本发明涉及光学零部件加工成形模具领域，特别是涉及一种精密模具控温控性的方法及其精密模具。
背景技术：
模具的超精密制造是实现光学零部件精密成形技术的首要基础。磷化镍ni-p材料，硬度可达到500-600hv，高温服役性能良好，且具有较好的切削性能，通过单点金刚石切削技术，能获得表面粗糙度优于10nm，形貌误差优于0.3μm的光学表面，是作为成形模具的理想材料。光学零部件成形加工需要将材料和模具一起加热到光学材料转化温度以上，控制成形压力将模具表面形状复制到材料表面，然后冷却取出光学零部件。
但是，现有的光学零部件精密模具在使用一段时间后，会出现所成形的光学零部件的精度降低的问题，需要对模具进行更换或修复，因此现有的光学零部件精密模具具有使用寿命较短的问题；申请公布号为cn105385999a的中国专利公开了一种延长镜头模具钢循环使用寿命的方法，通过在模具钢表面沉积类金刚石，通过工艺的改进提高了sp3键合的含量，使其硬度等性能显著提高，延长其使用寿命，也就是说，该专利文件通过改进模具表面材料性质来提高模具钢的性能，以提高使用寿命，然而，其避免的是模具钢的磨损问题，并没有涉及如何提高光学零部件的成形精度，没有公开如何从成形精度方面来提高模具的使用寿命。为了保持成形精度，现有技术中通常采用镀膜的手段，但是镀膜之后所达到的技术效果有限，使用寿命的延长并不理想；模具在一个完整的生产周期内需要经历升温、降温的热循环过程，光学材料种类繁多，其成形温度最高可达800℃，经过研究发现，磷化镍ni-p材料在超过400℃的高温下容易发生晶相组织变化，材料从非晶态转变成晶态，其间会在模具表面析出镍晶粒，且随着温度的提高，热循环次数的增多，晶粒也将变得更加粗大，最终影响光学零部件的成形精度；镀膜厚度往往比较薄，厚度在几百纳米，而析出的镍晶颗粒尺寸为微米级，析出的镍晶颗粒会恶化膜层平整度，最终还是会影响成型精度和模具寿命；因此，如何更好的延长模具保持成形精度的使用时间，即延长模具的使用寿命是亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种精密模具控温控性的方法及其精密模具，以解决上述现有技术存在的问题，能够通过降低模具成形加工时的温度来控制镍晶的析出以保持模具的成形精度，进而提高模具的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种精密模具控温控性的方法，包括以下步骤：
1)根据光学零部件在一面有结构还是在两面均有结构，选择在上模和/或下模的工作面制备磷化镍ni-p镀层；
2)在所述磷化镍ni-p镀层上加工出光学零部件微结构；
3)在具有光学零部件微结构的所述上模和/或所述下模加工出流体通道，所述流体通道用于通冷却液体；
4)在所述流体通道内通入循环的冷却液体，控制所述上模和/或所述下模的温度低于350℃。
优选地，所述冷却液体为冷却水，通入时温度为20℃。
优选地，使用模具对光学零部件进行加工成形的过程中需要对模具加热，在对模具进行加热前就开始通冷却水。
优选地，步骤1)中，在光学零部件只有一面有结构时，选择上模的工作面制备磷化镍ni-p镀层。
本发明还提供一种精密模具，在使用时应用前述的精密模具控温控性的方法，包括上模和下模，所述上模和/或所述下模的工作面上设置有磷化镍ni-p镀层，所述磷化镍ni-p镀层表面加工有光学零部件微结构；在加工有光学零部件微结构的所述上模和/或所述下模内部靠近工作面的位置设置有流体通道；所述流体通道用于通循环的冷却液体以保持所述上模和/或所述下模的温度低于350℃。
优选地，设置有所述流体通道的所述上模和/或所述下模连接有温度控制模块，所述温度控制模块包括设置在所述上模和/或所述下模上靠近工作面的温度传感器，当所述温度传感器检测的温度超出350℃时，调节所述冷却液体的流速大小或控制其通断，以保持温度低于350℃。
