МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ» О.В. Печинская ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ Учебное пособие по курсу «Основы конструирования оптико-электронных систем» для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» Москва Издательство МЭИ 2021 УДК 681.7 ББК 22.34 П Утверждено учебным управлением НИУ «МЭИ» в качестве учебного издания Подготовлено на кафедре физики им. В.А. Фабриканта Рецензенты: д.т.н., доц. кафедры физики им. В.А. Фабриканта Н.М. Скорнякова; д.т.н., проф. кафедры РЛ-2 МГТУ им Н.Э. Баумана С.Б. Одиноков. Печинская, О.В. П XXX Основы конструирования оптико-электронных систем: учеб. пособие / О.В. Печинская. – М.: Издательство МЭИ, 2021. – 46 с. ISBN Учебное пособие предназначено для изучения курса «Основы конструирования оптико-электронных систем». Основное назначение учебного пособия – обеспечить подготовку к лекционным, практическим и лабораторным занятиям; помочь студентам в усвоении материала; научить студентов правилам оформления чертежей оптических и механических деталей, а также сборочных единиц. УДК 681.7 ББК 22.34 ISBN © Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2021 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 1 Основные правила графического изображения деталей 2 Оформление чертежей оптических деталей 3 Показатели качества оптических деталей 4 Выбор интервала допусков 5 Выбор кода классификационной характеристики Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г Приложение Д Список рекомендуемой литературы 3 4 6 12 19 25 35 41 42 42 43 43 45 ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее пособие является дополнительным материалом необходимым к изучению в рамках курса «Основы конструирования оптикоэлектронных систем». За один семестр студентам предстоит освоить основы проектирования оптических и оптико-электронных систем от получения технических требований до выпуска комплекта документации на изделие или его составную часть. Ввиду того, что студентам направления «Электроника и наноэлектроника» не читается курс «Инженерная графика» и во многих школах курс «Черчение» преподаётся один год или не преподаётся вовсе, в начале настоящего пособия изложены основные правила графического изображения деталей. Оптико-электронные системы и приборы, в том числе лазерные, состоят из оптических и механических элементов. В приборостроительном черчении действует большинство правил, принятых в машиностроительном черчении. Отличительной особенностью является наличие на чертеже деталей таблиц, в которых записывают технические требования. Разработка и конструирование оптических и оптико-электронных систем, узлов и их составных частей немыслима без понимания технологических процессов изготовления и контроля качества деталей. Поэтому в данном пособии в отдельном разделе рассматриваются показатели качества оптической детали, такие как: допуск общей формы, допуск на местные ошибки, отклонения от центричности линз и т.д. В пособии приводятся некоторые сведения из стандартов системы «Основные нормы взаимозаменяемости деталей», а также самые общие сведения по базированию деталей, принятые в машиностроении, в том числе классификация баз оптических деталей. Сведения по конструированию типовых оптических деталей и сборочных единиц изложены в учебном пособии С.М. Латыева «Конструирование точных (оптических) приборов»1, поэтому в настоящем пособии излагаться не будут. Помимо указанного учебного пособия при подготовке настоящего пособия были использованы материалы государственных стандартов, некоторых разделов учебника для студентов оптических специальностей «Технология оптических деталей» [2]. В приложениях представлена дополнительная информация, которая пригодится студентам как во время выполнения учебных расчётов, так и в профессиональной деятельности. Кроме того, в приложении Г приведён краткий перечень государственных стандартов, требованиями которых следует руководствоваться при разработке изделия, в том числе, при оформлении комплекта конструкторской документации. Латыев, С.М. Основы конструирования точных (оптических) приборов / С.М. Латыев. ‒ 2-е изд., испр. и доп. ‒ СПб.: Издательство «Лань», 2015. 1 4 В настоящее время проектирование и конструирование оптических приборов и систем выполняется с помощью специального (профессионального) программного обеспечения – системы автоматического проектирования (САПР), такие как: Компас3D, SolidWorks, FreeCAD и др. Здесь перечислены программные продукты, устойчиво интегрированные в среду инженеров-конструкторов. Если говорить о задачах анализа, синтеза и оптимизации оптических систем, то здесь лидируют такие САПР как Zemax OpticStudio, CodeV и прочие. Причём последние версии осуществляют интеграцию с SolidWorks, например, что позволяет оптимизировать процесс перехода от этапа расчёта оптической системы к конструированию не только оптических деталей, но и оптико-механических узлов. Настоящее пособие не может и не должно претендовать на пособие по освоению какого-либо программного продукта. Отчасти по тому, что обновления выходят достаточно часто, при этом может сильно измениться интерфейс программы. И, хотя суть выполняемых действий не изменится, актуальность материала, изложенного в пособии, будет утрачена. Во-вторых, в каждом программном продукте имеется встроенный справочник или руководство. В-третьих, в открытом доступе сейчас множество видеоуроков, с помощью которых можно в кратчайшие сроки получить сначала базовые навыки работы в конкретном САПР, а затем и научиться решать узкоспециальные задачи. Целью этого пособия является представление в одном издании информации, которая присутствует в различных технических дисциплинах (в учебниках, учебных пособиях, задачниках, справочниках, государственных стандартах и т.д.). Студентам бывает сложно сориентироваться в том объёме информации, который предлагается в трёх-четырёх изданиях. Тем более, что многие справочники не переиздаются, либо издаются малыми тиражами, поэтому не всегда доступны. Отсутствие опыта работы со специальной литературой, в т.ч. с государственными стандартами, затрудняет поиск необходимой информации. В данном пособии предпринята попытка в самом сжатом виде дать студентам представление о конструировании оптико-электронных систем. 