热成型非球面加工技术

热成型非球面加工技术 闽南理工学院毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,论文,专用笺+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 毕 业 设 计,论 文, 题目 热成型非球面加工技术 系 别 光电系 专 业 应用电子技术 班 级 081011112 学 号 12 姓 名 唐泰强 指导教师 简民 完成时间 2010 年 5月 闽南理工学院教务处制 2008年6月1号 1 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 目 录 摘要 …………………………………………………………3页 一、非球面研究应用 ………………………………………4页 二、非球面主要制造 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 …………………………………4页 1(方法介绍 …………………………………………………4页 2( 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 去除加工法……………………………………………4页 3(材料变形加工法 …………………………………………7页 4(附加法 ……………………………………………………8页 三、非球面热成型工艺流程…………………………………10页 1、毛坯备制…………………………………………………11页 2、工艺流程安排 ………………………………………………12页 3、非工作面精磨注意事项…………………………………………13页 4、抛光检验…………………………………………………………14页 四、非球面热成型加工与传统的冷加工比 较 ………………………………15页 1、非球面热成型加工的优点………………………………15页 五、总结 ……………………………………………………15页 致谢 …………………………………………………………15页 参考文献 ……………………………………………………17页 2 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1(关于非球面热成型加工技术的研究 摘要:非球面的使用为光学设计者提供的一种以最少数量的透镜零件获得高性能 光学系统的最佳设计方法.然而,采用传统加工方法加工高质量的非球面光学零件,其难度和 费用相当高,因而其应用仅限于一些特殊的光学系统.最近几年,一种被称之为磁流变精加工 的非球面加工技术正日趋成熟,该技术比传统加工技术更加优越。 低成本的非球面制造方法。该方法通过面形转移成型光学非球面,即将高精度非球面光学元 件(母模)的表面利用脱模膜和胶粘剂转移到球面光学元件(基体)的表面上,并保持原非球面 光学元件的光学品质,使球面变成非球面。该技术较之其它的非球面加工方法,具有显著的 优越性。首先,所需设备比较简单,基体的光学表面在一定条件下无需抛光,大大降低了加工 成本,提高了效率;由于非球面的形状复杂，加工方法也多种多样，按照其特点可以大致分 成三类:材料去除加工法、材料变形加工法发及附加法 Abstract:For the use of non-spherical optical designers with a lens with the least number of parts was the best high-performance optical system design method, however, using the traditional method of processing high-quality processing of aspheric optical components, the difficulty and high cost And therefore its use is limited to some special optical system. In recent years, has been described as a magnetorheological finishing the non-spherical processing technology is becoming increasingly mature, the technology than the traditional processing technology superior. the