光学零件基本加工工艺规程设计

第 18章 光 学 零 件 基 本 加 工 工 艺规 程 设 计 n 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 。 n 工 艺 规 程 的 主 要 内 容 和 制 定 程 序n 1.分 析 被 加 工 零 件 的 技 术 条 件 和 工 艺 性 ；n 2.选 择 毛 坯 ， 确 定 加 工 余 量 ；n 3.根 据 设 备 和 工 模 具 ， 设 计 零 件 工 艺 过 程 ；n 4.进 行 工 序 设 计 ， 确 定 工 序 加 工 余 量 和 量 具 ；n 5.编 制 工 艺 规 程 和 相 应 表 格 ；n 6.按 工 艺 规 程 ， 做 经 济 分 析 。 第 一 节 工 艺 审 查n 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 。 n 一 、 设 计 合 理 性n 形 状n 尺 寸n 精 度n 重 量n 材 料n 二 、 结 构 继 承 性n 三 、 “ 三 化 ” 程 度 （ 标 准 化 、 系 列 化 、 通 用 化 ）n 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n 一 、 基 本 概 念n 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 。 n 加 工 余 量 的 种 类 ：n 线 性 尺 寸 余 量n 角 度 余 量n 工 序 余 量n 总 加 工 余 量 n 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 。n 锯 切 余 量 ；n 整 平 余 量 ；n 表 面 粗 磨 余 量 ；n 表 面 精 磨 、 抛 光 余 量 ；n 定 心 磨 边 余 量 。 )(2.1 1 nn MM 三 、 各 工 序 余 量 的 计 算n 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 n 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 n 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 n 一 、 一 般 原 则n 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 。 n 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 ；n 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 。n 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 。 n 设 计 必 要 的 工 装 和 选 择 必 要 的 辅 助 材 料 。n 编 写 和 工 艺 规 程 有 关 的 目 录 和 各 种 明 细 表 。 二 、 设 计 步 骤n （ 一 ） 设 计 球 面 标 准 样 板 （ 透 镜 ）n （ 二 ） 确 定 透 镜 定 中 心 磨 边 工 艺 过 程 （ 透 镜 ）n 根 据 零 件 的 中 心 偏 要 求 ， 确 定 是 否 定 中 心 磨 边 ；n 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 ； n 定 中 心 磨 边 余 量 的 确 定 ；n 选 择 定 中 心 磨 边 的 工 装 夹 具 和 辅 料 ；n 编 制 透 镜 定 心 磨 边 工 艺 规 程 。 n （ 三 ） 设 计 球 面 工 作 样 板 （ 透 镜 ）n 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 。 n （ 四 ） 确 定 精 磨 抛 光 工 艺 规 程n 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 。 n 2、 设 计 镜 盘 和 磨 具n 3、 确 定 精 磨 抛 光 余 量n 4、 选 择 精 磨 抛 光 的 设 备 及 辅 助 材 料n 5、 编 制 精 磨 抛 光 工 艺 规 程 （ 五 ） 确 定 粗 磨 工 艺 规 程 n 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 。 n 确 定 粗 磨 余 量n 确 定 粗 磨 完 工 尺 寸n 设 计 粗 磨 工 装n 选 择 粗 磨 辅 助 材 料n 编 制 粗 磨 工 艺 规 程 n （ 六 ） 确 定 毛 坯 尺 寸 并 绘 制 毛 坯 图n （ 七 ） 编 制 工 艺 规 程 ， 填 写 工 艺 卡 片n 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 。n 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 n 对 玻 璃 的 要 求 ：n ndn (nf-nc)n 光 学 均 匀 性n 应 力 双 折 射n 条 纹 度 n 气 泡 度n 光 吸 收 系 数 n 对 光 学 零 件 的 要 求 ：n Nn Nn Rn n Bn Cn qn 效 n 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 ？n 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。