CN102200623B - 小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法 - Google Patents
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Abstract
小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法，首先在反射镜背部进行轻量化加工，背部中心加工出中心柱。然后加工等边三角形结构的柔性芯轴，柔性芯轴中间加工有空心圆柱，三个角各加工出一个长方体结构的连接部件，在圆柱与连接部件之间加工有三处矩形通孔，连接部件上加工有柔性卸载槽以及安装孔和销钉孔。最后将柔性芯轴的圆柱外表面与反射镜背部中心柱内表面直接粘接固定。本发明方法从整体上提高了反射镜的定位精度、增大了温度适应性，改善了反射镜在装配情况下的受力环境，消除了传统方式压紧产生的场曲、像散等光学像差。
Description
技术领域
本发明涉及一种反射镜支撑方法。
背景技术
在光学仪器中，采用微晶玻璃作为反射材料，是最成熟、最常用的光学反射成像手段。采用微晶玻璃作为反射镜，可以降低材料成本和加工成本，其表面不经过改性而直接镀膜，增加了工艺可靠性。
由于微晶玻璃为传统的反射镜材料，其弹性模量低，反射镜在装配时容易受装配应力作用导致变形；同时由于微晶玻璃导热率和比热较小，所以反射镜在工作时，反射镜易受环境温度变化产生热变形而影响成像质量。这些特点决定了反射镜组件在装配过程中要始终处在微应力状态或无应力状态，且支撑结构具有良好的温度适应性。
小口径微晶玻璃反射镜传统采用装框支撑方式，该结构复杂，重量大，四周压紧的方式容易产生场曲、像散等光学像差。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种支撑结构简单、振动频率高、减振性能好的小口径微晶玻璃反射镜微应力装配柔性支撑方法。
本发明的技术解决方案是：小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法，步骤如下：
(1)在反射镜的背部进行轻量化加工，并在反射镜背部的中间位置加工出中心柱；
(2)加工柔性芯轴，所述的柔性芯轴为一个具有一定厚度的等边三角形结构，等边三角形的三个角各加工有一个长方体结构的连接部件，等边三角形的中间加工有一个与中心柱配合的空心圆柱，圆柱内部带有夹角为120度的三条加强筋，圆柱与连接部件之间加工有三处矩形的通孔；所述连接部件的根部加工有柔性卸载槽，柔性卸载槽的底部为一圆弧段，所述连接部件的头部加工有安装孔和销钉孔；
(3)将柔性芯轴的圆柱外表面与反射镜背部的中心柱的内表面粘接在一起。
所述的柔性芯轴为钛合金材料。
所述的每一个连接部件上的卸载槽有两条，两条柔性卸载槽的开口方向相反，分别在其所在连接部件的两侧且两条柔性卸载槽相互平行。
所述的圆柱与中心柱粘接时采用无应力胶。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明方法采用反射镜与芯轴直接粘接的方式实现了反射镜的定位，在保证芯轴机械加工精度的前提下，反射镜可以实现很高的定位精度，克服了传统方式压紧产生的场曲、像散等光学像差的不足；
(2)在芯轴与外界的螺钉连接部位，设置了柔性卸载槽，从而同时实现了径向和轴向的柔性，该结构简单、重量轻、振动频率高、减振性能好；
(3)在环境温度水平发生较大的变化时，芯轴与外界的连接部位可以产生类似弹簧的伸长和压缩，从而可以吸收外界载体热变形能，这时的反射镜可以处在相对自由状态而得到保护；
(4)在组件进行装配时，连接部位的安装面与载体的安装面平面度公差不可能完全一致，在螺钉预紧力的作用下，上下相对应的卸载槽发生弯曲，此时的装配应力相对于没有设置卸载槽的情况下会大大降低，从而实现了微应力装配，反射镜由此得到保护。
附图说明
图1为本发明反射镜微应力装配支撑装配示意图；
图2为本发明反射镜背部结构图；
图3为本发明柔性芯轴结构图；
图4为图3的局部放大图。
具体实施方式
