光学冷加工常见不良与分析

冷作模具失效分析及优化对策摘要：冷作模具失效是冷作模具常见质量问题，不仅会影响冷作模具使用性能的良好性，而且还会缩短模具使用寿命，同时也会增大生产加工成本，不利于零件加工的高质量、高效率、低成本完成，所以，就需要采取有效优化对策，避免出现冷作模具失效现象，确保其应用价值和作用的充分发挥。

文章对几种常见的冷作模具失效类型及具体进行了详细分析，提出了几条预防冷作模具失效的合理化对策，具有一定的借鉴和参考价值。

关键词：冷作模具；失效类型；失效原因；优化对策冷冲压模、冷挤压模和冷镦模，是应用最为广泛的冷作模具，任何一种冷作模具的工作条件都比较恶劣，模具受力情况复杂，在多种应力的长期作用下，冷作模具内部的组织结构便会发生变化，出现多种组织损伤，进而造成冷作做模具失效，影响零件生产的顺利进行。

为了减少冷作模具失效现象，改良其结构性能，延长其使用寿命，就需要从模具设计及加工等环节入手，做好冷作模具失效预防措施。

1.冷作模具失效类型及原因1.1断裂失效及原因断裂失效主要是冷作模具在使用过程中，因其表面出现裂纹或者破损所造成的一种失效现象，常见于冷挤压模和冷镦模中，分别表现为脆断和开裂脆断或掉块，凸凹膜破裂、刃口崩刃、冲头折断都属于断裂失效中比较典型的情况。

冷作模具断裂失效与制作材质有着直接的关系，当材质强度和韧度达不到标准时，便会出现断裂失效现象。

对于冷挤压模和冷镦模来讲，在对金属零件塑形过程中，其表面温度会因为挤压受力而迅速升高，容易产生疲劳裂纹，引发断裂失效现象[1]。

1.2磨损失效及原因冷作模具在运行过程中，工作部件与被加工材料处于不断摩擦状态，长时间下去便会造成磨损失效。

冷作模具常见磨损形式主要有均匀磨损、不均匀磨损、局部脱落等，在冲压模中出现几率较高，而冷挤压模和冷镦模中的磨损失效，主要出现在模具型腔位置。

冷作模具磨损是一种必然现象，如果模具工作部件与被加工材料之间的摩擦状态比较稳定，则属于正常磨损，这种磨损与模具材料的抗磨损性能有关；如果模具在局部高压高温状态下，与被加工材料摩擦，便会出现非正常摩擦，两者之间活发生咬合现象，在加工零件表面留下划痕等缺陷。

光学零件冷加工中防腐蚀方法探讨鉴于光学零件冷加工的过程中，由于受各种环境因素的影响，光学玻璃抛光表面的腐蚀极大的困扰着光学冷加工行业的生产，尤其是近几年来，光学玻璃零件中使用ZK、ZF、LaK、ZBaF这些化学稳定性差的系列产品越来越多，零件表面被腐蚀的现象更加严重，因此探讨光学零件冷加工中的防腐蚀方法、提高光学玻璃抛光表面的抗腐蚀能力就显得极其重要。

本文根据多年来在实际加工过程中摸索出的一些防腐经验并结合有关资料，对光学零件冷加工中防腐蚀方法作简要分析。

标签：光学零件冷加工；防腐蚀；方法简单地说光学零件冷加工也就是对已经熔炼好的光学材料进行切割、铣磨、精磨、抛光、清洗等，在这些过程中，由于受到各工序所用辅料和环境温、湿度的影响，光学玻璃抛光表面的腐蚀现象极其普遍，被腐蚀的比例低则10%以上，高则达到100%，极大地影响光学玻璃的生产和利用。

