[翻译]非球面光学元件的制造技术

第一篇关于非球面光学的论文是近400年前发表。从那时起，非球面光学系统的计算理论不断发展。光学元件的主要优势在于他们可以出色的汇聚平行的射线束于一点而没有任何发散。出于这个原因，如果使用了非球面元件，光学系统中镜头的数量可以大大减少。这是所有使用非球面光学系统的光学设计师的梦想。

在我们日常生活中的许多领域都可以发现驱动因素。隐形眼镜的镜片或渐进焦距镜头就是典型的应用，如“万里路”。通过配备非球面光学仪器，天文研究也有很多突破。现在的人们满足非球面光学全方位的应用于电信、摄影、视频、和数据存储，甚至在维和行动中。在半导体行业，光学平板刻法几乎可以已达到物理极限。在非球面光学元件的帮助下，光学实验室已经证明临界尺寸远远低于100nm。非球面光学元件作为一个有利的工具将帮助研究人员在未来达到临界尺寸为30nm。表1显示了不同应用的精度要求摘要。

非球面光学系统的成功关键是他们的质量和成本。非球面的质量如果不够好，就只能用于特定的应用中成功。这意味着必须达到形状精度和表面纹理应用的技术要求。在很久以前，非球面光学系统的优点就已众所周知。但其广泛的应用是30年前左右才开始的。上世纪七十年代后，非球面光学元件制造技术开始迅速提高。其原因在于数控机床和三坐标测量机的使用。非球面表面可达的形状精度增加到从几微米到约1nm的均方根值。

通常加工非球面的办法是直接机器加工。图1显示了这种技术的过程链。

建立一个非球面发生器和抛光机的这条产业链的主要部分。根据工件的材料，产生装置可以是金刚石车床或磨床。CNC控制机可以处理非球面的理论数据，控制刀具与工件的接触点。一些磨床都配有两个磨削主轴。他们能够在不改变砂轮的情况下用一个预磨轮和一个磨砂轮来磨一个非球面。他们还可以进行倒角和中心操作后直接加工非球面轮廓。这种机器具有很高的加工精度和生产率。因此，他们可以用合理的成本生产非球面。

抛光机有2个或3个CNC控制轴。通常采用子孔径抛光工具。它的旋转轴被控制以保持正常的非球面轮廓在旋转轴工具的中间接触面。粘弹性层被分配在抛光垫和工具体的之间以提高在该工具的接触面积的压力分布。大直径的工具将被用于在很短的时间预抛光来实现良好的表面粗糙度。小直径的工具将被用于矫正形式的错误。图2显示的工作区磨和抛光机。

计量是另一个非球面光学元件进程链中的关键组成部分。三坐标测量机用接触式探头CMM 主要用于测量地面或钻石表面。市售三坐标测量机的最大精度大约在0.1微米范围。它们适合于袖珍摄像机的照明和投影等成像质量要求较适中的设备应用当中。如果极限形式误差如光刻镜头非常小，则干涉是必要的。现代数字干涉仪能够测量分辨率只有少数激流形式为1纳米的地区错误

直接加工技术的工艺链是很长。现代数控控制机器工作效率仍然很的。但他们是非常灵活的。即使只用一块开始制造。生产设备可以在很短的时间针对不同种类的镜头而变化。因此，这项技术被广泛用于生产多种种类并且小批量数目的仪器镜头。如果较大数目相同种类的镜头被需求，就必须开发替代技术。

复制技术只是用于大批量生产。生产的每个类型镜头每年超过10万。塑料镜片，还可以注塑模压或铸造。对于玻璃镜片则需要空压或热压成型技术。图3显示了空压工艺的设置。

硬金属制成的上限和较低的一部分插入一个空白的压面机的核心。他们有确切的镜头轮廓作出否定形式。这些部件一般直接加工技术。因为所有的表面都很重要。光学表面另外抛光。然后在光学表面添加一个特殊的涂层，以防止在冲压过程中玻璃粘上其它东西。冲压毛坯的原料通常是抛光预制的玻璃，例如一个玻璃球或球形预制镜头或一些其它东西。在预制玻璃投入加工作区后，整个工作区都用石英封闭。管内的空间，排空后充满氮气。一个加热系统，例如红外加热器，加热整个形式的零件和玻璃石英管，包括可以形成塑性玻璃的T型区域。然后上下的形式部分被封闭。待冷氮气冷却后开炉。按下玻璃镜片移动到炉下控制温度梯度冷却下来。一些毛坯冲压的镜片需要集中后，才可以安装在一个光学系统。

大多数情况下毛坯冲压镜片直径需低于30毫米。一个形状的精度可以达到1/8。玻璃类型的选择则相当广泛。，因此可以没有困难的满足许多应用的要求。一些实验表明，用直径80毫米的镜头也可以进行毛坯冲压但相应的周期则会延长。一个镜头约花费18分钟。

