CN114346934A - 一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构，包括：工件本体、第一方向装卡组件和第二方向装卡组件。第一方向装卡组件包括第一弹性支撑件和第一固定支撑件，第一弹性支撑件和第一固定支撑件分设于工件本体沿第一方向的两侧，第二方向装卡组件包括第二弹性支撑件和第二固定支撑件，第二弹性支撑件和第二固定支撑件分设于工件本体沿第二方向的两侧，第一方向和第二方向相垂直。本申请的装卡结构在两个水平固定方向上均设置弹性支撑，而在垂直方向上没有安排任何装卡环节，控制了工件在垂直形变敏感方向上的装卡变形，也减小了水平侧向装卡应力，避免了传统纯刚性装卡方式容易造成工件本体变形，影响加工精度的问题。

Description

一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构。

背景技术

离轴抛物面镜是红外光学和太赫兹技术中常用的元件之一。随着光学系统口径逐渐增大,分辨率逐渐提高,对大口径离轴抛物面零件的需求越来越紧迫。因此对于离轴抛物面零件的加工的研究逐步深入，其中对于离轴抛物面的装卡方式的研究也非常重要，由于大型离轴抛物面的加工精度要求很高，所以要采用合适的装卡技术以尽量保证加工工件不变形，且要经济可行，便于实施。若采用传统的装卡方法，比如采用螺钉连接或者采用压板扣压都会产生工件的形变。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构，减小了应力，避免了纯刚性装卡容易造成工件本体容易变形的问题。

为实现上述发明目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构，包括：

工件本体；

第一方向装卡组件，所述第一方向装卡组件包括第一弹性支撑件和第一固定支撑件，所述第一弹性支撑件和所述第一固定支撑件分设于所述工件本体沿第一方向的两侧，且所述第一弹性支撑件和所述第一固定支撑件均抵顶于所述工件本体；

第二方向装卡组件，所述第二方向装卡组件包括第二弹性支撑件和第二固定支撑件，所述第二弹性支撑件和所述第二固定支撑件分设于所述工件本体沿第二方向的两侧，且所述第二弹性支撑件和所述第二固定支撑件均抵顶于所述工件本体；

其中，所述第一方向和所述第二方向相垂直。

可选的，所述工件本体具有上表面、下表面和位于所述上表面和下表面之间的侧端面，所述第一方向装卡组件和所述第二方向装卡组件均抵顶于所述侧端面上。

可选的，大口径离轴抛物面工件的装卡结构包括四个包角件，所述工件本体具有四个角部，各所述包角件分别覆盖于所述工件本体的四个角部上；

所述第一方向装卡组件和所述第二方向装卡组件均抵顶于所述包角件上。

可选的，所述包角件具有内侧包角面和外侧支撑面，所述内侧包角面贴合于所述角部的两侧端面上，所述外侧支撑面包括相垂直的第一支撑面和第二支撑面；

所述第一方向装卡组件抵顶于所述第一支撑面，所述第二方向装卡组件抵顶于所述第二支撑面。

可选的，所述第一弹性支撑件和所述第二弹性支撑件端部均设置有弹性体，所述弹性体抵顶于所述包角件。

可选的，所述弹性体端部具有球面，所述包角件上设置有球形槽，所述球面贴合于所述球形槽的内壁

可选的，所述第一弹性支撑件和所述第二弹性支撑件均包括主体件和抵顶件，所述主体件上设置螺纹槽，所述抵顶件具有外螺纹，所述抵顶件螺纹连接于所述螺纹槽，所述抵顶件的端部设置有弹性体，所述弹性体抵顶于所述包角件。

可选的，所述主体件包括底座和连接座，所述连接座连接于所述底座，所述连接座上设置所述螺纹槽，所述底座上位于所述连接座的两侧设置有固定孔。

可选的，所述第一固定支撑件和所述第二固定支撑件均包括底板和垂直板，所述底板具有用于连接固定的连接孔，所述垂直板垂直连接于所述底板，所述垂直板支撑于所述包角件。

可选的，所述垂直板表面凸出设置有固定柱，所述固定柱抵顶于所述包角件。

通过采用上述技术方案，使得本发明具有以下有益效果：

本申请的装卡结构在两个水平固定方向上均设置弹性支撑，而在垂直方向上没有安排任何装卡环节，控制了工件在垂直形变敏感方向上的装卡变形，也减小了水平侧向装卡应力，避免了传统纯刚性装卡方式容易造成工件本体变形，影响加工精度的问题。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1示出本申请实施例提供的大口径离轴抛物面工件的装卡结构的示意图；

