CN218951239U - 一种非球面玻璃元件的加工模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非球面玻璃元件的加工模具，包括上模、下模和导向筒，上模包括上主体和上凸缘，上主体具有第一顶部、第一底部和第一外周面，上主体的第一顶部沿径向向外凸出形成上凸缘，第一底部设置有第一成型部；下模包括下主体和下凸缘，下主体具有第二顶部、第二底部和第二外周面，下主体的第二底部沿径向向外凸出形成下凸缘，第二顶部设置有与第一成型部相对应的第二成型部；导向筒呈空心筒状结构，且导向筒包括顶面、底面和内周面，当上主体和下主体位于导向筒内时，第一外周面和第二外周面均与内周面相抵接，其通过第一成型部和第二成型部的设置可以用于不同非球面要求的非球面玻璃元件的加工。

Description

一种非球面玻璃元件的加工模具

技术领域

本实用新型涉及非球面玻璃元件加工技术领域，特别涉及一种非球面玻璃元件的加工模具。

背景技术

随着科技的进步，日常生活和生产加工过程中经常使用的到光学玻璃透镜，电子产品想着短小轻薄的和多功能的方向发展，如数位相机，电脑摄像头，手机摄像头，摄像设备(DV)监控设备等等都有摄像功能的要求，因此玻璃元件(特别是非球面透镜)的大规模生产是成像设备普及的关键。

目前玻璃成像元件的加工技术主要有3种，即：数控铣磨和抛光技术、单点金刚石车削技术和玻璃模压成形技术，其中：

(1)数控铣磨和抛光技术：通过非球面铣磨，抛光完成非球面加工，仍是现在的加工方法，而且主要工作量逐渐改变传统手工的模式，向数控的方向转变；该技术发展的历史比较长，成熟的设备较为全面，如德国Satisloh，Schneider公司和Optotech等公司推出不同类型的铣磨和抛光机床；我国也开展了大量数控技术的研究。

(2)单点金刚石车削技术：利用高精度的机床轴系，将具有一定延展性的材料加工至光学精度的要求。初期的仅有车削功能，不能加工黑色金属和脆性材料。近年来配加高速磨头后，能加工黑色金属和脆性材料，目前已经发展到五轴联动，可加工自由曲面。

(3)玻璃模压成形技术：玻璃模压成形是代替切削、磨削、研磨加工透镜、棱镜的最佳的小型零件大批量生产方法，其是将模具内的温度控制在冲压的玻璃转移温度以上p软化温度以下，在模具内，进入有流动性的玻璃，加压成形，并且保持这种状态20s以上，直到成形了的玻璃温度分布均匀化，将模具的形状精度作到0.1μm，表面粗糙度作到0.01μm以下，在上述条件下加压成形，能加工出和模具精度相近的零件。

现有技术的瓶颈：因为要生产精密模压非球面透镜，需要在精密控制的高温、高压和一定的时间内进行，由于这样苛刻的条件，限制了用来制作模具的材料必须要满足以下几个特殊的性能：高热硬性、高抗氧化性、高耐磨性、高导热性、低膨胀性等。然而符合这一系列条件的基本都是价格及其昂贵且非常有限的几种国外能够制造的碳化物超硬合金，这样必然导致一个结果，就是价格长期居高不下。使用昂贵的材料来生产大批量生产的模具，特别是口径巨大的非球面模具(口径约50mm，材料费就要接近7万元左右)，批量生产的非球面透镜平摊下来的成本费用也是相当高的。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于提供一种非球面玻璃元件的加工模具，其可以对非球面玻璃元件(如非球面玻璃透镜)进行模压加工。

本实用新型所采用的技术方案内容具体如下：

一种非球面玻璃元件的加工模具，包括上模、下模和导向筒，所述上模包括上主体和上凸缘，所述上主体具有第一顶部、第一底部和第一外周面，所述上主体的第一顶部沿径向向外凸出形成所述上凸缘，所述第一底部设置有第一成型部；所述下模包括下主体和下凸缘，所述下主体具有第二顶部、第二底部和第二外周面，所述下主体的第二底部沿径向向外凸出形成所述下凸缘，所述第二顶部设置有与所述第一成型部相对应的第二成型部；

所述导向筒呈空心筒状结构，且所述导向筒包括顶面、底面和内周面，当所述上主体和所述下主体位于所述导向筒内时，所述第一外周面和所述第二外周面均与所述内周面相抵接。

进一步地，所述第一成型部为沿轴向向上凹陷形成的凹陷部、或沿轴向向下凸出形成的凸出部、或一平面；所述第二成型部为沿轴向向下凹陷形成的凹陷部、或沿轴向向上凸出形成的凸出部、或一平面。

