光学制图的新旧国家标准对比与实施建议

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摘 要:光学制图的国家标准是光学专业工程技术人员正确认识光学图纸的基础.原有国家标准与国际标准相差甚远,随着国际交流的日益频繁,国家标准向国际标准靠拢势在必行.正确理解和认识改版后的《光学制图》国家标准十分重要.先分析和阐述了国家标准修订改版的必要性与意义,再结合相关的国际标准,对重点发生变化的各项标注进行了详细对比分析.最后,为便于新标准的推行与实施,指出了新标准执行中应注意的一些问题,对标准的实施提出了建议.

关 键 词:国家标准;光学制图;对比;建议

中图分类号:TN201文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.10055630.2012.05.004

引言在工程技术界中,由于“形”信息的重要性,工程技术人员均把掌握工程图学作为基本素质及基本技能来看待.图纸是工程人员的语言,而光学图纸就是光学专业工程技术人员的语言.要掌握一门语言,就应该掌握它的发音方法、语法结构和规则,光学制图的国家标准就是起到这样的作用.它是我国光学领域的一项重要的基础标准,是企业、工厂选择光学材料、制订工艺规程和进行光学加工、检验的依据[1],为保障我国光学产品的质量和企业间的相互沟通发挥了重要的作用.《光学制图》国家标准的最早版本是GB1331-77,1991年改版为GB13323-91[2].1991版光学制图标准发布实施已达20年,对我国光学行业的影响是根深蒂固的.随着国家光学行业技术水平的不断进步和我国加入世界贸易组织后与国际交流的日益频繁,国际标准的影响日渐增大.由于GB13323-91与ISO10110-1《光学和光子学光学元件和光学系统绘图准备第1部分:总则》在很多方面有明显区别,造成在行业沟通中出现一些分歧.为了适应发展的需要,畅通和开拓国际间技术交流渠道,新的国家标准GB/T13323-2009[3]《光学制图》应运而生.2009版标准主要参考了国际标准ISO10110-1:2006[4],与1991版标准相比有很大的变化.现行国家标准2009.12.15发布,从2010.02.01开始实施,至今已有两年了.从实际情况来看,新标准的实施与推广效果并不明显,国内图纸绝大部分仍按1991版标准绘制,甚至现在还有很多技术人员不知有2009版新标准.造成这种现象的原因,一方面是由于对新标准的宣贯不力,另一方面是由于新标准与1991版标准区别较大,缺乏相应的解读资料,技术人员不易于接受和执行,因此实施的难度大.文中详细说明和分析了新旧标准的不同之处,并指出了新标准执行中需注意的一些问题,给出了实施建议.1《光学制图》国家标准改版的必要性与意义工程类制图标准是应用广泛的基础标准,不但是工程技术界的语言,而且是一切工业标准的基础[5].1991版《光学制图》国家标准是以工程类制图标准为主要依据,增加了光学零组件方面的技术要求和表示方法的说明,引用标准如表1所示.光学仪器标准编号标准名称引用时的版本标准现状GB131机械制图表面粗糙度代号及其注法GB131-83改版为GB/T131-2006《产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法》GB1204光学零件的倒角GB1204-75作废,调整为JB/T10567-2009《光学零件的倒角》GB1316光学零件镀膜减反射膜GB1316-1988作废,调整为JB/T8226.1-1999《光学零件镀膜减反射膜》GB1322光学零件镀膜内反射膜GB1322-1988作废,调整为JB/T8226.4-1999《光学零件镀膜内反射膜》GB4457.1机械制图图纸幅面及格式GB4457.1-1984作废,被GB/T14689《技术制图图纸幅面及格式》替代GB4457.2机械制图比例GB4457.2-1984改版为GB/T4457.2-2003《技术制图图样画法指引线和基准线的基本规定》GB4457.3机械制图字体GB4457.3-1984作废,被GB/T14691《技术制图字体》替代GB4457.4机械制图图线GB4457.4-1984改版为GB/T4457.4-2002《机械制图图样画法图线》GB4457.5机械制图剖面符号GB4457.5-1984仍为现行GB4458.1机械制图图样画法GB4458.1-1984改版为GB/T4458.1-2002《机械制图图样画法视图》GB4458.2机械制图装配图中零、部件的序号及其编排方法GB4458.2-1984改版为GB/T4458.2-2003《机械制图装配图中零、部件序号及其编排方法》GB4458.3机械制图轴测图GB4458.3-1984仍为现行有效GB4458.4机械制图尺寸注法GB4458.4-1984改版为GB/T4458.4-2003GB4458.5机械制图尺寸公差与配合的注法GB4458.5-1984改版为GB/T4458.5-2003《机械制图尺寸公差与配合注法》――――――新增GB/T4458.6-2002《机械制图图样画法剖视图和断面图》GB4459.1机械制图螺纹及螺纹紧固件的画法GB4459.1-1984已改版,整体不适用于光学元件GB4459.2机械制图齿轮画法GB