5 1 Основные правила графического изображения деталей Чертежом детали называется документ, содержащий графическое изображение детали, и сведения, необходимые для ее изготовления и контроля. При выполнении чертежей применяют разные типы линий, каждая из которых имеет название и назначение. В таблице 1 приведены параметры наиболее часто используемых на чертежах типов линий по ГОСТ 2.303-68. Таблица 1 Параметры линий Тип линии Основная Тонкая Изображение Размеры s от 0,5 мм до 1,4 мм от s/3 до s/2 Назначение Линии видимого контура Линии контура сечения (вынесенного и входящего в состав разреза) Линии контура наложенного сечения Линии размерные и выносные, линии-выноски Полки линий-выносок и подчеркивание надписей Линии штриховки Линии ограничения выносных элементов на видах, разрезах и сечениях Следы плоскостей, линии построения характерных точек при специальных построениях Осевая Штриховая от s/3 до s/2 длина штрихов 5..30 мм, расстояние между штрихами 3..5 мм Линии осевые и центровые от s/3 до s/2 длина штрихов 8..10 мм, расстояние между штрихами 1..2 мм Линии невидимого контура Линии сечений, являющиеся осями симметрии для наложенных или вынесенных сечений Согласно ГОСТ ЕСКД 2.305-2008, изображения предметов на чертеже следует выполнять по методу прямоугольного проецирования. При 6 этом предмет предполагается расположенным между наблюдателем и соответствующей плоскостью проекций. Рис. 1. Расположение плоскостей проецирования2 Плоскость 1 называется фронтальной плоскостью проекции, изображение на данной плоскости проекций (вид спереди) принимается на чертеже в качестве главного. Ориентация детали при изображении её на чертеже выбирается таким образом, чтобы главный давал наиболее полное представление о детали. Изображения на плоскостях 2 и 5 называются видом сверху и снизу, соответственно. Изображения на плоскостях 3 и 4 называются видом слева и справа. Изображение на плоскости 6 называется видом сзади, допускается располагать вид сзади левее плоскости 4. Для получения полного представления о детали на чертеже располагают необходимое и достаточное количество видов. Для изображения плоской или осесимметричной детали, как правило, достаточно одного вида (пластина, линза, см. рис. 2). В зависимости от типа детали, она может быть представлена двумя, тремя и более видами (рис. 3). 2 ГОСТ 2.305-2008 ЕСКД 7 Рис. 2. Чертёж плоской детали (слева) и линзы (справа) Рис. 3. Расположение на чертеже видов детали, представленной тремя видами Изображение предмета двумя или несколькими его ортогональными проекциями с сохранением проекционной связи называется комплексным чертежом. Ниже приведён алгоритм построения комплексного чертежа детали, представленной двумя видами. Алгоритм построения комплексного чертежа детали, представленной двумя видами: 1. Анализ геометрической формы и симметричности детали. 8 2. Выбор видов, анализ геометрического состава видов и их симметричности. 3. Выбор положения формата и масштаба изображения. 4. Установление рабочего поля чертежа (при вертикальном расположении видов): 𝐿РП − 𝑙 𝐻РП − (ℎ + 𝑎) 𝑀= ,𝑁 = , 2 3 где 𝐿РП – длина рабочего поля, для формата А4 𝐿РП = 185 мм; 𝐻РП – длина рабочего поля, для формата А4 𝐻РП = 287 мм; a – ширина детали; l – длина детали; h – ширина детали. 5. Расчёт и построение габаритных прямоугольников, проведение осей симметрии. 6. Построение очертаний главного вида. 7. Построение очертаний вида слева. 8. Нанесение размеров в следующем порядке: − размеры элементов; − координирующие размеры; − габаритные размеры. 9. Проверка чертежа, заполнение основной надписи. Алгоритм построения комплексного чертежа детали, представленной тремя видами, схож с приведённым алгоритмом, однако формулы для расчёта положения габаритных прямоугольников будут иными: 𝐿РП − (𝑙 + 𝑎) 𝐻РП − (ℎ + 𝑎) 𝑀= ,𝑁 = . 3 3 Данные алгоритмы применимы к выполнению чертежей как на бумаге, так и в САПР, так как простановка осей симметрии и размеров, например, осуществляется вручную. Анализ геометрической формы и симметричности детали помогает при создании твердотельной модели, на основе которой в САПР строится чертёж. Также анализ формы детали помогает выбрать обозначение детали по классификатору Единой системы конструкторской документации. О выборе обозначения по классификатору см. в разделе 5. Для того, чтобы представить дополнительную информацию об изображаемой детали, помимо видов на чертеже помещают разрезы и сечения. На разрезе показывают то, что получается в секущей плоскости и что расположено за ней (рис. 4). На сечении показывают только то, что получается непосредственно в секущей плоскости (рис. 5). 9 Рис. 4. Пример изображения разреза детали Для обозначения материала на разрезе или сечении применяют различные штриховки.3 Общее графическое обозначение материалов в сечениях независимо от вида материалов – косая штриховка (под углом 45 к рамке). Графические обозначения некоторых материалов в сечениях в зависимости от вида материалов представлены в таблице 2. Допускается применять дополнительные обозначения материалов, не предусмотренных ГОСТ 2.306-68, поясняя их на чертеже. Композиционные материалы, содержащие металлы и неметаллические материалы, обозначают как металлы. Если линии штриховки, приведенные к линиям рамки чертежа под углом 45°, совпадают по направлению с линиями контура или осевыми линиями, то вместо угла 45° следует брать угол 30° или 60°. 3 ГОСТ 2.306-68 ЕСКД х 10 Рис. 5. Пример изображения сечения детали Таблица 2 Обозначения материалов по ГОСТ 2.306-68 Материал Металлы и твёрдые сплавы Обозначение Неметаллические материалы, в том числе волокнистые монолитные и плитные (прессованные), за исключением древесины, камня и т.д. (см. ГОСТ 2.306-68). Например, резина, пластмассы Стекло и другие светопрозрачные материалы Жидкости Частота штриховки выбирается в зависимости от площади штриховки и необходимости разнообразить штриховку смежных сечений. Расстояние между линиями штриховки может варьироваться от 1 до 10 мм в зависимости от площади штриховки и необходимости разнообразить штриховку смежных сечений. Штриховку смежных сечений деталей, выполненных из однотипного материала, следует выполнять в противоположных направлениях (встречная штриховка, рис. 6). 11 Рис. 6. Штриховка смежных сечений Для неметаллических материалов на смежных сечениях изменяют расстояние между линиями штриховки. Допускается изменять масштаб штриховки в смежных сечениях со штриховкой одинакового наклона и направления также для металлов, стёкол и др. Смежные сечения деталей из однородного материала, соединённые клеевым, сварным и т.п. соединением, допускается штриховать одинаково. Контрольные вопросы 1. Что называется чертежом детали? 2. Назовите типы линий, которыми выполняют видимые контуры детали, осевые линии, невидимые контуры, полки-выноски? 3. Дайте определение комплексного чертежа. 4. Покажите расположение видов на чертеже. 5. Что такое главный вид? 6. Чем отличаются разрез и сечение? 7. Для чего применяют штриховку? 8. Приведите графические обозначения металлов и стёкол. 9. Сформулируйте правила штриховки смежных деталей. 2 Оформление чертежей оптических деталей Оформление чертежей оптических деталей выполняется в соответствии с общими правилами, принятыми в машиностроительном и приборостроительном черчении. Кроме того, при выполнении чертежей оптических деталей и схем, следует руководствоваться дополнительными правилами, принятыми в отрасли. Правила выполнения чертежей и схем 12 оптических изделий регламентируются ГОСТ ЕСКД 2.412-81. В данном стандарте приведены общие требования, требования к оформлению рабочих чертежей оптических деталей, сборочных чертежей изделий, состоящих из оптических деталей, а также правила оформления оптических схем. Специфические правила оформления чертежей оптических деталей: 1. Оптические детали и сборочные единицы, изображают на чертеже по ходу луча, идущего слева направо. 2. Радиусы кривизны сферических поверхностей выбирают по ГОСТ 1807-75. 3. Асферические поверхности определяют уравнением кривой, которое приводят его в технических требованиях чертежа. 