technique of spherical optical replication is one of the techniques of producing optical spherical surfaces with high efficiency and low cost put forward in 1980’s. It is a technique producing spherical lenses by moving surface shape. A surface with a high precision is transferred from a spherical optic (the mold) to a surface of a spherical one (the substrate) with the help of release and adhesive, at the condition of maintaining its optical quality. 关键字:材料去除加工法～材料变形加工法发及附加法。 2(非球面的主要制造方法 2(2(1材料去除加工法 3 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 采用研磨、切削、离子抛光法等手段，使光学零件表面去除一定的加工量，使表面面形精度达到要求的指标。 2(2(1(1计算机数控研磨和抛光技术 计算机数控研磨和抛光技术是一种由计算机控制的精密机床将工件表面磨削成所需要的面形，然后用柔性抛光模抛光，使工件在不改变精磨面形精度的条件下达到镜面光洁度的光学零件制造技术。该技术主要用来加工中、大尺寸的非球面光学零件。加工零件时，磨削工具受计算机控制，在工件表面进行磨削去除加工。磨削工具根据工件的不同加工余量，在工件表面停留不同的时间来实现非球面加工。工件加工精度主要取决于测量精度和所采用的误差校正方法。 该技术主要用来加工中大口径的非球面光学零件。加工零件时，磨削工具受计算机控制，在工件表面进行磨削去除加工。工件加工精度主要取决于测量精度和所采用的误差校正方法，对机床的稳定性有很高的要求，而对机床精度要求不高。 2(2(1(2计算机数控单点金刚石车削技术 计算机数控单点金刚石车削技术，是由美国国防科研机构于60年代率先开发、80年代得以推广应用的非球面光学零件加工技术。它是在超精密数控车床上，采用天然单晶金刚石刀具，在对机床和加工环境进行精确控制条件下，直接利用金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求的非球面光学零件。该技 4 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 术主要用于加工中小尺寸、中等批量的红外晶体和金属材料的光学零件，其特点是生产效率高、加工精度高、重复性好、适合批量生产、加工成本比传统的加工技术明显降低。采用该项金刚石车削技术加工出来的直径120mm以下的光学零件，面形精度达l/2,1l，表面粗糙度的均方根值为0.02,0.06mm。 目前，采用金刚石车削技术可以加工的材料有:有色金属、锗、塑料、红外光学晶体(碲镉汞、锑化镉、多晶硅、硫化锌、硒化锌、氯化纳、氯化钾、氯化锶、氟化镁、氟化钙、铌酸锂、KDK晶体)无电镍、铍铜、锗基硫族化合物玻璃等。上述材料均可直接达到光学表面质量要求。此技术还可加工玻璃、钛、钨等材料，但是目前还不能直接达到光学表面质量要求，需要进一部研磨抛光。 计算机数控单点金刚石车削技术除了可以用来直接加工球面、非球面光学零件外，还可以用来加工各种光学零件的成型模具和光学零件机体，例如加工玻璃模压成型模具、复制模具、光学塑料注射成型模具和加工复制环氧树脂光学零件用的机体等。该技术与离子束抛光技术相结合，可以加工高精度非球面光学零件;与镀硬碳膜工艺和环氧树脂复制技术相结合，可生产较为便宜的精密非球面反射镜和透镜。假若在金刚石车床上增加磨削附件或采用陶瓷刀具、安装精密夹具和采用在,100?低温进行金刚石切削等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，此项技术的应用范围将可进一步扩大。目前，美国亚里桑那大学光学中心已经使用该技术取代了传统的手工加工工艺，但加工玻璃光学零件时，还不能直接磨削成符合质量要求的光学镜面，仍然需要进行柔性抛光 2(2(1(3计算机数控离子束抛光技术 5 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 与传统的机械抛光方法不同，离子束抛光技术是对模具研、抛技术的重大突破，它是在真空状态下利用被加速的离子与工件表面原子核真接产生弹性碰撞，将离子能量传递给工件材料的原子，在撞击点上实现材料的原子量级去除。 