4459.2-1984已改版,整体不适用于光学元件GB4459.3机械制图花键画法GB4459.3-1984已改版,整体不适用于光学元件GB4459.4机械制图弹簧画法GB4459.4-1984已改版,整体不适用于光学元件GB4459.5机械制图中心孔画法GB4459.5-1984已改版,整体不适用于光学元件GB4460机械制图机构运动简图符号GB4460-1984仍为现行有效GB10609.1技术制图标题栏GB10609.1-1989改版为GB/T10609.1-2008GB10609.2技术制图明细栏GB10609.2-1989改版为GB/T10609.2-2009中国于2001年加入世界贸易组织后,各项标准向国际标准看齐,机械制图和技术制图的国家标准对应于国际标准都进行了相应的修改,以之为主要基础的光学制图标准也应随之作相应修改.从表1中可以看出,(1)原标准所引用的标准大部分发生了变化;(2)部分标准已作废或被替代,如GB1204、GB1316、GB1322、GB4457.1、GB4457.3;(3)还有部分引用标准不适用于光学元件,应取消,如GB4459、GB4460.我国加入国际标准化组织ISO后,早在20世纪80年代初期就已明确提出应采用ISO标准并贯彻于技术领域各个环节的要求.光学制图的国际标准ISO10110于1996年首次发布,其中ISO10110-1于2006年进行了改版,为进一步提高标准化水平和贯彻最新国际标准,对光学制图国家标准进行修订十分必要.另一方面,1991版《光学制图》在表达方式上较多地使用了文字叙述,从图纸版面设置上来说,是用文字将“对材料的要求”、“对零件的要求”、“对胶合件的要求”以专用表格的形式列于图纸的右上角.从有利于标准的统一和便于各国之间技术交流的角度出发,应在图样中少出现汉字,尽量以数字或字母代号来表示各项参数.2新旧标准主要变化GB/T13323-2009对应ISO10110-1:2006《光学和光子学光学元件和光学系统绘图准备第1部分:总则》,一致性程度为非等效.与ISO10110-1:2006的主要差异在于:删除了国际标准的序言和前言;根据ISO10110-1:2006及我国标准用语习惯对标准范围及符号作了重新编写;参考并补充了ISO10110-8、ISO10110-10、ISO10110-12相关部分的内容.总体来说,与ISO10110-1:2006是基本一致的,而与GB13323-91相比,变化十分明显.主要变化内容如下:(1)修改了标准范围:增加了对尺寸、公差标注的规定.(2)修改了光轴的标注方法:1991版中以单点划线表示光轴,而2009版中为了区别光轴和中心线,特别规定要以双点划线表示光轴,单点划线只是用于表示中心线.(3)在描述方面,将GB13323-91的毛面修改为非抛光面.(4)修改了附录A(资料性附录)的示例,并增加了非球面透镜的图样标注方法.(5)修改了光学零件图样的列表格式及内容:此处变化非常明显,整个图面的排版布局都完全不同.1991版是在右上角列表,2009版是在图面下方列表或是引线标注,且各项要求的标注方法也不同,后面将详细说明.(6)修改了对材料的要求的标注方法,1991版中对材料的各项要求基本都执行GB903-87《无色光学玻璃》[6],在2009版中,“气泡度”执行GB/T7661-2009《光学零件气泡度》[7]的最新标准,双折射和非均匀性暂无单独的国家标准与之对应,所做的公差标注方法的修改是在附录B(规范性附录)中详细描述.具体修改内容后续将详细说明.(7)增加了表面结构的公差的标注方法,并将其内容放入附录C(规范性附录).3需注意的重要修改部分在表述上,参照ISO10110-1:2006,将原标准中“对材料的要求”和“对零件的要求”统称为“缺陷公差”,缺陷公差项目的表示方法对比如表2所示.3.1材料缺陷标准发生显著变化GB13323-91中,材料缺陷公差项目都以文字说明来表示,在“对材料的要求”列表中左侧显示,右侧对应的是按GB903-87《无色光学玻璃》执行的等级表示.GB/T13323-2009则取消了所有的文字表示,均以数字码作为不同材料缺陷公差代号.最重要的是,各公差执行的标准发生了显著变化.(1)应力双折射在1991版中,“应力双折射”按照GB903-87《无色光学玻璃》,其等级有中部应力和边缘应力两种表示方法.在2009版中,参考了国际标准ISO10110-2:1996,不再区分中部应力和边缘应力,直接以样品单位程长内的光程差(OPD)表示,且不再以数字代号作为等级标志,直接以光程差大小表示,即“0/”后面所跟的数字即为允许的OPD值大小.(2)气泡度在1991版中,材料的“气泡度”按GB903-87《无色光学玻璃》执行的等级表示.除“对材料的要求”中有气泡度要求外,在“对零件的要求”中也有对光学零件气泡度的要求,以字母“q”表示,执行的是GB7661-87《光学零件气泡度》,导致气泡度标注较为混乱.在2009版中,“气泡度”以数学码“1”表示,执行GB/T7661-2009《光学零件气泡度》的最新标准.对气泡度的要求做了统一规定,不再出现重复标注现象.该标准参考了国际标准ISO10110-3:在图纸上的标注为1/N×A,其中N是气泡和杂质的数目,A是气泡和杂质投影面积的平方根,以mm计.(3)非均匀性和条纹光学零件内部折射率&

