CN111923306B - 一种光学整流罩抛光模的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学整流罩抛光模的制作方法,步骤是:将沥青、古马隆、松香、核桃粉按质量比混合,加热熔融混匀,加水淬火,得到淬火后的柏油混合物;利用凹形不锈钢基模、凸形不锈钢压制模及凸形不锈钢压制模支架制作光学整流罩凸面用抛光模;利用凸形不锈钢基模和凹形不锈钢压制模制作光学整流罩凹面抛光模。本发明采用沥青、古马隆、松香、核桃粉在特定比例协同作用下制作的柏油抛光材料具有强度高、硬度大、抗热能力强、摩擦系数大的特点,一方面提高了抛光效率,另一方面提高了抛光粉的利用率,降低了加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及光学冷加工技术领域,具体涉及一种光学整流罩抛光模的制作方法。
背景技术
光学整流罩一般位于机载光电设备武器系统的前端,它把大气环境与光电系统隔离开来,起到保护内部光电系统的作用,同时又作为光电成像系统的一部分,与内部光学元件一起组成光学成像系统,将目标的光辐射传递到探测器,是机载、弹载光电成像系统不可或缺的关键器件之一,目前国防工业对光学整流罩的需求逐年增加。众所周知光学整流罩的加工成本较高,而整流罩的加工难度和加工成本又多集中在抛光阶段,因此降低抛光阶段的加工成本显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学整流罩抛光模的制作方法,可以有效缩短整流罩的加工周期,节省加工辅料。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种光学整流罩抛光模的制作方法,包括以下步骤:
步骤一、配制柏油抛光材料:将沥青、古马隆、松香、核桃粉按质量比7-8:7-8:8.8-9.2:0.8-1.2称重后混合,放入加热锅中加热至145-155摄氏度并搅拌均匀,盖上锅盖恒温5-8分钟,锅盖上留有一直径4-6毫米的小孔;
步骤二:柏油抛光材料的淬火:通过锅盖上的小孔往柏油抛光材料中滴入15-20滴去离子水,使柏油在锅中充分沸腾,得到淬火后的柏油混合物;
步骤三:制作光学整流罩凸面用抛光模:首先制作凹形不锈钢基模、凸形不锈钢压制模及凸形不锈钢压制模支架,凹形不锈钢基模的曲率半径比凸形不锈钢压制模的曲率半径大8-10mm,凹形不锈钢基模的内圆直径为光学整流罩凸面直径的2/3再加上抛光层的厚度8-10mm,凸形不锈钢压制模的曲率半径和光学整流罩凸面的曲率半径一致,凸形不锈钢压制模的表面粗糙度小于1.6微米;将凹形不锈钢基模放置在大理石平台上,将凸形不锈钢压制模支架放置在凹形不锈钢基模旁,凸形不锈钢压制模放到凸形不锈钢压制模支架的上面时,凸形不锈钢压制模距离凹形不锈钢基模8-10mm,把柏油倒入凹形不锈钢基模中,在凸形不锈钢压制模的外凸面上涂脱模剂,将涂有脱模剂的凸形不锈钢压制模放到凸形不锈钢压制模支架上,这时凹形不锈钢基模和凸形不锈钢压制模之间充满柏油,待柏油温度降到40-50摄氏度时取下凸形不锈钢压制模,这时在凹形不锈钢基模上形成一层厚8-10mm的柏油抛光层,光学整流罩凸面用抛光模制作完成;
步骤四:制作光学整流罩凹面抛光模:首先制作凸形不锈钢基模和凹形不锈钢压制模,凸形不锈钢基模比凹形不锈钢压制模曲率半径小8-10mm,凹面抛光模外径比光学整流罩内径大1/3,凹形不锈钢压制模的曲率半径和光学整流罩凹面的曲率半径一致,凹形不锈钢压制模的表面粗糙度小于1.6微米;将凹形不锈钢压制模放置在大理石平台上,凹形不锈钢压制模的内凹面涂脱模剂,拿着凸形不锈钢基模在加热锅中沾满柏油后在凹形不锈钢压制模中压制柏油抛光层,直到厚度8-10mm为止,光学整流罩凹面抛光模制作完成。