理论上，离子束抛光技术对加工元件没有物理加载，粒子束工具不受工件位置影响，如工件局部位置是否适配、边缘效应等。但由于离子束研磨是在原子量级上实现对材料的去除，因此材料去除效率很低，往往采用该方法前，工件表面要经过传统方法的预抛光，在基本达到精度要求之后再采用离子束研对工件表面面型实现很高精度的修正。 与传统的光学加工方法相比，离子束抛光具有以下几方面的优点:首先，能在原子量级上实现材料确定性的超精密加工:一次加过程理论上即可实现对面形误差的完全修正，缩短加工,检测,加工的制造周期:对外界环境的振动、温度变化以及装夹稳定性不敏感;研磨在真空中进行，可将抛光与镀膜过程在同一真空室内进行;不会出现传统抛光方法中易出现的塌、翘边的边缘效应。 由于离子束研磨制造所需的设备投资较大，运行成本较高，因此一般很少采用，一般用于具有特殊高精度要求的镜面的加工。 前面几种加工方法具有以下共同的优点: (1) 均采用CNC等手段，制造精度高; (2) 孔径自由度也较大，适用于不同形状、尺寸的光学非球面元件的加 6 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ (3) 生产中的装备的控制及替换较为灵活; (4) 对环境没有严格的限制与要求。 同时也具有以下的局限性: (1) 需要大规模的研磨、抛光机器，因而生产设备成本较高; (2) 加工周期较长，效率有限，不适于大规模的经济生产。 2(2(2变形加工法 此类加工法也叫模压成型技术，过去主要是用来给光学零件的研磨抛光加工提供毛坯或制造一些低精度的光学塑料透镜。随着模具制造技术和精密模压工艺的发展以及现在可以不经过熔融状态而采用溶胶—凝胶法来制造高纯度的玻璃，因此，精密的光学零件，特别是非球面光学元件和他一些难以加工的特殊形状的零件，可以用模压成型的方法直接制成，而不需要再进行任何的研磨和抛光，从而大大减少装配和校准的时间及工作量。 下面分别对光学玻璃非球面透镜模压技术和光学塑料非球面模压成型技术革新做一些简单的介绍。 2(2(2(1光学玻璃非球面透镜模压技术 光学玻璃透镜模压成型技术是一种高精度光学元件加工技术，它是把软化的玻璃放入高精度的模具中，在加温加压和无氧的条件下，一次性直到80年代中期开始成功至今已有十几年的历史了接模压成型出达到使用要求的光学零件。这项技术自80，现在已成为国际上最先进的光学零件制造技术方法之一， 7 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 在许多国家已进入生产实用阶段。这项技术的普及推广应用是光学行业在光学玻璃零件加工方面的重大革命。由于此项技术能够直接压制成型精密的非球面光学零件，从此便开创了光学仪器可以广泛采用非球面玻璃光学零件的时代。因此，也给光电仪器的光学系统设计带来了新的变化和发展，不仅使光学仪器缩小了体积、减少了重量、节省了材料、减少了光学零件镀膜和工件装配的工作量、降低了成本，而且还改善了光学仪器的性能，提高了光学成像的质量。 光学玻璃模压成型法制造光学零件有如下优点:(1)不需要传统的粗磨、精磨、抛光、磨边定中心等工序，就能使零件达到较高的尺寸精度、面形精度和表面粗糙度;(2)能够节省大量的生产设备、工装辅料、厂房面积和熟练的技术工人，使一个小型车间就可具备很高的生产力;(3)可很容易经济地实现精密非球面光学零件的批量生产;(4)只要精确地控制模压成型过程中的温度和压力等工艺参数，就能保证模压成型光学零件的尺寸精度和重复精度;(5)可以模压小型非球面透镜阵列;(6)光学零件和安装基准件可以制成一个整体。 目前批量生产的模压成型非球面光学零件的直径为2,50mm，直径公差为?0.01mm;厚度为0.4,25mm，厚度公差为?0.01mm;曲率半径可达5mm;面形精度为1.5λ，表面粗糙度符合美国军标为80,50;折射率可控制到?5×10,4mm，折射均匀性可以控制到<5×10,6mm;双折射小于0.01λ/cm。 8 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 现在，世界上已掌握这项先进玻璃光学零件制造技术的著名公司和厂家有美国的柯达、康宁公司，日本的大原、保谷、欧林巴斯、松下公司，德国的蔡司公司和荷兰的菲利浦公司等。 玻璃光学零件模压成型技术是一项综合技术，需要设计专用的模压机床，采用高质量的模具和选用合理的工艺参数。