或倾斜的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，包括第一模具及第二模具,其中，所述第一模具具有柱状外径面，所述第一模具的一端具有特定面形状的第一端面，所述第一端面的面形中心轴以所述第一模具的柱状外径面的中心轴为基准加工而成；所述第二模具具有柱状内径面，所述第二模具的一端具有与所述第一端面形状相对应的特定面形状的第二端面，所述第二端面的面形中心轴以所述第二模具的柱状内径面的中心轴为基准加工而成；将所述第一模具的柱状外径面置于所述第二模具的柱状内径面内，并且所述第一端面及所述第二端面相对放置，形成腔体；所述第一模具的柱状外径面与所述第二模具的柱状内径面之间构成整个模具结构的唯一影响所述第一端面与所述第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，在所述第一模具与所述第二模具之间设置有用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的限位环。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，所述限位环包括用于与所述腔体内软化后的玻璃材料相接触的第一侧面、靠近所述第一端面的第一表面和在合模时与所述第二端面相接触的第二表面；

其中，所述第一表面与所述第一侧面垂直连接，所述第二表面与所述第一侧面垂直连接。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，所述限位环还包括与所述第二模具的柱状内径面相抵紧接触的第二侧面。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，所述第二端面与所述柱状内径面之间由用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的环形凸台连接。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，所述环形凸台包括靠近所述第一端面设置的第三表面、与所述第二端面相接触的第四表面和与所述腔体内软化后的玻璃材料相接触的内侧面；其中，所述第三表面、所述第四表面分别与所述内侧面垂直连接。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，所述环形凸台与所述第二模具、或与所述第一模具一体化设置。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，所述第一模具与所述第二模具之间设置有用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的环形限位件；

所述第一模具设置有与所述环形限位件形状相适配的环形凹槽，在所述第一模具与所述第二模具合模时，所述环形限位件位于所述环形凹槽内。

本发明所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其中，在所述第一模具上设置有第一环形凹槽，所述第一端面设置在所述第一环形凹槽的第一中心柱状体的端面上；

在所述第二模具上设置有第二环形凹槽，所述第二端面设置于该第二环形凹槽的第二中心柱状体的端面上；

在所述第一模具与所述第二模具合模时，所述环形限位件套设在所述第一中心柱状体和所述第二中心柱状体的外侧，并位于所述第一环形凹槽内，所述环形限位件的内表面与所述腔体相靠近设置。

本发明还提供了一种应用于模造光学玻璃镜片的加工设备，其中，包含上述的模具结构。

本发明的有益效果在于：利用第一模具的柱状外径面与第二模具的柱状内径面进行配合，使整个模具结构只存在唯一影响第一端面与第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙，从而改善公知模具结构中存在的两个配合间隙所导致的双重的中心轴偏移和/或双重的中心轴倾斜叠加累积导致量大而制造出玻璃镜片次品的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：

图1是一种公知的模具结构用于模造镜片的结构剖视图；

图2是公知的模具结构的中心轴偏移示意图；

图3是公知的模具结构的中心轴偏移示意图；

图4是公知的模具结构的中心轴倾斜示意图；

图5是公知的模具结构的中心轴倾斜示意图；

图6是另一种公知的模具结构的剖视图；

图7是本发明实施例一的模具结构的结构剖视图；

图8是本发明实施例一的中心轴偏移示意图；

图9是本发明实施例一的中心轴偏移示意图；

图10是本发明实施例一的中心轴倾斜示意图；

图11是本发明实施例一的中心轴倾斜示意图；

图12是本发明实施例二开模状态剖视图；

图13是本发明实施例二合模状态剖视图；

图14是本发明实施例三开模状态剖视图；

图15是本发明实施例三合模状态剖视图；

图16是本发明实施例四开模状态剖视图；

图17是本发明实施例四合模状态剖视图；

图18是本发明实施例五开模状态剖视图；

图19是本发明实施例五合模状态剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

一种应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，如图7-11所示，同时参阅图1-6，包括第一模具310及第二模具320,第一模具310具有柱状外径面312，第一模具310的一端具有特定面形状的第一端面314，第一模具310的特定面形状第一端面314的面形中心轴以第一模具310的柱状外径面312的中心轴C31为基准加工而成；第二模具320具有柱状内径面322，第二模具320的一端具有与第一模具310特定面形状的第一端面314形状相对应的特定面形状的第二端面324，第二模具320的特定面形状的第二端面324的面形中心轴以第二模具320的柱状内径面322的中心轴C32为基准加工而成；第一模具310的柱状外径面与第二模具320的柱状内径面之间构成整个模具结构的唯一影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙。

