光學(xué)零件加工技術(shù)課程設(shè)計工藝規(guī)程編制模板

1、第十五章 光學(xué)零件工藝規(guī)程編制工藝規(guī)程的作用： 工藝規(guī)程是光學(xué)零件加工的主要技術(shù)文件，是組織生產(chǎn)不可缺少的技術(shù)依據(jù)。 合理的工藝規(guī)程是保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、反映生 產(chǎn)過程和工藝水平的綜合技術(shù)資料。 要想編制出合理的工藝規(guī)程，必須掌握光學(xué)零件的制造特點，考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件，并盡可能采用新工藝。光學(xué)零件加工技術(shù)是在不斷發(fā)展的，對不同生產(chǎn)方式、不同 生產(chǎn)規(guī)模、不同加工對象來說，工藝規(guī)程是有較大區(qū)別的，例如： 古典法、高速加工法。§151 編制工藝規(guī)程的一般原則光學(xué)零件常規(guī)加工工藝規(guī)程編制的一般原則如下：一、對光學(xué)零件圖進行工藝審查在編制工藝規(guī)程時： 要熟悉產(chǎn)品圖紙的技術(shù)條件， 熟悉其他

2、原始資料， 進行綜合技術(shù)分析， 審查零件圖的設(shè)計合理性、結(jié)構(gòu)工藝性及經(jīng)濟性。二、確定加工路線及加工方法 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)（大量生產(chǎn)還是小量生產(chǎn)） 確定生產(chǎn)類型（小 量、成批、大量？） ， 按照生產(chǎn)類型及零件的材料、形狀、精度、尺寸要求決定 毛坯類型， 根據(jù)生產(chǎn)類型與毛坯類型確定加工路線和加工方法。三、設(shè)計必要的專用樣板，或選擇通用樣板。主要是標(biāo)準(zhǔn)樣板和工作樣板。四、確定加工余量及毛坯尺寸根據(jù)生產(chǎn)類型、加工方法、毛坯類型確定各工序的加工余量。應(yīng)先從最后一道工序開始確定加工余量，例如，透鏡的加工余量應(yīng)先從定心磨邊開始給定直徑尺寸，棱鏡和平面鏡應(yīng)先從拋光開始給定厚度尺寸，然后再考慮各工序中的相應(yīng)余量。最

3、后給出總 余量和毛坯尺寸。五、設(shè)計及選用工夾具、機床、測量儀器 在確定加工路線和加工余量后，按各工序的要求，設(shè)計必要 的工、夾具，如透鏡的精磨、拋光工、夾具設(shè)計，包括粘結(jié)膜、 貼置模、精磨模、拋光模等的設(shè)計。并根據(jù)生產(chǎn)條件選用機床和 測量儀器。六、選用必需的光學(xué)輔料。光學(xué)零件生產(chǎn)中所使用的光學(xué)輔料主要有 清洗材料、粘結(jié)材 料、磨料、拋光劑、拋光模層材料、保護材料 等，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需 要進行認(rèn)真地選擇。七、填寫光學(xué)零件工藝卡片 將光學(xué)零件工藝規(guī)程編制的結(jié)果寫入工藝卡片，作為技術(shù)文 件，直接用于管理和指導(dǎo)生產(chǎn)。§ 152 透鏡工藝規(guī)程編制的步驟透鏡工藝規(guī)程編制的步驟如下：一、設(shè)計球面標(biāo)準(zhǔn)樣

4、板1、參照第十章表 10-1 確定標(biāo)準(zhǔn)樣板的外形和尺寸。2、若系弧形樣板則按如下步驟設(shè)計、計算：（1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣板的外徑大小，選擇球徑儀的測環(huán)口徑。測環(huán)口徑應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)樣板直徑小 510 mm為宜。（2）根據(jù)球徑儀測環(huán)的形式，確定球面矢高計算公式，計算 矢高（一般應(yīng)給出凹凸面的矢高和） 。（3）按圖紙規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)樣板精度等級/ R,取其1/21/5 / R來計算矢高的制造公差 .（4）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)樣板制造用的各種球模和夾具。二、設(shè)計球面工作樣板1、按磨邊前的零件直徑確定工作樣板的直徑和其他尺寸。工作樣板的直徑一般大于零件直徑13mm工作樣板的其他尺寸見§ 10-1 。2、設(shè)計工作樣板制造用的各

