光學(xué)塑料成型技術(shù)是當(dāng)前制造塑料非球面光學(xué)零件的先進(jìn)技術(shù)，包括注射成型、鑄造成型和壓制成型等技術(shù)。光學(xué)塑料注射成型技術(shù)主要用來(lái)大量生產(chǎn)直徑100mm以下的非球面光學(xué)零件，也可制造微型透鏡陣列。而鑄造和壓制成型主要用于制造直徑為100mm以上的非球面透鏡光學(xué)零件。 9HWtdJ+^C=  
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  塑料非球面光學(xué)零件具有重量輕、成本低；光學(xué)零件和安裝部件可以注塑成為一個(gè)整體，節(jié)省裝配工作量；耐沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)。因此，在軍事、攝影、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域有著非常好的應(yīng)用前景。美國(guó)在AN/AVS-6型飛行員微光夜視眼鏡中就采用了9塊非球面塑料透鏡。此外，在AN/PVS-7步兵微光夜視眼鏡、HOT夜視眼鏡、"銅斑蛇"激光制導(dǎo)炮彈導(dǎo)引頭和其他光電制導(dǎo)導(dǎo)引頭、激光測(cè)距機(jī)、軍用望遠(yuǎn)鏡以及各種照相機(jī)的取景器中也都采用了非球面塑料透鏡。美國(guó)TBE公司在制造某種末制導(dǎo)自動(dòng)導(dǎo)引頭用非球面光學(xué)零件時(shí)，曾對(duì)幾種光學(xué)塑料透鏡成型法作過(guò)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比，認(rèn)為采用注射成型法制造非球面光學(xué)塑料透鏡最為合算。 C]{43  
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　　4.1 注射成型法 92XzbbLp  
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  注射成型是將加熱成流體的定量的光學(xué)塑料注入到不銹鋼模具中，在加熱加壓條件下成型，冷卻固化后打開模具，便可獲得所需要的光學(xué)塑料零件。光學(xué)塑料注射成型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是模具，由于光學(xué)塑料模壓成型的工作溫度較低，所以對(duì)模具的要求要比對(duì)玻璃模壓成型模具的要求低一些。非球面模具的超精密加工相當(dāng)困難，通常的加工都是首先在數(shù)控機(jī)床上將模具的坯件磨削成近似非球面，然后用范成精磨法逐步提高非球面的面形精度和表面粗糙度，最后用拋光法加工成所要求的面形精度和表面粗糙度。可是，由于數(shù)控機(jī)床的加工精度比較低，在模具加工過(guò)程中需要對(duì)模具進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)和修改，逐步地提高模具精度，從而使模具的成本變得很高。因而現(xiàn)在的模具，是用剛性好、分辨率高的計(jì)算機(jī)數(shù)控超精密非球面加工機(jī)床和非球面均勻拋光機(jī)超精密加工而成的。首先用計(jì)算機(jī)數(shù)控超精密非球面機(jī)床將模坯加工出面形精度達(dá)±0.1μμm的非球面，然后用拋光機(jī)在保持非球面面形精度不變的條件下均勻地輕拋光，大約拋去0.01μm，使模具表面的粗糙度得到提高。 N{f RZN  
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  注射成型的光學(xué)塑料零件的焦距精度可以控制到0.5～1%，面形精度高于λ/4，長(zhǎng)度公差達(dá)0.0076mm，厚度公差達(dá)0.012mm。 "`16-g97  
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　　下面介紹一種日本人發(fā)明的高精度塑料光學(xué)零件注射成型法--澆口密封成型法。 z0a=A:+/  
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　　澆口密封成型法，是一種向加熱至樹脂轉(zhuǎn)化溫度（Tg）以上的金屬模中注射熔融的樹脂（注射量應(yīng)是：冷卻結(jié)束打開模具時(shí)樹脂的壓力剛好是大氣的壓力的量），迅速密封澆口，等溫度、壓力均勻后，在相對(duì)容積一定、溫度－壓力均勻條件下，徐徐冷卻至樹脂的熱變形溫度以下后，打開模具取出壓形品的成型方法。 c_+}`  
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　　首先，以大約130MP2的高壓，將高溫的熔融樹脂注射到模具中，在高溫（T1）下將澆口密封。密封在模具中的樹脂，其壓力在均勻化的過(guò)程中降至30MPa左右（此時(shí)的溫度為：比樹脂轉(zhuǎn)化溫度Tg高一些的某一溫度T2）。從注射開始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，就可由壓型機(jī)的合模裝置上將模具單體取下。單體模具經(jīng)過(guò)緩緩冷卻后才可開模，取出壓型成品。 m\[r6t]V  