毛坯冲压技术最大的成本因素仅是成本上升的开始。除此之外还要准备毛坯冲压机适当的工作环境：一个洁净的设备室。工作人员必须为这项技术而培训，以了解所有问题和过程细节的技术。运行成本还有很大一部分是用于形式部分的费用。只有少数用于此目的的材料。由于其硬度，只能非常努力的进行加工研磨和抛光。有时，反复加工形式部分以达到最佳形状精度的毛坯冲压镜片是非常必要的。

2.3混合非球面光学

如果所需镜片的数量多到几千，但少于值得使用毛坯冲压技术的镜片数量，则可应用混合动力技术。图4说明了使混合非球面光学的基本思路。

为了使用复写混合非球面镜片，我们需要三个基本组成部分：一个具有阴性的非球面轮廓的非球面主透镜，一个最合适半径和环氧树脂的球形载体镜头。一滴液体环氧树脂将放在球面镜片，然后冲压在主非球面的非球面层上形成球形载体镜头。

在环氧树脂层固化后主非球面会与环氧树脂层分开，则完成具有非球面层的镜片制作。

复制的混合非球面形状精度达到了微米的几十分之一。这取决于直径和非球面镜片的分离。这项技术具有的优势，投资开始上升，是不是很高。与相对简单的设备，就可以开始生产系列。因此，它被广泛使用在照相机和数字投影机的制造非球面。

2.4修正方法

对于特殊应用中非球面的要求是非常高的，例如天文学或光刻使用非球面。他们无法实现直接加工或副本技术。

这些技术只能做一个基本的表面。之后必须使用特殊的加工方法予以纠正。

众所周知的矫正方法是计算机控制的抛光（CCP），磁流变抛光（MRF）和离子束（IBF）。虽然IBF必须在高真空条件下进行，而CCP和MRF可以在正常的环境中工作。MRF需要一个特殊的机器处理磁流变液体。工业机器人足够的CCP进程。因此，这些方法适用于某些应用。一般任务通常不试用。表2显示了一些由不同的公司所取得的成果的总结。

眼镜镜片直接加工

眼镜的发展最近已逐步趋向单体。这意味着每一个镜头必须根据承运人的数据单独处理，只有直接加工技术，才能这样制作这种镜片。图5显示了配电和一个渐进的眼镜玻璃非球面分离。

为了制作这样的镜头，我们需要一种高精度非球面发生器和适当的抛光技术。只有三个数控控制轴的机器，才能在理论上足够生成三维自由曲面。但是，从技术角度来看，使用四个数控控制轴才能更好的使用非球面生成器。图6显示了一个自由曲面和取得的典型精度非球面生成器。

3.2 超紫外线光刻的非球面反射镜

超紫外线光刻为最高要求的质量。由于波长很短，例如一个用于集成电路曝光的13NM镜系统。所有的镜片都是非球面的。它们必须非常顺利并精准的制造。误差需保持在有效值0.1nm。表3和图7所示的设置为曝光的EUV光刻实验工具。这些镜子首先直接加工技术制造，然后用不同的技术组合纠正。结果将在过程中取得，而不是在制造过程结束时取得。

4结论

1）非球面光学的关键部件，发展了科学和日常的生活，例如，护目镜，生命科学，IT技术，天文和维和工具。

2）使用非球面光学系统的成功关键是制造技术，使生产达到所需的质量的非球面和合理的成本分配。

3）制造技术与非球面光学系统的成本和质量方面必须改善。

4）非球面光学系统将在未来的许多应用领域中扮演越来越重要的角色。

文献翻译—先进制造技术的新发展

附录 The new advanced manufacturing technology development Summary: This paper has presented the problems facing today's manufacturing technology，advanced manufacturing discussed in the forefront of science，and a vision for the future development of advanced manufacturing technology. Keyword：Advanced manufacturing technologies; Frontier science; Applications prospects Modern manufacturing is an important pillar of the national economy and overall national strength and its GDP accounted for a general national GDP 20%~55%. In the composition of a country's business productivity，manufacturing technology around 60% of the general role. Experts believe that the various countries in the world economic competition，mainly manufacturing technology competition. Their competitiveness in the production of the final product market share. With the rapid economic and technological development and customer needs and the changing market environment，this competition is becoming increasingly fierce，and that Governments attach great importance to the advanced manufacturing technology research. 1 .Current manufacturing science to solve problems Manufacturing science to solve the current problems focused on the following aspects : (1) Manufacturing systems is a complex systems，and manufacturing

非球面光学元件检测方法

非球面光学元件检测方法 学院：光电学院 学号： 2520120037 姓名：张宇碟 2012 年11 月 摘要：随着当今社会生活要求的提高，非球面在越来越广泛的领域所运用，因

此非球面的质量迫切需要提高，非球面的检测技术成为研究的热点。该文阐述了光学投影式、郎奇检验法、曲面CGH全息图检测法和双波带板产生径向剪切干涉法四中比较热门的非球面检测法，介绍了上述几种方法的原理、光学系统和数据处理方式，并且归纳了检测技术总体的发展趋势。 关键词:非球面；检测方法；郎奇光栅；波带板；剪切干涉 1 绪论 1.1 非球面的定义以及检测方法的分类 1.1.1 引言