4. На чертеже оптической детали в правой верхней части поля чертежа помещают таблицу параметров, состоящую из трех частей: требования к материалу; требования к изготовлению; расчётные данные (рис. 7). Рис.7. Таблица требований (параметров) Требования к материалу и изготовлению помещаются в верхней части таблицы, расчётные данные – в нижней. На чертежах сборочных 13 единиц приводят таблицу параметров, которая состоит из двух частей: требования к изготовлению и расчетные данные. Примеры оформления чертежа линзы и сборочной единицы приведены в приложениях А и Б, соответственно. Требования к материалу для детали из бесцветного оптического стекла: - категория и класс по показателю преломления ∆𝑛𝑒 4 и средней дисперсии ∆(𝑛𝐹′ − 𝑛𝐶 ′ )5 (длины волн спектральных линий некоторых элементов приведены в приложении В); - категории по оптической однородности, двойному лучепреломлению, показателю ослабления μ𝐴 ; - категория и класс бессвильности, пузырности, радиационно-оптической устойчивости (для особых стёкол). Для деталей из цветного оптического стекла в таблице требований указывают категории по спектральной характеристике (показатель поглощения или ослабления); двойному лучепреломлению, бессвильности, пузырности. Для других оптических материалов первая часть таблицы заполняется по ГОСТ 23136-93. Требования к изготовлению детали или показатели качества оптических деталей размещаются, как было сказано ранее, во второй части таблицы. К ним относят: - предельно допустимые отклонения стрелки кривизны 𝑁А , 𝑁Б ; - предельно допустимые отклонения формы ∆𝑁А , ∆𝑁Б; - предельно допустимые отклонения радиусов пробных стёкол ∆𝑅А , ∆𝑅Б (по ГОСТ 2.412-81) или ∆𝑟А , ∆𝑟Б (по ГОСТ 2786-82); - предельно допустимые дефекты чистоты полирования 𝑃А , 𝑃Б ; - предельно допустимые отклонения от центричности линз 𝐶А , 𝐶Б . Для призм, плоскопараллельных пластин, клиньев также указывают: - предельно допустимое отклонение пирамидальности ; - предельно допустимое значение разности углов призм δ45° ; - допустимое значение предела разрешения ; - остаточная фокусность пластин и призм 𝑓min (при необходимости). Полный перечень требований к изготовлению приведён в ГОСТ 2.412-81. Индексы А и Б соответствуют первой и второй рабочей (исполнительной) оптической поверхности, соответственно. Если требования для рабочих поверхностей совпадают, то в таблице помещают одно Отклонение показателя преломления 𝑛𝑒 от номинального, 𝑛𝑒 – основное значение показателя преломления для длины волны 546,7 нм линии e спектра излучения ртути. 4 Отклонение средней дисперсии 𝑛𝐹′ − 𝑛𝐶′ для длин волн 479,99 нм и 643,85 нм линий 𝐹 ′ и 𝐶 ′ спектра излучения кадмия. 5 14 значение без индекса. Более подробно требования к изготовлению будут рассмотрены в следующем разделе. В третьей части таблицы указывают расчётные данные: - фокусное расстояние 𝑓 ′ , передний 𝑆𝑓 и задний 𝑆′𝑓′ фокальные отрезки (для линз); - длина хода луча l (для призм); - световая зона 𝑂З или диаметр 𝑂Ф , если данный размер не указан на чертеже. Размеры указываются в мм, при этом единицы измерения в таблице не проставляются. Замыкающий размер размерной цепи указывается с предельными отклонениями. 5. На чертеже оптической детали в обязательном порядке указывается шероховатость поверхности. Номенклатура параметров шероховатости приведена в ГОСТ 2789-73. На чертежах оптической детали чаще указывают параметры Ra – среднеарифметическое отклонение профиля и Rz – наибольшая высота профиля. Параметр Ra по ГОСТ 2789-73 является предпочтительным. Как правило, рабочие поверхности, за исключением светорассеивающих элементов) полируются до высоты неровностей профиля Rz 0,05 мкм, что соответствует 13-14 классу (см. табл. 3). Шероховатость указывается на каждую исполнительную поверхность. Вспомогательные и свободные поверхности могут иметь различные значения шероховатости в зависимости от назначения и способа обработки поверхности. Наиболее часто шероховатость вспомогательных поверхностей нормируется параметром Ra и достигает значений 2,5 мкм. На чертеже оптической детали справа вверху проставляют знак «неуказанная шероховатость», который устанавливает предельное значение шероховатости для вспомогательных и свободных поверхностей. Таблица 3 Таблица соответствия классов шероховатости Классы ше- 1 2 3 4 5 6 7 роховатости Ra, мкм 80-40 40-20 20-10 10-5 5-2,5 Rz, мкм 320-160 160-80 80-40 40-20 20-10 2,51,25 10-6,3 9 10 11 12 13 14 0,320,16 2,6-0,8 0,160,08 0,8-0,4 0,080,04 0,4-0,2 0,040,02 0,2-0,1 0,020,01 0,010,05 0,010,008 0,050,25 Классы ше- 8 роховатости Ra, мкм 0,630,32 Rz, мкм 3,2-2,6 15 1,25-0,63 6,3-3,2 На рисунке 8 показаны установленные ГОСТ 2.309-73 знаки указания шероховатости. Рис.8. Обозначение шероховатости поверхностей: а) способ обработки поверхности не устанавливается; б) поверхность должна быть образована только удалением слоя материала; в) поверхность должна быть образована без удаления слоя материала 6. На рабочие поверхности оптических деталей, как правило, наносят оптические покрытия. Покрытия позволяют изменять свойства деталей. В зависимости от назначения различают 3 группы покрытий: 1) просветляющие, зеркальные, светоделительные, поглощающие; 2) фильтрующие, поляризующие, спектроделительные; 3) электропроводные и защитные. Покрытия первой группы изменяют интенсивность излучения, второй группы – спектральный состав, поляризационные и фазовые характеристики излучения; покрытия третьей группы не меняют свойства излучения, они предназначены для обогрева и защиты деталей. Графические изображения покрытий, установленные ГОСТ 2.412-81, приведены в таблице 4. Таблица 4 Графические изображения покрытий Покрытие Обозначение Зеркальное (внешнее) Зеркальное (внутреннее) Светоделительное Просветляющее Фильтр (общее назначение) 16 Отрезающее Узкополосное Полосовое Специальное Защитное прозрачное Поляризующее Электропроводящее Светопоглощающее Знак покрытия проставляют на чертеже непосредственно у поверхности, на которую наносится покрытие. В поле технических условий приводят следующие сведения: обозначение материала и способа нанесения покрытия (см. табл. 5); формулу (для многослойных покрытий); условия термообработки; достигаемые оптические характеристики (например, коэффициенты отражения или пропускания, ширина полосы пропускания, оптическая плотность и др.). Для обозначения многослойных (более трёх слоёв) покрытий применяют следующие обозначения (формулы): − для чётного числа слоёв (𝑎. 𝑏) 𝑛⁄2; − для нечётного числа слоёв (𝑎. 𝑏) (𝑛 − 1)⁄2. 