Проект участка механической обработки оптических деталей

ПРОЕКТ УЧАСТКА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

 

 

Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве
методических указаний к выполнению проекта по модулю

для студентов, обучающихся по программе бакалавриата
по направлению подготовки 12.03.02 – Оптотехника

 

 

Екатеринбург

Издательство Уральского университета

2018

                                                      
УДК

 

Составитель: Е.П. Фарафонтова, М. А. Ломакова

Научный редактор – канд.техн. наук, доц. Д. Ю. Кручинин

 

Проект участка механической обработки оптических деталей: метод.указания к выполнению проекта по модулю / сост. Фарафонтова Е.П., М. А. Ломакова. – Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2018. 50 с.

 

В методических указаниях изложены задачи и объем проекта по модулю. Подробно освещено содержание проекта по модулю: расчёт заготовки; расчёт коэффициента запуска; выбор оборудования и контрольно-измерительных приборов (КИП); технологический процесс обработки детали; расчёт коэффициента пооперационной повторяемости; расчёт инструмента; схема размещения оборудования.

 

Библиогр.: 8 назв. Табл. 3.

 

Подготовлено кафедрой «Технология стекла»

 

 

© Уральский федеральный университет, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

Введение

Проект по модулю «Технология оптических элементов»выполняется в 7 семестре в соответствии с учебным планом и программой модуля.

Обучение по модулю ведётся в 6 и 7 семестрах и завершается выполнением и защитой проекта по модулю.

Модуль направлен на формирование компетенций в области проектирования и подготовки оптического производства при изготовлении оптических деталей, включая оборудование, основные принципы формирования оптических поверхностей, технологические процессы производства.

Проект по модулю направлен на формирование следующих компетенций (в рамках РО-06):

–  способность к расчёту норм выработки, технологических нормативов на расход материалов, заготовок, инструмента, выбору типового оборудования, предварительной оценке экономической эффективности техпроцессов (ПК-8);

–  способность к разработке технических заданий на конструирование отдельных узлов приспособлений, оснастки и специального оборудования, предусмотренных технологией (ПК-9);

–  способность к внедрению технологических процессов производства, метрологического обеспечения и контроля качества оптических и оптико-электронных приборов и их элементов (ПК-12);

–  способность разрабатывать технологические процессы производства перспективных оптических элементов (ДПК-3);

–  способность разрабатывать технологические планировочные решения на размещение оборудования

На выполнение проекта по модулю на дисциплину «Технология оптических деталей» отводится 108 час.

 

Чтобы разработать оптимальную схему участка шлифовки и полировки оптических линз, необходимо составить технологический процесс обработки, рассчитать количество запускаемых заготовок, исходя из заданной программы производства, коэффициенты пооперационной повторяемости и припуски на обработку заготовок оптического стекла; выбрать и скомпоновать оборудование.

Описание детали

Согласно индивидуальному заданию необходимо по чертежу детали составить описание по следующим параметрам:

- тип оптической детали;

- марка стекла и требования к стеклу;

- плотность стекла, г/мм³;

- относительная твёрдость по сошлифовыванию;

- фокусное расстояние линзы*, мм;

- диаметр детали*, мм;

- толщина детали по центру*, мм;

- толщина детали по краю*, мм;

- радиус первой поверхности, мм;

- радиус второй поверхности, мм;

- число интерференционных колец (общая ошибка формы поверхности) N;

- нерегулярность формы контролируемой поверхности в разных зонах (местная ошибка формы поверхности) Δ N;

- класс чистоты поверхности оптической детали Р;

- класс точности пробного стекла;

- децентричность, мм;

- подшлифовка (при необходимости)*, мм;

- шероховатость поверхностей, мкм;

- габаритные размеры;

- разрешающая способность;

- клин;

- специфические требования к детали.

 

*с учетом допуска

 

 

Расчёт заготовки

Расчет коэффициента запуска

Расчет коэффициента запуска осуществляется на основании ОСТ3-5581-83.

Количество годных деталей характеризуется коэффициентом выхода годных деталей, как по всему технологическому процессу, так и по отдельным операциям.

Коэффициентом выхода годных деталей К_вг  называется отношение количества годных деталей, полученных после выполнения всех операций технологического процесса, к количеству заготовок, запущенных в производство. Коэффициент выхода годных деталей рассчитывается по формуле:

                                                                     (17),

где N_г – количество деталей годных по чертежу, шт;

N_зап – количество заготовок запущенных в производство, шт.

