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精密光学元器件在近年来逐渐呈现微型化、轻量化、规模化和精密化的发展趋势,高精度非球面光学玻璃透镜在整个透镜市场中也逐渐占有越来越大的份额。特别是近几年来,非球面透镜在相机镜头、光电通讯设备、医学、军事科技、高密度信息存储读写头、投影、高功率激光、以及和空间技术等领域的越来越广泛的应用,已经极大地刺激了非球面透镜的生产和推动相关技术的发展。 传统的非球面透镜加工方法主要是材料去除法,精密光学玻璃透镜热压成型技术作为一门新兴的精密光学玻璃元件制作工艺,相较于传统的非球面玻璃透镜加工工艺具有高效率、低成本、对环境友好,由于用于压制透镜的模具本身具有极高的形貌精度和表面精度,使得成型后的透镜无需再经过抛光处理等工艺就可以直接使用,非常适合生产精密非球面镜等优点。 光学玻璃热压成型工艺在国外已有许多学者和企业做了大量的研究,并且已经有成熟的商用设备,比如日本TOSHIBA的GMP(Glass Press Molding)系列和美国Moore Nanotech公司的GPM系列。但在国内还未见报道。虽然近十年来该工艺的研究取得了巨大进步,但仍然有许多问题有待研究,如模压透镜的形貌精度、残余应力以及折射率场分布的研究和控制、模具的使用寿命等等。 本文提出了一种低成本的、用于实验研究的小型高精度热压实验炉平台设计方案,并自行研制成型设备,以便深入研究精密光学玻璃透镜热压工艺过程。这样,可以自如地按研究需要安装各类传感器和控制元件,为开展进一步的研究工作提供更多便利与灵活性。 在整个热压成型炉从设计到最终制备的过程中,本文详细比较了国外成型商业设备的各个优缺点,结合我们的实际需求和预期达到的技术指标,从设备的模具驱动方式、加热方式、密封方式、保温结构和支撑系统等多方面进行了详细的设计和选型,对热压成型炉支撑系统做了详细优化设计,并改善了包括密封结构和传动结构在内的关键零部件的结构,之后在对初步加工制造并装配完成的热压成型炉进行了一些重要指标的测试,并对其中出现的问题进行了改进和完善。