成型的方法，玻璃的种类和毛坯，模具材料与模具制作，都是玻璃模压成型中的关键技术。 3 非球面热成型技术的原理及工艺流程安排 3(1热成型的主要工艺流程是 毛坯——切割——倒角——精磨——抛光——检验——进热成型炉子——涂保护漆——非工作面切割——精磨——抛光——检验——打标——涂 9 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 漆——柔性抛光——检验——终检——入厍 热处理的工艺流程很简单，清洗----淬火-----清洗-----回火-----着色----出料 至于产品的检验 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 就比较复杂了，目前标准件的检验项目有:表面硬度，芯部硬度，拉力，脱碳层，渗碳层，金相组织，扭力，钻速，扭剪，延伸率，断面收缩率，保证应力，保证负荷，冲击，如果有客户要求，对高强度的产品还有做高疲劳，具体的标准，那要根椐不同的产品要求去了。 热成型是利用物体的熔点把它加热到一定的温度使其处于半熔化状态。然后用模具使其成型。玻璃非球面热成型加工就是用到这个原理。它就是热成型加工中热熔、热固、热塑中的热熔加工。它把玻璃加热到680?(630?时玻璃就处在半熔化状态)，用托盘模具使镜片成型。这种热成型加工方法叫做热熔。它是热成型加工中技术含量最低的加工方法。 热成型大体可分为三个阶段:进炉前准备、进热成型、出炉后的检测。 3(2毛坯备制 毛坯加工根据要求的主要流程如下: 毛坯切割 倒角 精磨 抛光 检验 10 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 毛坯备制是非球面热成型加工的前奏，是整个加工过程的准备工作。对实验的成功有着具大的作用。 3(2(1毛坯切割 毛坯切割是单光加工的第一道工序，它分为对毛坯的正、反两面的切割。就是把毛坯的两面切割成所要的面型和弯度，并且跟据要求的中厚和边厚切割加工。不同型号的镜片要求调试不同的切割工作状态。我们采用的是国产PJK5386型号的卧式切割机。它的调节是通过夹具轴的申缩和刀具轴与夹具轴的夹角大小来控制的。 3(2(2倒保护角 它的作用是使工件在精磨和抛光过程中不崩边，故名思意就是起保护作用。对所倒的角有一定的要求。如C1/45? 就可以了。倒角时要特别的小心不要斜着把工件放到倒角机上，要平着放。倒角机不能太快也不能太慢400,/,，就可以了 3(2(3精磨: 就是不同型号的毛坯切割后的半成品，用相应的磨盘加W40的金刚砂、粗磨液，把切割的粗糙表面磨平了，便于抛光机抛光，精磨要特别注意摆轴的频率与磨盘的转速和压力相协调，是抛光前不可缺少的一道工序。 3(2(4抛光 是把粗磨好的毛坯用相应的抛光盘加抛光粉，把精磨后的毛坯抛亮，抛 11 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 光要特别注意摆轴的频率与抛光盘的转速和压力相协调，要达到没有点、桔皮、黑圈。 3(3. 进炉非球面热成型加工: 就是把工作面加工好后的半成品放入炉内的一个最重要的工作环节.它是整个加工工艺的重点.它有两个要控制的参数, (1)是把握好加工后镜片的度数。 (2)是把握好加工后镜片的表面光洁度.这是热成型加工质量标准.跟椐这两个标准来确定工作。 3(4.非使用面加工: 非使用面加工是出炉后的一道工序。它要对镜片的整体做个检测，如出炉后的镜片要对其进行打表,度数合格后把它涂漆。然后对非工作面进行切割、精磨、抛光、检验、打标等。 3(4(1非工作面切割要注意的 出炉后的镜片要对其进行打表,度数合格后把它涂漆,然后根据客户要求对镜片非使用面进行切割,一般我们出炉后的镜片的中心厚度是9MM左右。像单阳明月要求中心厚度4.0~4.5MM左右。厦门力扬要求的边厚是3.8MM。对中心厚度没有一定的要求。加工的时候对刀具的进刀量有一定的要求，不能太快，太快了对金钢石砂轮的磨损大。大大地缩短了金钢石砂轮的使用寿命。加工工件的质量还跟所用的切割液的浓度有很大的关系。差不多切割液一周换一次。切割时间长了，切割液中就含有太多的玻璃粉末。影响了切割速度。 12 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 装切割液的桶每一周也要清理一次。里面沉淀了一周的玻璃粉泥。注意以上的这些环节。这样就可以确保非使用面加工顺利进行。 3(4(2非工作面精磨要注意的 非工作面切割后也要对其进行精磨。每片镜片磨8分钟，用的是韩国进口的双轴精磨机。精磨时主要注意要经常搅拌精磨液。因为金钢砂会沉淀在桶内。