Коэффициентом выхода годных заготовок на операции  называется отношение количества годных заготовок, полученных после выполнения операции, к количеству заготовок, поступивших на данную операцию.

Коэффициент выхода годных заготовок на операции рассчитывается по формуле

                                                                       (18),

где n – номер операции по технологическому процессу;

 - количество годных заготовок после выполнения операции, шт;

 - количество заготовок, поступивших на операцию, шт.

Величина обратная коэффициенту выхода годных деталей, называется коэффициентом запуска К_с, который показывает, сколько заготовок необходимо запустить в производство, чтобы получить требуемое количество годных деталей.

Коэффициент запуска рассчитывается по формуле:

                                                                            (19).

Величина, обратная коэффициенту выхода годных заготовок на операции, называется операционным коэффициентом запуска , который показывает, сколько заготовок необходимо запустить на операцию, чтобы получить требуемое количество годных заготовок. Операционный коэффициент запуска рассчитывается по формуле:

                                                                             (20).

 

Пример расчета коэффициента запуска

 

Рисунок 2: Пример детали и технических требований

*Размер для справок

Деталь склеивается клеем ОК-72ФТ5 по ГОСТ 14887-80

Покрытие: просветление В10₊

Масса заготовки 0,0053 кг

Материал детали – стекло К8 по ГОСТ 3514-94

Группа химической устойчивости к воздействию:

- влажной атмосферы – А;

- пятнающих агентов – I;

Относительная твердость по сошлифовыванию – 1,0.

Размер партии деталей – 500 шт/год

Для данной детали:

N_усл = 1,3                                            

 

Расчет коэффициента запуска производится следующим образом:

I По таблице 1 Приложения Е определяются потери заготовок на каждой операции:

1 операция – заготовительная

А₁ = 0,5+0,3+1,0+1,5+0,5 = 3,8 (%);

2 операция – блокирование, разблокирование, промывка

А₂ = 1,2 (%);

3 операция – шлифование

А₃ = 1,5+2,0+0,4+0,3+0,4+0,6+0,3+0,2 = 5,7 (%);

4 операция – полирование

А₄ = 0,5+0,1+0,2+0,1+0,2+0,2+0,1+0,5+1,0+7,0 = 9,9 (%);

5 операция – центрирование, фасетирование

А₅ = (0,5+1,0+0,5+1,0+3,0)∙1,05* = 6,3 (%)

*- коэффициент взят из п.4 примечания к таблицам 1,2,3 приложения Е;

6 операция – покрытие

А₆ = 0,3+1,8+0,8** = 2,9 (%)

** - потери за счет термообработки слоев покрытия;

7 операция – склеивание

А₇ = 4,5 (%).

II Далее определяется коэффициент выхода годных заготовок на каждой операции:

III Определяется промежуточный коэффициент запуска на каждой операции:

 

IV Начиная с конца технологического процесса определяются операционные коэффициенты запуска:

 

V Коэффициент запуска равен:

К_о = 1,44

Таким образом, для получения с достаточной гарантией 500 шт готовых линз необходимо запустить в производство:

500∙1,44 = 720 шт

 

Расчет инструмента

 

I. Для обработки линз по классической технологии:

Расчет обдирочных шал:

R_обд = R_о ± 0,2                         (32),

где R_обд – радиус обдирочной шалы, мм;

R_о – радиус готовой детали, мм;

«+» - для положительных радиусов;

«-» - для отрицательных радиусов;

0,2 – припуск на глубину нарушенного слоя, мм.

Расчет шлифовального инструмента:

R_шл = R_о                          (33),

где R_шл  - радиус шлифовального инструмента, мм.

Расчет полировальников:

R_пол = R_о ± b                         (34),

где R_пол – радиус полировального инструмента, мм;

b – толщина слоя полировальной смолы, сукна или войлока, мм;

«+» - для положительных радиусов;

«-» - для отрицательных радиусов.

Таблица 3. Толщина смолы полировальников

Радиус детали, мм	5-10	10-40	40-80	80-180	свыше 180
Толщина слоя смолы, мм	0,8-1,5	1,5-2,0	2,0-2,5	2,5-3,0	3,0-5,0

 

Расчет наклеечного инструмента:

Расчет радиусов наклеечных приспособлений для эластичного способа блокировки.

