美国军用规范MIL-PRF-13830B表面疵病要求详解

摘 要： 以各种不同外形、尺寸、疵病大小的光学零件为例，从表面疵病的标识、量值、换算及判定等各方面对美国军用规范MIL-PRF-13830B进行详细解析，介绍根据美国军用规范MIL-PRF-13830B进行光学零件表面疵病检验与判定的方法。并将该标准与我国国家标准进行对比，重点介绍二者的不同之处。

关键词： 光学零件；MIL-PRF-13830B；表面疵病；标准

中图分类号：TN201 文献标志码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220181－02

0 引言

检验标准是判断产品合格与否的主要依据。目前，对光学零件外观的检验标准主要包括国际标准ISO 10110-7：1996《光学和光学仪器 光学零件和光学系统图样 第7部分：表面疵病公差》、国家标准GB/T 1185-2006《光学零件表面疵病》、德国工业标准DIN 3140-7《关于光学零件尺寸和公差的规定 表面疵病》，以及美国军用规范MIL-PRF-13830B：2000《火控仪器光学零件制造、装配和检验通用技术条件》[1-3]。其中，DIN3140实际是ISO 10110-7和GB/T 1185-2006的制定基础，因此，这三者对表面疵病的要求、定义及标识基本是一致的。而美国军用规范对光学零件表面疵病的定义，尤其是标识，明显与前三者不同。如果不能很好地理解美国军用规范，势必不能正确理解按该标准绘制和标注的光学图纸，造成贻误甚至丧失商机。另一方面，作为光学强国和军事大国，美国军用规范是受到世界光学行业广泛认可的。因此，掌握美国军用规范的要求也是十分之必要的。本文从表面疵病的标识、量值、换算等各方面对美国军用规范MIL-PRF-13830B（以下也简称为“美军标）进行了详细解析，并分析了该标准与我国国家标准的不同之处。

1 定义与标识

表面疵病标识：依据美国军用规范MIL-PRF-13830B，用两组数学来表示表面疵病或缺陷大小。通常用S-D表示，S即英文Scratch的第一个字母，D即英文Dot的第一个字母。前者（S）限制擦痕大小，后者（D）限制麻点大小[4]。擦痕与麻点的定义与GB/T 1185-2006基本一致。擦痕也叫划痕，企业中常称为路子、道子，是在零件表面上的任何狭长的痕迹或磨损，它对光非常敏感。麻点指光学零件表面呈现的微小的点状凹穴，包括开口气泡、破点，以及细磨或精磨后残留的砂痕等。[1-3]

需要注意的是，在MIL-PRF-13830B中规定，除非与客户另有约定外，一般将长与宽之比大于等于4:1的疵病视为擦痕，长与宽之比小于4:1的疵病视为麻点。而按照国际标准ISO 10110-7和国家标准GB/T 1185，疵病代号并不专指擦痕或是麻点，只需考察该零件疵病的面积是否超过疵病公差所规定即可。另外，GB/T 1185-2006中规定以字母“B”作为表面疵病代号，而在GB/T 13323-2009《光学制图》中已与ISO 10110保持一致，均采用数字码“5”作为表面疵病代号。

2 标准解析与疵病判定

下面针对擦痕和麻点分别进行举例说明。

2.1 擦痕

擦痕的检验是以美国军用规范MIL-PRF-13830B的表面疵病擦痕样板作为各级数擦痕的比对标准。需要注意的是，在美国军用规范MIL-PRF-13830B中实际并未明确说明擦痕的宽度和深度，只能以实际观察样板为标准。根据对样板的测量和实际运用情况，一般认为擦痕级数的单位是μm，且指的是擦痕宽度。如60#擦痕，代表擦痕宽度为60μm，即0.06mm。最大擦痕指级数等于表面疵病要求的擦痕级数的擦痕，如表面疵病要求为60-40，则最大擦痕为60#擦痕。

为便于后续描述与计算，此处约定对某些术语以代号表示：最大擦痕以“S”表示，较小擦痕以“S1、S2……Sn+1”表示，最大擦痕长度以“L”表示，较小擦痕长度以“L1、L2……Ln+1”表示，零件有效孔径以“D0”表示。下面对各种情况的擦痕进行举例说明。

