專利名稱：小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射鏡支撐方法。
背景技術(shù)：
在光學(xué)儀器中，采用微晶玻璃作為反射材料，是最成熟、最常用的光學(xué)反射成像手段。采用微晶玻璃作為反射鏡，可以降低材料成本和加工成本，其表面不經(jīng)過改性而直接鍍膜，增加了工藝可靠性。由于微晶玻璃為傳統(tǒng)的反射鏡材料，其彈性模量低，反射鏡在裝配時(shí)容易受裝配應(yīng)力作用導(dǎo)致變形；同時(shí)由于微晶玻璃導(dǎo)熱率和比熱較小，所以反射鏡在工作時(shí)，反射鏡易受環(huán)境溫度變化產(chǎn)生熱變形而影響成像質(zhì)量。這些特點(diǎn)決定了反射鏡組件在裝配過程中要始終處在微應(yīng)力狀態(tài)或無應(yīng)力狀態(tài)，且支撐結(jié)構(gòu)具有良好的溫度適應(yīng)性。小口徑微晶玻璃反射鏡傳統(tǒng)采用裝框支撐方式，該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，四周壓緊的方式容易產(chǎn)生場(chǎng)曲、像散等光學(xué)像差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、振動(dòng)頻率高、減振性能好的小口徑微晶玻璃反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法，步驟如下(1)在反射鏡的背部進(jìn)行輕量化加工，并在反射鏡背部的中間位置加工出中心柱；(2)加工柔性芯軸，所述的柔性芯軸為一個(gè)具有一定厚度的等邊三角形結(jié)構(gòu)，等邊三角形的三個(gè)角各加工有一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的連接部件，等邊三角形的中間加工有一個(gè)與中心柱配合的空心圓柱，圓柱內(nèi)部帶有夾角為120度的三條加強(qiáng)筋，圓柱與連接部件之間加工有三處矩形的通孔；所述連接部件的根部加工有柔性卸載槽，柔性卸載槽的底部為一圓弧段，所述連接部件的頭部加工有安裝孔和銷釘孔；(3)將柔性芯軸的圓柱外表面與反射鏡背部的中心柱的內(nèi)表面粘接在一起。所述的柔性芯軸為鈦合金材料。所述的每一個(gè)連接部件上的卸載槽有兩條，兩條柔性卸載槽的開口方向相反，分別在其所在連接部件的兩側(cè)且兩條柔性卸載槽相互平行。所述的圓柱與中心柱粘接時(shí)采用無應(yīng)力膠。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明方法采用反射鏡與芯軸直接粘接的方式實(shí)現(xiàn)了反射鏡的定位，在保證芯軸機(jī)械加工精度的前提下，反射鏡可以實(shí)現(xiàn)很高的定位精度，克服了傳統(tǒng)方式壓緊產(chǎn)生的場(chǎng)曲、像散等光學(xué)像差的不足；(2)在芯軸與外界的螺釘連接部位，設(shè)置了柔性卸載槽，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)了徑向和軸
3向的柔性，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、振動(dòng)頻率高、減振性能好；(3)在環(huán)境溫度水平發(fā)生較大的變化時(shí)，芯軸與外界的連接部位可以產(chǎn)生類似彈簧的伸長(zhǎng)和壓縮，從而可以吸收外界載體熱變形能，這時(shí)的反射鏡可以處在相對(duì)自由狀態(tài)而得到保護(hù)；(4)在組件進(jìn)行裝配時(shí)，連接部位的安裝面與載體的安裝面平面度公差不可能完全一致，在螺釘預(yù)緊力的作用下，上下相對(duì)應(yīng)的卸載槽發(fā)生彎曲，此時(shí)的裝配應(yīng)力相對(duì)于沒有設(shè)置卸載槽的情況下會(huì)大大降低，從而實(shí)現(xiàn)了微應(yīng)力裝配，反射鏡由此得到保護(hù)。


圖1為本發(fā)明反射鏡微應(yīng)力裝配支撐裝配示意圖；圖2為本發(fā)明反射鏡背部結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明柔性芯軸結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖3的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為采用本發(fā)明方法支撐后的反射鏡支撐結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法的主要步驟如下(1)如圖2所示，在反射鏡1的背部進(jìn)行輕量化加工，輕量化形式可由三角形、四邊形、六邊形和圓形等規(guī)則圖形組成(附圖中采用了三角形、四邊形和圓形作為輕量化形式)，中心柱101為安裝孔，內(nèi)表面需要研磨以保證其圓柱度進(jìn)而保證粘接精度和粘接可靠性；(2)如圖3和圖4所示，柔性芯軸2是一個(gè)等邊三角形結(jié)構(gòu)，中間加工出一個(gè)空心的圓柱201，三個(gè)角各加工出一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的連接部件202 204，圓柱201與連接部件 202 204之間加工三處形狀相同的通孔205 (附圖中為兩對(duì)矩形)，用于減輕重量。