1、第十五章 光學零件工藝規程編制工藝規程的作用： 工藝規程是光學零件加工的主要技術文件，是組織生產不可缺少的技術依據。 合理的工藝規程是保證加工質量、提高生產效率、反映生 產過程和工藝水平的綜合技術資料。 要想編制出合理的工藝規程，必須掌握光學零件的制造特點，考慮現有生產條件，并盡可能采用新工藝。光學零件加工技術是在不斷發展的，對不同生產方式、不同 生產規模、不同加工對象來說，工藝規程是有較大區別的，例如： 古典法、高速加工法。§151 編制工藝規程的一般原則光學零件常規加工工藝規程編制的一般原則如下：一、對光學零件圖進行工藝審查在編制工藝規程時： 要熟悉產品圖紙的技術條件， 熟悉其他

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

3、后給出總 余量和毛坯尺寸。五、設計及選用工夾具、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，設計必要 的工、夾具，如透鏡的精磨、拋光工、夾具設計，包括粘結膜、 貼置模、精磨模、拋光模等的設計。并根據生產條件選用機床和 測量儀器。六、選用必需的光學輔料。光學零件生產中所使用的光學輔料主要有 清洗材料、粘結材 料、磨料、拋光劑、拋光模層材料、保護材料 等，應根據生產需 要進行認真地選擇。七、填寫光學零件工藝卡片 將光學零件工藝規程編制的結果寫入工藝卡片，作為技術文 件，直接用于管理和指導生產。§ 152 透鏡工藝規程編制的步驟透鏡工藝規程編制的步驟如下：一、設計球面標準樣

4、板1、參照第十章表 10-1 確定標準樣板的外形和尺寸。2、若系弧形樣板則按如下步驟設計、計算：（1）根據標準樣板的外徑大小，選擇球徑儀的測環口徑。測環口徑應比標準樣板直徑小 510 mm為宜。（2）根據球徑儀測環的形式，確定球面矢高計算公式，計算 矢高（一般應給出凹凸面的矢高和） 。（3）按圖紙規定的標準樣板精度等級/ R,取其1/21/5 / R來計算矢高的制造公差 .（4）設計標準樣板制造用的各種球模和夾具。二、設計球面工作樣板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、根據零件中心偏差的要求，確定是否需要定中心磨邊。2、根據零件直徑、中心偏差要求的大小和設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程四、確定透鏡的精磨、拋光工藝過程1 、加工順序( 1 ) 應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，應先加工曲率半徑小的一面。( 2) 應先加工表面疵病要求低的表面。( 3) 對凹凸球面透鏡，應先加工凹面。2、設計鏡盤鏡盤的設計，見第十一章。3、設計模具(1) 按鏡盤尺寸確定粘結模、精磨模、拋光模的主要尺寸，詳 見第十一章。(2) 根據零件的精度要求，設計手修模。(3) 確定各種球模的結構、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，厚度余量應相應減少或增加。( 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、拋光用的設備及輔助材料根據工藝要求， 選擇磨料、拋光粉、粘結材料、 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，粗磨加工應按如下順序安排：( 1 ) 應先加工曲率半徑較大的一面。（2）凹凸透鏡應先加工凹面。（3）球面銑磨后，如達不到粗磨完工表面質量要求時，還應 考慮手修加工。（4）如是需鉆孔的透鏡，一般應將鉆孔安排在磨球面之前。（5）銑槽應根據零件的結構要求酌情安排。2、確定粗磨余量（1）根據毛坯種類（型料或塊料）和尺寸的不同，應給與不同的余量，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）銑磨達不到粗磨完工的表面質量要求時， 應考慮留手修余量, 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180#砂眼0. 30達240#砂眼0. 20達280#砂眼0. 10（3）需要劃切的零件應留有劃切的余量。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，孔的斷面應有修裂紋的余量。(8) 特硬或特軟材料的加工余量，應適當減少或增大。3、確定透鏡粗磨完工尺寸(1) 根據拋光完工應達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) 具有凹面的零件應計算出凹面的矢高，給出總厚度尺寸。(5) 倒角尺寸按零件設計及工藝要求給定。4、設計粗磨工裝（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，設計單塊加工用粗磨模，并設計必 要的夾具和選用量具等。5、選擇磨料、冷卻液、粘結材料、清洗材料。6、編制透鏡粗磨工藝規程。六、透鏡毛坯加工1、確定毛坯尺寸（1）按生產量盡可能

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、繪制毛坯圖應注意的問題 一般應在毛坯外形尺寸下面，用括號注明完工尺寸，以便參考。§ 15 - 3透鏡工藝規程編制舉例現以一雙膠合物鏡中的凹凸透鏡的生產工藝規程編制為例說 明之。凹凸透鏡的生產圖紙見圖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，此要求較難達到，在 膠合、鍍膜等工序中應考慮采取必要的工藝措施。雙膠合物鏡加工工序應先膠合而后鍍膜。 凹凸透鏡的光圈要求較高，應考慮表面修整方法。二、編制工藝規程（一）設計標準樣板 標準樣板的外形尺寸。根據該零件的曲率半徑，按第十章 的表10-1確定之，見表15-4。表21 4 標準樣板尺寸單位： 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 標準樣板矢高的計算。此標準樣板，采用帶鋼珠測環的球徑儀測量矢高。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-理論測環半徑，-鋼珠半徑。根據零件球面曲率半徑和標準樣板直徑，選擇最大測環，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2h 2演算結果：R1=390.793F2=1694.292此值均在產品圖上球面公差/ R和N的要求范圍以內矢高制造公差。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加工標準樣板用的模具。此類模具的設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 加工標準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）設計工作樣板 工作樣板尺寸。根據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計工作樣板制造用的模具。與一般球模設計相同，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 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。現 取磨邊余量為6 m,則得邊厚差 t為： t = 0.35mm設計定中心磨邊接頭。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。 從產品圖上看到，透鏡面形精度要求較

18、高，應設計單塊手 修模。 進行鏡盤設計。根據第一章講到的鏡盤設計方法進行鏡 盤設計.根據鏡盤尺寸確定該透鏡加工用的粘結模、精磨模、拋光 模、手修模之工作表面尺寸。計算結果見表 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