Для выпуклых блоков:

Для двояковыпуклых, плосковыпуклых линз и положительных менисков (при обработке выпуклой стороны)

R_н.пр = R_о – Т_о – δ *                          (35),

где R_н.пр – радиус наклеечного приспособления, мм;

R_о – номинальный радиус детали, мм;

Т_о – номинальная толщина детали, мм;

δ – толщина слоя смолы в центре детали, мм.

*Для выпуклых линз с большой относительной кривизной, помещающихся на блоке в количестве 3-ех или 4-ех, чтобы не осели края линзы, радиус наклеечного приспособления отличается только на толщину детали:

R_н.пр = R_о – Т_о             (36).

Для отрицательных менисков (при обработке выпуклой стороны):

R_н.пр = R_о – Т_о – h_отр – δ                            (37),

где h_отр – стрелка отрицательного радиуса.

Для вогнутых блоков:

Для отрицательных менисков при обработке вогнутой стороны:

R_н.пр = R_о + (Т_о + h₁ – h₂ + δ)               (38),

где h₁ – стрелка поверхности, для которой рассчитывается наклеечное приспособление, мм;

h₂ - стрелка обрабатываемой поверхности, мм;

δ – толщина слоя наклеечной смолы (для положительных линз в центре, для отрицательных - по краю), мм.

Для двояковогнутых и плосковогнутых линз:

R_н.пр = R_о + (Т_о + h₁ + h₂ + δ)               (39),

Таблица 4. Толщина наклеечной смолы

Диаметр детали, мм	До 15	15-25	25-40	40-55	>55
Толщина слоя смолы, мм	1-2	2-3	3-3,5	3,5-4	4-5

 

Для обработки линз по технологии Synchrospeed:

Технология Synchrospeed – это технология высокоскоростного полирования деталей на станках с ЧПУ при помощи полиуретана.

Пример расчета коэффициента пооперационной повторяемости

 

*Размер для справок

Деталь склеивается с другой деталью клеем ОК-72ФТ₅ по ГОСТ 14887-80.

Покрытие – просветляющее В.010₊ по ОСТ 3-1901-95.

Материал детали - стекло СТК12 по ГОСТ 3514-94

Группа химической устойчивости к воздействию: влажной атмосферы – а, пятнающих агентов – III.

Относительная твердость по сошлифовыванию – 1,1.

Для данной детали

N_усл  =  0,13                     t/D = 0,34

Расчет коэффициентов пооперационной повторяемости обработки производится следующим образом:

I операция – заготовительная:

К_п = 1 + 0,03 = 1,03

II операция – шлифование:

К_п = 1 + 0,1 + 0,03 + 0,01 + 0,03 = 1,17

III операция – полирование:

К_п = 1 + 0,02 + 0,02 + 0,1 + 0,03 + 0,4 = 1,57

IV операция – центрирование, фасетирование

К_п = 1 + 0,05 + 0,2 + 0,01 = 1,26

V операция – покрытие:

К_п = 1 + 0,02 + 0,05 = 1,07

VI операция – склеивание:

К_п = 1 + 0,04 + 0,15 = 1,19

Библиографический список

 

 

Приложение А
Титульный лист пояснительной записки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

 «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

 

Оценка проекта _______________

 

Члены комиссии ______________

                                                                                                          ______________

 

 

Приложение Г

Маршрут:

Изделие

Эскиз

Обозначение детали

Наименование детали

Марка материала

Заготовка

Требования к детали

NA

ΔNA

PA

OØA

f’

NБ

ΔNБ

PБ

OØБ

θ

№

Наименование операции

Обраб матер

Сторона пластины

Толщина пластины

Фаска пластины

Оборудование

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Составил

Проверил

М. контроль

Утвердил

 

Приложение Ж

Таблица: Условные графические обозначения, применяемые на планах расположения технологического оборудования

Наименование	Обозначение
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ОРГОСНАСТКА
Технологическое оборудование с номером по плану: а – без фундамента; б – с индивидуальным фундаментом.	а)                   б)
Автоматические линии
Резервное место под оборудование
Электропечь сопротивления
Электропечь индукционная
Верстак слесарный Буквами также обозначаются: ВМ – верстак сборщика (монтажный); ШН – шкаф наладчика;       ПК – плита контрольная; ВСв – верстак сварщика;      ШК – шкаф; ПС – приемный стол;          СК – стол контролера; РП – плита разметочная;      Т- тумба. ШИ – шкаф инструментальный;
Стеллаж

