Расчет схемы расположения заготовок на блоке

Блокирование – вспомогательная операция, заключающаяся в закреплении группы идентичных заготовок на едином приспособлении с целью их совместной обработки.

Существуют два способа блокирования заготовок оптических деталей: эластичный и жёсткий.

Жёсткий способ блокирования применяется в крупносерийном и массовом производстве. В этом случае используются специализированные наклеечные приспособления, на которые заранее выполнены посадочные места под каждую из заготовок. При блокировании заготовки устанавливают в посадочные места наклеечного приспособления через промежуточный элемент, представляющий собой тонкий (0,05…0,3 мм) слой наклеечной смолы или матерчатую прокладку, пропитанную клеящим составом.

Посадочные места для заготовок выполняют, как правило, в виде лунок, размеры которых соответствуют габаритным размерам заготовок. Глубину лунок выдерживают с погрешностью, не превышающей 0,01…0,05 мм, поскольку их точность влияет на точность обработанной линзы по толщине.

Операция блокирования жестким способом последовательно включает:

· Нагрев наклеечного приспособления до температуры плавления смолы;

· Нанесение на посадочные места приспособления тонкого слоя смолы или просмоленных прокладок;

· Установку заготовок, подогретых до температуры 70…80°С, на посадочные места и их прижим с выдавливанием излишков смолы;

· Охлаждение блока.

В данном случае установочная технологическая база заготовки совпадает с конструкторской и погрешность базирования будет равна нулю. Однако, наличие неизбежного разброса толщины слоя смолы между заготовками и приспособлением, а также погрешности размеров, определяющих глубину лунок, приводят к возникновению погрешности толщины обработанной линзы, которая может достигать 0,05…0,1 мм.

Жёсткое блокирование, в отличие от эластичного, не обеспечивает автоматического расположения обрабатываемых поверхностей всех заготовок на единой сферической поверхности. Поэтому непосредственно после сборки жесткий блок не может быть использован для обработки заготовок по схеме свободной притирки. Однако, благодаря более надежному закреплению заготовок, такой блок может быть подвергнут обработке с интенсивными режимами резания, например, алмазному сферошлифованию, не требующему единства расположения обрабатываемых поверхностей всех заготовок. В результате выполнения этой операции на различных заготовках будет снят припуск разной толщины, а обрабатываемые поверхности всех заготовок окажутся лежащими на одной сферической поверхности, после чего дальнейшую обработку ведут по схеме свободной притирки. Преимуществами жёсткого блокирования являются:

· Более высокая производительность процесса сборки блока;

· Меньшие погрешности обработанной линзы по толщине;

· Более высокая прочность закрепления заготовок, позволяющая применить более интенсивные режимы обработки.

Недостатками способа является сложность конструкции и, как следствие, высокая стоимость наклеечного приспособления, что делает нецелесообразным его применение в мелкосерийном производстве.

Перед операцией сборки блока нужно произвести расчет. Он производится при разработке технологического процесса и имеет целью определение оптимальной схемы расположения заготовок на наклеечномприспособлении, а также нахождение общего количества заготовок на блоке и основных размеров последнего.

Оптимальной является схема, которая обеспечивает размещение на блоке максимального количества заготовок при равномерном заполнении ими поверхности наклеечного приспособления.

Основными исходными данными для расчета являются численные значения радиусов R₁ иR₂ оптических поверхностей линзы, знаки их кривизны, а также толщина линзы и диаметр блокируемых заготовок.

Расчет начинается с вычисления максимального допустимого угла раствора блока:

= + 88,

где радиус R₁, мм; , градусы

Затем определяют величину с промежутка между заготовками на блоке:

c= , мм

Далее рассчитывают толщину линзы по краю:

t_кр = t_¶-h₁-h₂,

где h₁ иh₂ – стрелки прогиба оптических поверхностей линзы.

Для плоской поверхности h=0, а для сферической:

h_i = ±R_i ,

где знак «+» для выпуклой поверхности, а знак «-» для вогнутой поверхности.

Затем рассчитывают угол aполураствора заготовки и угол b, определяемый промежутком с между заготовками.

Для выпуклого блока:

a = arctg , b = arcsin

Для вогнутого блока:

a = arcsin , b = 2 arcsin

Далее проводят расчеты для каждой из трех возможный схем размещения заготовок на блоке, обеспечивающих наиболее равномерное заполнение его поверхности. Схемы отличаются количеством заготовок, расположенных в центральной круговой зоне блока, которое может быть равной одной, трём или четырем. Остальные заготовки располагаются равномерно в кольцевых зонах поверхности блока с учетом значений диаметра D_З заготовки и промежутка с между соседними заготовками.

Для каждого из трех возможных значений n определяют общее количество М зон, которое умещается на блоке в пределах рассчитанного по формуле допустимого угла раствора блока. Затем рассчитывают угол q_iполураствора соответствующей зоны:

q_i = arcsin +(i-1)*(2a+b)+2a ,

где значение k зависит от количества заготовок в центральной зоне блока:

при n₁=1 k=0,

приn₁=3 k=0,1,

при n₁=4 k=0,23;

В качестве R для выпуклых блоков в форму следует подставлять радиус R_нп кривизны рабочей поверхности наклеечного приспособления, а для вогнутых – радиус R₁.

Значение радиуса кривизны определяют по формулам:

Для эластичного блока R_нп = R₁±(t_¶+0,1D_з),

Для жесткого блока R_нп = ,

Далее рассчитывают количество заготовок n_i, размещаемых в зонах блока.

n_i = ,

где b – постоянная, зависящая от количества заготовок в центральной зоне:

при n₁=1 b=0,

при n₁=3 b=1,16,

при n₁=4 b=1,42.

Далее определяют общее количество заготовок, размещаемых на блоке:

N_бл =

Вариант размещения заготовок на блоке соответствует наибольшему из значений N_бл.

Затем определяется диаметр блока и высота.

D_бл = 2R₁ sin q_M ,

H_бл = R₁ (1 – cos q_M),

где q_M – угол полураствора последней кольцевой зоны блока.

Исходные и расчетные данные вносим в таблицу:

Оптимальный вариант размещения заготовок на блоке «три заготовке в центре», т.к умещается максимальное число заготовок: 27шт.

Диаметр блока: D_бл = 125,6мм

Высота блока: H_бл = 40,6мм