优选地，所述上模和所述下模的外侧依次套设有内筒和外筒，所述内筒低于所述上模和所述下模的高度之和，且与所述上模和所述下模接触并对其上下移动进行导向，所述外筒高于所述上模和所述下模的高度之和，且能够在压制时限定所述上模和所述下模之间的间隙。
优选地，所述上模的上端设置有第一凸缘、所述下模的下端设置有第二凸缘，所述内套筒套设在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间，所述外套筒套设在所述第一凸缘、所述第二凸缘以及所述内套筒的外侧。
优选地，所述光学零部件微结构包括非球面、自由曲面、微结构阵列、微透镜阵列。
优选地，所述流体通道的竖直截面为u型，设置有多个，且均匀分布在所述上模和/或所述下模内部，所述流体通道的进口和出口均设置在所述上模和/或所述下模的外端面。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明根据光学零部件是单面还是双面结构，在模具的上模和/或下模加工光学零部件微结构，在具有光学零部件微结构的上模和/或下模加工出流体通道，流体通道内通冷却液体来对模具降温，能够降低模具工作面的温度，使其在绝大部分时间低于磷化镍ni-p材料的结晶温度，从而能够最大程度的降低镍晶的析出，进而避免了镍晶颗粒对于光学零部件成形精度的影响，也就延长了模具的使用寿命；
(2)本发明在上模和下模的外侧套设有内筒，内筒低于上模和下模的高度之和，且与上模和下模接触并对其上下移动进行导向，即通过设置内套筒能够保持上下模具对中；在内筒的外侧设置有外筒，外筒高于上模和下模的高度之和，且能够在压制时限定上模和下模之间的间隙，即通过设置外筒能够保持模压时候的压力并控制镜片厚度精度；
(3)本发明在光学零部件只有一面有结构时，选择在上模或下模的工作面制备磷化镍ni-p镀层，也就是说，在光学零部件没有结构的一面是不制备磷化镍ni-p镀层的，并且，也不进行流体通道的设置，能够始终保持高温，在将毛坯材料放置到模具后能够快速达到毛坯的软化温度，从而能够在避免镍晶颗粒对光学零部件成形精度和模具使用寿命的影响的前提下保证工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明合模前的模具状态剖视图；
图2为本发明合模后的模具状态剖视图；
其中，1、上模；11、流体通道；12、光学零部件微结构；2、下模；3、内套筒；4、外套筒；5、毛坯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种精密模具控温控性的方法及其精密模具，以解决现有技术存在的问题，能够通过降低模具成形加工时的温度来控制镍晶的析出以保持模具的成形精度，进而提高模具的使用寿命。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
结合图1和图2所示，本发明提供一种精密模具控温控性的方法，包括以下步骤：
1)根据光学零部件在一面有结构还是在两面均有结构，选择在上模1和/或下模2的工作面制备磷化镍ni-p镀层，也就是说，当光学零部件在一面具有结构另一面为平面时，只需要在上模1或者下模2的工作面制备磷化镍ni-p镀层，只有在光学零部件两面均有结构时，才需要既在上模1又在下模2上制备磷化镍ni-p镀层，需要注意的是，磷化镍ni-p镀层的厚度要大于光学零部件表面结构的高度，以使得在磷化镍ni-p镀层上能够加工出光学零部件微结构12；
2)通过超精密加工方式在磷化镍ni-p镀层上加工出光学零部件微结构12，需要说明的是，具体的超精密加工方式为本领域技术人员所知晓的，并不是本发明的创造性的点，在此不再赘述；
3)在具有光学零部件微结构12的上模1和/或下模2加工出流体通道11，流体通道11用于通冷却液体，需要说明的是，流体通道11的加工可以在步骤1)即制备磷化镍ni-p镀层之前完成也可以在之后完成，并没有特定的限制；