进一步地，所述上主体包括第一钨钢基础层和第一钨钢功能层，所述第一顶部位于所述第一钨钢基础层上，所述第一底部位于所述第一钨钢功能层上。

进一步地，所述第一成型部的下表面设置有第一防护层，且所述第一防护层为贵金属层或钻石膜。

进一步地，所述第一防护层的厚度为80nm-130nm。

进一步地，所述第一钨钢基础层的高度为5mm-15mm，所述第一钨钢功能层的高度为2.5mm-6.5mm。

进一步地，所述下主体包括第二钨钢基础层和第二钨钢功能层，所述第二顶部设置在所述第二钨钢功能层上，所述第二底部设置在所述第二钨钢基础层上。

进一步地，所述第二成型部的上表面设置有第二防护层，且所述第二防护层位陶瓷层或钻石膜。

进一步地，所述第二防护层的厚度为80nm-130nm。

进一步地，所述第二钨钢基础层的高度为5mm-15mm，所述第二钨钢功能层的高度为2.5mm-6.5mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型公开的非球面玻璃元件的加工模具，其上主体的第一底部设置有第一成型部，下主体的第二顶部沿设置有与所述第一成型部相对应的第二成型部，从而通过所述第一成型部和所述第二成型部可以满足不同的非球面玻璃元件的加工。

2、本实用新型公开的非球面玻璃元件的加工模具，其上主体包括第一钨钢基础层和第一钨钢功能层，从而通过不同材质的钨钢分别制备第一钨钢基础层和第一钨钢功能层，可以降低所述非球面玻璃元件的加工模具的加工成本。

3、本实用新型公开的非球面玻璃元件的加工模具，其下主体包括第二钨钢基础层和第二钨钢功能层，从而通过不同材质的钨钢分别制备第二钨钢基础层和第二钨钢功能层，可以显著降低所述非球面玻璃元件的加工模具的加工成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为非球面玻璃元件的加工模具的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为上模的结构示意图；

图4为导向筒的结构示意图；

图5为下模的结构示意图；

其中，各附图标记为：

1、上模；11、上主体；111、第一顶部；112、第一底部；113、第一外周面；114、第一成型部；115、第一钨钢基础层；116、第一钨钢功能层；117、第一防护层；12、上凸缘；2、导向筒；21、顶面；22、底面；23、内周面；3、下模；31、下主体；311、第二顶部；312、第二底部；313、第二外周面；314、第二成型部；315、第二钨钢基础层；316、第二钨钢功能层；317、第二防护层；32、下凸缘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，本实用新型提供了一种非球面玻璃元件的加工模具，包括上模1、下模3和导向筒2。

参照图1-图3，所述上模1包括上主体11和上凸缘12，所述上主体11具有第一顶部111、第一底部112和第一外周面113，所述上主体11的第一顶部111沿径向向外凸出形成所述上凸缘12，所述第一底部112设置有第一成型部114。

参照图1、图2和图5，所述下模3包括下主体31和下凸缘32，所述下主体31具有第二顶部311、第二底部312和第二外周面313，所述下主体31的第二底部312沿径向向外凸出形成所述下凸缘32，所述第二顶部311设置有与所述第一成型部114相对应的第二成型部314。

在本实施例中，所述第一成型部114为沿轴向向上凹陷形成的凹陷部、或沿轴向向下凸出形成的凸出部、或一平面；所述第二成型部314为沿轴向向下凹陷形成的凹陷部、或沿轴向向上凸出形成的凸出部、或一平面，而且，所述第一成型部114和所述第二成型部314具体为凸出部或凹陷部或平面根据所述非球面玻璃元件的具体要求进行选择，本实施例在此不做限定。

参照图1、图2和图4，所述导向筒2呈空心筒状结构，且所述导向筒2包括顶面21、底面22和内周面23，当所述上主体11和所述下主体31位于所述导向筒2内时，所述第一外周面113和所述第二外周面313均与所述内周面23相抵。

本实用新型公开的非球面玻璃元件的加工模具，其可以根据非球面玻璃元件(如非球面玻璃透镜)确定第一成型部114和第二成型部314的弧度，以满足不同需求的非球面玻璃元件(如非球面玻璃透镜)的加工，而且，在本实施例中，所述第一成型部114和所述第二成型部314的弧度可以相同或不相同，具体根据所述非球面玻璃元件(如非球面玻璃透镜)的非球面的弧度确定。

参照图3，所述上主体11包括第一钨钢基础层115和第一钨钢功能层116，所述第一顶部111位于所述第一钨钢基础层115上，所述第一底部112位于所述第一钨钢功能层116上，具体在本实施例中，所述第一钨钢基础层115由普通钨钢制成，所述第一钨钢功能层116由顶级钨钢制成，且所述第一钨钢基础层115通过焊接连接层连接所述第一钨钢功能层116，由于普通钨钢的成本远低于顶级钨钢的成本，其利用普通钨钢制成所述第一钨钢基础层115可以显著降低所述上模1的制作成本。