圓柱 201內(nèi)部帶有夾角為120度的三條加強(qiáng)筋，同時(shí)要保證圓柱201的外表面與反射鏡1背部圓柱101內(nèi)表面同軸以及保證圓柱201的軸線與連接部件202 204的安裝面相互垂直，避免在粘接時(shí)因?yàn)?01的外表面和101內(nèi)表面因形位公差超差導(dǎo)致裝配應(yīng)力產(chǎn)生，進(jìn)而影響反射鏡組件的性能。在連接部件202 204根部各加工出兩個(gè)柔性卸載槽208，柔性卸載槽 208的底部為一圓弧狀，該形狀避免了卸載槽根部產(chǎn)生集中應(yīng)力，兩條柔性卸載槽208的開口方向相反，分別在其所在連接部件的兩側(cè)且保證兩條柔性卸載槽208相互平行以及柔性卸載槽208與連接部件202 204安裝面相互垂直，每個(gè)連接部件上的一組柔性卸載槽208 的開口方向不同實(shí)現(xiàn)了徑向和軸向的柔性，可以吸收反射鏡組件因組裝及溫度帶來的各種應(yīng)力變形保證了支撐結(jié)構(gòu)的精度。在連接部件202 204頭部加工出至少兩個(gè)安裝孔206 和至少一個(gè)銷釘孔207，柔性芯軸2采用鈦合金材料；(3)如圖1所示，通過柔性芯軸2的圓柱201外表面與微晶玻璃反射鏡1的圓柱 101內(nèi)表面直接粘接，粘接時(shí)使用無應(yīng)力膠，固化初期需要采用工裝保持壓緊，固化后期撤掉工裝使膠層向外釋放固化應(yīng)力，以保證最終的粘接精度，整個(gè)固化過程需要按無應(yīng)力膠固化的說明書控制濕度和溫度；(4)將粘接后的反射鏡組件通過連接部件202 204上的安裝孔206和銷釘孔207連接到載體上，先用銷釘進(jìn)行定位，再用螺釘將反射鏡組件與載體固定，完成整個(gè)組件的裝配。 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法，其特征在于步驟如下(1)在反射鏡(1)的背部進(jìn)行輕量化加工，并在反射鏡(1)背部的中間位置加工出中心柱(101)；(2)加工柔性芯軸(2)，所述的柔性芯軸(2)為一個(gè)具有一定厚度的等邊三角形結(jié)構(gòu)， 等邊三角形的三個(gè)角各加工有一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的連接部件(202 204)，等邊三角形的中間加工有一個(gè)與中心柱(101)配合的空心圓柱(201)，圓柱(201)內(nèi)部帶有夾角為120度的三條加強(qiáng)筋，圓柱(201)與連接部件(202 204)之間加工有三處矩形的通孔(205)；所述連接部件(202 204)的根部加工有柔性卸載槽(208)，柔性卸載槽(208)的底部為一圓弧段，所述連接部件(202 204)的頭部加工有安裝孔(206)和銷釘孔(207)；(3)將柔性芯軸(2)的圓柱(201)外表面與反射鏡(1)背部的中心柱(101)的內(nèi)表面粘接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法，其特征在于所述的柔性芯軸(2)為鈦合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法，其特征在于所述的每一個(gè)連接部件上的卸載槽(208)有兩條，兩條柔性卸載槽(208)的開口方向相反，分別在其所在連接部件的兩側(cè)且兩條柔性卸載槽(208)相互平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法，其特征在于所述的圓柱(201)與中心柱(101)粘接時(shí)采用無應(yīng)力膠。
全文摘要
小口徑微晶玻璃材料反射鏡微應(yīng)力裝配柔性支撐方法，首先在反射鏡背部進(jìn)行輕量化加工，背部中心加工出中心柱。然后加工等邊三角形結(jié)構(gòu)的柔性芯軸，柔性芯軸中間加工有空心圓柱，三個(gè)角各加工出一個(gè)長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的連接部件，在圓柱與連接部件之間加工有三處矩形通孔，連接部件上加工有柔性卸載槽以及安裝孔和銷釘孔。最后將柔性芯軸的圓柱外表面與反射鏡背部中心柱內(nèi)表面直接粘接固定。本發(fā)明方法從整體上提高了反射鏡的定位精度、增大了溫度適應(yīng)性，改善了反射鏡在裝配情況下的受力環(huán)境，消除了傳統(tǒng)方式壓緊產(chǎn)生的場(chǎng)曲、像散等光學(xué)像差。
文檔編號(hào)G02B7/182GK102200623SQ20111016644
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者張鳳芹, 李慶林, 潘寧賢, 王永輝, 范斌 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所