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#30340;逐渐变化的最大折射率与最小折射率之差,在GB13323-91中,称之为“光学均匀性”,而在GB/T13323-2009中,则根据其实际意义改称为“非均匀性”.GB/T13323-2009中,认为“条纹”也是“非均匀性”的一种表现形式,所以“非均匀性”和“条纹”统一用数字码“2”表示,即“2/”所跟的两个数字,前者指“非均匀性”,后者指“条纹”.在1991版中,按GB903-87《无色光学玻璃》执行的等级表示,光学均匀性类别的数值越小,代表折射率微差越小;条纹度等级表示数字越小或字母越靠前,代表材料的条纹等级越好.而在GB/T13323-2009中,“非均匀性”、“条纹”的分类方法与ISO10110-4是一致的,与GB13323-91则正好反过来,数字越大,代表“非均匀性”和“条纹”要求越高.此处非常容易混淆,在看图纸时一定要注意,材料的生产方和使用方必须予以特别当心[8].


3.2加工缺陷标注变化GB13323-91中,加工缺陷公差在“对材料的要求”列表中左侧显示公差代号,右侧对应的是按各相应标准进行的等级标注.在2009版中,主要差别体现在公差项目代号的不同,见表2.

需要注意的是,表面疵病所执行的《光学零件表面疵病》最新标准GB/T1185-2006[9]中规定是以字母“B”为代号,而光学制图新标准中规定是以数字代码“5”表示.绘图识图时,代号应按GB/T13323-2009,以“5”表示,执行标准按GB/T1185-2006.随着高能激光在军事和民用技术领域越来越广泛地应用,抗激光辐射损伤阈值成为激光系统中对光学零件的一项重要技术要求.该指标指的是光学零件受到激光辐射后,导致表面破坏概率为零的最大能量密度或功率密度,它与材料的结构和性能、表面光滑程度、膜层结构与性能以及膜层与材料的结合性能有关.该项指标在1991版中无体现,目前国家标准中也尚无与之相对应的要求和规范,主要参考国际标准ISO10110-17:2004《光学和光学仪器光学元件和光学系统图样第17部分:抗激光破坏阈值》[10],以代号“6”表示该指标.