将第一模具310的第一端面314及第二模具320的第二端面324相对放置，玻璃材料15放在第一模具310的第一端面314和第二模具320的第二端面324之间，将第一模具310的柱状外径面312置于第二模具320的柱状内径面322内，形成腔体3012；此时第一模具310与第二模具320之间只存在唯一影响第一端面与第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙4012。如图9所示，当第一模具310与第二模具320压合使玻璃材料15(如图8所示)成型时，玻璃材料15与第一模具310接触的面形中心轴与第一模具310的中心轴C31重合，玻璃材料15与第二模具320接触的面形中心轴与第二模具320的中心轴C32重合，而在模造后得到玻璃镜片优等品15c的两面形中心轴存在偏移D3。但此时的中心轴偏移D3仅由第一模具310与第二模具320之间存在的唯一影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙4012所导致，而公知的模具结构100中的中心轴偏移D1却是由两个配合间隙4910及4902所叠加累积导致，所以本发明中的中心轴偏移D3较公知的模具结构100中的中心轴偏移D1得到了很大程度的减小，从而制造出玻璃镜片优等品15c。

如图10所示，将第一模具310的第一端面314及第二模具320的第二端面324相对放置，玻璃材料15放在第一模具310的第一端面314和第二模具320的第二端面324之间，将第一模具310的柱状外径面312置于第二模具320的柱状内径面322内，形成腔体3012；此时第一模具310与第二模具320之间只存在唯一影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙4012。如图11所示，当第一模具310与第二模具320压合使玻璃材料15(如图10所示)成型时，玻璃材料15与第一模具310接触的面形中心轴与第一模具310的中心轴C31重合，玻璃材料15与第二模具320接触的面形中心轴与第二模具320的中心轴C32重合，而在模造后得到玻璃镜片15d的两面形中心轴存在倾斜θ3。但此时的中心轴倾斜θ3仅由第一模具310与第二模具320之间存在的唯一影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙4012所导致，而公知的模具结构100中的中心轴倾斜θ1却是由两个配合间隙4910及4902所叠加累积导致，所以本发明中的中心轴倾斜θ3较公知的模具结构100中的中心轴倾斜θ1得到了很大程度的减小，从而制造出玻璃镜片优等品15d。

综上，本发明之模具结构中的各模具之间因只有唯一一个配合间隙可以导致两个端面的面形中心轴偏移和(或)倾斜，较公知的模具结构中的各模具之间有两个配合间隙同时导致双重的中心轴偏移和(或)倾斜而叠加累积，很大程度上减小了模造后的玻璃镜片的两面形中心轴之间的偏移和(或)倾斜的量，从而制造出玻璃镜片优等品。

实施例二

如图12和图13，分别为本发明的其中一种模具结构合模前和合模后剖视图。其中示出了不同于图7、图8中的第一端面314面型的另一种面型。从图12中可以看出，在第二模具320上设置有排气孔323，排气孔323与腔体3012相连通，便于在第一模具310和第二模具320发生相对运动合模的过程中，排出腔体3012内的空气，有利于第一模具310和第二模具320的装配和拆分。

实施例三

如图14所示，在第一模具310与第二模具320之间设置有用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的限位环400；同时保证第一模具310的柱状外径面与第二模具320的柱状内径面322之间构成整个模具结构的唯一影响第一端面与第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙。在第一模具310和第二模具320合模时，限位环400对熔融的玻璃材料15外周面进行限制，根据加工要求限定其外周面形状，例如，限位环400与该熔融的玻璃材料15的外周面相接触的面为平面，则可使得最终加工出来的玻璃镜片外周面为平面。

进一步地，如图14和图15所示，上述限位环400包括用于与腔体内软化后的玻璃材料相接触的第一侧面、靠近第一端面设置的第一表面和在合模时与第二端面相接触的第二表面。其中，第一表面与第一侧面垂直连接，第二表面与第一侧面垂直连接，第一侧面的形状根据加工参数设置为玻璃镜片外周面需要的形状。

本实施例中，虽然在限位环400与第二模具之间也存在配合间隙，但该配合间隙不会影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜，因此不会影响玻璃镜片的加工精度。因此，本实施例仍能保证整个模具结构只存在唯一影响第一端面与第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙，保证玻璃镜片的加工精度。

进一步地，如图14和图15所示，上述限位环400还包括与第二模具320的柱状内径面322相抵紧接触的第二侧面，这样可保证在第一模具310和第二模具320合模的过程中，限位环400固定不动，可保证整个模具结构的完整性，提高加工精度。

实施例四

如图16和图17所示，上述模具结构中的第二端面324与柱状内径面322之间由用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的环形凸台500连接，环形凸台500的内侧面靠近腔体3012设置，以对熔融的玻璃材料15外周面进行限制，根据加工要求限定该内侧面的形状；同时可以保证第一模具310的柱状外径面312与第二模具320的柱状内径面322之间构成整个模具结构的唯一影响第一端面与第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙，这样可保证最终加工出来的玻璃镜片加工精度。