研究表明，采用临时涂层保护法对易腐蚀的ZF、ZK、ZBaF等玻璃具有比较好的效果。

一、防腐蚀方法的难点因为每种玻璃熔炼时都必须要保证它的光学性能及物理化学性能，因此很难做到用改变玻璃的化学组成来提高玻璃的化学稳定性。

1.以R2O—PbO—SiO2成份为基础的ZF系列稳定性差。

我们知道，硅酸盐玻璃的耐潮性首先决定于二氧化硅的含量，硅氧四面体（SiO4）相互连接程度愈大则稳定性愈好。

若玻璃中碱土金属氧化物（RO）的含量增大，玻璃中硅氧结构网络断裂愈多会使玻璃的稳定性下降。

同样，若玻璃中碱金属氧化物（如R2O）的含量增大则稳定性也会下降。

各种氧化物对玻璃的影响一般可归结为：①SiO2含量增大，玻璃的稳定性强；②R2O含量增加，玻璃的稳定性下降；③RO含量增加，玻璃的稳定性下降。

因此，对以R2O—PbO—SiO2成份为基础的ZF系玻璃来说，其PbO含量可达65～70%，稳定性很差。

2.对以BaO—ZnO—B2O3—SiO2成份为基础的ZK系列稳定性差。

ZK系列对玻璃来说，其Ba含量可45～50%，稳定性很差。

光学冷加工工艺嘿，朋友们！今天咱们来聊聊光学冷加工工艺，这可就像是一场在微观世界里玩的超级酷炫“魔术”呢！你看啊，光学冷加工就像是给那些光学材料做超级精细的“美容手术”。

那些镜片啊，就像是一群等待变身的灰姑娘。

一开始，它们可能就是普普通通的玻璃块，毫不起眼，就像路边无人问津的小石子。

可是在光学冷加工工艺的魔法棒下，它们就要开始惊艳变身啦！这个工艺里有研磨这一步，这研磨就像是一场超级耐心的“蚂蚁搬家”。

小小的研磨粒子在镜片表面缓缓移动，一点点地把那些多余的部分带走，就像无数个小工匠在精雕细琢一件绝世珍宝。

这时候，镜片就像个害羞的小姑娘，一点点地露出自己光滑的脸蛋。

接着是抛光，哇塞，这抛光简直就是一场梦幻的“滑冰舞会”。

抛光工具在镜片上优雅地滑动，就像滑冰选手在冰面上翩翩起舞。

而镜片呢，就像那冰面一样，在这个过程中变得越来越光洁，亮得都能闪瞎你的眼，仿佛在说：“看我现在多美，都能当镜子照啦！”还有定心工序，这就像是给光学镜片找“灵魂伴侣”。

要让镜片的中心和它的“搭档”完美契合，就像两个人跳交谊舞，得配合得天衣无缝才行。

要是定不好心，那这镜片就像个找不到路的小迷糊，在光学仪器里可就没法好好工作啦。

镀膜这个环节呢，又像是给镜片穿上一件超级华丽的“魔法外套”。

不同的膜层就像不同风格的衣服，有了这些膜，镜片就像是从乡下来的土妞变成了时尚都市的名媛。

不仅变得更加酷炫，还能抵御各种光线的“小怪兽”，什么紫外线啊、红外线啊，统统不在话下。

光学冷加工工艺里的每一道工序都像是紧密相连的“小火车车厢”，缺一不可。

一个环节出了小差错，就像火车脱了轨，整个镜片的质量就会大打折扣。

这可不像咱们平时马马虎虎做事情，这可是微观世界里的精细活，容不得半点沙子。

有时候，看着那些经过光学冷加工工艺打造出来的精美镜片，我都觉得这简直是人类智慧的“魔法结晶”。

就像从帽子里变出兔子的魔术师一样，我们的工匠们从平平无奇的材料里变出了这些神奇的光学镜片。

光学镀膜产品常见不良分析及改善方法镀膜产品的不良，部分是镀膜工序的本身造成的，部分是前工程遗留的不良，镀膜最终的品质是整个光学零件加工的（特别是抛光、清洗）的综合反映，对策镀膜不良时必须综合考虑，才能真正找到不良产生的原因，对策改善才能取得成效。

