第8章- 光学件连接1

1、第第8 8章章光学零件的连接光学零件的连接 主要内容 8.1 连接的特点和应满足的要求 8.2 圆形光学零件的固紧 8.3 非圆形光学零件的固紧8.1 连接的特点和应满足的要求 光学零件组成的光学系统不能离开机械结构而独光学零件组成的光学系统不能离开机械结构而独立成为使用性的光学仪器。影响光学仪器的因素有：立成为使用性的光学仪器。影响光学仪器的因素有：1 1）光学零件的几何形状；）光学零件的几何形状；2 2）光学零件的表面状态；）光学零件的表面状态；3 3）光学零件的应力分布；）光学零件的应力分布；4 4）光学零件在系统中的相互位置及连接固紧的可靠性。）光学零件在系统中的相互位置及连接固紧的可

2、靠性。光学零件的固紧方法光学零件的固紧方法按照光学零件形状可分为：圆形光学零件的固紧和非按照光学零件形状可分为：圆形光学零件的固紧和非圆形光学零件的固紧圆形光学零件的固紧 1 1）连接要牢固可靠，并在保证光学零件在系统中相对位置的同时，）连接要牢固可靠，并在保证光学零件在系统中相对位置的同时，又不致引起光学零件的变形和内应力。又不致引起光学零件的变形和内应力。2 2） 便于装配、调整，并保证装调前后光学零件可彻底清洗。便于装配、调整，并保证装调前后光学零件可彻底清洗。3 3） 保证象的亮度，结构中有效通光孔径不受镜框遮挡。保证象的亮度，结构中有效通光孔径不受镜框遮挡。4 4） 应能减小或清除当

3、温度变化时，由于光学零件与机械零件连接材应能减小或清除当温度变化时，由于光学零件与机械零件连接材料线膨胀系数不同而产生的附加内应力。料线膨胀系数不同而产生的附加内应力。5 5） 尽可能不用软木、纸片等有机材料与光学零件相接触，以防止光尽可能不用软木、纸片等有机材料与光学零件相接触，以防止光学零件生霉，必须采用时，应采取防霉处理。学零件生霉，必须采用时，应采取防霉处理。6 6）保证光学零件工作面不受损伤，竟可能选用光学零件非工作面为）保证光学零件工作面不受损伤，竟可能选用光学零件非工作面为固定受压面，与光学零件箱接触的机械零件表面必须平整，粗糙度不固定受压面，与光学零件箱接触的机械零件表面必须平

4、整，粗糙度不大于大于6.3m6.3m。 为了确保光学系统的成像质量，在光学零件的连为了确保光学系统的成像质量，在光学零件的连接结构设计中应满足一下接结构设计中应满足一下要求要求：8.2 圆形光学零件的固紧 圆形光学零件包括透镜、分划板、滤光镜、圆形保护玻璃圆形光学零件包括透镜、分划板、滤光镜、圆形保护玻璃和圆形反射镜等。外圆面一般来说都是非工作面，但外圆表面是和圆形反射镜等。外圆面一般来说都是非工作面，但外圆表面是保证光轴同心的重要基面，因此它具有一定的精度等级和表面粗保证光轴同心的重要基面，因此它具有一定的精度等级和表面粗糙度。糙度。滚边法滚边法压圈法压圈法弹性元件法弹性元件法电镀法电镀法胶

5、接法胶接法光学零件尺寸大小不一，光学零件在仪器中的重要程度以及仪器本身光学零件尺寸大小不一，光学零件在仪器中的重要程度以及仪器本身的精度和工作环境要求不同，光学零件固紧结构的设计也不同，使用的精度和工作环境要求不同，光学零件固紧结构的设计也不同，使用何种方法固紧根据光学零件的尺寸和要求而定，常用的固紧方法：何种方法固紧根据光学零件的尺寸和要求而定，常用的固紧方法： 1.1.滚边法滚边法 它是将光学零件装入金属框中，在专用机床上用专它是将光学零件装入金属框中，在专用机床上用专用工具把镜框上预先制出的凸出边缘（一般为用工具把镜框上预先制出的凸出边缘（一般为0.150.4mm）滚压弯折后包在光学零件

