光學(xué)制圖的新舊國家標(biāo)準(zhǔn)對比與實施建議＊

王麗榮

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528436）

引 言

在工程技術(shù)界中，由于“形”信息的重要性，工程技術(shù)人員均把掌握工程圖學(xué)作為基本素質(zhì)及基本技能來看待。圖紙是工程人員的語言，而光學(xué)圖紙就是光學(xué)專業(yè)工程技術(shù)人員的語言。要掌握一門語言，就應(yīng)該掌握它的發(fā)音方法、語法結(jié)構(gòu)和規(guī)則，光學(xué)制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)就是起到這樣的作用。它是我國光學(xué)領(lǐng)域的一項重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)、工廠選擇光學(xué)材料、制訂工藝規(guī)程和進(jìn)行光學(xué)加工、檢驗的依據(jù)［1］，為保障我國光學(xué)產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)間的相互溝通發(fā)揮了重要的作用。

《光學(xué)制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)的最早版本是GB 1331－77，1991年改版為GB 13323－91［2］。1991版光學(xué)制圖標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施已達(dá)20年，對我國光學(xué)行業(yè)的影響是根深蒂固的。隨著國家光學(xué)行業(yè)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和我國加入世界貿(mào)易組織后與國際交流的日益頻繁，國際標(biāo)準(zhǔn)的影響日漸增大。由于GB 13323－91與ISO 10110－1《光學(xué)和光子學(xué) 光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)繪圖準(zhǔn)備 第1部分：總則》在很多方面有明顯區(qū)別，造成在行業(yè)溝通中出現(xiàn)一些分歧。為了適應(yīng)發(fā)展的需要，暢通和開拓國際間技術(shù)交流渠道，新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 13323－2009［3］《光學(xué)制圖》應(yīng)運而生。2009版標(biāo)準(zhǔn)主要參考了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10110－1：2006［4］，與1991版標(biāo)準(zhǔn)相比有很大的變化。

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)2009.12.15發(fā)布，從2010.02.01開始實施，至今已有兩年了。從實際情況來看，新標(biāo)準(zhǔn)的實施與推廣效果并不明顯，國內(nèi)圖紙絕大部分仍按1991版標(biāo)準(zhǔn)繪制，甚至現(xiàn)在還有很多技術(shù)人員不知有2009版新標(biāo)準(zhǔn)。造成這種現(xiàn)象的原因，一方面是由于對新標(biāo)準(zhǔn)的宣貫不力，另一方面是由于新標(biāo)準(zhǔn)與1991版標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別較大，缺乏相應(yīng)的解讀資料，技術(shù)人員不易于接受和執(zhí)行，因此實施的難度大。文中詳細(xì)說明和分析了新舊標(biāo)準(zhǔn)的不同之處，并指出了新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中需注意的一些問題，給出了實施建議。

1 《光學(xué)制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)改版的必要性與意義

工程類制圖標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，不但是工程技術(shù)界的語言，而且是一切工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)［5］。1991版《光學(xué)制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)是以工程類制圖標(biāo)準(zhǔn)為主要依據(jù)，增加了光學(xué)零組件方面的技術(shù)要求和表示方法的說明，引用標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 GB 13323－91的引用標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Reference standard of GB 13323－91

中國于2001年加入世界貿(mào)易組織后，各項標(biāo)準(zhǔn)向國際標(biāo)準(zhǔn)看齊，機(jī)械制圖和技術(shù)制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于國際標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了相應(yīng)的修改，以之為主要基礎(chǔ)的光學(xué)制圖標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)隨之作相應(yīng)修改。從表1中可以看出，（1）原標(biāo)準(zhǔn)所引用的標(biāo)準(zhǔn)大部分發(fā)生了變化；（2）部分標(biāo)準(zhǔn)已作廢或被替代，如GB 1204、GB 1316、GB 1322、GB 4457.1、GB 4457.3；（3）還有部分引用標(biāo)準(zhǔn)不適用于光學(xué)元件，應(yīng)取消，如GB4459、GB 4460。

我國加入國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO后，早在20世紀(jì)80年代初期就已明確提出應(yīng)采用ISO標(biāo)準(zhǔn)并貫徹于技術(shù)領(lǐng)域各個環(huán)節(jié)的要求。光學(xué)制圖的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10110于1996年首次發(fā)布，其中ISO 10110－1于2006年進(jìn)行了改版，為進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)化水平和貫徹最新國際標(biāo)準(zhǔn)，對光學(xué)制圖國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂十分必要。另一方面，1991版《光學(xué)制圖》在表達(dá)方式上較多地使用了文字?jǐn)⑹?，從圖紙版面設(shè)置上來說，是用文字將“對材料的要求”、“對零件的要求”、“對膠合件的要求”以專用表格的形式列于圖紙的右上角。從有利于標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和便于各國之間技術(shù)交流的角度出發(fā)，應(yīng)在圖樣中少出現(xiàn)漢字，盡量以數(shù)字或字母代號來表示各項參數(shù)。