为了避免钨钢对非球面玻璃元件的坯件造成损伤，所述第一成型部114的下表面设置有第一防护层117，且所述第一防护层117为贵金属层或钻石膜，从而起到所述非球面玻璃元件的目的。而且，在本实施例中，所述第一防护层117的厚度为80nm-130nm，这是由于如果所述第一防护层117的厚度过厚，其容易从所述第一成型部114上脱落，而如果所述第一防护层117的厚度过薄，其并不能很好地起到防护作用、且同样容易从所述第一成型部114上脱落。

由于如果所述第一钨钢功能层116的厚度过薄，其加工难度较大，如果所述第一钨钢功能层116的厚度过大则会增加所述上模1的制造成本，因此，在本实施例中，所述第一钨钢基础层115的高度为5mm-15mm，所述第一钨钢功能层116的高度为2.5mm-6.5mm。

参照图5，所述下主体31包括第二钨钢基础层315和第二钨钢功能层316，所述第二顶部311设置在所述第二钨钢功能层316上，所述第二底部312设置在所述第二钨钢基础层315上，具体在本实施例中，所述第二钨钢基础层315由普通钨钢制成，所述第二钨钢功能层316由顶级钨钢制成，且所述第二钨钢基础层315通过焊接连接层连接所述第二钨钢功能层316，由于普通钨钢的成本远低于顶级钨钢的成本，其利用普通钨钢制成所述第二钨钢基础层315可以显著降低所述下模3的制作成本。

为了避免钨钢对非球面玻璃元件的坯件造成损伤，所述第二成型部314的上表面设置有第二防护层317，且所述第二防护层317为贵金属层或钻石膜。

在本实施例中，所述第二防护层317的厚度为80nm-130nm，这是由于如果所述第二防护层317的厚度过厚，其容易从所述第二成型部314上脱落，而如果所述第二防护层317的厚度过薄，其并不能很好地起到防护作用、且同样容易从所述第二成型部314上脱落。

由于如果所述第二钨钢功能层316的厚度过薄，其加工难度较大，如果所述第二钨钢功能层316的厚度过大则会增加所述下模3的制造成本，因此，在本实施例中所述第二钨钢基础层315的高度为5mm-15mm，所述第二钨钢功能层316的高度为2.5mm-6.5mm。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：包括上模、下模和导向筒，所述上模包括上主体和上凸缘，所述上主体具有第一顶部、第一底部和第一外周面，所述上主体的第一顶部沿径向向外凸出形成所述上凸缘，所述第一底部设置有第一成型部；所述下模包括下主体和下凸缘，所述下主体具有第二顶部、第二底部和第二外周面，所述下主体的第二底部沿径向向外凸出形成所述下凸缘，所述第二顶部设置有与所述第一成型部相对应的第二成型部；

所述导向筒呈空心筒状结构，且所述导向筒包括顶面、底面和内周面，当所述上主体和所述下主体位于所述导向筒内时，所述第一外周面和所述第二外周面均与所述内周面相抵接。

2.根据权利要求1所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第一成型部为沿轴向向上凹陷形成的凹陷部、或沿轴向向下凸出形成的凸出部、或一平面；所述第二成型部为沿轴向向下凹陷形成的凹陷部、或沿轴向向上凸出形成的凸出部、或一平面。

3.根据权利要求1所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述上主体包括第一钨钢基础层和第一钨钢功能层，所述第一顶部位于所述第一钨钢基础层上，所述第一底部位于所述第一钨钢功能层上。

4.根据权利要求3所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第一成型部的下表面设置有第一防护层，且所述第一防护层为贵金属层或钻石膜。

5.根据权利要求4所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第一防护层的厚度为80nm-130nm。

6.根据权利要求3所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第一钨钢基础层的高度为5mm-15mm，所述第一钨钢功能层的高度为2.5mm-6.5mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述下主体包括第二钨钢基础层和第二钨钢功能层，所述第二顶部设置在所述第二钨钢功能层上，所述第二底部设置在所述第二钨钢基础层上。

8.根据权利要求7所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第二成型部的上表面设置有第二防护层，且所述第二防护层位陶瓷层或钻石膜。

9.根据权利要求8所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第二防护层的厚度为80nm-130nm。

10.根据权利要求7所述的非球面玻璃元件的加工模具，其特征在于：所述第二钨钢基础层的高度为5mm-15mm，所述第二钨钢功能层的高度为2.5mm-6.5mm。

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