1）当零件的擦痕级数超过表面疵病要求的擦痕级数时，零件不合格。

例1，零件的表面质量要求为60-40，则代表零件的擦痕宽度必须≤60μm，如果零件表面有宽度＞60μm的擦痕，则该零件不合格。

2）当零件的擦痕级数未超过表面质量要求的级数，且只存在最大擦痕时，所有最大擦痕的长度之和应不超过零件直径的1/4，即

非圆形零件的计算直径应取相等面积圆的直径。为方便计算，对于长宽比小于5:1的长方形零件可以采用公式：直径=（长+宽）/2计算等效直径。

例2，有一长30mm宽10mm的长方形零件，零件表面疵病要求为60-40，在该零件表面有2条60#，长为3mm的擦痕。判断过程如下：

3）当零件上存在包括最大擦痕在内的几种级数的擦痕，且最大擦痕的长度之和未超过零件直径的1/4时，要求所有级数的擦痕乘以擦痕长度与零件直径之比所得乘积之和不得超过最大擦痕级数的一半。即：

例3，有一长30mm宽10mm的长方形零件，零件表面疵病要求为60-40，在该零件表面有2条长为2mm的60#擦痕，3条长为4mm的40#擦痕。判断过程如下：

4）当零件上存在的几种级数的擦痕，且不存在最大擦痕时，所有级数的擦痕长度与零件直径之比所得乘积之和不得超过最大擦痕级数。即：

例4，有一直径为20mm的圆形零件，零件表面疵病要求为60-40，在该零件表面有2条长为2mm的50#擦痕，1条长为3mm的40#擦痕，2条长为2mm的40#擦痕，2条长为3mm的20#擦痕。判断过程如下：

2.2 麻点

依据美国军用规范MIL-PRF-13830B，麻点的级数取允许缺陷的实际直径，规定以0.01mm作为计量单位。如果麻点形状不规则，则应取最大长度和最大宽度的平均值作为等效直径。需要注意的是，美军标中的麻点与擦痕不同，麻点是可计量的，也就是说麻点的大小是确定的，50#麻点也即是直径为0.50mm的麻点，最大麻点指表面疵病要求中的麻点标准值。

1）当零件存在超过表面疵病要求的麻点级数时，零件不合格。

例5，有一直径为40mm的圆形零件，其表面疵病要求为60-40，零件表面上现有1个直径为0.50mm的麻点，则该零件不合格。

2）每20mm直径范围内，只允许有1个最大麻点。

例6，有一直径为20mm的圆形零件，其表面疵病要求为60-40，零件表面上现有2个直径为0.40mm的麻点，则该零件不合格。

3）在满足1）和2）的前提下，每20mm直径范围内，所有麻点的总和不得超过最大麻点的2倍。

例7，有一40mm×40mm的长方形零件，其表面疵病要求为60-40，现零件表面其中一个φ20mm区域内（A区）有2个直径为0.30mm的麻点，1个直径为0.20mm的麻点，另一个φ20mm区域内（B区）有1个直径为0.40mm的麻点，2个直径为0.30mm的麻点，判断过程如下：

4）当麻点质量要求为10或更高等级时，任何两个麻点之间的间距必须大于1mm。

例8，有一直径为20mm的圆形零件，其表面疵病要求为20-10，零件表面上现有2个直径为0.05mm的麻点，其间距为0.8mm。虽然麻点直径和数量满足条件1）、2）、3），但由于两麻点间距0.8mm＜1mm，故该零件不合格。

5）直径小于2.5μm的麻点可以忽略不计。

6）当出现密集型麻点时，以麻点聚集的外圈直径作为麻点大小。

3 与GB/T 1185-2009的比较

3.1 长擦痕

在美军标中，未单独对长擦痕进行说明，仅对擦痕总长度相对于零件的大小做了要求，具有相对性，与国家标准GB/T 1185和国际标准ISO 10110-7是不同的。在GB/T 1185中规定，长宽比不小于160:1的擦痕称为长擦痕，而ISO 10110-7中规定长度大于2mm的擦痕即为长擦痕，并以字母“L”表示长擦痕。