优选的,步骤三和步骤四中,所述脱模剂为5#矿物油。使用5#矿物油做脱模剂,是因为其吸附性强,在抛光模制作过程中能够使抛光模很容易从压制模具中分离开。
优选的,沥青、古马隆、松香、核桃粉的质量比为7.5:7.5:9:1。
优选的,所述核桃粉的粒径为100微米。
与现有技术相比,本发明采用沥青:古马隆:松香:核桃粉=7-8:7-8:8.8-9.2:0.8-1.2这种比例制作的柏油抛光材料具有强度高、硬度大、抗热能力强、摩擦系数大的特点,抛光时抛光模层不会因为抛光过程中产生的热量而发生抛光层表面的形变,从而达到在抛光过程中始终保持光学整流罩面形精度的目的。由于抛光模硬度高,抗热能力强,抛光模变形小,可以使用高速、高压抛光机来加工一些硬质材料的光学整流罩,从而提高加工效率。添加核桃粉使抛光层表面的摩擦系数增大从而提高抛光效率,并且通过淬火,使柏油内部充满孔隙,制作出的抛光模层表面孔隙率高,抛光过程中抛光粉能充分的混合到抛光模层中,增加了抛光粉在抛光模上的停留时间,提高了抛光粉的利用率,减少了抛光粉的损耗,降低了加工成本。
附图说明
图1是本发明制作光学整流罩凸面抛光模凸形不锈钢压制模未落下前示意图;
图2是本发明制作光学整流罩凸面抛光模凸形不锈钢压制模落下后示意图;
图3是本发明制作完成光学整流罩凸面抛光模示意图;
图4是本发明制作的光学整流罩凸面抛光模抛光光学整流罩凸面示意图;
图5是本发明制作光学整流罩凹面抛光模的制作过程示意图;
图6是本发明制作的光学整流罩凹面抛光模示意图;
图7是本发明制作的光学整流罩凹面抛光模抛光光学整流罩凹面示意图;
图中,1.凹形不锈钢基模,2.柏油抛光层,3.凸形不锈钢压制模,4.凸形不锈钢压制模支架,5.凸形不锈钢基模,6.凹形不锈钢压制模,7.大理石平台,8.整流罩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1至图7所示,以制作外圆直径110mm,内圆直径106mm,球冠高42mm,凸面曲率半径SR=65,凹面曲率半径SR=61mm氧化钇光学陶瓷整流罩为例,具体步骤如下:
步骤一、配制柏油抛光材料:以1000克柏油抛光材料计,按质量比沥青:古马隆:松香:核桃粉=300:300:360:40称重后一起放入不锈钢锅中,加热至150摄氏度搅拌均匀,盖上锅盖,恒温5分钟,锅盖上留有一直径4-6毫米的小孔;
步骤二、柏油抛光材料的淬火:用滴管吸取去离子水,通过锅盖上的小孔往柏油抛光材料中滴入15-20滴去离子水,使柏油在锅中充分沸腾,得到淬火后的柏油混合物;
步骤三、制作光学整流罩凸面用抛光模:首先制作凹形不锈钢基模1,凹形不锈钢基模1的曲率半径比凸形不锈钢压制模3曲率半径大8-10mm,具体是凹形不锈钢基模1的内圆直径为氧化钇光学陶瓷整流罩8凸面直径110mm的2/3再加上抛光层的厚度8-10mm,即81-83mm,凹形不锈钢基模1的外圆直径比内圆直径大12-15mm;再制作凸形不锈钢压制模3及凸形不锈钢压制模支架4,凸形不锈钢压制模3的曲率半径与氧化钇光学陶瓷整流罩8凸面曲率半径一致,球冠高度与凹形不锈钢基模1一致,表面粗糙度为1.6微米,凸形不锈钢压制模支架4宽度比凹形不锈钢基模1外圆直径大1-2mm,高度要保证当凸形不锈钢压制模3压下时柏油抛光层2的厚度为8-10mm;如图1所示,把凹形不锈钢基模1平放在大理石平台7上,在凹形不锈钢基模1旁放一凸形不锈钢压制模支架4,把淬过火的柏油混合物倒入凹形不锈钢基模1中,在凸形不锈钢压制模3外凸面上涂5#矿物油脱模剂,之后把凸形不锈钢压制模3放到凸形不锈钢压制模支架4上,如图2所示,这时凹形不锈钢基模1和凸形不锈钢压制模3之间充满柏油,待柏油温度降到40-50摄氏度时取下凸形不锈钢压制模3,这时在凹形不锈钢基模1上形成一层厚8-10mm的柏油抛光层2,光学整流罩凸面用抛光模制作完成,如图3所示;