图2示出本申请实施例提供的大口径离轴抛物面工件的装卡结构的包角件的示意图；

图3示出本申请实施例提供的大口径离轴抛物面工件的装卡结构的第一弹性支撑件或第二弹性支撑件的俯视图；

图4示出本申请实施例提供的大口径离轴抛物面工件的装卡结构的第一固定支撑件或第二固定支撑件的结构示意图。

图中，1、工件本体；21、第一弹性支撑件；22、第一固定支撑件；e、底板；f、连接孔；g、垂直板；h、固定柱；31、第二弹性支撑件；32、第二固定支撑件；4、包角件；41、第一支撑面；42、第二支撑面；a、主体件；a1、底座；a2、连接座；a3、固定孔；b、抵顶件；c、弹性体；d、球面。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图4所示，本申请实施例提供一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构，包括：工件本体1、第一方向装卡组件和第二方向装卡组件。所述第一方向装卡组件包括第一弹性支撑件21和第一固定支撑件22，所述第一弹性支撑件21和所述第一固定支撑件22分设于所述工件本体1沿第一方向的两侧，且所述第一弹性支撑件21和所述第一固定支撑件22均抵顶于所述工件本体1。第二方向装卡组件包括第二弹性支撑件31和第二固定支撑件32，所述第二弹性支撑件31和所述第二固定支撑件32分设于所述工件本体1沿第二方向的两侧，且所述第二弹性支撑件31和所述第二固定支撑件32均抵顶于所述工件本体1。其中，所述第一方向和所述第二方向相垂直。

需要注意的是，本申请限定的“抵顶于所述工件本体”可以是直接接触，也可以是间接接触。

本申请的装卡结构在两个水平固定方向上均设置弹性支撑，而在垂直方向上没有安排任何装卡环节，控制了工件在垂直形变敏感方向上的装卡变形，也减小了水平侧向装卡应力，避免了传统纯刚性装卡方式容易造成工件本体变形，影响加工精度的问题。

在一种可能的实施方案中，所述工件本体具有上表面、下表面和位于所述上表面和下表面之间的侧端面，所述第一方向装卡组件和所述第二方向装卡组件均抵顶于所述侧端面上。

该装卡结构仅在侧端面弹性支撑，不产生垂直方向和水平方向压力，符合高精度离轴抛物面零件加工的低应力的装卡要求。工件本体1垂直方向仅依靠其重力，不引入其它作用力。水平方向，根据全约束原理，分别设计了工件本体1侧端面装配组件配合接触方式，工件本体的四个侧端面均与支撑件抵顶配合，既没有过定位也没有欠定位，从而避免了工件本体的装卡变形，保证了其定位精度，该方法简单方便，易于实施，成本低廉。

参见图1所示，在一种可能的实施方案中，大口径离轴抛物面工件的装卡结构包括四个包角件4，所述工件本体1具有四个角部，各所述包角件4分别覆盖于所述工件本体1的四个角部上。所述第一方向装卡组件和所述第二方向装卡组件均抵顶于所述包角件4上。

对于各个大口径离轴抛物面工件，其各个外形不是严格的正方形，需要通过加包角让工件本体1变成外形尺寸完全一样的正方形。通过包角件4统一外形后便于使用同一套工装就可全部解决所有不同工件本体1的加工装卡问题，提高了效率，降低了成本。

其中，包角件4具有内侧包角面和外侧支撑面，所述内侧包角面贴合于所述角部的两侧端面上，所述外侧支撑面包括相垂直的第一支撑面41和第二支撑面42。所述第一方向装卡组件抵顶于所述第一支撑面41，所述第二方向装卡组件抵顶于所述第二支撑面42。

如此，工件本体1的四个角处均被固定。且工件本体1每一个固定方向均有两组装卡组件固定，装卡稳定性好。在垂直方向上，工件本体1仅依靠其重力，垂直方向不引入别的附加力(如螺钉连接固定或压板扣压固定)。而在水平方向，根据全约束原理，分别设计了四个侧端面分别与装卡组件的固定基准面接触。

参见图3所示，在一种可能的实施方案中，所述第一弹性支撑件21和所述第二弹性支撑件31均端部设置有球面d，所述包角件4上设置有球形槽，所述球面d贴合于所述球形槽的内壁。

球面d在弹性支撑件的抵顶下，容纳于球形槽内，从而形成了自适应结构，在装卡位置具有微小偏差时，球面d和球形槽会自适应复位，从而提高了装卡结构的稳定性。

参见图3所示，在一种可能的实施方案中，所述第一弹性支撑件21和所述第二弹性支撑件31端部均设置有弹性体c，所述弹性体c具有所述球面d。

在一种可能的实施方案中，所述第一弹性支撑件21和所述第二弹性支撑件31均包括主体件a和抵顶件b，所述主体件a上设置螺纹槽，所述抵顶件b具有外螺纹，所述抵顶件b螺纹连接于所述螺纹槽，所述抵顶件b的端部设置有弹性体c，所述弹性体c抵顶于所述包角件4。通过旋转抵顶件b即可调节抵顶件b伸出或回缩并固定，使用方便。