人们在几百年前就认识到非球面光学元件在光学应用上相对于球面光学元件有很多优势。但是由于受到加工水平和加工工艺的限制，一直以来非球面光学元件没有得到真正的广泛应用。直到上世纪七十年代，非球面镜片才开始不断的被应用到实际生产中。由于实际生产的需要，人们不断的尝试加工出更精确的非球面光学元件，因此非球面光学技术得到发展。八十年代后，由于计算机的应用和激光干涉技术的发展，非球面技术得到了蓬勃的发展。 非球面光学元件的面形质量直接影响其成像质量，是其广泛应用的最关键的技术之一，面形质量就是指加工制成的表面形状和理论形状的符合程度。对光学表面来说，表面的实际形状相对于理论形状允许一定的偏差。一般用光的波长的几分之几来表示。光学元件的面形检测就是指找到实际面形相对于理论形状的偏差。找到这个偏差就是检验的基本目的。 1.1.2 非球面的定义： 非球面是相对于球面定义的，球面是由一个参数，即球面半径来决定它的面形，而非球面可以拥有多个参数，参数之间没有一定的关系可循，可以是连续变化的。按照有无回转轴可以将非球面划分为两大类：有回转轴的包括抛物面、椭圆面等；没有回转轴的包括离轴抛物面等[1]。 面上每一点的曲率半径都相同的面为球面。而面上每一点的曲率半径随着曲面的位置而改变的面就是非球面。非球面分为凸非球面和凹非球面两大类，包括双曲面、抛物面、椭圆面等等。非球面也可以理解为除了球面以外的曲面。 表示非球面的常用公式： () +++++-+?= 8866442 221X A X A X A X k L L X shape Z （1） 式中：X 表示距非球面对称轴的水平距离，L 表示顶点曲率半径，k 表示二次曲 线常数，4A 、 6A 、表示非球面修正系数，?? ?-+，凸面 ，凹面 11shape ，Z 表示非球面的旋转对称轴上的对应值。若式中的2X 换成22Y X +则表示相应的旋转曲面。 当非球面修正系数4A 、 6A 都为零时，上式可以写成二次圆锥曲线方程： ()2 2 21X k L L X shape Z +-+?= （2） 当L 值相同时，k 变化与形状的关系： 0>Z 凹面 0

光学系统设计讲义

实验一：单镜头设计(Singlet) 实验目的： 1、学习如何启用Zemax 2、学习如何输入波长（wavelength）、镜头数据（lens data） 3、学习如何察看系统性能（optical performance），如ray fan，OPD，点列图（spot diagrams）， MTF等。 4、学习如何定义thickness solve以及变量（variables） 5、学习如何进行优化设计（optimization） 实验仪器：微机、zemax光学设计软件 实验步骤： 1、设计一个孔径为F/4的单镜头，物在光轴上，其焦距（focal length）为100mm，波长为可见光， 用BK7玻璃为材料。 2、首先运行ZEMAX，将出现ZEMAX的主页，然后点击lens data editor(LDE)。什么是LDE呢？它是你要 的工作场所，在LDE的扩展页上，可以输入选用的玻璃，镜片的radius，thickness，大小，位置等。 3、然后输入波长，在主菜单的system下，点击wavelengths，弹出波长数据对话框wavelength data，键入你 要的波长，在第一行输入0.486，它是以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。在第二、三行键入 0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.587的位置，primary wavelength主要是用来计算光学 系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。 4、确定透镜的孔径大小。既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的 effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data，aperture type里选择entrance pupil，在apervalue 上键入25，然后点击ok。 5、回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。OBJ就是发光物，即光源，STO 即孔径光阑aperture stop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按鼠标，可前后加入你要的镜片，于是STO就不是落在第一个透镜上了。而IMA就是imagine plane，即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4个面(surface)，于是点击IMA栏，选取insert，就在STO后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ为0，STO为1，而IMA为3。 6、输入镜片的材质为BK7。在STO行中的glass栏上，直接键入BK7即可。 7、孔径的大小为25mm，则第一镜面合理的thickness为4，在STO行中的thickness栏上直接键入4。Zemax 的默认单位是mm 8、确定第1及第2镜面的曲率半径，在此分别选为100及-100，凡是圆心在镜面之右边为正值，反之为负 值。再令第2面镜的thickness为100。 9、现在数据已大致输入完毕。如何检验你的设计是否达到要求呢？选analysis中的fans，然后选择其中的 Ray Aberration，将会出现如图1-1所示的TRANSVERSE RAY FAN PLOT。

