CN106926006B - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
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。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
本发明提供了一种高陡度保形头罩加工过程中的装夹装置及装夹方法，能有效满足头罩装夹时的高精度低应力的要求，使高陡度保形头罩在进行外表面精密加工过程中避免局部应力集中而变形，从而提高头罩外表面的加工精度，并在加工完成后可以实现头罩与夹具间的安全拆卸，避免头罩在拆卸过程中造成破坏，提高拆卸过程中的安全性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述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1、定位组件2和固定机构3，定位组件2固接在夹具底座1的上端面，定位组件2的外侧壁上沿轴向方向均布设有多个曲面凸台5，每个曲面凸台5均沿外圆周方向设置，曲面凸台5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2包括多个夹具基体2-1，多个夹具基体2-1沿圆周方向均布组成一个圆锥形的定位组件2，相邻两个夹具基体2-1之间设有间隙，多个夹具基体2-1通过固定机构3固接。
本实施方式中的装夹装置选用轻质铝合金材料，夹具底座1可以连接在机床工件轴上，从而实现装夹装置的安装。为了保证头罩的加工精度，夹具底座1的上端面即装配面具有较高的平面度。固定机构3用以支撑整个定位组件2，多个夹具基体2-1之间通过固定机构3和夹具底座1实现连接与固定，定位组件2的刚度对头罩的加工精度有重要影响，所以首先保证定位组件2的刚度。装夹高陡度保形头罩时，可直接将头罩在装夹装置上进行定位，由于定位组件2上的曲面凸台5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，因此可以实现头罩与曲面凸台5外表面的紧密贴合，而曲面凸台5的设计使整个定位组件2的外表面形成类蜂窝状定位结构，能够在保证装夹装置对头罩支撑的前提下，减小装夹装置外表面与头罩内表面的接触面积，从而减小由两者的面形误差所引起的局部应力集中和加工变形现象，定位方法简单而且定位精度高。由于头罩的高陡度特殊形状以及大尺寸等因素导致其只能用粘结的方式与装夹装置固定，装夹时在曲面凸台5的外表面涂抹低应力胶，将高陡度保形头罩内侧与装夹装置粘结，从而固定头罩。加工后的头罩与装夹装置需要进行安全拆卸，采用加热方式使低应力胶失效，由于定位组件2为多个夹具基体2-1组合装夹，拆卸过程可以拆去夹具底座1以及固定机构3，使夹定位组件2内部无支撑，并且夹具基体2-1间存在一定的缝隙，避免了拆卸过程中由于加热升温导致定位组件2材料膨胀而造成头罩破碎，保证拆卸过程安全可靠。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述夹具基体2-1包括多个基块2-1-1，多个基块2-1-1由下至上依次设置，相邻两个基块2-1-1之间设有间隙，曲面凸台5设置在基块2-1-1的外侧面。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
如此设计在保证定位组件2刚度的前提下，以小质量为目标进一步优化定位组件2的尺寸和结构，从而进一步降低拆卸过程中由于加热升温对定位组件2的材料膨胀所造成的影响。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述固定机构3包括多个固定圆盘3-1，多个固定圆盘3-1由上至下依次水平设置，固定圆盘3-1的外径由上至下依次递增，多个基块2-1-1的内侧分别与固定圆盘3-1固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。
如此设计实现了多个基块2-1-1之间的有效定位，使其组成一个完整的定位组件2。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基块2-1-1与固定圆盘3-1之间通过紧固螺栓4固接，定位组件2与夹具底座1之间通过紧固螺栓4固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二或三相同。
如此设计便于实现装夹装置的安装和拆卸。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述多个基块2-1-1的数量为2个或3个。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式每个基块2-1-1上曲面凸台5的数量为4个～8个。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二、三或五相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式相邻两个基块2-1-1之间间隙的宽度为2mm～5mm，轴向方向上相邻两个曲面凸台5之间的距离为5mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
曲面凸台5的外表面所构成的曲面方程与头罩外表面的曲面方程一致，它的数量和曲面面积是影响头罩总变形量和局部应力集中大小的重要因素，本实施方式中的数据是根据加工头罩不同材料的性能参数，通过理论分析和仿真计算进行设计，使夹具与工件装夹之后由于面型误差造成的应力集中小于20N，从而可以减小头罩加工过程中由于应力集中产生变形对加工后面型精度的影响。
由于夹具基体2-1为铝合金材质，在后期拆卸过程中会对其进行加热，铝合金受热膨胀，根据铝合金的热膨胀系数以及加热温度进行计算分析得出，基块2-1-1之间的2mm～5mm的距离可以保证受热膨胀后相邻的基块2-1-1不会相互接触，从而避免基块2-1-1接触后继续膨胀致使头罩胀裂；轴向方向上相邻两个曲面凸台5之间的距离为5mm，根据材料的力学性能参数以及加工参数，用ANSYS有限元仿真对材料加工过程的变形量进行分析，5mm的距离可以保证头罩在加工过程中因受到的局部压力而产生变形总量小于1μm。