4)在流体通道11内通入循环的冷却液体，冷却液体在室温(18℃-25℃)状态下可以直接利用，无需经过制冷，控制上模1和/或下模2的温度低于350℃，此温度范围能够尽量的避免或减少磷化镍ni-p镀层在高温环境下发生晶相组织变化而析出镍晶粒，从而将镍晶粒对光学零部件成形精度的影响降至最低。
其中，流体通道11内通入的冷却液体一般为冷却水，本发明优选在通入时的温度为20℃，当然，为保证冷却效果，冷却水是循环利用的，并且可以在模具外部设置对冷却水循环管路的散热设施，例如设置冷却风扇或散热片等。
使用模具对光学零部件进行加工成形的过程中需要对模具加热，加热的目的是将上模1和下模2之间的毛坯5进行加热软化，达到塑性状态，而本发明在对模具进行加热前就开始向流体通道11内通入冷却水，以能够避免升温过快达到镍晶的析出温度，并且，加热过程采用红外辐射加热的方式，能够迅速的进行加热或切断热源，也有利于对模具的温度进行控制。
需要注意的是，步骤1)中，在光学零部件只有一面有结构时，优先选择上模1的工作面制备磷化镍ni-p镀层，也就是说，在上模1的工作面制作光学零部件微结构12，这样一来，在模压时，将毛坯5首先放置在下模2上升温(此时，下模2没有通冷却水，温度相对较高)，能够将毛坯5快速升温而不会影响上模1的磷化镍ni-p镀层，在模压时上模1下行，在很短的时间完成模压过程，因此，能够保证模压效果的同时充分避免对上模1的磷化镍ni-p镀层的影响。
本发明还提供一种精密模具，在使用时应用前述的精密模具控温控性的方法，如图1和图2所示，模具包括上模1和下模2，上模1和/或下模2的工作面上设置有磷化镍ni-p镀层，磷化镍ni-p镀层表面加工有光学零部件微结构12；在加工有光学零部件微结构12的上模1和/或下模2内部靠近工作面的位置设置有流体通道11，需要说明的是，流体通道11为直接在模具上加工出的通道或者在通道内设置的管路，对于流体通道11的形状可以有多种设置方式，例如，沿平行于工作面的螺旋环形结构、竖向截面为u型的结构等，当然，模具在制作时需分体加工或者铸造成型以能够形成特殊的内部结构，具体的制作过程为本领域技术人员所知晓的，此处不再赘述；流体通道11用于通循环的冷却液体以保持上模1和/或下模2的温度低于350℃，对于温度控制方式，可以采用非接触的温度检测(例如红外线测温)方式进行，此时直接监测到的是模具表面的温度，还可以采用在模具内部设置温度传感器的方式进行检测，另外，还可以通过监测冷却液体的温度实现对模具温度的间接监测。
为实现温度控制，本发明在设置有流体通道11的上模1和/或下模2连接有温度控制模块，温度控制模块包括控制器和与控制器电连接的设置在模具内部靠近工作面的温度传感器，当温度传感器检测的温度超出350℃时，就会反馈温度信号到控制器，在控制器的作用下控制泵体是否启动或暂停，或者控制液体流通的管路上的阀门开启的大小，以能够调节冷却液体的流速大小或控制其通断，从而能够保持模具的温度低于350℃，而且，需要注意的是，如果有必要还可以通过控制器控制是否进行加热以控制温度的波动范围。
上模1和下模2的外侧依次套设有内套筒3和外套筒4，内套筒3低于上模1和下模2的高度之和，且与上模1和下模2接触并对其上下移动进行导向，从而能够限定上模1的移动位置精度，保证模压的光学零部件的精度符合要求，另外，内套筒3还可以与上模1和下模2共同形成对毛坯5的封闭空间，从而在工作过程中能够避免外界气流对于毛坯5的温度的影响，避免温度散失；外套筒4高于上模1和下模2的高度之和，且能够在压制时限定上模1和下模2之间的间隙，也就是说，当设备的压板带动上模1下行时，压板达到一定位置会受到外套筒4的限位而无法继续下行，此时便保持在这一位置，从而能够控制上模1和下模2之间的间隙也就是毛坯5成形后的光学零部件的高度方向的结构尺寸，从而提高其成形精度。