《先进制造技术》大作业

绿色设计与制造技术 自20世纪70年代以来，工业污染所导致的全球性环境恶化达到了前所未有的程度，迫使人们不得不重视这种环境污染的现实。进入20世纪90年代，各国的环保战略开始经历一场新的转折，全球性的产业结构调整呈现出新的绿色战略趋势，这就是资源利用合理化、废弃物产生烧量化、对环境污物让或少污染的方向发展。在这种“绿色浪潮”的冲击下，绿色产品逐渐兴起，相应的绿色产品设计方法就成为目前的研究热点。 绿色设计与制造是一个综合考虑环境影响和资源利用效率的先进制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生产周期中，废弃资源和有害排放物最小，资源利用率最高。可以说，绿色制造是机制企业实施可持续发展战略的重要组成部分。 绿色产品的设计主要内容包括： 1、绿色产品的描述与建模:准确全面地描述绿色产品，建立系统的绿色产品评价模型。 2、优良的环境友好性：即产品从生产到使用乃至废弃回收处理的各个环节都对环境无害或危害很小。这就要求企业在生产过程中选用清洁的原料、清洁的工艺过程，生产出清洁的产品；产品使用时不对使用者造成危害；报废产品在回收处理过程中很少产生废弃物。 3、最大限度地利用利用材料资源：绿色产品尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料，并使产品中零件材料能最大限度地再利用。 4、最大限度地节约能源：绿色产品在其生命周期的各个环节水消耗的能源最少，能源的节约本身也是很好的环境保护手段 5、产品可拆卸性：在产品报废以后其零部件能够高效地、不加破坏的拆卸，有利于零部件的重新利用和材料的循环再生，达到节省资源、保护环境的目的。 6、产品的可回收性：在设计时充分考虑产品的各零部件回收再用的可能性、回收处理方法、回收费用等问题。内容包括：可回收材料的识别及标志；回收处理工艺方法；可回收性的结构设计；可回收性的经济分析与评价。 通过大力推行绿色加工，提高资源利用率，降低对环境的负面影响，改善机械加工时的人机友善性，实现整个机械加工过程的优质、高效、低耗及清洁化，使企业效益与社会效益协调优化。 绿色产品的制造方法主要内容包括：

CADCAM和先进制造技术(APT简介)

概述 数控加工程序的编制是数控加工技术的重要方面，程序编制水平直接影响到零件加工的质量和效率。因此，高质量、高效率的编程方法，一直是数控技术研究的重要课题之一，目前国内外研究开发了大量的数控自动编程软件。 数控自动编程系统主要由硬件和软件组成。硬件主要由计算机、穿孔机、绘图机、磁盘或磁带等外部设备组成；软件主要包括编程语言和程序系统(编译系统)。 编程语言是一套规定的基本符号、字母、数字和用它们描述零件加工的语法、词法规则。这些符号和规则接近于车间日常用语，用来描述被加工零件的几何形状、几何元素间的相互关系、刀具运动轨迹以及一些必要的工艺参数等。编程语言易读、易懂、易于修改。 自动编程的方法是由编程人员根据零件图的要求，进行工艺分析，用编程语言在计算机上编写零件加工的源程序，将该源程序送入计算机，经过计算处理后，计算机便自动地输出零件数控加工程序单，绘出零件加工刀具运动中心轨迹。 为了处理源程序，必须有一套预先存放在计算机内的零件源程序处理的程序，即所谓“编译程序”。该程序将零件的源程序翻译成计算机能够接受的机器语言，并进行主信息处理和后置处理。其中，主信息处理完成数值计算、刀具中心轨迹计算，并制定辅助功能等工作。

后置处理则针对不同的数控机床的数控系统，将主信息处理后的数据转换成该数控系统规定的数控加工程序。 数控自动编程语言APT 数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点(cutter location point简称CL 点)。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。 数控编程技术的发展概况 为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为 APT(Automatically Programmed Tool)。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII(立体切削用)、APT-AC(Advanced contouring)(增加切削数据库管理系统)和APT-/SS(Sculptured Surface)(增加雕塑曲面加工编程功能)等改进版。采用APT语言编制