具体地，如图16和图17所示，上述环形凸台500包括靠近第一端面314设置的第三表面、与第二端面324相接触的第四表面和与腔体3012内软化后的玻璃材料相接触的内侧面；其中，环形凸台500的第三表面、第四表面分别与内侧面垂直连接。

优选地，如图16和图17所示，上述环形凸台500与第二模具320一体化设置，或者与第一模具310一体化设置，以保证整个模具结构的完整性，提高加工精度。

实施例五

如图18和图19所示，上述模具结构的第一模具310与第二模具320之间设置有用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的环形限位件600，第一模具310设置有与环形限位件600形状相适配的第一环形凹槽315，在第一模具310与第二模具320合模时，环形限位件600位于第一环形凹槽315内。

具体地，在第一模具310上设置有第一环形凹槽315，第一端面314设置在该第一环形凹槽315的第一中心柱状体3151的端面上。在第二模具320上设置有第二环形凹槽325，第二端面324设置于该第二环形凹槽325的第二中心柱状体3252的端面上。在第一模具310与第二模具320合模时，上述环形限位件600套设在第一中心柱状体3151和第二中心柱状体3252的外侧，并位于第一环形凹槽315内。环形限位件600的内表面与腔体3012相靠近设置，用于根据加工要求限定最终加工出来的玻璃镜片外周面形状。

本实施例中，虽然在环形限位件600与第二模具320之间、及与第一端面314之间也存在配合间隙，但该配合间隙不会影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜，因此不会影响玻璃镜片的加工精度。因此，本实施例仍能保证整个模具结构只存在唯一影响第一端面314与第二端面324的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙，保证玻璃镜片的加工精度。

在本发明另一实施例中，提供了一种应用于模造光学玻璃镜片的加工设备，该加工设备包含上述的模具结构，具体结构参照上面各实施例的描述，在此不再赘述。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，包括第一模具及第二模具,其特征在于，所述第一模具具有柱状外径面，所述第一模具的一端具有特定面形状的第一端面，所述第一端面的面形中心轴以所述第一模具的柱状外径面的中心轴为基准加工而成；所述第二模具具有柱状内径面，所述第二模具的一端具有与所述第一端面形状相对应的特定面形状的第二端面，所述第二端面的面形中心轴以所述第二模具的柱状内径面的中心轴为基准加工而成；将所述第一模具的柱状外径面置于所述第二模具的柱状内径面内，并且所述第一端面及所述第二端面相对放置，形成腔体；所述第一模具的柱状外径面与所述第二模具的柱状内径面之间构成整个模具结构的唯一影响所述第一端面与所述第二端面的面形中心轴偏移和倾斜的配合间隙。

2.根据权利要求1所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，在所述第一模具与所述第二模具之间设置有用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的限位环。

3.根据权利要求2所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，所述限位环包括用于与所述腔体内软化后的玻璃材料相接触的第一侧面、靠近所述第一端面的第一表面和在合模时与所述第二端面相接触的第二表面；

其中，所述第一表面与所述第一侧面垂直连接，所述第二表面与所述第一侧面垂直连接。

4.根据权利要求3所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，所述限位环还包括与所述第二模具的柱状内径面相抵紧接触的第二侧面。

5.根据权利要求1所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，所述第二端面与所述柱状内径面之间由用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的环形凸台连接。

6.根据权利要求5所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，所述环形凸台包括靠近所述第一端面设置的第三表面、与所述第二端面相接触的第四表面和与所述腔体内软化后的玻璃材料相接触的内侧面；其中，所述第三表面、所述第四表面分别与所述内侧面垂直连接。

7.根据权利要求5所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，所述环形凸台与所述第二模具、或与所述第一模具一体化设置。

8.根据权利要求1所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，所述第一模具与所述第二模具之间设置有用于限定成型后光学玻璃镜片外周面形状的环形限位件；

所述第一模具设置有与所述环形限位件形状相适配的环形凹槽，在所述第一模具与所述第二模具合模时，所述环形限位件位于所述环形凹槽内。

9.根据权利要求8所述的应用于模造光学玻璃镜片的模具结构，其特征在于，在所述第一模具上设置有第一环形凹槽，所述第一端面设置在所述第一环形凹槽的第一中心柱状体的端面上；

在所述第二模具上设置有第二环形凹槽，所述第二端面设置于该第二环形凹槽的第二中心柱状体的端面上；

在所述第一模具与所述第二模具合模时，所述环形限位件套设在所述第一中心柱状体和所述第二中心柱状体的外侧，并位于所述第一环形凹槽内，所述环形限位件的内表面与所述腔体相靠近设置。

10.一种应用于模造光学玻璃镜片的加工设备，其特征在于，包含如权利要求1-9中任一项所述的模具结构。