Продолжение таблицы

Тара ящичная: с заготовками, с полуфабрикатами, с готовыми изделиями
Тара ящичная для отходов
Решетка под ноги
Инструмент подвесной на монорельсе: а – электрический; б – пневматический.
Скребковый транспортер для удаления стружки
Шнековый транспортер для стружки (показан люк в полу цеха для ее удаления из оборудования).
Стружкодробилка
2. ПОДЬЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Зона действия грузоподъемной машины: а – на разрезах, б – на планах.
Дорога монорельсовая (черточка на конце линии обозначает концевой упор).
Путь рельсовый (железнодорожный) (вместо многоточия следует указывать: для нормальной колеи – н.к., для узкой колеи – у.к.).
Кран мостовой двухбалочный: а – на разрезах, б – на планах
Кран мостовой однобалочный опорный: а - на разрезах, б – на планах.
Кран подвесной однобалочный с электроталью (кран-балка): а – на разрезах, б – на планах (на выносной линии обозначены: номер позиции на плане и грузоподъемность).
Кран консольный на колонне
Кран консольный настенный
Кран консольный передвижной
Кран-штабелер стеллажный
Таль электрическая на монорельс: а) – электрическая; б – ручная.
Посадочная площадка с лестницей для крана мостового
Подъемник (лифт) в плане
Электротележка (электро-, автокар)
Тележка: а) – рельсовая, б) – прицепная.
Напольная тележка (любой конструкции)
Автоматизированная транспортная тележка
Конвейер подвесной с указанием его длины и отметки от уровня пола в метрах
Участок подъема подвесного конвейера в плане с отметкой высоты
Участок спуска подвесного конвейера в плане с отметкой высоты
Зона навески и съема деталей с конвейера
Натяжная станция подвесного конвейера
Конвейер ленточный
Конвейер пластинчатый
Конвейер роликовый неприводной (рольганг):  а – однорядный, б – двухрядный.
Конвейер роликовый приводной
Конвейер тележечный
Скат, склиз, желоб
Манипулятор
Манипулятор на конвейере
Промышленный робот
3. МЕСТА ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА
Место обслуживающего персонала (диаметр окружности 500 мм в масштабе чертежа)
Место рабочего у станка
Место рабочего при двухстороннем обслуживании
Место рабочего при многостаночном обслуживании
Стул
Кафедра инженеров по организации производственных процессов
Кафедра инженера по организации производственных процессов и контролера
4. ПЛОЩАДИ
Место (на полу, не огороженное)
Проезд, проход (допускается затушевать точками или всплошную)
Граница цеха, отделения, участка (не огороженная)
5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПОДВОДКИ
Вода
Вода оборотная
Подвод охлаждающей воды
Отвод охлаждающей воды
Горячая вода
Сточная вода
Фонтанчик питьевой
Автомат питьевой (газированной) воды (сатуратор)
Умывальник на одно отделение: а – с холодной водой; б – с холодной и горячей водой
Кислород Буквами также обозначаются: А – аммиак;             ЛК – лакокрасочные материалы; Ац – ацетилен;        М – масло; Б – бензин;               ДТ – дизельное топливо; Мз – мазут;              С – содовый раствор; К – керосин;            ПБ – пропан-бутан.
Сжатый воздух
Воздух (вентиляция)
Местный вентиляционный отсос вредных выделений
Пар
Вакуум
Природный газ
Городской газ
Защитный газ (допускается внутри знака или около него указывать буквенное обозначение газа: Аз – азот; Ар – аргон; В – водород; Г – гелий; У – углекислый газ; Эн – эндогаз; Эк – экзогаз).
Средство охлаждения (эмульсия)
Место выхода отходов материала (допускается рядом со знаком указывать буквенное обозначение отходов).
Подвод электроэнергии 380 В, 50 Гц.
Подвод электроэнергии 220 В, 50 Гц.
Подвод электроэнергии 36 В, 50 Гц
Подвод электроэнергии 115 В, 400 Гц
Переменный ток
Постоянный ток
Заземление
Электророзетка штепсельная с защитным контактом
Воздухонагреватель (калорифер)
Фильтр для очистки воды
Пожарный кран
Огнетушитель переносной ручной
Огнетушитель переносной пенный
Место установки стационарного огнетушителя
Установка пожаротушения с автоматическим пуском
Корпоративная сеть
6. СРЕДСТВА СВЯЗИ, КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
Диспетчерский пульт управления: а – цеховой; б – участковый.
Диспетчерский (переговорный) пульт
Аппарат телефонный административно-хозяйственной связи: а – на столе, б – на стене.
Аппарат телефонный диспетчерской связи
Аппарат городской телефонной связи
Телефонная будка для переговоров с вызывной сигнализации
Сигнальное табло о простоях оборудования: а – на один сигнал (с одной сигнальной лампой); б – на несколько сигналов.
Извещатель пожарный
Телевизионная установка
Персональный компьютер
7. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Существующая капитальная стена: а – на компоновочных планах, б – на планировках.
Перегородка сплошная до низа фермы или до потолка
Легкие перегородки всех видов на компоновочных планах
Проектируемая перегородка сборная щитовая
Проектируемая перегородка сетчатая
Проектируемая перегородка из светопрозрачных материалов (стеклоблоков)
Проектируемая перегородка из металла или твердых сплавов
Проектируемая перегородка из неметаллических материалов, в том числе волокнистые монолитные и плитные (прессованные).
Проектируемая перегородка из керамики или силикатных материалов для кладки
Ограждение площадок, барьеры
Колонна железобетонная (допускается бледно затушевать)
Колонна с фундаментом (контур фундамента показывается только для колонн, вблизи которых располагается оборудование с индивидуальным фундаментом)
Колонна металлическая
Колонна здания на компоновочных планах
Проем в стене, перегородке, не доходящий до пола
Проем в стене, перегородке, доходящий до пола
Проем оконный
Дверь (ворота) однопольная правая. Цифрами указываются размеры дверей: в числителе – высота, в знаменателе – ширина (указываются при необходимости).
Дверь (ворота) двупольная
Дверь (ворота) откатная однопольная
Тепловая завеса
Лестница в плане, верхний марш