5、種球模和夾具。三、確定透鏡定中心磨邊的工藝過程1、根據(jù)零件中心偏差的要求，確定是否需要定中心磨邊。2、根據(jù)零件直徑、中心偏差要求的大小和設(shè)備情況確定定中心磨邊方法。3、確定定中心磨邊的余量，一般可按下列情況考慮。(1) 焦距？/ < 300伽的透鏡，磨邊余量按第八章表8-2選取< 但當(dāng)中心厚度與邊緣厚度相差較小時， 磨邊余量要按邊 厚差計算公式來計算，見§ 8-4 。(2) 焦距?x> 300mm的透鏡，磨邊余量一般按可能控制的邊 厚差計算，見§ 8-4 。(3) 偏心透鏡的磨邊余量，取上述磨邊余量與偏心量之和。(4) 確定厚透鏡磨邊余量時，要考慮厚度方向

6、的偏斜。4 、選擇定中心磨邊用的工具及輔助材料(1) 設(shè)計或選擇定中心磨邊用的接頭和輔助工具。( 2) 選擇磨論、磨邊膠、冷卻液、清洗劑等。5 、編制透鏡定中心磨邊工藝的規(guī)程四、確定透鏡的精磨、拋光工藝過程1 、加工順序( 1 ) 應(yīng)加工曲率半徑大的一面，若是修厚度尺寸或修邊厚差的 零件，應(yīng)先加工曲率半徑小的一面。( 2) 應(yīng)先加工表面疵病要求低的表面。( 3) 對凹凸球面透鏡，應(yīng)先加工凹面。2、設(shè)計鏡盤鏡盤的設(shè)計，見第十一章。3、設(shè)計模具(1) 按鏡盤尺寸確定粘結(jié)模、精磨模、拋光模的主要尺寸，詳 見第十一章。(2) 根據(jù)零件的精度要求，設(shè)計手修模。(3) 確定各種球模的結(jié)構(gòu)、尺寸與材料，詳見

7、第十一章。4 、確定透鏡精磨、拋光余量 透鏡精磨及拋光的余量，按下述情況確定：(1) 透鏡厚度公差大于士 0.1 mm時，其單面余量為0.060.1。(2) 透鏡厚度公差小于士 0.1 mm時，其余量還應(yīng)加上修磨余量。 修磨余量一般為 0.010.05 。( 3) 特 硬或特軟材料，厚度余量應(yīng)相應(yīng)減少或增加。( 4) 如 果要求按膠合厚度配合尺寸時，則控制單件厚度公差為 膠合厚度公差之半，或者兩單件厚度公差之和為膠合厚度 公差。5 、選擇透鏡精磨、拋光用的設(shè)備及輔助材料根據(jù)工藝要求， 選擇磨料、拋光粉、粘結(jié)材料、 拋光模層材料、 保護材料以及清洗材料等。6、編制透鏡精磨及拋光的工藝規(guī)程。五、確

8、定透鏡粗磨工藝過程1 、加工順序的安排在一般情況下，粗磨加工應(yīng)按如下順序安排：( 1 ) 應(yīng)先加工曲率半徑較大的一面。（2）凹凸透鏡應(yīng)先加工凹面。（3）球面銑磨后，如達(dá)不到粗磨完工表面質(zhì)量要求時，還應(yīng) 考慮手修加工。（4）如是需鉆孔的透鏡，一般應(yīng)將鉆孔安排在磨球面之前。（5）銑槽應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)要求酌情安排。2、確定粗磨余量（1）根據(jù)毛坯種類（型料或塊料）和尺寸的不同，應(yīng)給與不同的余量，見表15-1。表15-1粗磨余量直徑（邊長）< 65> 65120>120200毛坯表面種類 單面余量 零件種類底面上表面底面上表面底面上表面透鏡塊料1 . 01 . 01 . 21. 21.

