为实现小口径双非球面硫系玻璃镜片的高精度批量制造, 通过仿真与实验, 对镜片模压成型冷却阶段的冷却间隙进行了研究, 揭示了其对镜片成型质量的影响规律。首先, 对硫系玻璃模压成型的高温粘弹性力学模型、结构松弛模型以及界面热传递模型进行了分析, 并将其应用于仿真研究; 其次, 对目标镜片进行了模压成型仿真, 探讨了冷却间隙条件对镜片内部温度、应力分布以及轮廓偏移量的影响; 最后, 进行了与仿真研究相对应的模压成型实验, 分析了冷却间隙条件对成型镜片表面形状精度PV、表面粗糙度Ra及轮廓偏移量的影响, 并将仿真与实验结果进行了对比研究, 以验证仿真模型和结果的有效性。仿真分析结果表明: 冷却间隙为0.1 mm时, 镜片冷却后应力最小, 为3.897 MPa; 成型镜片非球面ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为1.054 μm和0.858 μm。实验结果表明: 冷却间隙为0.1 mm时, 模压得到的成型镜片表面质量最好, ASP1和ASP2的PV值分别为170.8 nm和223.6 nm, Ra值分别为22.7 nm和24.9 nm, 轮廓偏移量最大值分别为0.896 μm和0.738 μm。因此, 可确定最小冷却间隙为0.1 mm。仿真与实验结果具有较好的一致性, 冷却间隙对小口径双非球面硫系玻璃镜片的成型质量有一定的影响, 确定最小冷却间隙可有效提高成型镜片的表面质量。

为实现小口径双非球面硫系玻璃镜片的精密模压成型制造, 通过正交模压成型实验, 研究了相关工艺参数对成型镜片质量的影响规律。首先, 介绍了模压成型过程和用于实验的PFLF7-60A型多工位模压成型机床, 并根据非球面曲线公式设计了目标镜片。然后, 选定了一种环保型硫系玻璃IRG205, 通过VFT方程拟合了玻璃粘度与温度之间的关系, 确定了模压温度, 并对各工位实验参数进行了设置。最后, 利用无镀膜模具及球形预形体进行了正交模压成型实验, 分析了实验条件下模压温度、加压载荷及保持压力等成型工艺参数对镜片成型质量(形状精度PV、表面粗糙度Ra及轮廓偏移量)的影响规律, 并获得了优化的成型工艺参数。结果显示: 在优化的工艺参数下, 成型镜片ASP1和ASP2的PV值分别为129.2 nm和174.8 nm, Ra值分别为19.6 nm和25.6 nm, 轮廓偏移量分别为0.614 μm和2.682 μm, 基本满足镜片高精度应用的要求, 为小口径双非球面硫系玻璃镜片的高精度批量制造提供了参考和依据。