步骤四、制作光学整流罩凹面抛光模:首先制作凸形不锈钢基模5和凹形不锈钢压制模6,凸形不锈钢基模5曲率半径比凹形不锈钢压制模6曲率半径小8-10mm,具体是凸形不锈钢基模5做出的凹面抛光模外径比氧化钇光学陶瓷整流罩8内径大1/3,根据模层厚度8-10mm,可以算出凸形不锈钢基模5的直径146-148mm,凹形不锈钢压制模6的曲率半径和氧化钇光学陶瓷整流罩8凹面的曲率半径一致,凹形不锈钢压制模6的表面粗糙度小于1.6微米,凹形不锈钢压制模6的圆直径要大于制作好的凹面抛光模外圆直径10-15mm;如图5所示,把凹形不锈钢压制模6放在大理石平台上,内凹面涂5#矿物油当脱模剂,将凸形不锈钢基模5在盛满柏油的不锈钢锅中沾满柏油后在凹形不锈钢压制模6中压制柏油抛光层2,直到抛光层厚度8-10mm为止,光学整流罩凹面抛光模制作完成,如图6所示。
抛光氧化钇光学陶瓷整流罩8的凸面时采用光学整流罩凸面用抛光模,如图4所示,抛光氧化钇光学陶瓷整流罩8的凹面时采用光学整流罩凹面用抛光模,图如7所示。
实施例2
以制作外圆直径110mm,内圆直径106mm,球冠高42mm,凸面曲率半径SR=65,凹面曲率半径SR=61mm氧化钇光学陶瓷整流罩为例。与实施例1不同的是抛光材料的配制过程:以1000克柏油抛光材料计,按质量比沥青:古马隆:松香:核桃粉=280:320:368:32称重后一起放入不锈钢锅中,加热至145摄氏度搅拌均匀,盖上锅盖,恒温5分钟。
实施例3
以制作外圆直径110mm,内圆直径106mm,球冠高42mm,凸面曲率半径SR=65,凹面曲率半径SR=61mm氧化钇光学陶瓷整流罩为例。与实施例1不同的是抛光材料的配制过程:以1000克柏油抛光材料计,按质量比沥青:古马隆:松香:核桃粉=320:280:352:48称重后一起放入不锈钢锅中,加热至155摄氏度搅拌均匀,盖上锅盖,恒温8分钟。
对比例1
以制作外圆直径110mm,内圆直径106mm,球冠高42mm,凸面曲率半径SR=65,凹面曲率半径SR=61mm氧化钇光学陶瓷整流罩为例。与实施例1不同的是抛光材料的配制过程:以1000克柏油抛光材料计,按质量比沥青:松香=350:650称重后一起放入不锈钢锅中,加热至150摄氏度搅拌均匀,盖上锅盖,恒温5分钟。
对比例2
以制作外圆直径110mm,内圆直径106mm,球冠高42mm,凸面曲率半径SR=65,凹面曲率半径SR=61mm氧化钇光学陶瓷整流罩为例。与实施例1不同的是抛光材料的配制过程:以1000克柏油抛光材料计,按质量比沥青:古马隆:松香=310:310:380称重后一起放入不锈钢锅中,加热至150摄氏度搅拌均匀,盖上锅盖,恒温5分钟。
对比例3
以制作外圆直径110mm,内圆直径106mm,球冠高42mm,凸面曲率半径SR=65,凹面曲率半径SR=61mm氧化钇光学陶瓷整流罩为例。与实施例1不同的是柏油抛光材料未淬火。
比较实施例1与对比例1-2,不添加核桃粉的情况下制得的抛光模表面较光滑,摩擦力小,添加核桃粉的情况下制得的抛光模表面的摩擦系数增大,从而提高了抛光效率,提高20%左右。进一步,在沥青、古马隆、松香和核桃粉特定组分含量的协同作用下,有效提高成型后抛光模的强度、硬度和抗热能力,使抛光模层不会因为抛光过程中产生的热量而发生抛光层表面的形变。
比较实施例1与对比例3,没有淬过火的柏油抛光模表面没有微孔不能存储抛光粉,抛光过程中添加的抛光粉随着被抛光工件在抛光模上的运动而滑落出抛光模表面,这样在加工过程中就需要经常在抛光模表面添加抛光粉,而通过淬火使柏油内部充满孔隙,抛光模表面有微孔后,一大部分抛光粉会存储在抛光模表面的微孔中,这样就不用经常往抛光模表面添加抛光粉,起到了节约抛光粉的作用,从而降低了加工成本。