𝑎. Здесь литерами a и b обозначены чередующиеся слои, n – число слоёв. Например, одиннадцатислойное поляризационное покрытие из двуокиси гафния (90) и двуокиси кремния (41), нанесённых испарением с помощью электронного нагрева, будет обозначено как (90ИЭ. 41ИЭ)5.90ИЭ. Распространённым материалом для нанесения просветляющего покрытия является фтористый магний. Пример обозначения такого покрытия на чертеже: А 24И300; ρλ = 1,2 ± 0,2% при λ = 660 ± 30 нм, ОСТ 31901-85. Данная запись читается следующим образом: на поверхность А наносится просветляющее покрытие (MgF2) испарением в вакууме на предварительно прогретую до температуры 300C деталь; покрытие 17 обеспечивает коэффициент отражения 1,2% с погрешностью 0,2% в диапазоне длин волн 660 30 нм по ОСТ 3-1901-85 Покрытие оптических деталей классификация и обозначение. Торцевые поверхности оптических деталей рекомендуется зачернять для того, чтобы избежать паразитных переотражений в системе и рассеивания излучения на гранях. В качестве покрытия торцевых поверхностей линз, нерабочих граней призм могут быть использованы эмали чёрные ХС-107, ЭМХС-543, ХС-1107М и др. Таблица 5 Условные обозначения некоторых материалов и способов нанесения покрытий Материал ОбозначеСпособ нанесения Обозначение ние Алюминий Золото Медь 1 2 3 Магний фтористый Эфир этиловый ортофосфорной кислоты Лак бакелитовый прозрачный Воск пчелиный 24 43 71 85 Из раствора Испарением в вакууме Испарением с помощью электронного нагрева Травлением Электролизом Р И ИЭ Катодным распылением Кистью, пульверизатором К Т Е П Металлические покрытия используют в качестве зеркальных, алюминий – для работы в видимом диапазоне, золото, серебро, медь – для работы в ИК-диапазоне. В таблице 6 приведены интегральные коэффициенты отражения наиболее употребительных металлических покрытий. Таблица 6 Интегральные коэффициенты отражения металлических покрытий Тип покрытия А, % Серебрение химическое без защиты Серебрение химическое внутреннее с защитой лаком Алюминирование испарением с защитой анодным оксидированием Хромирование 94 88 86 50 Пример обозначения золотого покрытия по американскому стандарту: ENHANCED GOLD WITH PROTECTIVE OVERCOAT PER MIL-C48497A HR 2-20 μm, Ravg: >98%, Rabs: >95% FROM 0 TO 45 AOI. Данная 18 запись означает, что на рабочую поверхность зеркала нанесено золотое покрытие с защитой, после нанесения покрытия качество поверхности соответствует MIL-C-48497A (по международному стандарту), средний коэффициент отражения не менее 98%, интегральный коэффициент отражения не менее 95% в диапазоне длин волн от 2 мкм до 20 мкм при угле падения излучения от 0 до 45. Контрольные вопросы 1. Каким образом на чертеже располагают оптические детали? 2. Какие группы требований указывают в таблице параметров на чертеже оптической детали? 3. Какие группы требований указывают в таблице параметров на чертеже сборочной единицы? 4. Перечислите требования к материалу детали, выполненной из бесцветного оптического стекла. 5. Перечислите требования к изготовлению детали, предъявляемые к линзам, призмам и клиньям. 6. Какие расчётные данные приводят в таблице требований для линз и призм? 7. Что означает запись Ra2,5; Rz0,05? 8. Какой способ обработки рабочих поверхностей оптических деталей позволяет обеспечить 13-14 классы шероховатости? 9. Приведите знаки обозначения шероховатости по ГОСТ 2.30973. 10. По какому признаку можно разделить оптические покрытия на три группы? Какие это группы? 11. Приведите условные графические изображения просветляющего, зеркального и светоделительного покрытий. 12. С какой целью на торцевые поверхности линз наносят эмаль? 3 Показатели качества оптических деталей Значения показателей качества, указываемые в средней части таблицы требований, определяют трудоёмкость и сложность детали. Предельно допустимые отклонения (допуски) выражают суммарное действие погрешностей технологического базирования, обработки и измерений. Суммарные погрешности независимо от их природы не должны превышать указанных в таблице требований значений. Рассмотрим более подробно требования к изготовлению, перечисленные в разделе 2. Предельно допустимое отклонение стрелки кривизны 𝑁 или допуск на стрелку (допуск общей формы) измеряют числом интерференционных колец или полос, укладывающихся на диаметре или наименьшем размере (если деталь не круглого сечения) при контроле пробным стеклом. В некоторых случаях допуск на стрелку указывают со знаком плюс или минус. 19 При знаке плюс наблюдается воздушный зазор на краю и касание по центру – «общий бугор». В таком. случае контролируемая поверхность имеет меньший радиус кривизны, чем пробное стекло. При знаке минус наблюдается воздушный зазор в центре и касание по краю – «общая яма». В таком случае контролируемая поверхность имеет больший радиус кривизны, чем пробное стекло. Для плоской поверхности, плюс означает, что поверхность немного выпуклая, а при знаке минус – вогнутая. Допуск общей формы задаётся числом интерференционных колец, наблюдаемых под пробным стеклом или по отношению ∆𝑡⁄𝑡, определяющему изогнутость линий. На рисунке 9 𝑁 = 3, на рисунке 10 показано расположение колец для случая положительного и отрицательного отношения ∆𝑡⁄𝑡. Рис. 9 Контроль общей формы с помощью пробного стекла Рис. 10 Измерение отклонения стрелки кривизны по полосам Если поверхность контролируемой детали в результате обработки перестала быть сферичной, кольца примут вид эллипсов. В таком случае говорят, что имеет место отклонение общей формы от сферичной – астигматизм поверхности. Величина астигматизма определяется как разность колец по осям эллипса (рис. 11). 20 Рис. 11 Вид интерференционной картины в случае сфероцилиндрической контролируемой поверхности Предельно допустимое отклонение формы ∆𝑁 (местная ошибка), которое называют также допуском формы, устанавливает предельно допустимые значения местных ошибок. Предельно допустимые отклонения ∆𝑁 назначают в долях 𝑁. Местные ошибки бывают зональные или несимметричные. На рисунке 12 схематично показано расположение местной несимметричной ошибки в виде вскрывшегося пузыря и соответствующий вид интерференционной картины. Зональные ошибки обнаруживаются как изменение расстояния между кольцами или, в случае полос, как местный изгиб полос. Местные ошибки чаще всего обусловлены резким несоответствием размера обрабатываемой детали и инструмента (полировальника), грубых ошибок в настройке станка, разной температурой притираемых материалов, наличием неоднородностей (пузыри, камни). Рис. 12 Вид интерференционной картины при наличии местной ошибки 21 Местные ошибки снижают предел разрешения оптической системы, что не компенсируется изменением толщин, радиусов и воздушных промежутков в системе. Поэтому на допуск отклонения формы назначают более жёсткие ограничения. Предельно допустимые дефекты чистоты полирования P (допуск на дефекты чистоты полирования или чистота поверхности) выражают в классах чистоты по ГОСТ 11141-84. Классы чистоты поверхностей устанавливают по допускаемым размерам, числу и расположению царапин и точек на поверхности оптической детали. Для поверхностей, удалённых от плоскостей изображения, например, поверхности объективов и окуляров, чистота поверхности регламентируется одиннадцатью классами от IXa до I (класс шероховатости PI соответствует наиболее чистой поверхности). Для поверхностей, расположенных в плоскостях изображения, например, рабочие поверхности сеток и коллективов, чистота регламентируется более строгим классом P0 с подразделениями 0-10, 0-20 и 0-40, здесь последние две цифры указывают среднее значение фокусного расстояния оптической системы, расположенной за нормируемой поверхностью. Согласно ГОСТ11141-84, размеры царапин и точек для классов чистоты 0-10, 0-20 и 0-40 должны быть определены в трёх зонах светового диаметра: центральной, средней и краевой. Границами центральной и средней зон поверхности устанавливают концентрические окружности диаметром 1/3 и 2/3 светового