光学零件基本加工工艺规程设计

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第 18章 光学零件基本加工工艺 规程设计 工艺规程是光学零件制造过程中的法律 文件,它是根据零件的图纸、生产批量、 车间的加工设备、制造过程中夹具、模 具和检测手段由车间技术人员提出,并 经过一定审查批准程序制定的,每个需 要制造的零件都有相应的工艺规程。 工艺规程的主要内容和制定程序 1.分析被加工零件的技术条件和工艺性; 2.选择毛坯,确定加工余量; 3.根据设备和工模具,设计零件工艺过程; 4.进行工序设计,确定工序加工余量和量具; 5.编制工艺规程和相应表格; 6.按工艺规程,做经济分析。 第一节 工艺审查 就是按照 多、快、好、省 的原则 对产品的 设计合理性 、 结构工艺 性 、 制造经济性 做全面的审查和 综合评定。 一、设计合理性 形状 尺寸 精度 重量 材料 二、结构继承性 三、 “ 三化 ” 程度( 标准化、系列化、通用化 ) 四、先进性:及时适当采用新材料、新技术、新 工艺。 第二节 加工余量 一、基本概念 为了获得所需的零件形状、尺寸 和表面质量,必须从玻璃毛坯上 磨去一定量的光学材料层,此光 学材料层通常称为 加工余量 。 加工余量的种类: 线性尺寸余量 角度余量 工序余量 总加工余量 根据光学零件加工工序的特点,一般零 件的全部加工余量是由下列余量组合而 成的。 锯切余量; 整平余量; 表面粗磨余量; 表面精磨、抛光余量; 定心磨边余量。 二、确定加工余量的原则 最小余量原则 工序衔接原则,即应该使每道工序去除 的余量等于上一道工序产生的破坏层深 度与本道工序产生的破坏层深度之差或 者再乘以安全系数。 )(2.1 1 nn MM c j 1 t j 2 t j 1 t c 图 1 8 - 1 加 工 余 量 的 确 定 A A 三、各工序余量的计算 1.锯切余量与公差 2.研磨、抛光余量与公差 一般可以采用的数据:零件直径小于 10mm时,单面余量取 0.15- 0.20mm,零件直径大于 10mm时,单面余量取 0.20-0.25mm。 3.磨外圆与定心磨边余量与公差 焦距小于 300mm,偏心差要求不高时: 易偏心零件: 四、光学零件毛坯尺寸的计算 1.透镜毛坯尺寸的计算(块料) 毛坯的中心厚度为 d,透镜的最大允 许的中心厚度为 d0,凹面的矢高为 h,单 面精磨余量为 Pj,单面粗磨余量为 Pc,则有 下面关系式: 双凸透镜 d=d0+2(Pj+Pc) 弯月透镜 d=d0+2(Pj+Pc)+h 双凹透镜 d=d0+2(Pj+Pc)+h1+h2 2.棱镜毛坯尺寸的计算 设三棱镜的角度分别是 、 、 ,其对 应的面为 3、 2、 1,毛坯的尺寸为 Lx,精磨余 量为 Pj,粗磨余量为 Pc,则有下列关系式: Lx1=L1+(Pj+Pc)(ctan /2+ctan /2) Lx2=L2+(Pj+Pc)(ctan /2+ctan /2) Lx3=L3+(Pj+Pc)(ctan /2+ctan /2) 第三节 工艺规程的设计原则和步骤 一、一般原则 原则:在一定的条件下,如何 保证以最低的成本和最高的效 率来达到零件图上的全部尺寸、 形状、位置精度、表面质量和 其他技术要求。 全面了解、熟悉零件图技术条件以及其他原始资料, 进行综合分析; 首先考虑选用通用样板和仪器,如果没有,设计必 要的专用样板和专用仪器。 设计工艺规程时,应先从最后一道工序开始考虑。 如透镜加工余量,应先从定中心磨边余量开始给定 直径尺寸;棱镜和平面镜应先从抛光开始给定厚度 尺寸。然后再考虑相应的工序余量和尺寸。 设计必要的工装和选择必要的辅助材料。 编写和工艺规程有关的目录和各种明细表。 二、设计步骤 (一)设计球面标准样板(透镜) (二)确定透镜定中心磨边工艺过程(透镜) 根据零件的中心偏要求,确定是否定中心磨边; 根据零件尺寸大小,中心偏差要求的精度和设备 情况确定磨边方法; 定中心磨边余量的确定; 选择定中心磨边的工装夹具和辅料; 编制透镜定心磨边工艺规程 。 (三)设计球面工作样板(透镜) 按磨边前的零件直径确定工作样板的 直径。工作样板由标准样板套制而成。 (四)确定精磨抛光工艺规程 1、确定加工顺序 透镜精磨抛光:平面先于球面;凹面先于 凸面;曲率半径大的表面先于曲率半径小的表 面;表面疵病要求低的先加工。 棱镜精磨抛光:基准面或辅助基准面先加 工;不规则的工作面或零件重心不通过它的工 作面先加工;表面疵病要求低的先加工;角度 精度要求高的先加工(屋脊棱镜除外);容易 修改光学平行差的面最后加工。 2、设计镜盘和磨具 3、确定精磨抛光余量 4、选择精磨抛光的设备及辅助材料 5、 编制精磨抛光工艺规程 (五)确定粗磨工艺规程 确定加工顺序 透镜粗磨:先加工曲率半径大的面; 先加工凹面;钻孔一般在开球面之前; 铣槽根据零件结构安排。 棱镜粗磨:基准面或辅助基准面先加 工,工作面较大(或能使下道工序成条 或成对)加工的面先加工;铣槽后加工。 确定粗磨余量 确定粗磨完工尺寸 设计粗磨工装 选择粗磨辅助材料 编制粗磨工艺规程 (六)确定毛坯尺寸并绘制毛坯图 (七) 编制工艺规程,填写工艺卡片 设计工艺规程时,要充分发挥现有的生产技 术手段,同时应适当的采用最新的工艺技术。 工艺规程一旦确定下来,生产人员必须严格 遵守。当然工艺规程也不是一成不变的,随 着科学技术的发展,到一定时期,工艺规程 必须修改,否则就会阻碍生产的发展。 典型光学零件工艺规程举例 对玻璃的要求: nd (nf-nc) 光学均匀性 应力双折射 条纹度 气泡度 光吸收系数 对光学零件的要求: N N R B C q 效 什么是光学元件工艺规程?编制工艺规 程,需要考虑的主要内容有哪些? 欲加工一等腰直角棱镜,其中要求完工 的直角边长度 L=40mm,查表得到粗磨 和精磨的加工余量分别为 Pc=1.2mm和 Pj=0.2mm,试计算毛坯尺寸 LX1、 LX2 和 LX3。
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