本发明的抛光模可用于各种光学材料的整流罩抛光,包括但不限于晶体:蓝宝石、YAG等,陶瓷:氧化钇光学陶瓷、铝酸镁光学陶瓷等,玻璃:石英玻璃、K9玻璃等。
Claims (5)
1.一种光学整流罩抛光模的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、配制柏油抛光材料:将沥青、古马隆、松香、核桃粉按质量比7-8:7-8:8.8-9.2:0.8-1.2称重后混合,放入加热锅中加热至145-155摄氏度并搅拌均匀,盖上锅盖恒温5-8分钟,锅盖上留有一直径4-6毫米的小孔;
步骤二:柏油抛光材料的淬火:通过锅盖上的小孔往柏油抛光材料中滴入15-20滴去离子水,使柏油在锅中充分沸腾,得到淬火后的柏油混合物;
步骤三:制作光学整流罩凸面用抛光模:首先制作凹形不锈钢基模(1)和凸形不锈钢压制模(3)及凸形不锈钢压制模支架(4),凹形不锈钢基模(1)的曲率半径比凸形不锈钢压制模(3)的曲率半径大8-10mm,凹形不锈钢基模(1)的内圆直径为光学整流罩(8)凸面直径的2/3再加上抛光层的厚度8-10mm,凸形不锈钢压制模(3)的曲率半径和光学整流罩(8)凸面的曲率半径一致,凸形不锈钢压制模(3)的表面粗糙度小于1.6微米;将凹形不锈钢基模(1)放置在大理石平台(7)上,将凸形不锈钢压制模支架(4)放置在凹形不锈钢基模(1)旁,凸形不锈钢压制模(3)放到凸形不锈钢压制模支架(4)的上面时,凸形不锈钢压制模(3)距离凹形不锈钢基模(1)8-10mm,把柏油混合物倒入凹形不锈钢基模(1)中,在凸形不锈钢压制模(3)的外凸面上涂脱模剂,将涂有脱模剂的凸形不锈钢压制模放到凸形不锈钢压制模支架(4)上,这时凹形不锈钢基模(1)和凸形不锈钢压制模(3)之间充满柏油,待柏油温度降到40-50摄氏度时取下凸形不锈钢压制模(3),这时在凹形不锈钢基模(1)上形成一层厚8-10mm的柏油抛光层(2),光学整流罩凸面用抛光模制作完成;
步骤四:制作光学整流罩凹面抛光模:首先制作凸形不锈钢基模(5)和凹形不锈钢压制模(6),凸形不锈钢基模(5)曲率半径比凹形不锈钢压制模(6)曲率半径小8-10mm,凹面抛光模外径比光学整流罩(8)内径大1/3,凹形不锈钢压制模(6)的曲率半径和光学整流罩(8)凹面的曲率半径一致,凹形不锈钢压制模(6)的表面粗糙度小于1.6微米;将凹形不锈钢压制模(6)放置在大理石平台(7)上,凹形不锈钢压制模(6)的内凹面上涂脱模剂,拿着凸形不锈钢基模(5)在加热锅中沾满柏油混合物后在凹形不锈钢压制模(6)中压制柏油抛光层(2),直到厚度8-10mm为止,光学整流罩凹面抛光模制作完成。
2.根据权利要求1所述的一种光学整流罩抛光模的制作方法,其特征在于,步骤三和步骤四中,所述脱模剂为5#矿物油。
3.根据权利要求1所述的一种光学整流罩抛光模的制作方法,其特征在于,沥青、古马隆、松香、核桃粉的质量比为7.5:7.5:9:1。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种光学整流罩抛光模的制作方法,其特征在于,所述核桃粉的粒径为100微米。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种光学整流罩抛光模的制作方法,其特征在于,凸形不锈钢压制模支架(4)的高度满足当凸形不锈钢压制模3压下时柏油抛光层2的厚度为8-10mm。
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