диаметра детали. Для деталей диаметром менее 5 мм центральную, среднюю и краевую зону не устанавливают. Например, для класса чистоты P0 0-20 в средней зоне допускается наличие царапин шириной не более 0,004 мм, суммарной длиной 0,2𝑂Ф ; также допускается наличие точек диаметром не более 0,01 мм: 1 точка для детали со световым диаметром от 5 до 20 мм, 3 точки для детали со световым диаметром от 20 до 60 мм и 5 точек для детали со световым диаметром свыше 60 мм. Для крайней зоны требования менее строгие. Рекомендуемые значения классов чистоты в зависимости от вида и назначения детали приведены в табл. 8.4 [1]. Предельно допустимые отклонения от центричности линз (допуск на децентрировку) 𝐶А , 𝐶Б указывают для силовых компонентов. Значение децентричности на параллельное смещение геометрической оси симметрии вспомогательной сборочной цилиндрической поверхности от оптической оси исполнительных поверхностей линзы указывают в долях мм. На рисунке 13 указаны позиционные допуски для 𝐶А , 𝐶Б : позиционный допуск 0,01 мм на расположение оси рабочей поверхности А относительно базы БВ, которая определяется осью рабочей поверхности Б и геометрической осью вспомогательной цилиндрической поверхности В (торцевая поверхность линзы); позиционный допуск 0,05 мм на расположение оси рабочей поверхности Б относительно базы АВ, которая определяется осью рабочей поверхности А и геометрической осью поверхности В. 22 Рис. 13 Пример указания допуска на децентрировку на чертеже линзы Допуск на децентрировку может быть задан позиционным допуском, допуском формы или перпендикулярностью (биением) для плоской поверхности. Условные обозначения регламентируются ГОСТ 2.308-2011 ЕСКД Указания допусков формы и расположения поверхностей. Перечисленные выше допуска для призм и клиньев имеют тот же смысл, что и для линз. Для призм дополнительно задаётся предельно допустимое отклонение пирамидальности (пирамидальность) . Пирамидальность, то есть непараллельность рёбер призмы выражают в угловых минутах или секундах (обозначается и , соответственно). Например, при =2 призма становится пирамидой с малым углом при вершине. Пирамидальность возникает вследствие погрешностей обработки и технологического базирования и приводит к снижению разрешающей способности призмы. Также для призм задаётся предельно допустимое значение разности углов (допуск на разность углов) призм δ45° в угловых минутах. Данный допуск показывает предельно допустимое отклонение от плоскопараллельной пластинки при развёртке призмы. Если δ45° ≠ 0, то призма развёртывается не в плоскопараллельную пластинку, а в клин (рис. 14), который вносит хроматизм. Допуск на разность углов назначают исходя из предельно допустимой величины хроматизма. 23 Рис. 14 Развёртка прямоугольной призмы АР-90 при 𝛅𝟒𝟓° ≠ 𝟎 Не следует путать допуск на разность углов с предельным отклонением, заданным на чертеже для прямого угла 902, т.к. этот допуск не вносит клиновидность в развёртку призмы. Также как и пирамидальность, разность острых углов призм возникает вследствие погрешностей обработки и технологического базирования. Контрольные вопросы 1. Перечислите показатели качества оптических деталей для линз. 2. Назовите предельные отклонения, указываемые в таблице требований, для призм. 3. Что означает запись NА = 3? 4. Какой вид общей ошибки соответствует положительному и отрицательному значению N? 5. Что показывает отношение t/t? 6. Почему радиусы кривизны линз выбирают из стандартных рядов по ГОСТ 1807-75? 7. Что называют местной и общей ошибкой формы? 8. Что такое астигматизм поверхности? 9. Как на интерференционной картине проявляется сфероцилиндричность? 10. Что означает запись N = 0,5? 11. Почему допуск на отклонение формы задаётся более строго, чем допуск общей формы? 12. Что такое зональные и несимметричные ошибки? 13. Каким образом зональные ошибки проявляются в процессе контроля рабочей поверхности? 24 14. Какими классами регламентируется чистота поверхностей, удалённых от плоскостей изображения? 15. Что означает подразделение 0-10, 0-20, 0-40 в пределах класса чистоты P0? 16. В каких случаях назначают чистоту поверхности по нулевому классу? 17. Каким образом зонируют световой диаметр при указании шероховатости по нулевому классу? 18. Что означает позиционный допуск на децентрировку CА = 0,01 мм? Как это обозначить на чертеже? 19. Что такое пирамидальность призмы? К чему приводит наличие пирамидальности? 20. Что показывает допуск на разность углов призм? Покажите на примере призмы АР-90. 4 Выбор интервала допусков Интервал допуска есть совокупность значений размера между пределами допуска. До введения межгосударственного стандарта ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010) для обозначения совокупности значений размера в пределах допуска использовался термин поле допуска. Согласно стандарту ГОСТ 25346-2013, в машиностроении, равно как и в приборостроении, различают такие понятия как, отверстие – внутренний размерный элемент детали; вал – наружный размерный элемент детали. Понятия вала и отверстия применимы не только к цилиндрическим элементам. Примером вала и отверстия в оптико-механическом конструировании служат линза и отверстие оправы. На рисунках 15 и 16 показаны положения интервала допуска в системе отверстия и вала, соответственно. Буквенные обозначения от A (a) до ZC (zc) на рисунках 15-16 – идентификаторы основного отклонения, EI, ei – нижнее предельное отклонение (алгебраическая разность между нижним предельным размером и номинальным размером), ES, es – верхнее предельное отклонение (алгебраическая разность между верхним предельным размером и номинальным размером). 25 Рис. 15. Положения интервала допуска относительно номинального размера, отверстия6 Рис. 16. Положения интервала допуска относительно номинального размера, валы7 6 7 ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). Там же. 26 Рис. 17. Графическое представление отверстия с полем допуска: a – номинальный размер, b – верхний предельный размер, c – нижний предельный размер, d – верхнее предельное отклонение, e – нижнее предельное отклонение, f – интервал допуска Посадкой называют соединение наружного размерного элемента и внутреннего размерного элемента (отверстия и вала), участвующих в сборке. Посадка, при которой в соединении отверстия и вала всегда образуется зазор, т.е. нижний предельный размер отверстия больше или равен верхнему предельному размеру вала, называется посадка с зазором. Посадка, при которой в соединении отверстия и вала всегда образуется натяг, т.е. верхний предельный размер отверстия меньше или равен нижнему предельному размеру вала, называется посадка с натягом. Посадка, при которой в соединении отверстия и вала возможно получение как зазора, так и натяга, носить название перехóдной посадки. Примеры посадок показаны на рис. 18-20. Интервалы (поля) допусков на полный диаметр линзы должны образовывать в соединении с оправой линзы посадку с зазором (с гарантированным зазором). В противном случае, может возникать заклинивание при установке линзы в оправу, пережатие оптических элементов в оправе, например, при изменении температуры окружающей среды, и другие нежелательные эффекты. Обычно проставляют следующие допуски на диаметры линз: высокий (технический) уровень точности – g6, f7; средний (производственный) уровень точности – h8, f9, e9; низкий (экономический) уровень точности – d9, c11, d11.8 8 С.