9、 51. 5型料1 . 00. 81 . 21. 02. 01. 2平面鏡塊料1. 01 . 01 . 51. 51. 81. 8型料1. 20. 81 . 81. 22. 51. 5棱鏡塊料1 . 01 . 01 . 51. 51. 81. 8型料1 . 20. 81 . 81. 22. 51. 5（2）銑磨達(dá)不到粗磨完工的表面質(zhì)量要求時， 應(yīng)考慮留手修余量, 見表21 2。表15-2手修余量銃磨后的粗糙度單面手修余量（伽）達(dá)180#砂眼0. 30達(dá)240#砂眼0. 20達(dá)280#砂眼0. 10（3）需要劃切的零件應(yīng)留有劃切的余量。劃切余量見表21-3表15- 3劃切余量單位： 伽、毛坯直徑

10、余< 1010 3030 5050 100< 30.5 10.3 0.80.30.8350.51.00.51.00.81.25100.81.50.81.21.01.510 201.02.0(4) 磨凸起部分時，一般不考慮留余量。(5) 用散粒磨料和用固著磨料磨具加工時，應(yīng)給于不同的加工余量。(6) 選擇磨料的粒度號。(7) 需鉆孔的零件，孔的斷面應(yīng)有修裂紋的余量。(8) 特硬或特軟材料的加工余量，應(yīng)適當(dāng)減少或增大。3、確定透鏡粗磨完工尺寸(1) 根據(jù)拋光完工應(yīng)達(dá)到的球面曲率半徑和粗磨球面曲率半徑 的修正量，確定粗磨完工的球面曲率半徑。(2) 粗磨完工的零件直徑等于定中心磨邊前的直徑

11、，其公差一 般在0.10.3伽左右。若不需要定心磨邊，粗磨完工直徑即為零 件完工直徑。(3) 粗磨完工的厚度尺寸，為零件完工的厚度尺寸的上限加上 兩面精磨、拋光余量，其公差酌情而定。(4) 具有凹面的零件應(yīng)計算出凹面的矢高，給出總厚度尺寸。(5) 倒角尺寸按零件設(shè)計及工藝要求給定。4、設(shè)計粗磨工裝（1）如采用銑磨加工方法，則由透鏡口徑大小選擇磨輪中徑和 粒度，計算出磨頭中心線與主軸中心線間的夾角。（2）如果用散粒磨料粗磨，設(shè)計單塊加工用粗磨模，并設(shè)計必 要的夾具和選用量具等。5、選擇磨料、冷卻液、粘結(jié)材料、清洗材料。6、編制透鏡粗磨工藝規(guī)程。六、透鏡毛坯加工1、確定毛坯尺寸（1）按生產(chǎn)量盡可能

12、選用熱壓成型料或棒料。（2）塊料毛坯尺寸盡可能為零件直徑的整數(shù)倍。（3）線尺寸為零件完工尺寸加上各道工序的加工余量，允差為 自由公差。（4）型料毛坯尺寸，由粗磨完工的球面曲率半徑、直徑和修正 量來計算確定。（5）按熱壓成型料的外形尺寸，計算出毛坯的重量。（6）繪制毛坯圖。2、繪制毛坯圖應(yīng)注意的問題 一般應(yīng)在毛坯外形尺寸下面，用括號注明完工尺寸，以便參考。§ 15 - 3透鏡工藝規(guī)程編制舉例現(xiàn)以一雙膠合物鏡中的凹凸透鏡的生產(chǎn)工藝規(guī)程編制為例說 明之。凹凸透鏡的生產(chǎn)圖紙見圖15-4和圖15-5。一、工藝分析由圖15- 4和圖15-5可以看出： 雙膠合物鏡兩外表面的光圈要求較高，用甲醇膠膠

13、合后表 面會變形，需要手修。雙膠合物鏡完工后，要求檢查像質(zhì)，此要求較難達(dá)到，在 膠合、鍍膜等工序中應(yīng)考慮采取必要的工藝措施。雙膠合物鏡加工工序應(yīng)先膠合而后鍍膜。 凹凸透鏡的光圈要求較高，應(yīng)考慮表面修整方法。二、編制工藝規(guī)程（一）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)樣板 標(biāo)準(zhǔn)樣板的外形尺寸。根據(jù)該零件的曲率半徑，按第十章 的表10-1確定之，見表15-4。表21 4 標(biāo)準(zhǔn)樣板尺寸單位： 伽零件曲率半徑R樣板直徑D樣板總高H凸面凹面凸面凹面390.813013030301694.31301302525 標(biāo)準(zhǔn)樣板矢高的計算。此標(biāo)準(zhǔn)樣板，采用帶鋼珠測環(huán)的球徑儀測量矢高。由第十章的（10-1 ）式得矢高計算公式：h RR2 r；（