Продолжение таблицы

Лестница металлическая наклонная в плане
Подвал с отметкой уровня его пола (штриховка должна быть бледной и редкой; сплошная штриховка необязательна, если показывается установленное оборудование)
Антресоли, балкон, вентиляционные площадки с отметкой высоты расположения
Канал подпольный (тоннель) с отметкой уровня пола канала
Люк, проем в полу, в перекрытии или кровле
Яма для технологических целей (приямок) с отметкой уровня пола приямка
Колодец (люк), накрытый решеткой
Трап напольный
Отметка уровня (высота, глубина) элементов конструкций, оборудования и др. от «нулевой» отметки (пол первого этажа): а – на разрезах, сечениях, б – на планах.
8. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Унитаз
Ванна
Бидэ
Писсуар настенный
Сетка душевая
9. Разное
Контрольный пункт
Трансформаторная подстанция
Щит управления
Шкаф управления
Пульт управления
Вентилятор
Аптечка медицинская

 

ПРОЕКТ УЧАСТКА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

 

 

Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве
методических указаний к выполнению проекта по модулю

для студентов, обучающихся по программе бакалавриата
по направлению подготовки 12.03.02 – Оптотехника

 

 

Екатеринбург

Издательство Уральского университета

2018

                                                      
УДК

 

Составитель: Е.П. Фарафонтова, М. А. Ломакова

Научный редактор – канд.техн. наук, доц. Д. Ю. Кручинин

 

Проект участка механической обработки оптических деталей: метод.указания к выполнению проекта по модулю / сост. Фарафонтова Е.П., М. А. Ломакова. – Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2018. 50 с.

 

В методических указаниях изложены задачи и объем проекта по модулю. Подробно освещено содержание проекта по модулю: расчёт заготовки; расчёт коэффициента запуска; выбор оборудования и контрольно-измерительных приборов (КИП); технологический процесс обработки детали; расчёт коэффициента пооперационной повторяемости; расчёт инструмента; схема размещения оборудования.

 

Библиогр.: 8 назв. Табл. 3.

 

Подготовлено кафедрой «Технология стекла»

 

 

© Уральский федеральный университет, 2018