3.2 可忽略不计的疵病大小

在美军标中，未说明可忽略不计的擦痕大小，但规定了可忽略不计的麻点大小。美军标中规定，直径小于2.5μm的麻点可以忽略不计。

在GB/T 1185-2009中规定，级数小于0.0040mm的疵病可以忽略不计。对于麻点而言，即相当于直径小于4.5μm的麻点可以忽略不计。该要求比美军标略为宽松。

3.3 表面疵病密集要求

在美军标中，对疵病的密集作了关于距离和数量的具体规定，且该规定与零件尺寸和要求无关。对于擦痕，要求在零件任一直径为1/4英寸（即6.35mm）的圆面积区域内，不允许有4条或以上的级数大于等于10的擦痕；当两条或多条擦痕之间间隔小于0.1mm时，擦痕合并为一条计算。对于麻点，美军标中要求当麻点质量要求为10或更高等级时，任何两个麻点之间的间距必须大于1mm；当出现密集型麻点时，以麻点聚集的外圈直径作为麻点大小。

在GB/T 1185-2009中规定，“表面疵病不允许密集，在有效孔径面积的5%范围内，基本级数的疵病数不得超过许有个数的20%”[2]。按此规定，对于不同尺寸、不同疵病等级要求的零件，其密集性要求是不同的。这一点与美军标是不同的。

另外，需要注意的是，在GB/T 1185-1989中对表面疵病密集的要求是在4%的检验范围内（在圆形检验区相应于1/5直径范围内）不超过2个基本疵病数或经过换算后的1/5表面疵病数[5]。GB/T 1185-2009对检验范围的大小进行了变更。

3.4 破边

图纸未单独说明时，按GB/T 1185-2006规定，对破边的长度和处数不作限定，破边的大小按未注公差要求。在74版的表面疵病国家标准中，提出了破边磨毛的要求，而在2006版标准中，则未见有破边磨毛要求。

表5 GB/T 1185-2006对破边未注公差要求

Table5 Requirement of broken edge tolerances in GB/T 1185-2006

在美军标中，对破边的要求实际比GB/T 1185要宽松。在MIL-PRF-13830B中，破边如果没有进入有效孔径部分，且不影响安装和密封时，就可以看成是可以允许的疵病。大于0.5mm的所有破边的表面应磨毛，以减少妨碍反射和进一步破裂的可能性。

3.5 表面疵病建议

在美军标中，给出了对光学系统中不同位置的不同光学零件表面疵病级数参考值，对有效孔径以外的表面质量，除图纸另有要求外，应按80-50考虑。

在GB/T 1185-2009中，未给出表面疵病等级的建议，只是提供了级数换算表。另外，给出了当零件产品图样上未标注表面疵病公差时的一般疵病要求。

表6 GB/T 1185-2006对表面疵病未注公差要求

Table6 Requirement of surface imperfection tolerances in GB/T 1185-2006

4 结论

熟练掌握并运用美国军用规范MIL-PRF-13830B进行光学零件表面疵病检验，且能将之与国家标准、国际标准相对应，应成为每个光学设计人员、加工检验人员应具备的重要知识与技能。这为国际间在光学零件加工的表面质量要求和光学元件的贸易、定货、来料来图纸加工以及国内各厂家、用户之间取得共同语言和标准提供了参考依据。

基金项目：广东省科技项目（2004B13001006）、中山市科技项目（20091A007）

参考文献：

[1]ISO10110-7：1996 Optics and optical instruments Preparation of drawings for optical elements and systems Part 7: Surface imperfection tolerances.

[2]GB/T 1185-2006：光学零件表面疵病.

[3]MIL-PRF-13830B：2000 PERFORMANCE SPECIFICATION OPTICAL COMPONENTS FOR FIRE CONTROL INSTRUMENTS; GENERAL SPECIFICATION GOVERNING THE MANUFACTURE, ASSEMBLY, AND INSPECTION OF.

[4]果宝智，光学零件表面疵病的标识[J].激光与红外，2000，30（2）：123-125.

[5]GB/T 1185-1989：光学零件表面疵病.

作者简介：

王丽荣（1976-），女，工程师，湖北省潜江人，毕业于西安工业学院光学技术与光电仪器专业，主要从事光学零件加工与检测方向的研究，2009年以前一直在光学加工企业工作，有丰富的实践经验，2009年进入中山火炬职业技术学院光电工程系，从事光学加工与检测的教学工作。