2 新舊標(biāo)準(zhǔn)主要變化

GB／T 13323－2009對應(yīng)ISO 10110－1：2006《光學(xué)和光子學(xué) 光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)繪圖準(zhǔn)備 第1部分：總則》，一致性程度為非等效。與ISO 10110－1：2006的主要差異在于：刪除了國際標(biāo)準(zhǔn)的序言和前言；根據(jù)ISO 10110－1：2006及我國標(biāo)準(zhǔn)用語習(xí)慣對標(biāo)準(zhǔn)范圍及符號作了重新編寫；參考并補(bǔ)充了ISO 10110－8、ISO 10110－10、ISO 10110－12相關(guān)部分的內(nèi)容?？傮w來說，與ISO 10110－1：2006是基本一致的，而與GB 13323－91相比，變化十分明顯。主要變化內(nèi)容如下：

（1）修改了標(biāo)準(zhǔn)范圍：增加了對尺寸、公差標(biāo)注的規(guī)定。

（2）修改了光軸的標(biāo)注方法：1991版中以單點劃線表示光軸，而2009版中為了區(qū)別光軸和中心線，特別規(guī)定要以雙點劃線表示光軸，單點劃線只是用于表示中心線。

（3）在描述方面，將GB 13323－91的毛面修改為非拋光面。

（4）修改了附錄A（資料性附錄）的示例，并增加了非球面透鏡的圖樣標(biāo)注方法。

（5）修改了光學(xué)零件圖樣的列表格式及內(nèi)容：此處變化非常明顯，整個圖面的排版布局都完全不同。1991版是在右上角列表，2009版是在圖面下方列表或是引線標(biāo)注，且各項要求的標(biāo)注方法也不同，后面將詳細(xì)說明。

（6）修改了對材料的要求的標(biāo)注方法，1991版中對材料的各項要求基本都執(zhí)行GB 903－87《無色光學(xué)玻璃》［6］，在2009版中，“氣泡度”執(zhí)行 GB／T 7661－2009《光學(xué)零件氣泡度》［7］的最新標(biāo)準(zhǔn)，雙折射和非均勻性暫無單獨的國家標(biāo)準(zhǔn)與之對應(yīng)，所做的公差標(biāo)注方法的修改是在附錄B（規(guī)范性附錄）中詳細(xì)描述。具體修改內(nèi)容后續(xù)將詳細(xì)說明。

（7）增加了表面結(jié)構(gòu)的公差的標(biāo)注方法，并將其內(nèi)容放入附錄C（規(guī)范性附錄）。

3 需注意的重要修改部分

在表述上，參照ISO 10110－1：2006，將原標(biāo)準(zhǔn)中“對材料的要求”和“對零件的要求”統(tǒng)稱為“缺陷公差”，缺陷公差項目的表示方法對比如表2所示。

3.1 材料缺陷標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生顯著變化

GB 13323－91中，材料缺陷公差項目都以文字說明來表示，在“對材料的要求”列表中左側(cè)顯示，右側(cè)對應(yīng)的是按GB 903－87《無色光學(xué)玻璃》執(zhí)行的等級表示。GB／T 13323－2009則取消了所有的文字表示，均以數(shù)字碼作為不同材料缺陷公差代號。最重要的是，各公差執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了顯著變化。

（1）應(yīng)力雙折射

在1991版中，“應(yīng)力雙折射”按照GB 903－87《無色光學(xué)玻璃》，其等級有中部應(yīng)力和邊緣應(yīng)力兩種表示方法。在2009版中，參考了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10110－2：1996，不再區(qū)分中部應(yīng)力和邊緣應(yīng)力，直接以樣品單位程長內(nèi)的光程差（OPD）表示，且不再以數(shù)字代號作為等級標(biāo)志，直接以光程差大小表示，即“0／”后面所跟的數(shù)字即為允許的OPD值大小。