如图1所示，为采用本发明方法支撑后的反射镜支撑结构示意图，本发明反射镜微应力装配柔性支撑方法的主要步骤如下：
(1)如图2所示，在反射镜1的背部进行轻量化加工，轻量化形式可由三角形、四边形、六边形和圆形等规则图形组成(附图中采用了三角形、四边形和圆形作为轻量化形式)，中心柱101为安装孔，内表面需要研磨以保证其圆柱度进而保证粘接精度和粘接可靠性；
(2)如图3和图4所示，柔性芯轴2是一个等边三角形结构，中间加工出一个空心的圆柱201，三个角各加工出一个长方体结构的连接部件202～204，圆柱201与连接部件202～204之间加工三处形状相同的通孔205(附图中为两对矩形)，用于减轻重量。圆柱201内部带有夹角为120度的三条加强筋，同时要保证圆柱201的外表面与反射镜1背部圆柱101内表面同轴以及保证圆柱201的轴线与连接部件202～204的安装面相互垂直，避免在粘接时因为201的外表面和101内表面因形位公差超差导致装配应力产生，进而影响反射镜组件的性能。在连接部件202～204根部各加工出两个柔性卸载槽208，柔性卸载槽208的底部为一圆弧状，该形状避免了卸载槽根部产生集中应力，两条柔性卸载槽208的开口方向相反，分别在其所在连接部件的两侧且保证两条柔性卸载槽208相互平行以及柔性卸载槽208与连接部件202～204安装面相互垂直，每个连接部件上的一组柔性卸载槽208的开口方向不同实现了径向和轴向的柔性，可以吸收反射镜组件因组装及温度带来的各种应力变形保证了支撑结构的精度。在连接部件202～204头部加工出至少两个安装孔206和至少一个销钉孔207，柔性芯轴2采用钛合金材料；
(3)如图1所示，通过柔性芯轴2的圆柱201外表面与微晶玻璃反射镜1的圆柱101内表面直接粘接，粘接时使用无应力胶，固化初期需要采用工装保持压紧，固化后期撤掉工装使胶层向外释放固化应力，以保证最终的粘接精度，整个固化过程需要按无应力胶固化的说明书控制湿度和温度；
(4)将粘接后的反射镜组件通过连接部件202～204上的安装孔206和销钉孔207连接到载体上，先用销钉进行定位，再用螺钉将反射镜组件与载体固定，完成整个组件的装配。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (4)
1.小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法，其特征在于步骤如下：
(1)在反射镜(1)的背部进行轻量化加工，并在反射镜(1)背部的中间位置加工出中心柱(101)；
(2)加工柔性芯轴(2)，所述的柔性芯轴(2)为一个具有一定厚度的等边三角形结构，等边三角形的三个角各加工有一个长方体结构的连接部件(202～204)，等边三角形的中间加工有一个与中心柱(101)配合的空心圆柱(201)，圆柱(201)内部带有三条加强筋，三条加强筋之间两两夹角为120度，圆柱(201)与连接部件(202～204)之间加工有三处矩形的通孔(205)；所述连接部件(202～204)的根部加工有柔性卸载槽(208)，柔性卸载槽(208)的底部为一圆弧段，所述连接部件(202～204)的头部加工有安装孔(206)和销钉孔(207)；
(3)将柔性芯轴(2)的圆柱(201)外表面与反射镜(1)背部的中心柱(101)的内表面粘接在一起。
2.根据权利要求1所述的小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法，其特征在于：所述的柔性芯轴(2)为钛合金材料。
3.根据权利要求1所述的小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法，其特征在于：所述的每一个连接部件上的卸载槽(208)有两条，两条柔性卸载槽(208)的开口方向相反，分别在其所在连接部件的两侧且两条柔性卸载槽(208)相互平行。
4.根据权利要求1所述的小口径微晶玻璃材料反射镜微应力装配柔性支撑方法，其特征在于：所述的圆柱(201)与中心柱(101)粘接时采用无应力胶。
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