明月光学：非球面镜片与球面镜片的区别

明月光学：非球面镜片与球面镜片的区别 大多人对镜片可能都有所了解，镜片分为球面镜片和非球面镜片。那么什么是非球面镜片，球面镜片和非球面镜片又有什么区别呢?。 非球面镜片它的表面弧度与普通球面镜片不同，为了追求镜片薄度就需要改变镜片的曲面，以往采用球面设计，使的像差和变形增大，结果出现明显的影像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象。现在非球面的设计，修正了影像，解决视界歪曲等问题，同时，使镜片更轻、更薄、更平。而且，仍然保持优异的抗冲击性能，使配戴者安全使用。 眼镜片球面和非球面的区别一副适合个人的眼镜片是好的镜片，而在配镜中，有人配非球面的，也有人配球面的镜片，都说适合自己，那么，眼镜片球面和非球面的区别是怎样的呢? 从镜片的外观相比较的话，一般非球面的镜片更为美观，这是因为非球面的镜片，在相同的材质和度数下，非球面的比球面的镜片要更平，更薄，因而一般度数偏高的人多数是配戴非球面镜片的，这种非球面镜片佩戴后感觉很舒适。 一般传统的非球面镜片周边看事物的话，出现扭曲的现象，而非球面设计的话，将镜片的边缘相差减少到最小。非球面镜片的表面弧度是非球面设计的，看事物更自然，事物变形小，看事物也更加逼真。 对于轻度近视患者而言，佩戴球面镜片和非球面镜片都差不多，可以选择球面镜片。但如果是超过-2.00DS的人以及有散光的人，选择非球面镜片会比较好，可以很好的减少事物变形，佩戴也很舒适。 球面镜片的度数越高的话，外观看起来也越差，球面镜片不能消除相差。而非球面镜片外观美观，减少了镜片的相差，可以获得更加清晰的视野。并且镜片镀膜后，非球面的镜片拥有更完美的视觉表现，视野更清晰，更舒适。 明月光学的负责人谢先生始终强调，不可忽视镜片。在做镜片、办企业的几十年从业过程中，谢先生始终将质量放于第一位，在明月镜片的理念中，依次排序为质量、需求、创新。拿谢先生的话说，质量无论如何都是第一位的，无论是再高科技的东西，质量不行，产品就是废品，反而因为技术含量越高，因为质量问题导致消费者的伤害与反感也越大。明月镜片在生产品过程中的工序到产品流水线的检测都必须严谨，任何苛刻在产品质量上，都不是一个贬义词。 而需求，则在做产品的过程中，都要从消费者角度出考虑。从现实的生活情况出发，明月镜片在非球面镜片的研发中，从来不满足于消除像差这一变革，而是充分去考虑消费者在实际生活中遇到的更多问题，例如辐射，防蓝光，镜片强度等问题。试想一个户外工作者，一个运动爱好者，固然非球面镜片是好的，但是他可能更需要一副镜片——不易碎，更安全。所以只有当满足了消费者这2个需求，例如像超韧，那么消费者才会认同你。 非球面镜片是什么？明月镜片的理解是，是解决了一个消费者都有的问题：影像不清，视界歪曲、视野狭小；还要解决不同消费者不同问题：结合消费者的不同属性、要求的镜片。

先进制造技术名词解释及简答带答案

名词解释: 广义制造：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一序列相互联系的生产活动。 狭义制造：是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。 先进制造技术(A ＭT)：是指在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果,将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 制造系统：是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。 工业机器人:工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机,是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备； 柔性制造技术:是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。 柔性制造系统(F ＭＳ):由若干台数控加工设备、物料运储系统和计算机控制的信息系统组成的，通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。 绿色产品(G Ｐ）：绿色产品是指在产品全生命周期内，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害,且对生产者及使用者具有良好保护性的产品。 高速加工技术:是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率,并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。 制造业：是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。 计算机集成制造（C ＩM):借助于以计算机为核心的信息技术，将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来,使企业内的各类功能得到整体优化。 计算机集成制造系统（CIMS):CIMS 是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统。 广义制造自动化：产品设计、企业管理、加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节综合集成自动化。 柔性：指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。 超精密切削加工：超精密切削加工主要指金刚石刀具超精密车削,主要用于加工铜、铝等非铁金属及其合金,以及光学玻璃、大理石和碳素纤维等非金属材料。 简答题： １. 简述柔性、ＦMS 的定义?柔性制造系统（ FMS ）由哪几部分组成?各部分都有什么功能?简述柔性制造系统( F ＭS)的工作过程?柔性制造系统的特点和适用范围是什么? 答：柔性：指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力,也是指制造系统能够适应产品变化的能力。 FM Ｓ:柔性制造系统是由若干台数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成，并能根据制造任务或生产品种的变化迅速进行调整，以适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。 :＿＿ ＿ ＿ ＿＿

机械制造技术加工工艺夹具外文翻译、中英文翻译、外文文献翻译

附录A 机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。 1 先进制造技术的特点 1.1面向21世纪的技术 先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。 1.2 是面向工业应用的技术 先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。 1.3驾驭生产过程的系统工程 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 1.4 面向全球竞争的技术 20世纪 80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出

非球面光学零件超精密加工技术

非球面光学零件超精密加工技术 1．概述 1.1 非球面光学零件的作用 非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜等。非球面光学零件可以获得球面光学零件无可相比的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，进步系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低本钱并有效的减轻仪器重量。 非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用也很广泛，如在摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外看远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通讯的光纤接头、医疗仪器等中。 1.2 国外非球面零件的超精密加工技术的现状 80年代以来，出现了很多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的题目。前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。 进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、外形、精度和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(SPDT)的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进行加工的，另外．还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。 国外很多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，如Rank Pneumo公司生产的Nanoform300、Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球面零件的加工更加灵活。 1.3 我国非球面零件超精密加工技术的现状 我国从80年代初才开始超精密加工技术的研究，比国外整整落后了20年。近年来，该项工作开展较好的单位有北京机床研究所、中国航空精密机械研究所、哈尔滨产业大学、中科院长春光机所应用光学重点实验室等。 为更好的开展对此项超精密加工技术的研究，国防科工委于1995年在中国航空精密机械研究所首先建立了国内第一个从事超精密加工技术研究的重点实验室。