14、15-1）其中2ro r 2R2rr2( 15 2)式中，h-理論矢高，R-樣板曲率半徑，r -鋼珠球心所在圓 平面的半徑，ro-理論測環(huán)半徑，-鋼珠半徑。根據(jù)零件球面曲率半徑和標(biāo)準(zhǔn)樣板直徑，選擇最大測環(huán)，其r和p值為：r 1=59.957p 1=5.142將r和p值代入（15- 1）和（15-2）式，計算后得兩球面的雙矢高如下：2 h R390.8 =9.2552 2 h R1694.3 =2.12242然后用下式驗算曲率半徑：(15 3)R圧衛(wèi)2h 2演算結(jié)果：R1=390.793F2=1694.292此值均在產(chǎn)品圖上球面公差/ R和N的要求范圍以內(nèi)矢高制造公差。由下式求得：h K 匹（1

15、5-4）h R式中，K取2/51/5 ,計算后（絕對值）得：/ h R 390.8 = 0.001/ h R 1694.3 =0.0005因此，最后得總矢高及公差：2h R 390.8 =9.2552 士 0.0022h R 1694.3 =2.12242 士 0.001加工標(biāo)準(zhǔn)樣板用的模具。此類模具的設(shè)計與一般球面模具相同，其工作表面尺寸可參考表15-5。表15 5 加工標(biāo)準(zhǔn)樣板用球模尺寸單位：伽曲率半徑球 磨粗磨球模拋光球模R面 形半徑直徑半徑直徑390.8凸389.62200387160凹391.982003951401694.3凸1675.492001690160凹1713.11200

16、1699160（二）設(shè)計工作樣板 工作樣板尺寸。根據(jù)該零件定中心磨邊前的直徑和曲率半徑，確定工作樣板尺寸，見表15-6。表15 6 工作樣板尺寸單位：伽曲率半徑工作樣板直徑工作樣板總高+ 390.861301694.36230球模類型、球模尺寸 曲率半徑、粗磨球模精磨球模拋光球模半徑口徑半徑口徑半徑口徑+ 390.8、396.590390.86539580-851694.3+1694.31101694.380+ 169080-85單位:mm表15- 7工作樣板球模尺寸設(shè)計工作樣板制造用的模具。與一般球模設(shè)計相同，工作樣板制造用球模的工作表面尺寸見表 15-7所示。（三）編制定中心磨邊工藝規(guī)程

17、給定磨邊余量。此凹凸透鏡焦距較長，磨邊余量必須由計算透鏡邊厚差值確定，邊厚差由下式計算：(15 5)D D D RiR2d2 R2 Rihi計算時，逐漸增大磨邊余量/ D值，計算出合理的邊厚差。應(yīng) 以既使磨邊余量不易太大，又使精磨拋光加工不困難為原則?，F(xiàn) 取磨邊余量為6 m,則得邊厚差 t為： t = 0.35mm設(shè)計定中心磨邊接頭。定中心磨邊接頭直徑比零件完工直徑小 0.15 0.3 m。設(shè)計倒角球模。倒角球模曲率半徑由下式計算：(15 6)（四）編制透鏡精磨、拋光工藝規(guī)程由定中心磨邊余量計算出的邊厚差值，可斷定透鏡精磨、 拋光加工中是否要進行修改邊厚差。 從產(chǎn)品圖上看到，透鏡面形精度要求較

18、高，應(yīng)設(shè)計單塊手 修模。 進行鏡盤設(shè)計。根據(jù)第一章講到的鏡盤設(shè)計方法進行鏡 盤設(shè)計.根據(jù)鏡盤尺寸確定該透鏡加工用的粘結(jié)模、精磨模、拋光 模、手修模之工作表面尺寸。計算結(jié)果見表 15-8。 給定精磨拋光余量（一般取 0.15伽）。表15 - 8透鏡球模尺寸單位： 伽球模類型 球模半徑 曲率半徑粘結(jié)模精磨球模拋光球模手修球模半徑口徑半徑口徑半徑口徑半徑口徑390.8406280+ 390.8280+ 387280+ 38780+ 1694.3+ 16792801694.32801699280169980（五）編制粗磨工藝規(guī)程確定粗磨模曲率半徑RcRc=R±/R（15 7）Rp為拋光完工后的曲率半徑，/ R一般取0.30.8伽R390.8的粗磨球模半徑為 Rc385直徑為Dc180。R1694.3的粗磨球模半徑為 RC1705直徑為Dc180。計算開球面前的玻璃