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　　澆口密封成型法的關(guān)鍵問(wèn)題在于，注射到模具中的300℃左右高溫的熔融樹脂，如何以130MPa的壓力將澆口密封死。其做法是：在成型注射之前，先將一個(gè)小球放入金屬模具的澆口部，當(dāng)向模具中注射熔融樹脂時(shí)，小球受到樹脂的擠壓就會(huì)從澆口處向靠近模穴一側(cè)移動(dòng)。這時(shí)，在澆口部通往模穴的地方就會(huì)出現(xiàn)間隙，熔融樹脂從此間隙能夠流入到模穴中。而當(dāng)注射成型機(jī)停止向模具內(nèi)高壓注射樹脂時(shí)，由于壓差的原因，瞬間發(fā)生樹脂逆流現(xiàn)象，小球則被這種逆流的樹脂又從靠近模穴的一側(cè)推向模具的澆口處。此時(shí)，小球依靠高壓的樹脂所發(fā)生的擠壓力將模具澆口堵死，完成澆口密封工作。 {73Z$w1%  
　　該澆口密封成型法由于是樹脂注射后用小球進(jìn)行澆口密封的，因而不需要保壓和壓縮機(jī)構(gòu)及其工作。所以注射了樹脂后的金屬模具很容易從成型機(jī)上取下來(lái)，以金屬模具單體脫離成型機(jī)身的形式進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的冷卻。這不但大大提高了成型機(jī)的工作效率，同時(shí)也提高了單位時(shí)間的生產(chǎn)效率。這種成型法可將一部分功能分配到機(jī)外的裝置中去完成，改變了過(guò)去那種功能只能在成型機(jī)裝置內(nèi)進(jìn)行的做法。 /z`
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　　澆口密封成型工序分4步工序進(jìn)行。 v 6Tz7  
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　　（1）加熱工序。由金屬模具的外部進(jìn)行傳導(dǎo)加熱。從成型品的取出溫度加熱到Tg（樹脂的轉(zhuǎn)化溫度－即模具加溫需要達(dá)到的溫度）以上的一定溫度為止，用很短的時(shí)間進(jìn)行升溫，使熱度做到均勻化。 rD fUTfv|Q  
　　（2）成型工序。向模具內(nèi)注射熔融的樹脂，使小球?qū)⒛＞邼部诿芊夂螅瑸槭箿囟取�壓力做到均勻化，�?duì)金屬模進(jìn)行保溫。 9tWu>keu  
　　（3）緩冷工序。利用自行保持合模力的機(jī)構(gòu)，一邊維持合模狀態(tài)，一邊從壓型機(jī)上取下壓型模。取下的單體壓型模具，采用自然空氣冷卻或是強(qiáng)制空氣冷卻的方式，以每分鐘1～2℃的速度逐漸降溫。 a//<S?d$:  
　　（4）取出工序。從壓型模中取出成形品。由于壓型模具已從壓型機(jī)上取下，這時(shí)只要取下自行保持合模力的機(jī)構(gòu)，就能打開型模取出成形品。在成形品取出過(guò)程中，由于樹脂的壓力相當(dāng)于大氣的壓力，所以不需要推出裝置，只要打開突出分型面的部分，成形品就能離模。 )y_MI r  
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　　澆口密封成型法的關(guān)鍵要素，是金屬模具的溫度條件和注射充填條件（緩慢冷卻結(jié)束時(shí)樹脂壓力為大氣壓力的條件）。因此，既使是模壓成型形狀和體積不同的成型品，也不用改變注射時(shí)和冷卻結(jié)束時(shí)的金屬模具的溫度，只要有充裕的時(shí)間使溫度－壓力達(dá)到均勻化，并保持緩慢冷卻的速度，根據(jù)模穴的容積注射充填樹脂，就能進(jìn)行高精度地復(fù)制。
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　　4.2 壓制成型法 qf7lQovK  
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　　所謂壓制成型法就是將光學(xué)塑料毛坯放入金屬模具中模壓成光學(xué)塑料零件的一種方法。下面介紹其中一種壓制成型方法--再熔融成型法。 d A[I  
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　　再熔成型法，是將近似于成形品形狀的毛坯，插入具有復(fù)制面形、又使樹脂不能流出的金屬模具中，在模穴容積一定條件下，將模穴中的樹脂加熱至樹脂轉(zhuǎn)化溫度Tg以上，利用因樹脂的膨脹和軟化-熔融所發(fā)生的均勻的樹脂壓力，使樹脂緊密附著到模子的復(fù)制面上，等溫度-壓力均勻后，在相對(duì)容積一定、溫度-壓力均勻條件下，徐徐冷卻至樹脂的熱變形溫度以下，然后打開型模取出壓型成形品的一種光學(xué)塑料零件成形方法。 i_Ab0vye  
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再熔成型法，通過(guò)利用不同的工序確保壓形品的形狀創(chuàng)成和面形精度，緩和了成形品內(nèi)的殘留應(yīng)力和密度分布，實(shí)現(xiàn)了成形品的精度優(yōu)良制作。再熔成型法工藝由下述2道工序組成。 0
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　　（1）毛坯成形工序。使用普通的注射成形法，制作近似于最后成形品形狀的毛坯成形品。 k9xfv@v}  
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　　毛坯成形工序，由于采用的是通常的注射成形法，在將熔融的樹脂向低于樹脂熱變形溫度的模具中注射充填過(guò)程中，表層部就會(huì)驟冷固化，毛坯會(huì)有收縮。若出現(xiàn)面形不能復(fù)制的話，則是殘留應(yīng)力比較大的緣故。 ]^$3S  
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