先进制造技术的新发展——机械类外文文献翻译、中英文翻译

外文原文： The new advanced manufacturing technology development Abstract : This paper has presented the problems facing today's manufacturing technology, advanced manufacturing discussed in the forefront of science, and a vision for the future development of advanced manufacturing technology. Keyword：Advanced manufacturing technologies; Frontier science; Applications prospects Modern manufacturing is an important pillar of the national economy and overall national strength and its GDP accounted for a general national GDP 20%~55%. In the composition of a country's business productivity, manufacturing technology around 60% of the general role. Experts believe that the various countries in the world economic competition, mainly manufacturing technology competition. Their competitiveness in the production of the final product market share. With the rapid economic and technological development and customer needs and the changing market environment, this competition is becoming increasingly fierce, and that Governments attach great importance to the advanced manufacturing technology research. 1 .Current manufacturing science to solve problems Manufacturing science to solve the current problems focused on the following aspects : (1) Manufacturing systems is a complex systems, and manufacturing systems to meet both agility, rapid response and rapid reorganization of the capacity to learn from the information science, life science and social science interdisciplinary research, and explore new manufacturing system architecture, manufacturing models and manufacturing systems effective operational mechanism. Manufacturing systems optimized organizational structure and good performance is manufacturing system modelling, simulation and optimization of the main objectives. Manufacturing system architecture not only to create new enterprises both agility and responsiveness to the

超精密加工与光学器件制造

光学零件超精密加工 非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜等。非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。 非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用也很广泛，如在摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通信的光纤接头、医疗仪器等中。 1.2国外非球面零件的超精密加工技术的现状 80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。 进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、形状、精度和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(SPDT)

的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进行加工的，另外，还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。 国外许多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，如RankPneumo公司生产的Nanoform300、Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球面零件的加工更加灵活。 1.3我国非球面零件超精密加工技术的现状 我国从80年代初才开始超精密加工技术的研究，比国外整整落后了20年。近年来，该项工作开展较好的单位有北京机床研究所、中国航空精密机械研究所、哈尔滨工业大学、中科院长春光机所应用光学重点实验室等。 为更好的开展对此项超精密加工技术的研究，国防科工委于1995年在中国航空精密机械研究所首先建立了国内第一个从事超精密加工技术研究的重点实验室。 2.非球面零件超精密切削加工技术 美国UnionCarbide公司于1972年研制成功了R―θ方式的非球面创成加工机床。这是一台具有位置反馈的双坐标数控车床，可实时

光学基础知识：球面像差与非球面镜片

光学基础知识：球面像差与非球面镜片 作者：色影无忌小西整理 球面像差(spherical aberration)是由于透镜表面是球面而引起的。由光轴上同一物点发出的光线，通过镜头后，在像场空间上不同的点会聚，从而发生了结像位置的移动。 对于全部采用球面镜片的镜头而言，这是一种无可避免的像差。它的产生是由于离轴距离不同的光线在镜片表面形成的入射角不同而造成的。 当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时，它的焦点位置比较靠近镜片；而由镜片的中央通过的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离镜片(这种沿着光轴的焦点错间开的量，称为纵向球面像差)。 由于这种像差的缘故，就会在通过镜头中心部分的近轴光线所结成的影像周围，形成由通过镜头边缘部分的光线所产生的光斑(Halo，光晕)，使人感到所形成的影象变成模糊不清，画面整体好象蒙上一层纱似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑的半径称为横向球面像差。 球面像差在镜头光圈全开或者接近全开的时候表现最为明显，口径愈大的镜头，这种倾向愈明显。 在镜头使用上，通过缩小光圈可适当消除球面像差。 但是需要注意的是：如果像差过大，通过缩小光圈消除像差，可能会引起聚焦平面(就是焦点)的移动。 对于球面镜片的球面像差进行矫正，是件非常困难的事情。通常是以某一个入射距(从光轴起算的距离)的光线为基准，然后使用凸、凹两枚镜片加以适当的组合来完成。但是，只要使用球面镜片，某种程度的球面像差就无法获得很大的改善。 要想彻底消除大口径镜头全开状态的球面像差，除了采用非球面镜片(Aspherical Lens)之外，别无他法。 非球面镜片的作用就是通过修改镜片表面的曲率，让近轴光线与远轴光线所形成的焦点位置重合。 目前主要有三种制造非球面镜片的方法：