6、的倒角上，使光）滚压弯折后包在光学零件的倒角上，使光学零件与镜框紧固的方法。学零件与镜框紧固的方法。材料：可延展性的材料，如黄铜、软铝合金材料：可延展性的材料，如黄铜、软铝合金滚边专用工具滚边专用工具优点优点：结构简单紧凑，几乎不需要：结构简单紧凑，几乎不需要增加轴向尺寸，不需附加零件增加轴向尺寸，不需附加零件, ,对对通光孔径影响不大。通光孔径影响不大。缺点缺点：不易保证质量，特别是对于：不易保证质量，特别是对于孔径大而薄的零件，容易出现倾孔径大而薄的零件，容易出现倾斜及镜面受力不均匀的现象，滚斜及镜面受力不均匀的现象，滚边一旦完成后就不可拆卸，如超边一旦完成后就不可拆卸，如超出允许误差，光

7、学零件和镜框都出允许误差，光学零件和镜框都将报废。将报废。应用：应用：一般只适用于一般只适用于d d 40mm40mm的光学的光学零件的固紧，对于零件的固紧，对于40mm40mm以上的透以上的透镜，只有要求较低的特殊情况才镜，只有要求较低的特殊情况才用滚边法；即使不重要的光学零用滚边法；即使不重要的光学零件，直径超过件，直径超过70mm70mm时也不宜采用。时也不宜采用。2.2.压圈法压圈法螺纹压圈的分为螺纹压圈的分为：外螺纹压圈外螺纹压圈和和内螺纹压圈内螺纹压圈。当当径向尺寸受限径向尺寸受限时，应选用时，应选用外螺纹压圈外螺纹压圈固紧；固紧；当当轴向尺寸受限轴向尺寸受限时，应选用时，应选用内

8、螺纹压圈内螺纹压圈固紧。固紧。由于外螺纹压圈加工容易，故使用较多。由于外螺纹压圈加工容易，故使用较多。 它是把光学零件装入带有螺纹的镜框中，然后用制有它是把光学零件装入带有螺纹的镜框中，然后用制有螺纹的压圈拧入镜框，将光学零件压紧的方法。螺纹的压圈拧入镜框，将光学零件压紧的方法。优点优点：结构可拆、装调方便；可装入其他隔圈和弹性压圈，用以调整光：结构可拆、装调方便；可装入其他隔圈和弹性压圈，用以调整光学零件与镜框的相对位置，光学零件和镜框之间还可以惊醒选配，以学零件与镜框的相对位置，光学零件和镜框之间还可以惊醒选配，以获得较高的加工经济性，并适用于多透镜组的装配固紧。获得较高的加工经济性，并适

9、用于多透镜组的装配固紧。缺点缺点：刚性连接，在镜面上的压力可能不均匀（当压圈端面不垂直于轴：刚性连接，在镜面上的压力可能不均匀（当压圈端面不垂直于轴线时），对温度变化的适应能力较差。线时），对温度变化的适应能力较差。应用应用：多用于透镜的直径和厚度均较大情况，透镜直径在：多用于透镜的直径和厚度均较大情况，透镜直径在80mm80mm以上时必以上时必须采取用压圈固紧，直径在须采取用压圈固紧，直径在4080mm4080mm时，优先采用，透镜直径在时，优先采用，透镜直径在10mm10mm以下一般使用滚边法。以下一般使用滚边法。压圈法压圈法3.3.弹性元件法弹性元件法 它是利用开口的弹簧卡圈或弹性压板、