一、膜强度膜强度是镜片镀膜的一项重要指标，也是镀膜工序最常见的不良项。

膜强度的不良（膜弱）主要表现为：① 擦拭或用专用胶带拉撕，产生成片脱落；② 擦拭或用专用胶带拉撕，产生点状脱落；③ 水煮15分钟后用专用胶带拉撕产生点状或片状脱落；④ 用专用橡皮头、1Kg力摩擦40次，有道子产生；⑤ 膜层擦拭或未擦拭出现龟裂纹、网状细道子。

改善思路：基片与膜层的结合是首要考虑的，其次是膜表面硬度光滑度以及膜应力。

膜强度不良的产生原因及对策：① 基片与膜层的结合。

一般情况，在减反膜中，这是膜弱的主要原因。

由于基片表面在光学冷加工及清洗过程中不可避免地会有一些有害杂质附着在表面上，而基片的表面由于光学冷加工的作用，总有一些破坏层，深入在破坏层的杂质（如水汽、油汽、清洗液、擦拭液、抛光粉等，其中水汽为主要），很难以用一般的方法去除干净，特别对于亲水性好，吸附力强的基片尤其如此。

当膜料分子堆积在这些杂质上时，就影响了膜层的附着，也就影响了膜强度。

此外，如果基片的亲水性差、吸附力差，对膜层的吸附也差，同样会影响膜强度。

硝材化学稳定性差，基片在前加工过程中流转过程中，表面已经受到腐蚀，形成了腐蚀层或水解层（也许是局部的、极薄的）。

膜层镀在腐蚀层或水解层上其吸附就差，膜牢固度不良。

基片表面有脏污、油斑、灰点、口水点等，局部膜层附着不良，造成局部膜牢固度不良。

改善对策：㈠加强去油去污处理，如果是超声波清洗，应重点考虑去油功能，并保证去油溶液的有效性；如若是手擦，可考虑先用碳酸钙粉擦拭后再清擦。

㈡加强镀前烘烤，条件许可，基片温度能达到300℃以上更好，恒温20分钟以上，尽可能使基片表面的水汽、油汽挥发。

光学冷加工工艺简介1.光学冷加工发展现状我国光学冷加工加工技术，虽然有较长历史但具有完整的生产工艺是在1950年以后。

光学冷加工工艺在1950年之前虽然已有所采用，但完整性不足。

新中国成立以后，经过光学行业各方面人士的努力，逐步形成了较为完善的加工工艺。

经过半个多世纪的发展，本世纪初，我国光学制造业进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力，并取得了较为辉煌的成果。

据不完全统计，我国光学制造能力已达到每年可达五亿件以上。

我国光学冷加工的能力在国际上应当是名列前茅的，但我们的生产工艺却是比较落后的。

主要表现在以下几个方面：（1）不能大批量生产高精度元件。

（2）不能制造高精度的特种光学零件。

究其原因有很多，主要原因如下：（1）生产设备比较落后，精度及速度无法适应现代化生产的需要。

（2）执行工艺规程不够。

（3）没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位。

（4）暂未形成相关的行业法规。

在国际光电产业结构调整、产业转移的趋势下，世界范围内的光学冷加工产能均大规模向中国转移。

目前中国的元件制造商主要给亚洲的光电产品制造商配套生产为主。

国内的传统光学加工企业抓住机遇，向现代光学加工企业转型。

通过与国际先进企业的积极合作，国内企业凭借制造成本优势使企业的生产规模迅速扩大，拉动光学冷加工行业进入一轮高速成长的景气循环，中国大陆成为继中国台湾之后全世界最大规模的光学冷加工产能承接地和聚集地。

国内光学元件产业的发展现状如下：（1）国内企业凭借制造成本优势使企业的生产规模迅速扩大。

（2）国家大幅增加了对光学元器件及光电应用的技术研发与投入。

（3）通过与国际先进企业的积极合作，国内的传统光学加工企业抓住机遇，向现代光学加工企业转型。

（4）不少产品的国内市场主要份额已被中国厂家所占据并保持较大数量的出口。

以上这些都为中国光学元件产业进一步参与国际竞争奠定了可靠的基础。

国内光学元件产业发展势头强硬，但同时有着阻碍产业发展的因素：（1）企业群体庞大，但规模小而分散。

光学冷加工实习报告一：前言我国光学仪器的加工技术，虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。

光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用，但缺乏完整性。

解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力，方逐步形成了较完善的加工方法。

随着科技的发展和时代的进步，我国光学制造业已取得了辉煌的成果，进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力。