在一种可能的实施方案中，所述主体件a包括底座a1和连接座a2，所述连接座a2连接于所述底座a1，所述连接座a2上设置所述螺纹槽，所述底座a1上位于所述连接座a2的两侧设置有固定孔a3。紧固件穿过固定孔a3可将盖主体件a位置固定。

参见图4所示，在一种可能的实施方案中，所述第一固定支撑件22和所述第二固定支撑件32均包括底板e和垂直板g，所述底板e具有用于连接固定的连接孔f，所述垂直板g垂直连接于所述底板e，所述垂直板g支撑于所述包角件4。其中，所述垂直板g表面凸出设置有固定柱h，所述固定柱h抵顶于所述包角件4。

该装卡结构具体设计过程如下：

步骤一、工件本体1包角设计：对于各个大口径离轴抛物面工件，其各个外形不是严格的正方形，需要通过加包角件4让工件本体1变成外形尺寸完全一样的正方形。通过包角件4统一外形后便于使用同一套装卡组件就可全部解决所有不同工件本体1的加工装卡问题，提高了效率，降低了成本。

步骤二、定位方式设计：在竖直方向上，仅依靠其重力，不引入别的附加力(如螺钉连接固定或压板扣压固定)。而在水平方向，根据全约束原理，使得各包角件4的两个相垂直的边均与相应的支撑件接触，从而实现了对工件本体1位置的固定。

步骤三、工件安装：首先在立式车床的主轴工作台的合适位置安装两对支撑件，其中，每一对支撑件中的两个支撑件，一者属于第一方向装卡组件的一部分，另一者属于第二方向装卡组件的一部分。然后，将带包角件4的工件本体1置于主轴工作台上，使其两个包角件4分别对应于相应的一对支撑件上。最后，在另外两包角件4的一侧再安装两对支撑件，该两对支撑件分别抵顶限位两个包角件4，从而达到装卡固定工件本体1的目的。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，包括：

工件本体；

第一方向装卡组件，所述第一方向装卡组件包括第一弹性支撑件和第一固定支撑件，所述第一弹性支撑件和所述第一固定支撑件分设于所述工件本体沿第一方向的两侧，且所述第一弹性支撑件和所述第一固定支撑件均抵顶于所述工件本体；

第二方向装卡组件，所述第二方向装卡组件包括第二弹性支撑件和第二固定支撑件，所述第二弹性支撑件和所述第二固定支撑件分设于所述工件本体沿第二方向的两侧，且所述第二弹性支撑件和所述第二固定支撑件均抵顶于所述工件本体；

其中，所述第一方向和所述第二方向相垂直。

2.根据权利要求1所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述工件本体具有上表面、下表面和位于所述上表面和下表面之间的侧端面，所述第一方向装卡组件和所述第二方向装卡组件均抵顶于所述侧端面上。

3.根据权利要求1所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，包括四个包角件，所述工件本体具有四个角部，各所述包角件分别覆盖于所述工件本体的四个角部上；

所述第一方向装卡组件和所述第二方向装卡组件均抵顶于所述包角件上。

4.根据权利要求3所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述包角件具有内侧包角面和外侧支撑面，所述内侧包角面贴合于所述角部的两侧端面上，所述外侧支撑面包括相垂直的第一支撑面和第二支撑面；

所述第一方向装卡组件抵顶于所述第一支撑面，所述第二方向装卡组件抵顶于所述第二支撑面。

5.根据权利要求5所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述第一弹性支撑件和所述第二弹性支撑件端部均设置有弹性体，所述弹性体抵顶于所述包角件。

6.根据权利要求3所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述弹性体端部具有球面，所述包角件上设置有球形槽，所述球面贴合于所述球形槽的内壁。

7.根据权利要求3所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述第一弹性支撑件和所述第二弹性支撑件均包括主体件和抵顶件，所述主体件上设置螺纹槽，所述抵顶件具有外螺纹，所述抵顶件螺纹连接于所述螺纹槽，所述抵顶件的端部设置有弹性体，所述弹性体抵顶于所述包角件。

8.根据权利要求7所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述主体件包括底座和连接座，所述连接座连接于所述底座，所述连接座上设置所述螺纹槽，所述底座上位于所述连接座的两侧设置有固定孔。

9.根据权利要求3所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述第一固定支撑件和所述第二固定支撑件均包括底板和垂直板，所述底板具有用于连接固定的连接孔，所述垂直板垂直连接于所述底板，所述垂直板支撑于所述包角件。

10.根据权利要求9所述的大口径离轴抛物面工件的装卡结构，其特征在于，所述垂直板表面凸出设置有固定柱，所述固定柱抵顶于所述包角件。

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