让所有W40的金钢砂颗粒得到充分利用。精磨好后的片子要交抛光机抛光。 3(4(3非工作面抛光 非工作面精磨后，就是要把它拿与抛光机抛光。抛光镜片的质量跟很多因素有关。如抛光液、抛光纸的好坏、抛光机的性能好坏。 3(4(3(1抛光液 抛光液有一定的要求。要求每天把抛光液过滤一次，然后，经常的检查抛光液的浓度如果抛光液的浓度变淡用手感觉一下抛光液中有没粒度，如果没有的话就要马上加抛光粉。水比抛光粉20:1(一般20公斤的水加一公斤的抛光粉)。 3(4(3(2抛光纸 抛光纸要经常更换一般每个盘工作一天以上这张抛光纸寿命是一天(要求工作16个小时)。抛光机的性能好坏直接影响抛光镜片的好坏。我们是采用国产二轴机抛光。相对于日本、韩国进口的和台湾的抛光机国产机会有一 13 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 定的差距。但是国产抛光机的价格有绝对的优势。 3(4(4非工作面抛光后的检验 非工作面抛光后检验看是否有抛光不亮、有亮点、出现橘皮、暗圈等。 3(5柔性抛光 非工作面加工好后最后的一道工序是到柔性抛光、它是出成品的最后一道工序也是最有难度的一道工序，它的工作量最大。它是对工作面和非工作面的全面修理。 先把非工作面柔性抛光好，打上标，涂上保护漆，最后对工作面进行修复，如对度数的控制(一般控制到-2,+2丝)对刮伤用绒布抛光，对橘皮用IC抛光，有雾状用绒布抛光，一切抛好后，检验合格后就可以入库了 。 柔性抛光更要对抛光液有要求，我们要求每天过滤一次抛光液，抛光液也要经常检查，没有粒度就马上加抛光粉。我们使用的是国产散光抛光机、性能较好的情况持续一年，一年后的散光抛光机就不好用了。 4(非球面热成型加工与传统的冷加工比较 14 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 4(1非球面热成型加工的优点 非球面热成型加工的镜片的刚性好、硬度强、耐腐蚀性强、不易破损。它的面型比传统的冷加工有明显的平滑。 他的表面是经过加热到680?使整个玻璃外于半熔化的状态。他的表面已是由固态变液态了。由于液体有很强的张力。使得冷却后玻璃表面是决对的平滑的。而表面结了一层很硬的表面保护层。 热成型加工的非球面光学元件就是因为有以上的特点，它强以提高成像质量，还大大的地减小了镜片的厚度和重量。 5(总结 本论文从非球面热成型加工技术的基本原理出发探讨了该技术在眼镜模具非球面加工中的工艺流程，针对冷加工后的镜片面型的限制，提出了适合于加工非球面眼镜模具的热成型技术的方法与思想。 由于，实验结果，可以看出热成型非球面加工技术可以用简单的设备，以低廉的成本，实现高价值的、高质量的非球面镜片。 6.致谢 在论文完成之际，谨向给予我指导、关心和支持的各位老师，同学和亲友致以忠心的感谢～ 本论文的工作是在简民老师的悉心指导下完成的从课题的选择、开展直至论文的撰写、修改每个环节的都倾注了李老师大量的心血。他渊博的知识敏锐的学术洞察力将永远令我景仰。同时余老师认真的做人态度更给我留下 15 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 了深刻的印象，并将使我终生受益～在实习期间从他那里所学到的东西将永远留在我的记忆中，它们将不断的鼓励和督促我在以后的人生道路上继续开拓进取。 忠心感谢现代光学研究所的张志良老师在论文研究过程中给我指导和帮助，才使论文得以顺利的完成。他严谨的治学态度和勤勉塌实的工作作风永远是我学习的榜样～ 由衷的感谢林永铭同学在生活上的关心和工作中的支持，同时，感谢符丽娜同学和其他的所有学长，感谢他们为我在学习阶段提供了一个良好的学习和工作环境。 特别感谢同届同学李志.卜明强等在三年的生活和学习中给与的热心关怀与帮助。 最后一份感谢送给默默支持我的家人和朋友、亲友的关怀和期望永远是我前进的最大动力。 参考文献 16 闽南理工学院毕业设计,论文,专用笺 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ (1) 蔡立、田守信编，《光学零件冷加工技术》，国防工业出版社，1981.2 (2) 田守信、马仁勇、郭宝金，《高精度及特种光学零件制造与检测》，长春光学精密机械学院，1981.2 (3)揭德尔、夏阳，《光电技术》，光学技术杂志社，2006.1 (4)苏致兴编著，《光学冷加工中的化学问题》，兰州大学，1982.4 (5)曹天宁、周鹏飞主编,《光学零件制造》，机械工业出版社，1981.1 (6)赵墨砚编,《光学玻璃组成与结构》，长春光学精密机械学院，1980.12 17