М. Латыев Конструирование точных (оптических) приборов, 2015. 27 Рис. 18. Графическое представление посадки с зазором: подробное (слева), схематическое (справа)9 На рисунке 18 цифрами обозначены: 1 – интервал допуска отверстия; 2 – интервал допуска вала, случай 1: верхний предельный размер вала ниже, чем нижний предельный размер отверстия, наименьший зазор больше нуля; 3 – интервал допуска вала, случай 2: верхний предельный размер вала совпадает с нижним предельным размером отверстия, наименьший зазор равен нулю. 9 ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). 28 Рис. 19. Графическое представление посадки с натягом: подробное (слева), схематическое (справа)10 На рисунке 19 цифрами обозначены: 1 – интервал допуска отверстия; 2 – интервал допуска вала, случай 1: нижний предельный размер вала совпадает с верхним предельным размером отверстия, наименьший натяг равен нулю; 3 - интервал допуска вала, случай 2: нижний предельный размер вала больше, чем верхний предельный размер отверстия, наименьший натяг больше нуля. Рис. 20. Графическое представление переходной посадки: 10 ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). 29 подробное (слева), схематическое (справа)11 На рисунке 20 приняты следующие обозначения: 1 - интервал допуска отверстия; 2-4 - интервал допуска вала (показано несколько возможных расположений). На рисунках 18-20 буквенные обозначения идентичны: а – наибольший зазор; b – наибольший натяг; с – номинальный размер, равный нижнему предельному размеру отверстия. Идентификатором основного отклонения в системе отверстия служит прописная буква (буквы) латинского алфавита, например G6, D11; идентификатором основного отклонения в системе вала служит строчная буква (буквы) латинского алфавита, например g6, d11. Здесь цифры указывают на квалитет. Квалитетом называют группу допусков на линейные размеры. Классом допуска называют сочетание основного отклонения и квалитета. Класс допуска указывают комбинацией символов, состоящей из обозначения основного отклонения и следующего за ним номера квалитета (например, D13; h8). По возможности класс допуска выбирают из тех классов допусков отверстий и валов, которые показаны на рисунках 21 и 22 соответственно. В первую очередь, следует применять предпочтительные классы допусков, их обозначение заключено в рамки. Рис. 21. Классы допусков общего применения в системе отверстия12 11 12 ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). Там же. 30 Рис. 22. Классы допусков общего применения в системе вала13 Во многих САПР предусмотрена возможность выбора поля допуска по ГОСТ 25346-2013 (рис. 23). Рис. 22. Таблица выбора класса допуска для вала в САПР Компас-3D На рис. 24 показан чертёж линзы диаметром 6,35 мм, на чертеже указан класс допуска e9, что эквивалентно записи ∅6,35−0,025 −0,061 . Допускается на чертеже дополнительно к предельным отклонениям указывать в скобках класс допуска и наоборот, после обозначения класса допуска указывать в скобках предельные отклонения: ∅6,35e9 (−0,025 ) или −0,061 ∅6,35−0,025 −0,061 (e9). Рис. 24. Пример обозначения класса допуска на чертеже линзы 13 ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). 31 На рисунке 25 показан чертёж оправы линзы с указанием класса допуска как на внутренние диаметры (отверстие), так и на внешний (вал). Рис. 25. Пример обозначения класса допуска на чертеже оправы Указанные классы допуска задают следующие предельные отклонения: ∅35h11 соответствует записи ∅350−0,16 , где 0 – верхнее отклонение, - 0,16 – нижнее отклонение. Внешний диаметр оправы не может быть больше номинального размера. Обозначение ∅25H12 соответствует записи ∅25+0,21 , а ∅30H9 соответствует записи ∅30+0,052 . Здесь нижние от0 0 клонения нулевые, то есть отверстия нельзя выполнить меньшего диаметра, причём на отверстие диаметром 25 мм даётся более строгий допуск, т.к. оно является посадочным для линзы. Одно из предельных отклонений (верхнее или нижнее) является основным и определяется следующим образом: основное отклонение находят в таблицах 2 и 3 ГОСТ 25346-2013 (основные отклонения отверстий) или в таблицах 4 и 5 ГОСТ 25346-2013 (основные отклонения валов) по номинальному размеру и идентификатору основного отклонения. Другое предельное отклонение (верхнее или нижнее) вычисляют по формулам, приведенным на рисунках 8 и 9 ГОСТ 25346-2013, применяя числовые значения стандартных допусков (IT). Например, расчётные формулы для идентификатора основного отклонения H: EI = 0, ES = 0 + IT, где EI – нижнее предельное отклонение, ES – верхнее предельное отклонение, IT – стандартный допуск. Значения допусков IT для номинальных размеров до 3150 мм приведены в таблице 1 ГОСТ 25346-2013. На рисунке 26 показан фрагмент данной таблицы, из которого видно, что для отверстия диаметром 30 мм и квалитетом 9 стандартное отклонение составляет 52 мкм. 32 Рис. 26. Таблица 1 ГОСТ 25346-2013 (фрагмент) Тогда, воспользовавшись формулами для расчёта предельных отклонений и выразив величину допуска в мм, получим EI = 0; ES = 0 + 0,052 = 0,052 мм, что и было записано ранее в виде ∅30+0,052 . Напомню, здесь 0 был приведён пример для идентификатора основного отклонения H, формулы для расчёта предельных отклонений других идентификаторов приведены на рисунках 8 и 9 ГОСТ 25346-2013. Как было сказано выше при соединении линзы с оправой необходимо обеспечить посадку с зазором. Общие правила выбора посадки следующие: 1) посадку назначают, ориентируясь на известные соединения с аналогичными условиями работы, 2) посадку определяют по результатам вычисления допустимых зазоров и/или натягов, исходя из функциональных требований к сопрягаемым деталям и возможности их изготовления. В учебных расчётах выбор посадки определяется первым способом. Для предпочтительного применения выделено небольшое число посадок. Посадки предпочтительного применения в системе отверстия и в системе вала приведены на рисунках 27 и 28 соответственно. По экономическим соображениям, в первую очередь, следует выбирать те из посадок, обозначения которых на этих рисунках заключены в рамки. 33 Рис. 27. Предпочтительные посадки в системе отверстия14 Рис. 28 Предпочтительные посадки в системе отверстия15 Например, для класса допуска на диаметр линзы h8, рекомендуемого для производства деталей производственного уровня точности, предпочтительными являются классы допусков на посадочное отверстие оправы E9 и H9. Посадка по классу допуска E9 будет более свободной (см. рис. 15). Подробнее об определении посадок и классов допуска см. ГОСТ 25346-2013 Приложение В. На рисунке 29 изображены возможные обозначения класса допуска на диаметр линзы (вал) и на посадочный диаметр оправы (отверстие) и возможные обозначение посадки на сборочном чертеже. 14 15 ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010). Там же. 34 Рис. 29. Обозначения класса допуска и посадки Если это не ухудшает точность центрирования линзы в оправе, рекомендуется выбирать посадку чуть более свободную, чем рекомендованная. Контрольные вопросы 1. Поясните понятия интервал допуска (поле допуска), вал, отверстие. 