（2）氣泡度

在1991版中，材料的“氣泡度”按GB 903－87《無色光學(xué)玻璃》執(zhí)行的等級表示。除“對材料的要求”中有氣泡度要求外，在“對零件的要求”中也有對光學(xué)零件氣泡度的要求，以字母“q”表示，執(zhí)行的是GB 7661－87《光學(xué)零件氣泡度》，導(dǎo)致氣泡度標(biāo)注較為混亂。在2009版中，“氣泡度”以數(shù)學(xué)碼“1”表示，執(zhí)行GB／T 7661－2009《光學(xué)零件氣泡度》的最新標(biāo)準(zhǔn)。對氣泡度的要求做了統(tǒng)一規(guī)定，不再出現(xiàn)重復(fù)標(biāo)注現(xiàn)象。該標(biāo)準(zhǔn)參考了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10110－3：在圖紙上的標(biāo)注為1／N×A，其中N是氣泡和雜質(zhì)的數(shù)目，A是氣泡和雜質(zhì)投影面積的平方根，以mm計。

（3）非均勻性和條紋

光學(xué)零件內(nèi)部折射率的逐漸變化的最大折射率與最小折射率之差，在GB 13323－91中，稱之為“光學(xué)均勻性”，而在GB／T 13323－2009中，則根據(jù)其實際意義改稱為“非均勻性”。GB／T 13323－2009中，認(rèn)為“條紋”也是“非均勻性”的一種表現(xiàn)形式，所以“非均勻性”和“條紋”統(tǒng)一用數(shù)字碼“2”表示，即“2／”所跟的兩個數(shù)字，前者指“非均勻性”，后者指“條紋”。

在1991版中，按GB 903－87《無色光學(xué)玻璃》執(zhí)行的等級表示，光學(xué)均勻性類別的數(shù)值越小，代表折射率微差越?。粭l紋度等級表示數(shù)字越小或字母越靠前，代表材料的條紋等級越好。而在GB／T 13323－2009中，“非均勻性”、“條紋”的分類方法與ISO 10110－4是一致的，與GB 13323－91則正好反過來，數(shù)字越大，代表“非均勻性”和“條紋”要求越高。此處非常容易混淆，在看圖紙時一定要注意，材料的生產(chǎn)方和使用方必須予以特別當(dāng)心［8］。

3.2 加工缺陷標(biāo)注變化

GB 13323－91中，加工缺陷公差在“對材料的要求”列表中左側(cè)顯示公差代號，右側(cè)對應(yīng)的是按各相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的等級標(biāo)注。在2009版中，主要差別體現(xiàn)在公差項目代號的不同，見表2。

表2 缺陷公差表示方法對比Tab.2 Contrast of defect tolerance representation

需要注意的是，表面疵病所執(zhí)行的《光學(xué)零件表面疵病》最新標(biāo)準(zhǔn)GB／T 1185－2006［9］中規(guī)定是以字母“B”為代號，而光學(xué)制圖新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定是以數(shù)字代碼“5”表示。繪圖識圖時，代號應(yīng)按GB／T 13323－2009，以“5”表示，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)按GB／T 1185－2006。

隨著高能激光在軍事和民用技術(shù)領(lǐng)域越來越廣泛地應(yīng)用，抗激光輻射損傷閾值成為激光系統(tǒng)中對光學(xué)零件的一項重要技術(shù)要求。該指標(biāo)指的是光學(xué)零件受到激光輻射后，導(dǎo)致表面破壞概率為零的最大能量密度或功率密度，它與材料的結(jié)構(gòu)和性能、表面光滑程度、膜層結(jié)構(gòu)與性能以及膜層與材料的結(jié)合性能有關(guān)。該項指標(biāo)在1991版中無體現(xiàn)，目前國家標(biāo)準(zhǔn)中也尚無與之相對應(yīng)的要求和規(guī)范，主要參考國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10110－17：2004《光學(xué)和光學(xué)儀器 光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)圖樣 第17部分：抗激光破壞閾值》［10］，以代號“6”表示該指標(biāo)。

3.3 表面結(jié)構(gòu)公差標(biāo)注變化

表面結(jié)構(gòu)公差即表面粗糙度的標(biāo)注。在GB 13323－91中，未對光學(xué)零件表面粗糙度的標(biāo)注做專門說明，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 131《機(jī)械制圖 表面粗糙度代號及其注法》和GB 1031《表面粗糙度 參數(shù)及其數(shù)值》即可。

光學(xué)工作者普遍認(rèn)為，用機(jī)械表面標(biāo)準(zhǔn)表述光學(xué)表面是極不充分的，尤其是在超光滑表面、高功率激光光學(xué)等方面，表面粗糙度是一個相當(dāng)重要的參數(shù)［8］，不能簡單套用機(jī)械表面標(biāo)準(zhǔn)。

