光学塑料的非球面加工

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1、申报博士况光学塑料的非球面加工2概述光学塑料非球面技术的发展趋势非球面的优点及应用光学塑料的优缺点光学塑料的非球面设计特点和加工方法影响光学塑料透镜质量的主要因素和检验方法光学塑料零件的表面镀膜非球面面形的检测目录3随着非球面设计、检测和制造技术的不断进步，人们也在逐步研制性能更优良的光学塑料，越来越多的新型光电产品开始采用光学塑料非球面零件。光学塑料零件的一大特点是制造简单，容易实现大批量生产，尤其是一些难加工的光学零件的制造。它在可见光的透过率和玻璃元件差不多，紫外和近红外透过可以优于玻璃。概述4光学塑料非球面技术的发

2、展趋势近几年来，我国光学制造企业在光学塑料非球面，特别是小尺寸非球面零件的制造技术方面，有很大的进步。但随着新产品和新技术的发展，仍然在制造设备和技术的提高等方面有巨大的发展空间。5所谓球面和非球面,主要是针对各种光学仪器的镜头或者眼镜的镜片几何形状而言。球面是一种旋转曲面,球面上每一点的曲率半径是相同的。非球面与球面的区别：6非球面的种类：非球面光学曲面包括有回转轴的回转非球面（如抛物面、椭球面、渐开面、双曲面等二次曲面以及高次曲面）。没有任何对称轴的非回转非球面（如离轴非球面以及自由光学曲面）。7非球面的优点：在光学零

3、件中非球面可以消除球面镜片在光传递过程中产生的球差、彗差、像散、场曲及畸变等诸多不利因素,减少光能损失,从而获得高质量的图象效果和高品质的光学特征。光学仪器设备采用非球面镜片优点有重量轻、成本低、使光学系统设计更灵活。8非球面的主要应用：军用方面：军用激光装置、热成像装置、微光夜视头盔、红外扫描装置、导弹引导头和各种变焦镜头等。民用方面：摄像机的取景器、变焦镜头，医疗诊断用的内窥镜,渐进镜片以及数码产品摄像镜头等。9光学塑料的优缺点PMMAPSPC目前最常用的光学塑料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）又叫做亚克力或有机玻璃，有

4、高透明度、低价格、易于机械加工等优点；聚苯乙烯（PS），电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，透光率仅次于有机玻璃；聚碳酸酯（PC）。10光学塑料的优点：（1）能进行大批量生产和降低制造成本由于光学塑料有很好的成型性能，因此用模压法可以很容易地成型，并且可以一模多腔，达到非常大的批量生产能力。因此大大降低了单个零件的制造成本。（2）可以设计非常复杂的形状光学玻璃零件很难研磨和抛光成球面和平面以外的形状。然而用注射成型的方法，光学塑料可以很容易且经济地制造成非球面、微透镜阵列、菲涅耳透镜等面形复杂的零件。11（3）重量轻、耐冲击光

5、学塑料的密度仅为玻璃的1/2~1/3，因此可以减轻系统的重量。光学塑料的耐冲击强度要比玻璃高得多。（4）零件的质量一致由于所有的透镜都是用相同的模芯压制，只要采用合理而稳定的工艺参数，光学塑料零件的面形就能具有非常好的一致性。（5）可以同时压出光学面和定位面12光学塑料的缺点：（1）对温度和湿度等环境的变化更为灵敏。光学塑料的吸湿性和热膨胀系数比玻璃大得多。光学塑料的折射率温度系数比玻璃要大6~50倍。所以一般塑料光学零件的最高连续工作温度不得高于80~120℃。（2）模压成型光学塑料零件存在不同程度的双折射。13（3）注

6、射成型过程影响表面面形精度。由于材料在成型过程中的流动模式，冷却和固化收缩，光学零件的面形精度会受到影响。大多数光学塑料零件在成型时的收缩率一般是模具尺寸的0.1%~0.6%，随材料和生产过程的不同而不同。14光学塑料的加工方法目前光学塑料零件的加工方法有两大类:一类是模塑法，如注射成型、压塑成型、铸塑成型及放射线成型等;另一类是直接加工法，也称机械加工法或冷加工法.即研磨一抛光法和用金刚石车直接切削法。15光学塑料的加工方法注射成型法注射成型法是热塑性塑料的主要成型，适用于大批中小型零件的生产。注射成型的工艺是将塑料加热

7、到流动状态，以很高的压力和较快的速度注入精密的模具中，经过一定时间的冷却零件就可以从模具中提取出来，成型零件经过表面处理，就可以用作光零件，而不用抛光。注射成型法的特点是成型零件的形状范围广，除了产生双凸、双凹、平凸、弯月形等各种透镜外，还可以生产透镜系列、校正镜和非球面透镜，并且生产效率高，成本低。16光学塑料的加工方法压塑成型法压塑成型法也称模压成型法或热压成型法。其工艺是将预热的塑料毛坯放入加热过的模具中，施加压力，是塑料充满型腔，保持加热和加压，使塑料成型，然后脱模取出成型零件。这种方法是我国目前制造塑料光学零件的

8、主要方法，例如，菲涅尔透镜，内反射锥形棱镜等。与注射成型法相比，模压成型工艺容易控制，制品尺寸较大；但如生产批量小，会使模具费用偏高，成本增加。17光学塑料的加工方法铸塑成型法铸塑成型法也称为浇铸法。其工艺是在流动态的塑料单体或部分聚合的塑料中加上适当的引发剂，然后浇入模具中，使其在一定的温度和常压或低