3.3表面结构公差标注变化表面结构公差即表面粗糙度的标注.在GB13323-91中,未对光学零件表面粗糙度的标注做专门说明,执行国家标准GB131《机械制图表面粗糙度代号及其注法》和GB1031《表面粗糙度参数及其数值》即可.光学工作者普遍认为,用机械表面标准表述光学表面是极不充分的,尤其是在超光滑表面、高功率激光光学等方面,表面粗糙度是一个相当重要的参数[8],不能简单套用机械表面标准.2009版光学制图标准中对光学零件表面粗糙度的标注参考了国际标准ISO10110-8:1997《光学和光学仪器光学元件和光学系统图样第8部分:表面质地》[11]中对光学零件表面粗糙度的要求,将光学表面分为粗糙表面和抛光表面.粗糙表面结构用字母G(Ground)表示轮廓面,其微观轮廓要求用轮廓均方根偏差Rq来度量.抛光表面结构用字母P(Polished)表示轮廓表面,有四种表示方式:(1)无轮廓微缺陷要求的抛光表面,直接以“P”表示;(2)带有轮廓微观缺陷要求的抛光表面,字母P的右侧数字表示可允许的轮廓微观缺陷密度等级(P1~P4四级);(3)轮廓均方根偏差Rq;(4)功率频谱密度函数(PSD)的定量方法,该项指标对于在高技术强激光应用中确定超光滑表面特性特别有用.4应注意的问题和实施建议透镜图示例如图1所示.

图1GB/T13323-2009透镜图示例

Fig.1DrawingoflensaccordingtoGB/T13323-2009

结合透镜图示例和前面的分析,在新标准执行中需重点注意以下几点问题:(1)首先要注意整体图面的布局变化,改变在图面右上角进行各项要求说明的习惯,而改为在图面下方列表说明或引线说明的方式.(2)注意各项指标代号的变化和等级表示方法的变化.尤其是对材料的应力双折射、非均匀性和条纹的标注,其等级描述与1991版是恰好相反的,千万不能搞错.(3)由于一项国家标准的制订、改版是需要很长时间的,因此难免出现相关联标准未能完全配套的现象,如表面疵病的最新国家标准与该标准中疵病的代号就不同,但两个标准都是现行有效的最新标准,又如GB903-87《无色光学玻璃》也依然是现行有效的标准,但其中各项指标的标注在相关的国家标准里均有较大的变更,这些都是技术人员在看图、识图、绘图的过程中要特别注意的地方.对于更好地贯彻和实施该标准,提出以下几点建议:(1)及时了解和掌握最新标准动态,树立标准化意识.标准中已说明不注日期的引用文件是以最新版本为准,所以一定要及时跟踪掌握,查用现行有效的最新标准.(2)认真学习与审慎理解标准各条文的含义和内在要求,由于标准编写有规范的结构和用语,言简意赅,不能浅尝辄止,避免出现曲解或误用现象.5结论随着科学技术的发展和进步及国际交流的日益频繁,国家标准跟踪国际标准的发展而发展,需要不断地制定、修订、充实和更新.对于光学工程技术人员而言,正确理解和认识修订改版后的《光学制图》国家标准十分重要.通过对新旧标准的详细解读,指出了新标准执行中需注意的一些问题,并给出了实施建议,让技术人员更易接受理解,从而更快推动新版《光学制图》国家标准的贯彻与执行.参考文献:[1]蔡立.光学零件加工技术[M].北京:兵器工业出版社,2006:27-28.

[2]国家技术监督局.GB13323-1991光学制图[S].北京:中国标准出版社,1991.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T13323-2009光学制图[S].北京:中国标准出版社,2009.

[4]国际标准化组织.ISO10110-1:2006Opticsandphotonicspreparationofdrawingoropticalelementsandsystems―part1:general[S].北京:中国标准出版社,2006.

[5]邵世禄.《机械制图》国家标准的发展及应用[J].甘肃农业大学学报,2005,40(5):675-680.

[6]国家标准局.GB903-1987无色光学玻璃[S].北京:中国标准出版社,1987.

[7]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T7661-2009光学零件气泡度[S].北京:中国标准出版社,2009.

[8]徐德衍.光学元件技术要求与检验国际新标准的若干问题[J].光学仪器,2002,24(1):35-47.

[9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T1185-2006光学零件表面疵病[S].北京:中国标准出版社,2006.

[10]国际标准化组织.ISO10110-17:2004Opticsandopticalinstrumentspreparationofdrawingoropticalelementsandsystems―part17:laserirradiationdamagethreshold[S].北京:中国标准出版社,2006.

[11]国际标准化组织.ISO10110-8:1997Opticsandopticalinstrumentspreparationofdrawingoropticalelementsandsystems―part8:surfacetexture[S].北京:中国标准出版社,2006.第34卷第5期2012年10月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSVol.34,No.5October,2012

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