微透镜阵列是重要的光学元器件,在航空航天、光学电子、激光通信等众多领域中发挥着重要作用。微透镜阵列单元结构小、集成度高、形状精度高,并且表面质量需达到光学镜面要求。注塑成型可以实现微透镜阵列的大批量、高精度加工制造,其中微透镜阵列模具是决定微透镜阵列精度的关键因素之一,因此要求微透镜阵列模具具有高精度、耐疲劳等特点。现有的微透镜阵列模具加工方法,包括微铣削、微磨削等,存在加工效率低或者加工精度差等问题。压痕法,本来主要用于对材料硬度等机械性能的测量,本论文将其作为一种新型的加工方法用于微透镜阵列模具制造。通过压痕试验成形的加工方法,在模具试件表面加工出具有微透镜单元形状的凹痕阵列,然后结合超精密切削法,修整模具表面形状,最终获得微透镜阵列模具。这种加工方法加工效率高、加工精度更易控制、工艺过程简单且成本较低。本文的研究从理论计算、模拟仿真和试验验证三个方面展开,分析了压痕法成形微透镜阵列模具的加工精度及其提高方法。影响微透镜阵列形状精度的因素主要包括成形过程中压痕压力卸载后模具材料发生弹性回复引起的单个微透镜单元的形变误差,以及新成形微透镜单元的变形过程对的邻近已成形微透镜单元造成的二次形变误差。为提高压痕法加工微透镜阵列模具的加工精度,本文从微透镜单元形状精度与微透镜阵列形状精度两个方面开展研究,并提出优化方法。首先,以金属弹塑性变形理论和接触力学为理论基础,分析压痕成形过程中材料的变形原理与弹性回复机制,通过仿真模拟计算得到微透镜单元横截面轮廓的弹性回复量,提出压头形状误差补偿法,即将计算得的横截面轮廓弹性回复量补偿到压头的形状中,使用补偿压头完成压痕成形,最终得到具有高形状精度的微透镜单元;其次,进一步分析微透镜单元的表面质量,研究压头表面质量对最终加工质量的影响,发现压头表面缺陷会复制到微透镜单元表面,并且随着压深的增大,微透镜单元表面粗糙度也增大;然后,仿真分析并试验验证了不同间距下邻近微透镜单元的压痕成形对最终微透镜阵列模具表面残余应力与应变分布的影响以及对工件表面有效横截面形状精度的影响,得出邻近微透镜单元成形过程相互无影响的临界阵列间距;最后,提出多压头成形微透镜阵列的方法,其中多压头中有一个压头用于新微透镜单元的成形,其余的用于保证相邻已成形微透镜单元的形状不被破坏,从而实现了更小间距微透镜阵列模具的压痕成形加工,最终实现极小微结构的精密加工。