CN110764219A - 一种减小热应力的反射镜粘接结构 - Google Patents

一种减小热应力的反射镜粘接结构 Download PDF

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刘波
陈震
江少锋
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Abstract

本发明公开了一种减少热应力的反射镜粘接结构，反射镜的背部设有凸台，该凸台通过粘接剂与背板的中心孔分段粘接，在与粘接剂分段粘接处对应的背板中心孔边缘处设置有消应力槽。本发明能够大幅减小环境温度变化带来的热应力问题，从而减少反射镜面型变化，拓宽光学仪器的温度使用环境。

Description

一种减小热应力的反射镜粘接结构
技术领域
本发明涉及精密光学反射镜装置，特别涉及一种减少热应力的反射镜粘接结构。
背景技术
反射镜是光学仪器里面的常用元件，其支撑方式主要有背部支撑和周边支撑等。在实际使用过程中，根据反射镜尺寸和使用场合选用不同的支撑方式。对于中小尺寸的反射镜，一般选用背部支撑方式。反射镜背部支撑的传统结构形式（如图1所示），反射镜1背部设计凸台结构，通过粘接剂3与反射镜背板2的中心孔连接。设计时，反射镜1材料的线膨胀系数与反射镜背板2的材料的线膨胀系数相等，一般为铁镍合金材料，按照材料线膨胀系数定制，反射镜1的背部凸台和反射镜背板2的中心孔配合间隙极小，故粘接剂3的厚度极薄，其厚度一般为几个微米。这种结构形式忽略了粘接剂3在温度变化时产生的形变，因而在环境温度变化比较大的应用场合，容易产生较大的热应力。而且由于粘接剂3的厚度极薄，粘接剂3容易分布不均，影响粘接性能，同时进一步加剧温度变化时产生的热应力，进而造成反射镜面型的变化。
发明内容
针对上述结构存在的问题，本发明提供一种反射镜粘接结构，减小环境温度变化带来的热应力，从而减小反射镜面型变化，拓宽了光学仪器的温度使用环境。
本发明的目的是这样实现的。一种减少热应力的反射镜粘接结构，包括反射镜、粘接剂和背板，反射镜的背部设有凸台，该凸台通过粘接剂与背板4的中心孔分段粘接，在与粘接剂分段粘接处对应的背板中心孔边缘处设置有消应力槽。
进一步，所述消应力槽呈腰形孔状。
进一步，所述背板的内孔直径计算公式为：
；
式中：为反射镜背部凸台的直径，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为背板的内孔直径；α1为反射镜材料的线膨胀系数，α2为粘接剂材料的线膨胀系数，α3为反射镜背板材料的线膨胀系数。
进一步，所述反射镜的背部凸台的直径根据实际空间结构确定。
本发明的一种反射镜和反射镜背板的连接结构，能够大幅减小环境温度变化带来的热应力问题，从而减少反射镜面型变化，拓宽光学仪器的温度使用环境。
附图说明
图1为传统反射镜1粘接结构的剖面示意图；
图2为本发明中反射镜1背部支撑粘接形式的平面示意图；
图3为图2中A-A向剖面结构图；
图4为本发明的反射镜1背部支撑的粘接处的放大结构示意图；
图5为本发明一个实施例的结构示意图。
图中：1.反射镜，2.传统反射镜背板，3.粘接剂，4.背板，5.消应力槽，6.定位工装。
具体实施方式
下面结合说明书附图进一步详细描述本发明的具体实施方式。参见图2至图5，本发明的基本结构包括反射镜1、粘接剂3和背板4。反射镜1背部设计凸台结构，通过粘接剂3与反射镜背板4的中心孔连接。反射镜1与反射镜背板4上通过粘接剂3分段粘接，可以根据实际尺寸大小，一般分成3至6段（见图2和图4，分成6段）。在反射镜背板4与粘接剂3对应的位置设置有消应力槽5（见图2、图3和图4）。首先根据选用的粘接剂3的性能参数和反射镜1、背板4的材料参数，和实际的结构空间确认反射镜1背部凸台的尺寸、粘接剂3的厚度，以及背板4的中心孔尺寸等参数。
根据得到的尺寸，设计相应的消应力结构。设计完成后，根据设计的结构，利用工装夹具把反射镜1、背板4通过粘接剂3连接到一起，然后按照粘接剂3的固化条件进行固化，完成反射镜1与背板4的连接。
如图3所示，为反射镜1背部凸台结构的直径，
Figure 187125DEST_PATH_IMAGE006
为背板4的内孔直径。
Figure 180489DEST_PATH_IMAGE004
一般根据实际空间结构确定，
Figure 308719DEST_PATH_IMAGE006
由以下公式计算确定，其中：α1为反射镜材料的线膨胀系数，α2为粘接剂材料的线膨胀系数，α3为反射镜背板材料的线膨胀系数：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
按照上述公式计算能够从理论环境温度带来的热应力。但实际上由于结构尺寸误差，材料线膨胀系数误差等原因，在较大温差环境中，仍会产生热应力。因而设计了消应力槽5，通过结构形变释放一定的热应力，进一步减小热应力。消应力槽5设计成腰形孔状，其位置与反射镜1和背板4的粘接处的位置对应。消应力槽5与粘接剂3的距离较近，在温度变化产生热应力的时候，消应力槽5会发生形变，从而减小热应力。
如图5所示，在具体实施时，把粘接剂3涂抹到背板4的内孔上，通过定位工装6保证反射镜1和背板4的同轴度，待粘接剂3固化完毕后拆除定位工装6。

Claims (4)

1.一种减少热应力的反射镜粘接结构，包括反射镜、粘接剂和背板，其特征在于，反射镜的背部设有凸台，该凸台通过粘接剂与背板4的中心孔分段粘接，在与粘接剂分段粘接处对应的背板中心孔边缘处设置有消应力槽。
2.根据权利要求1所述的减少热应力的反射镜粘接结构，其特征在于：所述消应力槽呈腰形孔状。
3.根据权利要求1所述的减少热应力的反射镜粘接结构，其特征在于：所述背板的内孔直径计算公式为：
Figure 73646DEST_PATH_IMAGE001
；
式中：
Figure 270010DEST_PATH_IMAGE002
为反射镜背部凸台的直径，
Figure 537043DEST_PATH_IMAGE003
为背板的内孔直径；α1为反射镜材料的线膨胀系数，α2为粘接剂材料的线膨胀系数，α3为反射镜背板材料的线膨胀系数。
4.根据权利要求1所述的减少热应力的反射镜粘接结构，其特征在于：所述反射镜的背部凸台的直径根据实际空间结构确定。
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