具体的，上模1的上端设置有第一凸缘、下模2的下端设置有第二凸缘，内套筒3套设在第一凸缘和第二凸缘之间，外套筒4套设在第一凸缘、第二凸缘以及内套筒3的外侧，需要注意的是，上模1和下模2与内套筒3之间是导向配合的关系，因此，其之间的间隙应该足够小以保证足够的导向精度，并且可以在之间设置润滑油以提高润滑效果，第一凸缘、第二凸缘与外套筒4之间并非导向配合的关系，因此，其之间的间隙相对较大，不需要进行特别的设置。
根据光学零部件的结构种类，在上模1和/或下模2的磷化镍ni-p镀层上相应的加工有光学零部件微结构12，包括非球面、自由曲面、微结构阵列、微透镜阵列等等。
流体通道11可以设置成的竖直截面为u型的结构，并排设置有多个，且均匀分布在上模1和/或下模2内部，而且，由于内套筒3和外套筒4将上模1和下模2整体包裹起来，此时，流体通道11的进口和出口相应的设置在上模1和下模2的端面位置，再相应的连通外部的流体管路。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
1.一种精密模具控温控性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据光学零部件在一面有结构还是在两面均有结构，选择在上模和/或下模的工作面制备磷化镍ni-p镀层；
2)在所述磷化镍ni-p镀层上加工出光学零部件微结构；
3)在具有光学零部件微结构的所述上模和/或所述下模加工出流体通道，所述流体通道用于通冷却液体；
4)在所述流体通道内通入循环的冷却液体，控制所述上模和/或所述下模的温度低于350℃。
2.根据权利要求1所述的精密模具控温控性的方法，其特征在于：所述冷却液体为冷却水，通入时温度为20℃。
3.根据权利要求2所述的精密模具控温控性的方法，其特征在于：使用模具对光学零部件进行加工成形的过程中需要对模具加热，在对模具进行加热前就开始通冷却水。
4.根据权利要求1-3任一项所述的精密模具控温控性的方法，其特征在于：步骤1)中，在光学零部件只有一面有结构时，选择上模的工作面制备磷化镍ni-p镀层。
5.一种精密模具，在使用时应用如权利要求1-4任一项所述的精密模具控温控性的方法，其特征在于：包括上模和下模，所述上模和/或所述下模的工作面上设置有磷化镍ni-p镀层，所述磷化镍ni-p镀层表面加工有光学零部件微结构；在加工有光学零部件微结构的所述上模和/或所述下模内部靠近工作面的位置设置有流体通道；所述流体通道用于通循环的冷却液体以保持所述上模和/或所述下模的温度低于350℃。
6.根据权利要求5所述的精密模具，其特征在于：设置有所述流体通道的所述上模和/或所述下模连接有温度控制模块，所述温度控制模块包括设置在所述上模和/或所述下模上靠近工作面的温度传感器，当所述温度传感器检测的温度超出350℃时，调节所述冷却液体的流速大小或控制其通断，以保持温度低于350℃。
7.根据权利要求6所述的精密模具，其特征在于：所述上模和所述下模的外侧依次套设有内筒和外筒，所述内筒低于所述上模和所述下模的高度之和，且与所述上模和所述下模接触并对其上下移动进行导向，所述外筒高于所述上模和所述下模的高度之和，且能够在压制时限定所述上模和所述下模之间的间隙。
8.根据权利要求7所述的精密模具，其特征在于：所述上模的上端设置有第一凸缘、所述下模的下端设置有第二凸缘，所述内套筒套设在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间，所述外套筒套设在所述第一凸缘、所述第二凸缘以及所述内套筒的外侧。
9.根据权利要求5-8任一项所述的精密模具，其特征在于：所述光学零部件微结构包括非球面、自由曲面、微结构阵列、微透镜阵列。
10.根据权利要求9所述的精密模具，其特征在于：所述流体通道的竖直截面为u型，设置有多个，且均匀分布在所述上模和/或所述下模内部，所述流体通道的进口和出口均设置在所述上模和/或所述下模的外端面。
技术总结