先进制造技术(英文版第三版)唐一平,第七章翻译

P95 7计算机集成制造 计算机集成制造（CIM）这个术语用来描述 制造的现代方法。虽然C1M 包括了很多 其他先进制造技术如计算机数值 控制（CNC），计算机辅助设计/计算机辅助制造 （CAD／CAM），机器人，和及时交货（JIT），它不仅仅是一个新的 技术或一个新的概念。计算机集成制造是一个完全 制造新的方法，新的经营方式。 理解CIM，它必须从现代的比较 与传统制造业。现代制造业包括所有的 活动和流程所需的材料转换成 产品，提供给市场，并在现场支持他们。这些 活动包括以下： （一）确定一种产品的需要。（2）设计的产品来满足的需要。 （3）获得所需生产产品的原材料。 （4）采用合适的方法把原材料转换成 成品。 （5）运输产品到市场。（6）维护产品以确保适当的性能的领域。 这种广泛的，制造现代观点可以与比较 有限的传统观点，几乎完全集中在转换过程。 旧的方法排除临界预转换元件市场 分析研究，开发，设计，以及这种转换后 元素的产品交付和产品维护。I1”换句话说，在 制造业的老方法，只有那些过程发生在 车间是制造。这种传统的方法 分离的整体概念为众多独立的专业要素 没有自动化的出现从根本上改变了。 P96 CIM，不仅是各种元素的自动化，但群岛 都是联系在一起的综合自动化。一体化意味着 系统能提供完整的即时共享信息。在 现代制造业，整合是由计算机来完成的。CIM，然后， 是参与原材料的转化所有组件完全融合 成品和产品市场，如 图7.1。 CIM 7.1历史发展 术语计算机集成制造了1974 哈林顿为他写的一本书关于搭售的岛屿的称号 通过使用计算机自动化。它已经采取了许多年 CIM的发展作为一个概念，但集成制造是不是新的。在事实上，整合是制造真正开始。制造业 经历了四个不同的阶段：（1）手工制造。 （2）机械化、专业化。（3）自动化。 （4）整合。使用简单的手工工具手工制 造是集成 制造。所有的信息都需要设 计，生产，并提供一个 P97 产品很容易获得，因为它存 在于人的头脑的人 执行所有必要的任务。在最 早的集成工具 年制造的工匠谁设计了人类 的头脑， 制作，并交付产品。综合手 册实例 制造业是村里的铁匠为当地 的一种特殊的工具制造 农民。铁匠会在他的头脑中 所有需要的信息 设计，生产，将农民的工具。 在这个例子中，所有的元素 制造集成。 7.1.2机械化、专业化 随着工业革命的到来，生产 过程 成为专业化、机械化。而不 是一个人的设计， 生产，并交付产品，工人和/ 或机器进行 专门的任务在每个大区。之 间的沟通 这些独立的实体是通过使用 图纸，规格，工作订单， 过程的计划，和其他各种传 播艾滋病。为确保 成品能符合计划的产品，质 量的概念 介绍了控制。 机械化/专业化阶段积极的 一面是，它 允许零件批量生产互换性， 不同层次的 精度，和均匀性。缺点是集 成LED的缺乏 大量的废物。 7.1.3自动化 自动化的改进的性能和增强 的功能 人和机器的专业化制造的部 件内。对于 例如，CAD设计和起草者的 能力增强。数控 增强的机械师和计算机辅助 规划的能力。但 孤立的个体内进行自动化带 来的改善 组件或岛屿。因此，自动化 并不总是辜负 它的潜力。 了解自动化的局限性方面的 整体 P98 生产力的提高，考虑下面的 类比。假设 汽车的各个子系统（即，发 动机，转向，刹车）是 自动以方便司机。自动加速， 减速， 转向，制动肯定会比人工更 高效 版本。然而，如果考虑这些 不同的自动化会发生什么 子系统不绑在一起的方式， 让他们交流 和大家分享最新的信息准 确，立即和持续。一个 系统可能试图使汽车加速而 另一个系统 试图刹车。同样的限制适用 于自动化 制造环境。这些限制是LED 在现阶段 制造业的发展，整合。 7.1.4集成 随着计算机时代的到来，制 造了全 CI礼乐。它开始作为一个整 合的概念，CIM，再次 成为一个。然而，有在制造 业的主要差异 一体化的今天，过去的手工 时代。第一，仪器 手工时代的融合是人的心 灵。该仪器 在现代制造业的融合是计算 机。第二，过程中 现代制造环境仍然是专业化 和自动化。 另一种方式来查看CIM的历 史发展研究 如何在一些CIM的单个组件 的开发 多年来。这样的组件设计， 规划，生产有 进化过程和实现的工具和设 备 过程。 设计使用这样的工具，计算 尺手动过程演变， 三角形，铅笔和橡皮，尺度， 到自动化的过程称为 计算机辅助设计（CAD）。工 艺规划已经从人工进化 过程中使用的计划表，图表， 并成为一个自动化流程图表 被称为计算机辅助工艺规划 （CAPP）。生产发展 从一个手工的过程，涉及到 手动控制机 自动化的过程称为计算机辅 助制造（CAM）。 P99 这些独立的部件的制造多年 的改进 自动化孤岛。然而，在这些 岛屿的通信 仍然是人工处理。这有限的 改善程度 生产力可以在整个生产过程 实现。 当这些岛屿和其他的自动化 制造部分 通过计算机网络联系在一 起，这些限制是可以克服的。 7.2 CIM轮 计算机和自动化系统协会 （CASA）的社会 制造工程师（中小企业）开 发的CIM轮（同样）的一种 方式 全面而简要说明CIM的概 念。的 卡萨/中小企业开发的CIM轮 包括几个不同的组件： P100 （1）生产管理/人力资源管 理。 （2）营销。 （3）战略规划。 （4）金融。 （5）产品/过程设计和规划。 （6）生产计划与控制。 （7）工厂自动化。 CIM的7.3大好处 完全集成的制造企业实现一 些好处 CIM： （1）产品质量的提高。 （2）减少交货时间。 （3）降低了直接劳动成本。 （4）减少产品开发时间。 （5）减少库存。 （6）全面提高生产力。 （7）设计质量的提高。 7.4 CIM相关标准 不相容性是CIM的充分发展 抑制剂。标准 已经发展到有助于克服自交 不亲和性的问题。四 特别是有一个积极的影响： （1）制造自动化协议 （MAP）。 （2）技术和协议（上）。 （3）初始图形交换规范 （IGES）。 （4）对产品数据交换标准 （STEP）。 7.4.1制造自动化协议 制造自动化协议（MAP）是 一种通信标准 P101 发展以促进自动化制造系统 之间的兼容性 由不同的厂商生产的。它允 许不同机器交谈 其他。它最初是由美国通用 汽车公司开发的帮助 他们提高生产力，使他们能 够与国外竞争 汽车制造企业。现在国际地 图的用户群体 已输入的不断发展与进步 map.121 地图的第一个版本是由先进 的产品在1982发表 制造和工程人员（apmes）。 自那时以来，它已经 不断更新，改进，并修订。 地图是现在正在使用的 公司集成制造系统由不同 供应商。地图是基于开放系 统互连（OSI）七层 模型（表7.1）。该模型采用 了美国通用汽车公司 因为它已经达到了一个较高 的接受度，全球。 对一个成功的关键有一个广 泛的支持和接受基地 提出的标准。 地图的总体目标是在自动化 岛屿的总集成 制造，无论所使用的硬件和 软件的生产商 系统。与地图完全开发到位， 用户将有机会获得 任何计算机制造工厂内任何 其他计算机内 该设施，无论品牌，模型， 或供应商的计算机。 P102 地图在CIM环境制造商提供 了几个好处。 这些措施包括： （1）更好的车间通信。 （2）风险降低在安装过程 中。 （3）低成本。 （4）减少安装时间。 （5）更容易维护和扩展。 更好的车间通信：地图是一 个有利的工具。它允许 来自不同厂商的设备和系统 不需要沟通 定制软件。没有地图，车间 的机器和系统 不能完全集成的没有困难和 昂贵的定制工作， 如果再与地图，整合是可能 的，反过来，导致最佳 机器的使用，和/或生产设计 的变化响应速度更快，并 连续监测产品和工艺参数。 风险降低在安装过程中：总 是有风险 一个新的安装技术。没有地 图，最大的风险是 基本上定制和修改的软件可 能无法正常工作，安装后。 停机时间必须工作的错误是 昂贵的，非生产时间。 地图不存在这样的风险由于

