大型屋脊棱鏡工裝夾具的設(shè)計(jì)

劉凱++宋佳妮++王宇

摘 要：由于大型屋脊棱鏡個(gè)體較大，在真空蒸鍍過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的形變，而且其光學(xué)薄膜的鍍制將直接影響其光學(xué)成像的質(zhì)量，該文主要針對(duì)大型屋脊棱鏡的工裝夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：大型屋脊棱鏡 工裝夾具 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH706 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0044-01

隨著空間技術(shù)的日益發(fā)展，簡(jiǎn)單較小的光學(xué)棱鏡已經(jīng)無(wú)法滿足光學(xué)成像的需求，但大多數(shù)棱鏡（如屋脊棱鏡）由于個(gè)體較大，受熱不均，很難在其表面進(jìn)行光學(xué)蒸鍍膜；該文針對(duì)大型屋脊棱鏡的工裝夾具進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

采用的設(shè)備是韓國(guó)intec I350大型真空鍍膜機(jī)，由于行星式工件架所能裝載的零件較少，生產(chǎn)效率低下，故本設(shè)備所采用的是撥桿傳動(dòng)工件架，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，能夠滿足大型屋脊棱鏡的工裝夾具的裝夾需求。

2 大型屋脊棱鏡的熱膨脹對(duì)夾具設(shè)計(jì)的影響

由于大型屋脊棱鏡個(gè)體較大，在真空鍍制的過(guò)程中需要均勻受熱，但其由于大部分的夾具所使用的材質(zhì)為金屬鋁或者紫銅，其在高溫的狀態(tài)下，熱膨脹系數(shù)不同，屋脊棱鏡在真空鍍制完成之后自然冷卻，同樣各自的熱膨脹系數(shù)不同，必然會(huì)引起棱鏡損壞等不安全的因素。下面主要針對(duì)其工裝夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

3 大型屋脊棱鏡工裝夾具設(shè)計(jì)

3.1 使用專(zhuān)用夾條進(jìn)行裝夾

在使用專(zhuān)用夾條進(jìn)行裝夾時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于屋脊棱鏡使用試鍍片，發(fā)現(xiàn)由于使用的夾條兩邊有鍍膜產(chǎn)生的定位邊；而且由于屋脊棱鏡體積較大，在金屬和棱鏡熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)導(dǎo)致在加工過(guò)程中，如果預(yù)留熱膨脹間隙較大，無(wú)法安全夾緊棱鏡，棱鏡在蒸鍍過(guò)程中會(huì)被向心力，可能導(dǎo)致棱鏡被甩出的現(xiàn)象或者在棱鏡的鍍制完成后進(jìn)行的自然冷卻過(guò)程中，由于棱鏡由受熱膨脹系數(shù)冷卻過(guò)程中對(duì)夾條所產(chǎn)生的預(yù)緊力變化，可能會(huì)導(dǎo)致由于夾條間隙過(guò)大，導(dǎo)致棱鏡夾條上墜落。如果預(yù)留的熱膨脹系數(shù)間隙過(guò)小，棱鏡受熱后產(chǎn)生的變形，可能會(huì)導(dǎo)致夾條過(guò)緊，會(huì)損壞棱鏡的邊緣表面。

綜合以上兩種情況，夾條顯然能滿足零件的裝夾，但由于安全固因素，并不適合大規(guī)模的生產(chǎn)。

3.2 使用自行設(shè)計(jì)工裝夾具進(jìn)行裝夾

首先該研究所設(shè)計(jì)的工裝夾具為可調(diào)式組合夾具，它是由棱鏡專(zhuān)用夾具配合夾條的使用，其中夾條為加緊機(jī)構(gòu)，兩端由兩顆定位螺絲孔，在上面安裝螺絲產(chǎn)生夾緊力防止棱鏡專(zhuān)業(yè)夾具在零件工架上由于棱鏡鍍膜高速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的向心力而發(fā)生移動(dòng)。棱鏡專(zhuān)用夾具（如圖1）其中E和AB、CD加工邊為夾具的定位部分，兩端的螺絲孔為其夾緊裝置。當(dāng)屋脊棱鏡放在其上面，通過(guò)E可以防止出現(xiàn)間隙過(guò)大，棱鏡墜落或者間隙過(guò)小，出現(xiàn)棱鏡邊緣損壞的現(xiàn)象。但是通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)儀器的預(yù)組，發(fā)現(xiàn)AB，CD定位邊由于無(wú)法鍍膜使光學(xué)設(shè)計(jì)儀器成像中邊緣出現(xiàn)少量的光學(xué)畸變的現(xiàn)象，所以經(jīng)過(guò)討論和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)證明，AB，CD邊不應(yīng)為其定位邊，經(jīng)過(guò)改進(jìn)如圖2所示。

BC邊和E區(qū)域?yàn)楣ぱb夾具的定位區(qū)域，但實(shí)驗(yàn)表明，由于B兩端留好棱鏡熱膨脹的伸縮間隙，所以AB，CD兩端會(huì)有少量蒸鍍材料溢出，為防止污染其它表面，所以需要在其上預(yù)放置一層鋁箔。這樣可以有效的防止二次蒸鍍污染。由于棱鏡的熱膨脹系數(shù)較大，為了防止棱鏡受熱卡死，因此在E和BC邊要有預(yù)留量，BC定位邊約寬度為0.5左右。為防止棱鏡在預(yù)加熱過(guò)程中，由于向心力作用而在工裝夾具中進(jìn)行移動(dòng)，因此在E端設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的卸力裝置。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)幾次實(shí)驗(yàn)表明，工裝夾具能夠防止棱鏡熱膨脹所導(dǎo)致的各種問(wèn)題，而且所出的大型屋脊棱鏡也能滿足其使用要求。

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