据有数字统计的资料，我国光学制造能力已超过了五亿件/年，当然这不包括，一些小型民办企业的生产能力。

在亚洲也好，在世界上也好，中国光学冷加工的能力应当是名列前茅的，但我们的技术水平却是比较落后。

主要是表现在不能大批量生产高精度元器件，大部分企业不能长期稳定生产，不能制造高精度的特种光学零件。

造成此种现象的原因：a.执行工艺规程不够b.没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位c.没有行业法规d.没有软件贸易企业，没有“光学工程”的承包单位。

一周的冷加工实习结束了，通过老师的指导和示范，让我认识光学冷加工和熟悉了操作方法。

我们本次实习主要是做光学冷加工的铣磨工艺，磨边与精磨工艺，抛光工艺，镀膜工艺，检测技术与方法。

二、实习目的了解现代光学冷加工工艺的发展，通过自己动手完成两个凸透镜零件的加工，是学生所学得理论知识与实际相结合，巩固消化所学的知识，托宽知识面，培养实践操作技能。

为以后的找工作打下牢固色基础。

三、实习时间2011年7月9日---7月13日四、实习地点西安工业大学金花校区五、实习部门和单位：教五二楼光学冷加工实验室我校薄膜技术与光学检测实验室，1999年通过陕西省教委、计委、科委三家联合验收，成为省级重点实验室。

陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室由舒朝濂教授任实验室主任，实验室拥有刘卫国教授严一心教授、朱昌教授、郭忠达教授、田爱玲教授等学科带头人。

实验室主要研究方向为薄膜与等离子体技术、光学制造与检测技术、微光电器件制造技术及应用。

实验室含光学工艺、光学检测、真空镀膜、微光电器件制造与检测实验室，拥有光学零件加工与检测、光学薄膜制造与检测、微光电器件制造与检测的主要技术装备，是光学工程专业的教学、科研实践基地。

目录光学冷加工工序----------------------------------------2 玻璃镜片抛光工艺--------------------------------------3 镜片抛光----------------------------------------------4 光学冷加工工艺资料的详细描述--------------------------5 模具机械抛光基本程序（对比）--------------------------7 金刚砂 -----------------------------------------------8 光学清洗工艺-----------------------------------------10 镀膜过程中喷点、潮斑(花斑)的成因及消除方法------------12 光学镜片的超声波清洗技术-----------------------------14 研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响-----------------------17 抛光常见疵病产生原因及克服方法-----------------------23 光学冷却液在光学加工中的作用-------------------------25光学冷加工工序第1道：铣磨,是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质,(约0.05-0.08)起到成型作用.第2道就是精磨工序,是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,固定R值. 第3道就是抛光工序,是将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好。

第4道就是清洗,是将抛光过后的镜片将起表面的抛光粉清洗干净.防止压克. 第5道就是磨边,是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。

第6道就是镀膜,是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜第7道就是涂墨,是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨.第8道就是胶合,是将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合. 特殊工序:多片加工(成盘加工)和小球面加工(20跟轴)线切割根据不同的生产工艺，工序也会稍有出入，如涂墨和胶合的先后次序。