数控加工光学非球面技术研究

数控加工光学非球面技术的研究 The Aspheric optics processing technology studies CNC

摘要 自从非球面加工技术出现以来，至今几百年来采用的加工方法已有50多种，传统的加工方法虽然能达到较高的精度，但这种加工方法加工效率低、重复精度差。在最近几年出现的数控加工光学非球面技术大大解决了传统加工方法存在的缺陷。它提高了加工精度和加工质量、缩短了产品研制周期等。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控加工技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。本文将简单的介绍一些非球面和数控机床的理论知识，传统加工非球面技术。最后重点介绍数控加工光学非球面技术。 关键词: 数控加工非球面抛光技术计算机控制

ABSTRACT Since the emergence of non-spherical processing technology ,about 50 methods in the optical processing have been used. Although traditional processing methods can achieve high accuracy, this processing method has processing inefficiency and poor repeatability precision . In recent years the NC aspheric optics technology greatly solve the traditional processing methods flawed. It improves processing accuracy and processing quality, and shorten the product development cycle and so on. A large number of applications has been found in some areas such like the aviation industry, and the auto industry. Because of the strong demand, Home and Abroad are on the NC machining techniques for a wide range of research, and achieved fruitful results.This paper will briefly introduces some technology of the Non-spherical and NC machine tools and the traditional processing.And highlights NC aspheric optical processing technology in the last part. Keywords : CN Aspheric optics Polishing Technology CCOS