Claims (7)

1.一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：所述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(1)、定位组件(2)和固定机构(3)，定位组件(2)固接在夹具底座(1)的上端面，定位组件(2)的外侧壁上沿轴向方向均布设有多个曲面凸台(5)，每个曲面凸台(5)均沿外圆周方向设置，曲面凸台(5)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(2)包括多个夹具基体(2-1)，多个夹具基体(2-1)沿圆周方向均布组成一个圆锥形的定位组件(2)，相邻两个夹具基体(2-1)之间设有间隙，多个夹具基体(2-1)通过固定机构(3)固接。
2.根据权利要求1所述一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：所述夹具基体(2-1)包括多个基块(2-1-1)，多个基块(2-1-1)由下至上依次设置，相邻两个基块(2-1-1)之间设有间隙，曲面凸台(5)设置在基块(2-1-1)的外侧面。
3.根据权利要求2所述一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：所述固定机构(3)包括多个固定圆盘(3-1)，多个固定圆盘(3-1)由上至下依次水平设置，固定圆盘(3-1)的外径由上至下依次递增，多个基块(2-1-1)的内侧分别与固定圆盘(3-1)固接。
4.根据权利要求2或3所述一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：所述基块(2-1-1)与固定圆盘(3-1)之间通过紧固螺栓(4)固接，定位组件(2)与夹具底座(1)之间通过紧固螺栓(4)固接。
5.根据权利要求4所述一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：所述多个基块(2-1-1)的数量为2个或3个。
6.根据权利要求2、3或5所述一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：每个基块(2-1-1)上曲面凸台(5)的数量为4个～8个。
7.根据权利要求6所述一种用于高陡度保形头罩表面加工的装夹装置，其特征在于：相邻两个基块(2-1-1)之间间隙的宽度为2mm～5mm，轴向方向上相邻两个曲面凸台(5)之间的距离为5mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107470932A (zh) * 2017-09-26 2017-12-15 宜昌船舶柴油机有限公司 燃气轮机排气装置法兰加工工装及加工刀具
CN107817568B (zh) * 2017-11-10 2020-05-26 哈尔滨工业大学 大长径比非球面光学元件凹面加工的装夹装置及装夹方法
CN108044129B (zh) * 2017-12-06 2019-06-18 中国人民解放军国防科技大学 高陡度内外腔共形光学元件的超精密车削方法
CN109366207B (zh) * 2018-11-29 2020-04-17 上海无线电设备研究所 大口径保形光学回转体头罩的装夹装置及其装夹方法
CN109854596B (zh) * 2019-03-08 2021-02-09 北京航天自动控制研究所 一种飞行器光学头罩与舱体定位安装设备及安装方法
CN110480453B (zh) * 2019-09-23 2021-04-02 哈尔滨工业大学 一种大深径比薄壁管元件的超精密表面加工装夹方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3302225A1 (de) * 1982-09-24 1984-03-29 Superpart AG, 3172 Niederwangen Aufsatz fuer abgasleitungen
RU2189674C1 (ru) * 2001-09-24 2002-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Антенный обтекатель
CN102126140A (zh) * 2010-12-22 2011-07-20 北京遥测技术研究所 一种口小腔大薄壁零件的组合夹具及装夹方法
CN202130570U (zh) * 2011-05-16 2012-02-01 湖北航天技术研究院总体设计所 飞行器整流罩壳体
CN202623305U (zh) * 2011-12-27 2012-12-26 上海航天设备制造总厂 一种卫星整流罩罩体对接桁对接框粘接装置
CN105619145A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 哈尔滨工业大学 用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置及装夹方法
CN105643303A (zh) * 2016-04-12 2016-06-08 哈尔滨工业大学 一种用于保形光学整流罩内表面精密加工的装夹装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3302225A1 (de) * 1982-09-24 1984-03-29 Superpart AG, 3172 Niederwangen Aufsatz fuer abgasleitungen
RU2189674C1 (ru) * 2001-09-24 2002-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Антенный обтекатель
CN102126140A (zh) * 2010-12-22 2011-07-20 北京遥测技术研究所 一种口小腔大薄壁零件的组合夹具及装夹方法
CN202130570U (zh) * 2011-05-16 2012-02-01 湖北航天技术研究院总体设计所 飞行器整流罩壳体
CN202623305U (zh) * 2011-12-27 2012-12-26 上海航天设备制造总厂 一种卫星整流罩罩体对接桁对接框粘接装置
CN105619145A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 哈尔滨工业大学 用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置及装夹方法
CN105643303A (zh) * 2016-04-12 2016-06-08 哈尔滨工业大学 一种用于保形光学整流罩内表面精密加工的装夹装置

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