[发明专利]一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置及装夹方法

说明书

一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置及装夹方法，它涉及机加工装夹装置技术领域。本发明为解决现有高陡度保形头罩外表面加工时的精密安全装夹及常规加工后难拆卸的问题。装夹装置包括夹具底座、定位组件和固定机构，定位组件固接在夹具底座的上端面，定位组件的外侧壁上沿轴向方向均布设有多个曲面凸台，每个曲面凸台均沿外圆周方向设置，曲面凸台的外表面所构成的曲线方程与头罩内表面的曲线方程相同，定位组件包括多个夹具基体，多个夹具基体沿圆周方向均布组成一个圆锥形的定位组件，多个夹具基体通过固定机构固接。装夹方法：涂抹低应力胶；粘结成型；拆卸装夹装置；头罩脱离。本发明用于头罩表面加工。

技术领域

本发明涉及一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置及装夹方法。

背景技术

为了适应高速飞行器的发展，平衡飞行器的空气动力学要求、隐身与光学性能之间的矛盾，保形光学元件应运而生，即：以提高系统空气动力学性能为目的平滑地适应系统平台外部形状的光学窗口。在保形光学元件应用中的首要关键元件为飞行器的头罩，相对于传统半球形头罩，高陡度保形头罩可以显著地降低飞行器的飞行阻力，改善飞行器周围的空气流场，减小气动光学效应对飞行器内部成像质量的影响。

高陡度保形头罩的非常规形状与传统半球形头罩相比具有不可比拟的优势，高陡度保形头罩即头罩长径比大于1的保形头罩，因其大的长径比以及区别于半球形的不规则非球面形状给其精密、超精密加工带来了极大的困难和挑战。在高陡度保形头罩精密、超精密加工过程中存在着陡度高、加工力大、工件易变形等问题。此外，高陡度保形头罩通常为薄壁硬脆材料，进行外表面加工时，无法进行光学非球面加工中常用的直接真空吸附装夹或中空粘结装夹。常用的非球面光学工件装夹装置及方法为光学工件内表面与装夹装置完全贴合的结构形式，并在工件内部与装夹装置之间用低应力胶进行粘结，加工完成后采用加热的方式使低应力胶失效完成工件的拆卸。

这种传统方法在一定程度上能保证保形头罩的总变形量，但是由于头罩内表面和装夹装置都不可避免地具有一定的面型误差，因此二者的接合面为局部接触甚至点接触，形成局部的应力集中很可能会导致头罩表面的崩碎，更重要的是，由于保形头罩特有的高陡度内腔，用低应力胶进行粘结很难去除，由于头罩材料与装夹装置材料的热膨胀系数存在差异，常规的加热除胶方法极易引起头罩与夹具的膨胀变形不统一，从而造成头罩的胀裂。因此，需要在加工过程中使用新型的装夹装置及装夹方法来保证其精密安全装夹以及加工后的安全拆卸。

发明内容

本发明为了解决现有高陡度保形头罩外表面加工时的精密安全装夹及常规加工后难拆卸的问题，进而提出一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置及装夹方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置包括夹具底座、定位组件和固定机构，定位组件固接在夹具底座的上端面，定位组件的外侧壁上沿轴向方向均布设有多个曲面凸台，每个曲面凸台均沿外圆周方向设置，曲面凸台的外表面所构成的曲线方程与头罩内表面的曲线方程相同，定位组件包括多个夹具基体，多个夹具基体沿圆周方向均布组成一个圆锥形的定位组件，相邻两个夹具基体之间设有间隙，多个夹具基体通过固定机构固接。

一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹方法包括如下步骤：

步骤一：涂抹低应力胶：首先将装夹装置中的夹具底座安装在机床工件轴上，然后将低应力胶涂抹在曲面凸台的外表面上，然后将保形头罩直接罩在定位组件的外表面；

步骤二：粘结成型：静置6个小时后，使低应力胶达到结合强度，完成保形头罩与定位组件之间的粘结；

步骤三：拆卸装夹装置：将加工后的保形头罩和装夹装置从机床上拆卸，然后将夹具底座和固定机构分别从定位组件上拆卸下来；

步骤四：头罩脱离：对定位组件和保形头罩进行加热，使定位组件与保形头罩之间的低应力胶失效，将保形头罩从定位组件上安全脱离。