10、弹簧片它是利用开口的弹簧卡圈或弹性压板、弹簧片等弹性零件，使光学零件与镜框固紧的方法。等弹性零件，使光学零件与镜框固紧的方法。（1）弹性卡圈固紧）弹性卡圈固紧：用于固紧同轴度和固性要求不高的光用于固紧同轴度和固性要求不高的光学零件。如：保护玻璃、滤光镜及其它不重要的光学零件。卡学零件。如：保护玻璃、滤光镜及其它不重要的光学零件。卡圈钢丝直径一般为圈钢丝直径一般为0.4-1mm （2 2）弹性压板固紧结构：用于固定直径较大的光学零件。）弹性压板固紧结构：用于固定直径较大的光学零件。 弹性压板的厚度为弹性压板的厚度为0.30.5mm0.30.5mm的弹簧钢板冲压而成。的弹簧钢板冲压而成。4.4.电

11、镀法电镀法 它先把透镜放入镜框中，然后在镜框的端部镀上它先把透镜放入镜框中，然后在镜框的端部镀上一层金属（如铜）将透镜紧固。一层金属（如铜）将透镜紧固。 此法在实际中一般用以固紧显微镜的前透镜片。此法在实际中一般用以固紧显微镜的前透镜片。5.5.胶接法胶接法它是用胶粘剂把光学零件与镜框固紧的方法。它是用胶粘剂把光学零件与镜框固紧的方法。类似于弹性元件的胶接法类似于弹性元件的胶接法 在镜座中放置一个有回弹力的圆环约束透镜，圆在镜座中放置一个有回弹力的圆环约束透镜，圆环由人造橡胶制成。由于柔性橡胶天然具有弹性，所环由人造橡胶制成。由于柔性橡胶天然具有弹性，所以，光学件在收到冲击和振动载荷后，可使透

12、镜恢复以，光学件在收到冲击和振动载荷后，可使透镜恢复到其初始未受力时的位置和方向。到其初始未受力时的位置和方向。与机械紧固相比胶接固紧的特点与机械紧固相比胶接固紧的特点 （1 1）简化结构，减轻重量；）简化结构，减轻重量； （2 2）胶接时无压紧力，有利于象质的提高；）胶接时无压紧力，有利于象质的提高； （3 3）光学零件胶接处应力分布均匀；）光学零件胶接处应力分布均匀； （4 4）密封、绝缘、耐蚀性好；）密封、绝缘、耐蚀性好； （5 5）工艺简便，安装方便，陈本低）工艺简便，安装方便，陈本低5.5.胶接法胶接法为保证光学零件胶接固定的质量，应注意一为保证光学零件胶接固定的质量，应注意一下几点

13、：下几点：（1 1）未获得良好的胶接强度，胶接面必）未获得良好的胶接强度，胶接面必须清洁，无油污、水分及其他污物，必要须清洁，无油污、水分及其他污物，必要时还需进行化学处理，以提高胶接强度；时还需进行化学处理，以提高胶接强度；（2 2）保证胶接强度的情况下，较小胶接）保证胶接强度的情况下，较小胶接面积；面积；（3 3）金属与光学零件胶接时，应尽量减）金属与光学零件胶接时，应尽量减小金属、胶粘剂和光学玻璃的线膨胀系数小金属、胶粘剂和光学玻璃的线膨胀系数差；差；（4 4）密封、绝缘、耐蚀性好；）密封、绝缘、耐蚀性好；（5 5）为减小温差很大的情况下胶接层中）为减小温差很大的情况下胶接层中的应力，常在玻璃与金属之间衬以罗纱层的应力，常在玻璃与金属之间衬以罗纱层5.5.胶接法胶接法8.3 非圆形光学零件的固紧(1)夹板固紧(2)平板和角铁固紧(3)弹簧固紧(4)胶粘固紧 非圆形光学零件包括非圆形光学零件包括棱镜、反射镜、保护玻璃及玻璃刻尺等 常用的固紧方法：常用的固紧方法： (1)夹板固紧 多用于非工作面相平行的任何棱镜多用于非工作面相平行的任何棱镜 (2)(2)平板和角铁固紧平板和角铁固紧 多用于固紧高