2. Дайте определение посадки. 3. Изобразите схематично посадку с зазором и с натягом, переходную посадку. 4. Как обозначается класс допуска? 5. Почему на цилиндрическую оправу линзы даётся (в общем случае) устанавливаются допуска и в системе вала, и в системе отверстия? 6. Как определяют предельные отклонения? 7. Поясните обозначения ES, es, EI, ei, IT. 8. По каким правилам выбирают посадку? 9. Выполните графическое изображение посадки для линзы в оправе (рис. 29). 10. Выполните графическое изображение интервала допуска для линзы и оправы, изображённых на рисунке 29 по примеру рисунка 17. 5 Выбор кода классификационной характеристики Структура обозначения детали или изделия (децимальный номер) ГОСТ 2.201-80 имеет вид АБВГ.ХХХХХХ.ХХХ, где АБВГ – код организации-разработчика, ХХХХХХ - код классификационной характеристики, ХХХ – порядковый регистрационный номер. Код классификационной характеристики присваивается по Классификатору ЕСКД и представляет собой шестизначное число, последовательно обозначающее класс (первые два знака), подкласс, группу, подгруппу, вид (по одному знаку). Классификатор ЕСКД содержит 49 классов, в том числе 6 классов деталей (с 71 35 по 76 включительно), к которым выпущен иллюстрированный определитель. При формировании классов использован функциональный признак. Этот признак даёт представление об изделиях класса и отличает их от изделий других классов. При классификации изделий в классах Классификатора ЕСКД использованы, в основном, следующие признаки: − функциональный (основная функция, выполняемая изделием); − конструктивный (конструктивные особенности изделия); − принципа действия (физический, физико-химический процесс, на основе которого действует изделие); − параметрический (величины и степени точности рабочих параметров изделия: основные размеры, мощность, частота и др.); − геометрическая форма (внешнее очертание, характер взаимного расположения поверхностей и др.); − наименование изделия. Наиболее общие признаки, использованные на верхних уровнях классификации, конкретизируются на последующих уровнях. Ниже, в качестве примера, представлена последовательность выбора кода классификационной характеристики для двояковыпуклой линзы с фокусным расстоянием 15 мм. В первую очередь, необходимо выбрать класс детали. Как было сказано выше, детали представлены в классах 71-76: 71 Детали - тела вращения типа колец, дисков, шкивов, блоков, стержней, втулок, стаканов, колонок, валов, осей, штоков, шпинделей и др. 72 Детали - тела вращения с элементами зубчатого зацепления; трубы, шланги, проволочки, разрезные, сектора, сегменты; изогнутые из листов, полос и лент; аэрогидродинамические; корпусные, опорные; емкостные; подшипников. 73 Детали - не тела вращения корпусные, опорные, ёмкостные. 74 Детали - не тела вращения плоскостные; рычажные, грузовые, тяговые; аэрогидродинамические; изогнутые из листов, полос и лент; профильные; трубы. 75 Детали - тела вращения и (или) не тела вращения, кулачковые, карданные, с элементами зацепления, арматуры, санитарно-технические, разветвленные, пружинные, ручки, уплотнительные, отсчетные, пояснительные, маркировочные, защитные, посуды, оптические, электрорадиоэлектронные, крепежные. 76 Детали технологической оснастки, инструмента. Рассматриваемая линза является телом вращения, поэтому можно ограничиться 71, 71 и 75 классами. При дальнейшем рассмотрении 36 становится понятно, что линзы представлены в 75 классе (детали – тела вращения и/или не тела вращения оптические). В данном классе представлены следующие подклассы: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Документы (нормы, правила, требования, методы). Кулачковые с осями параллельными, изогнутыми, ползуны, винты шнековые, вилки, валы карданные, с элементами зацепления. Арматуры, соединений трубопроводных, запорные органы санитарнотехнические, с перфорированными отверстиями, сетки, радиаторы и др. С элементами тел вращ. и не тел вращения, разветвленные, пружинные, ручки. Уплотнительные, отсчетные, пояснительные, маркировочные, защитные, посуда. Оптические с рабочими поверхностями плоскими; твердотельных газовых лазеров; волоконной оптики. Оптические с рабочими поверхностями кроме плоских. Электрорадиоэлектронные. Крепежные, электрорадиоэлектронные, платы печатные. Линза со сферическими поверхностями относится к 6му подклассу. Таким образом, получены первые 3 цифры кода классификационной характеристики – 756ХХХ. В 6-м подклассе выделяют следующие группы: 1 2 3 4 5 6 Линзы, кроме очковых с рабочими поверхностями сферическими. Линзы, кроме очковых с рабочими поверхностями несферическими. Линзы очковые. Кроме линз с рабочими поверхностями сферическими, преломляющие световой поток. Кроме линз с рабочими поверхностями сферическими, отражающие световой поток. Кроме линз с рабочими поверхностями несферическими. Рассматриваемая линза может быть отнесена только к 1-й группе. Таким образом, получено 4 цифры кода классификационной характеристики – 7561ХХ. Группа 1 содержит 6 подгрупп: 1 2 3 4 Двояковыпуклые. Двояковогнутые. Плосковыпуклые. Плосковогнутые. 37 6 7 Выпукло-вогнутые (мениски положительные). Выпукло-вогнутые (мениски отрицательные). Как было сказано выше, линза двояковыпуклая, таким образом получаем 75611Х. Последняя цифра – вид детали. В 1-й подгруппе 7 видов линз: 1 2 3 4 5 6 7 С фокусным расстоянием до 15 мм включ. С фокусным расстоянием Свыше 15 до 25 мм включ. С фокусным расстоянием Свыше 25 до 40 мм включ. С фокусным расстоянием Свыше 40 до 70 мм включ. С фокусным расстоянием Свыше 70 до 100 мм включ. С фокусным расстоянием Свыше 100 до 220 мм включ. С фокусным расстоянием Свыше 220 мм. Поскольку речь идёт о линзе с фокусным расстоянием 15 мм, эта линза относится к 1-му виду. Итак, для двояковыпуклой линзы с фокусным расстоянием код классификационной характеристики 756111. Схематичное изображение линзы из иллюстрированного каталога деталей показано на рис. 30. Рис. 30. Изображение линзы в иллюстрированном каталоге деталей 76 класса Этот код соответствует единственному типу детали, т.е. при выборе элементов кода не может быть выбрано два подкласса, группы, подгруппы или вида. Полученный код можно прочитать следующим образом: деталь – тело вращения, оптическая, со сферическими рабочими поверхностями, двояковыпуклая, с фокусным расстоянием до 15 мм включительно. В качестве следующего примера рассмотрим выбор кода классификационной характеристики для фотографического объектива, склеенного из двух линз (ахроматическая склейка) в оправе. В зависимости от назначения, оптические приборы могут быть представлены в нескольких классах, например, в 20-м (Средства оптико38 механические, оптико-электронные наблюдения, управления движением средства фотометрические, топографические, микрофильмирования, фото-, киноаппаратуры) или 46-м (Средства радиоэлектронные управления, связи, навигации и вычислительной техники). Поскольку рассматриваемый в примере объектив фотографический, выберем 20-й класс, в котором представлено 4 подкласса: 0 1 2 3 Документы (нормы, правила, требования, методы). Средства фотометрические, топографические, спектральные наблюдения, управления движением. Фото-, киноаппаратура, средства микрофильмирования. Составные части. Объектив является составной частью какого-либо прибора, что соответствует 3-му подклассу. В данном подклассе содержится 7 групп: 1 Устройства крепления оптических систем. 