光学镜片冷加工镀膜膜系案例近年来，光学镜片冷加工镀膜膜系技术得到了广泛的应用和推广。

本文将以一个实际案例来说明这种技术的具体应用过程和效果。

这个案例发生在光学设备制造公司，该公司生产的光学镜片广泛应用于各种仪器设备中。

由于光学镜片在使用过程中容易受到污染和划伤的影响，因此需要进行冷加工镀膜膜系处理来增加其表面的硬度和耐磨性。

首先，该公司将光学镜片送交给专业的冷加工设备供应商。

该供应商拥有先进的冷加工设备和技术团队，能够根据客户的要求进行镀膜膜系处理。

在这个案例中，客户要求镀膜膜系的主要目的是增加光学镜片的硬度、耐磨性和光学性能。

然后，供应商将光学镜片进行前处理，包括清洗、除油、去污等工序。

这些工序的目的是将镜片表面的杂质和污渍完全清除，以确保后续的镀膜膜系处理能够得到最佳的效果。

接下来，供应商将光学镜片放置在冷加工设备中进行真空镀膜膜系处理。

该设备采用了先进的离子镀膜技术，能够在低温下对镜片表面进行镀膜处理。

镀膜过程中，通过控制设备参数和使用特定的镀膜材料，能够在镜片表面形成一层硬度较高的保护膜。

在此案例中，供应商采用了氮化硅和氧化硅等材料进行镀膜处理。

氮化硅可以提高镜片的硬度和耐磨性，氧化硅则可以提高镜片的抗污染性能。

经过一系列的镀膜处理，光学镜片的表面质量得到了明显的改善，不仅硬度和耐磨性得到了提高，而且抗污染性能和光学性能也大大改善。

最后，供应商将处理完的光学镜片进行严格的质量检测。

通过对镜片的硬度、耐磨性、光学性能等方面进行测试和评估，确保其质量符合客户的要求。

综上所述，光学镜片冷加工镀膜膜系技术在光学设备制造行业具有重要的应用价值。

通过该技术的处理，能够大幅度提高光学镜片的硬度、耐磨性和光学性能，延长其使用寿命，并且能够有效地防止镜片表面的污染和划伤。

这种技术不仅提升了光学设备的质量和性能，也提高了客户对产品的满意度。

客户对镜片的亚斯要求是越来越高，如何在加工过程中让光圈趋于稳定状态，并且不影响作业效率、不增加成本及保证质量。

现在以成为讨论的“热门话题”。

因此对有代表性（代表性指面形精度难加工、局部误差要求严）的部品，来寻找光圈稳定的基本条件所在。

一、光圈不稳定参考1、加工条件：1) 研磨粉粒子径的大小，与浓度配比的大小，对光圈的影响；研磨粉粒子径太大和浓度太大，对磨皿的曲率半径改变就越大，（凸皿曲率半径变大；凹皿曲率半径变小）如与清水相比，光圈会向高的方向变化；容易引起边垂。

2) 转速的快慢影响光圈局部不规则，磨皿的边缘线速度与中心的线速度不一样。

镜片摆出磨皿的边缘越多，镜片光圈就越向负光圈变化；可造成镜片中心与边缘未均衡磨耗，中低与中高时，镜片的调进与调出便是这一道理。

3) 压力的大小对中心薄与D/T＞10的镜片有直接影响，（在使用串棒加工时尤其明显）压力的大小对面形的影响主要是镜片整个表面受力不均导致。

4) 加工时间也影响面形精度的变化，因研磨遵循余弦磨削，磨皿曲率半径*砂挂完品时刻在修正。

（因始终要保持磨皿曲率半径，研磨皿的中心磨耗快是必然的）。

5) 摆幅大小的调整：摆幅过大，镜片光圈向低光圈变化，并伴有中低出现；摆幅过小，镜片光圈向高光圈变化，并伴有中高出现。

6) 准球芯的调整：准球芯的调整好与差，是影响压力是否均匀施压。

#Huvn4x7) 同轴度的调整：同轴度指主轴、中继治具、磨皿的中心点要求一致。

如未达到中心点要求一致，镜片在作业中跳动，运行不平稳影响面形精度。

8) 串棒高低的调整：串棒压住夹具；夹具带动镜片旋转，串棒高时传输压力就不能保障，串棒低时会容易刮坏磨皿皮。

9) 各部位稳固、锁紧部位的确认。

10) 镜片在磨皿上的偏移量。

111) 镜片摆出多，镜片易产生压印、面本数易变低、摆动到边缘时易翘动。

摆出少磨耗量小，易边垂。

12) 摆臂杆的平行：摆臂杆不平行影响镜片中心线，与磨皿的中心线无法相重迭。