2009版光學(xué)制圖標(biāo)準(zhǔn)中對光學(xué)零件表面粗糙度的標(biāo)注參考了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10110－8：1997《光學(xué)和光學(xué)儀器 光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)圖樣 第8部分：表面質(zhì)地》［11］中對光學(xué)零件表面粗糙度的要求，將光學(xué)表面分為粗糙表面和拋光表面。粗糙表面結(jié)構(gòu)用字母G（Ground）表示輪廓面，其微觀輪廓要求用輪廓均方根偏差Rq來度量。拋光表面結(jié)構(gòu)用字母P（Polished）表示輪廓表面，有四種表示方式：（1）無輪廓微缺陷要求的拋光表面，直接以“P”表示；（2）帶有輪廓微觀缺陷要求的拋光表面，字母P的右側(cè)數(shù)字表示可允許的輪廓微觀缺陷密度等級（P1～P4四級）；（3）輪廓均方根偏差Rq；（4）功率頻譜密度函數(shù)（PSD）的定量方法，該項指標(biāo)對于在高技術(shù)強(qiáng)激光應(yīng)用中確定超光滑表面特性特別有用。

4 應(yīng)注意的問題和實施建議

透鏡圖示例如圖1所示。

圖1 GB／T 13323－2009透鏡圖示例Fig.1 Drawing of lens according to GB／T 13323－2009

結(jié)合透鏡圖示例和前面的分析，在新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中需重點注意以下幾點問題：

（1）首先要注意整體圖面的布局變化，改變在圖面右上角進(jìn)行各項要求說明的習(xí)慣，而改為在圖面下方列表說明或引線說明的方式。

（2）注意各項指標(biāo)代號的變化和等級表示方法的變化。尤其是對材料的應(yīng)力雙折射、非均勻性和條紋的標(biāo)注，其等級描述與1991版是恰好相反的，千萬不能搞錯。

（3）由于一項國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂、改版是需要很長時間的，因此難免出現(xiàn)相關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)未能完全配套的現(xiàn)象，如表面疵病的最新國家標(biāo)準(zhǔn)與該標(biāo)準(zhǔn)中疵病的代號就不同，但兩個標(biāo)準(zhǔn)都是現(xiàn)行有效的最新標(biāo)準(zhǔn)，又如GB 903－87《無色光學(xué)玻璃》也依然是現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)，但其中各項指標(biāo)的標(biāo)注在相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)里均有較大的變更，這些都是技術(shù)人員在看圖、識圖、繪圖的過程中要特別注意的地方。

對于更好地貫徹和實施該標(biāo)準(zhǔn)，提出以下幾點建議：

（1）及時了解和掌握最新標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)，樹立標(biāo)準(zhǔn)化意識。標(biāo)準(zhǔn)中已說明不注日期的引用文件是以最新版本為準(zhǔn)，所以一定要及時跟蹤掌握，查用現(xiàn)行有效的最新標(biāo)準(zhǔn)。

（2）認(rèn)真學(xué)習(xí)與審慎理解標(biāo)準(zhǔn)各條文的含義和內(nèi)在要求，由于標(biāo)準(zhǔn)編寫有規(guī)范的結(jié)構(gòu)和用語，言簡意賅，不能淺嘗輒止，避免出現(xiàn)曲解或誤用現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步及國際交流的日益頻繁，國家標(biāo)準(zhǔn)跟蹤國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展而發(fā)展，需要不斷地制定、修訂、充實和更新。對于光學(xué)工程技術(shù)人員而言，正確理解和認(rèn)識修訂改版后的《光學(xué)制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)十分重要。通過對新舊標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)解讀，指出了新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中需注意的一些問題，并給出了實施建議，讓技術(shù)人員更易接受理解，從而更快推動新版《光學(xué)制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)的貫徹與執(zhí)行。

［1］ 蔡 立.光學(xué)零件加工技術(shù)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2006：27－28.

［2］ 國家技術(shù)監(jiān)督局.GB 13323－1991光學(xué)制圖［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.

［3］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB／T 13323－2009光學(xué)制圖［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［4］ 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.ISO 10110－1：2006Optics and photonics－preparation of drawings for optical elements and systems—part 1：general［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［5］ 邵世祿.《機(jī)械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展及應(yīng)用［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，40（5）：675－680.

［6］ 國家標(biāo)準(zhǔn)局.GB 903－1987無色光學(xué)玻璃［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1987.

［7］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB／T 7661－2009光學(xué)零件氣泡度［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［8］ 徐德衍.光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)的若干問題［J］.光學(xué)儀器，2002，24（1）：35－47.

［9］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB／T 1185－2006光學(xué)零件表面疵?。跾］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［10］ 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.ISO 10110－17：2004Optics and optical instruments－preparation of drawings for optical elements and systems—part 17：laser irradiation damage threshold［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［11］ 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織.ISO 10110－8：1997Optics and optical instruments－preparation of drawings for optical elements and systems—part 8：surface texture［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.