2 Устройства, направляющие и ограничивающие движение фото-, киноленты, микрофильмов и магнитной ленты. 3 Устройства контроля, стабилизации, управления, регулирования, настройки, совмещения, фиксирования, слежения, визирования оптических систем. 4 Устройства светодозирующие, светозащитные, щели спектральные. 5 Устройства светопропускающие, преломляющие световой поток. 6 Устройства, отражающие световой поток, диспергирующие. 7 Устройства осветительно-проекционные, средства волоконной оптики. Поскольку объектив склеен из двух линз, он входит в 5-ю группу. Данная группа содержит 8 подгрупп: 1 2 3 4 5 6 7 8 Линзы, блоки линзовые, конденсаторы, коллективы. Окуляры, гомали, сетки. Призмы, блоки призменные, клинья. Решетки дифракционные, реплики, растры, блоки скрещенных систем, устройства смены дифракционных решеток. Миры, модуляторы, компенсаторы, корректоры, тест-объекты. Светофильтры. Стекла, пластины, экраны, световоды неволоконные, блоки световодов. Устройства светоприемные, поляризующие. 39 Из приведённых подгрупп объектив может входить только в 1-ю подгруппу, содержащую 8 видов изделий: 1 2 3 4 5 6 7 8 Линзы, несклеенные, неспеченные в оправе. Линзы, склеенные из двух линз без оправы. Линзы, склеенные из двух линз в оправе. Линзы, склеенные из трех и более линз без оправы. Линзы, склеенные из трех и более линз в оправе. Линзы спеченные. Блоки линзовые, конденсаторы. Коллективы. Очевидно, что объектив, склеенный из двух линз, в оправе относится к 3-му виду. Таким образом, код классификационной характеристики для фотографического объектива, склеенного из двух линз, в оправе 203513. Контрольные вопросы 1. Какова структура обозначения изделия? 2. Какова структура кода классификационной характеристики? 3. Сколько классов содержится в общероссийском классификаторе ЕСКД? 4. По какому признаку формировались классы классификатора? 5. Какие признаки используют при классификации изделий внутри классов? 6. Выберите код классификационной характеристики для оправ, представленных на рисунках 4 и 25; призмы АР-90. 40 Приложение А Пример оформления чертежа линзы 16 Библиотека проектирования оптики для КОМПАС-3D. https://forum.ascon.ru/index.php?topic=22927.0. Дата обращения: 03.11.2020 г. 16 41 Режим доступа: Приложение Б Пример оформления чертежа склеенного линзового блока17 Приложение В Спектральные линии некоторых элементов Обозначение Химический элемент Длина волны, нм C H 656,281 Cd 643,85 C D1 Na 589,592 D2 Na 588,995 d He 587,562 e Hg 546,073 F H 486,134 Cd 479,99 F H 434,047 G h H 410,175 17 С.М. Латыев Конструирование точных (оптических) приборов, 2015. 42 Приложение Г Перечень оптических клеев по ГОСТ 14887-80 Клеи оптические. Типы Тип клея Тип клея Бальзам пихтовый типов О и Оп по ГОСТ 2290-76 Бальзамин Бальзамин-М Бальзамин-М2 Акриловый ОК-50П ОК-50ПК ОК-72ФТ5 ОК-90М УФ-235М УФ-215 УФ-215М ТКС-1 ММА Акриловый клей допускается использовать только в приборах, не допускающих люминесценции. Клеи серии ОК используют для склеивания консольно подвешенных деталей, крупногабаритных деталей, деталей приборов, работающих в сложных климатических условиях. Клеи серии УФ используются для склеивания деталей приборов, работающих в УФ-диапазоне. Клей ТКС-1 используют для склеивания деталей с показателем преломления > 2,0, работающих в видимом и далёком ИК-диапазоне (Si, Ge, стёкол ИКС). Клей ММА используют для склеивания деталей диаметром до 350 мм, работающих в условиях нагрева (без деформации склеенных поверхностей после нагревания при 80 °С в течение 5 часов). Приложение Д Перечень государственных стандартов ГОСТ 1807-75 Радиусы сферических поверхностей оптических деталей. Ряды числовых значений. ГОСТ 2786-82 Стекла пробные для проверки радиусов и формы сферических оптических поверхностей. Технические условия. ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. ГОСТ 11141-84 Детали оптические. Классы чистоты поверхностей. Методы контроля. ГОСТ 21495-76 Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. ГОСТ 23136-93 Материалы оптические. Параметры Единая система конструкторской документации (ЕСКД) 43 ГОСТ 2.102-2013 ЕСКД Виды и комплектность конструкторских документов. ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД Основные надписи. ГОСТ 2.108-68 ЕСКД Спецификация. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД Основные требования к чертежам. ГОСТ 2.201-80 ЕСКД Обозначение изделий и конструкторских документов ГОСТ 2.305-2008 ЕСКД Изображения - виды, разрезы, сечения. ГОСТ 2.308-2011 ЕСКД Указания допусков формы и расположения поверхностей. ГОСТ 2.309-73 ЕСКД Обозначения шероховатости поверхностей. ГОСТ 2.311-68 ЕСКД Изображение резьбы. ГОСТ 2.412-81 ЕСКД Правила выполнения чертежей и схем оптических изделий. Основные нормы взаимозаменяемости ГОСТ 25346-2013 (ISO 286-1:2010) Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Основные положения, допуски, отклонения и посадки ГОСТ 25347-2013 (ISO 286-2:2010) Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Система допусков на линейные размеры. Ряды допусков, предельные отклонения отверстий и валов. Классификатор ЕСКД ОК 012-93 Классификатор ЕСКД. Введение. 1.79.100. ОК 012-93 Классификатор ЕСКД. Классы Классификатора ЕСКД (49 классов). ОК 012-93 Классификатор ЕСКД. Иллюстрированный определитель деталей. Классы 71-76. ОК 012-93 Классификатор ЕСКД. Иллюстрированный определитель деталей. Пояснительная записка. ОК 012-93 Классификатор ЕСКД. Приложение. Классы 71-76. Алфавитно-предметный указатель. Термины и толкования. Перечень сокращений слов. Условные обозначения. 44 Список рекомендуемой литературы 1. Латыев, С.М. Конструирование точных (оптических) приборов / С. М. Латыев. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб: Издательство "Лань", 2015. – 560 с. 2. Зубаков, В.Г. Технология оптических деталей / В. Г. Зубаков, М.Н. Семибратов, С.К. Штандель. – М.: Маштностроение, 1985. – 368 с. 3. Чекмарев, А. А. Инженерная графика: учебник для прикладного бакалавриата, вузов обучающихся по инженерно-техническим направлениям и специальностям / А. А. Чекмарев. – 12-е изд., испр. и доп. – М.: Юрайт, 2016. – 381 с. 4. Большаков, В. П. Инженерная и компьютерная графика. Изделия с резьбовыми соединениями: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по инженерно-техническим направлениям / В. П. Большаков, А. В. Чагина. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Юрайт, 2020. – 156 с. 45 Учебное издание Печинская Ольга Викторовна ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ Учебное пособие Редактор Компьютерная верстка _______________________________________________________________ Подписано в печать 27.07.2018. Печ. л. 5,75 Тираж 200 экз. Печать офсетная Изд. № 18у-032 Оригинал-макет подготовлен в РИО НИУ «МЭИ». 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14. Отпечатано в типографии НИУ «МЭИ». 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13 46 Формат 60×84/16 Заказ №
