用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置及装夹方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置及装夹方法，属于机械加工装夹装置技术领域。
【背景技术】
[0002]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整流罩，相对于传统半球形整流罩，保形整流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。
[0003]保形整流罩的非常规形状与传统半球形整流罩相比具有不可比拟的优势，但这也给其精密、超精密加工带来了极大的困难和挑战。在保形整流罩精密、超精密加工过程中存在着深度大、陡度高、加工力大、工件易变形等问题。此外保形整流罩通常为薄壁硬脆材料，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。现有的用于保形整流罩外表面加工的装夹装置及装夹方法为将整流罩内表面与装夹装置完全贴合的结构形式，这在一定程度上能保证整流罩的总变形量，但是由于整流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，造成了不可预知的总体变形量，而且局部的应力集中很可能会导致整流罩的表面材料崩碎，造成局部损伤。
[0004]综上，现有的用于保形整流罩外表面加工的装夹装置及装夹方法是将整流罩内表面与装夹装置完全贴合的结构形式，由于整流罩内表面和装夹装置都不可避免地具有一定的面型误差，加工精度低。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有的用于保形整流罩外表面加工的装夹装置及方法是将整流罩内表面与装夹装置完全贴合的结构形式，存在加工精度低的问题，进而提供一种用于保形整流罩精密加工的装夹装置及其装夹方法。
[0006]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0007]本发明的用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置包括底座、装夹基体和若干个接触单元，底座为圆环形底座，装夹基体呈筒状，装夹基体的一端固装在底座的一端面上，装夹基体的外侧壁上沿其圆周方向及其轴向矩阵排布有若干个接触单元，若干个接触单元的外表面均在同一曲面上，且该曲面的曲线方程与保形整流罩的内表面的曲线方程一致，相邻两列接触单元之间形成一条纵向通槽，相邻两排接触单元之间形成一条横向通槽，纵向通槽与横向通槽之间横纵交织相互连通设置，装夹基体的中心通孔、纵向通槽和横向通槽共同形成填充单元，接触单元与装夹基体固装为一体，装夹基体上与底座的连接处加工有环形凹槽，底座一端面安装在机床主轴上。
[0008]本发明的用于保形整流罩外表面精密加工的装夹方法步骤如下:
[0009]步骤一、固定整流罩:将保形整流罩直接罩在装夹基体上并使保形整流罩的内表面与接触单元紧密接触，利用粘结胶将保形整流罩开口端与环形凹槽相粘接；
[0010]步骤二、倒置填充:将保形整流罩粘接固定后倒置，将液态或半固态的填充剂从填充单元的中心通孔注入，液态或半固态的填充剂会沿着横向通槽和纵向通槽将填充单元充满；
[0011]步骤三、凝固后连接固定:待填充剂凝固后，采用螺钉穿过安装通孔将底座与机床主轴进行连接，从而实现保形整流罩的加工装夹。
[0012]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0013]本发明的用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置及装夹方法能有效满足保形整流罩装夹时的高精度要求，减小加工时由加工力引起的变形，使整流罩在精密加工过程中的总变形量小于Ιμπι，减小整流罩装夹后的局部应力集中，从而大大提高整流罩的加工精度;本发明对于提高保形整流罩的加工精度具有重要作用。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置的立体图；
[0015]图2是本发明的装夹装置与保形整流罩的安装主剖视图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:如图1?2所示，本实施方式的用于保形整流罩外表面精密加工的装夹装置包括底座1、装夹基体3和若干个接触单元2，底座I为圆环形底座，装夹基体3呈筒状，装夹基体3的一端固装在底座I的一端面上，装夹基体3的外侧壁上沿其圆周方向及其轴向矩阵排布有若干个接触单元2，若干个接触单元2的外表面均在同一曲面上，且该曲面的曲线方程与保形整流罩6的内表面的曲线方程一致，相邻两列接触单元2之间形成一条纵向通槽4-2，相邻两排接触单元2之间形成一条横向通槽4-3，纵向通槽4-2与横向通槽4-3之间横纵交织相互连通设置，装夹基体3的中心通孔4-1、纵向通槽4-2和横向通槽4-3共同形成填充单元4，接触单元2与装夹基体3固装为一体，装夹基体3上与底座I的连接处加工有环形凹槽5，底座I 一端面安装在机床主轴上。
[0017]【具体实施方式】二:如图1所示，本实施方式接触单元2的接触面轮廓为多边形或圆形。如此设计，用于直接与保形整流罩6接触，该曲面的曲线方程与保形整流罩6的内表面的曲线方程一致，减小了保形整流罩6装夹后的局部应力集中。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0018]【具体实施方式】三:如图1所示，本实施方式接触单元2的接触面轮廓为矩形、梯形或三角形。如此设计，用于直接与保形整流罩6接触，该曲面的曲线方程与保形整流罩6的内表面的曲线方程一致，减小了保形整流罩6装夹后的局部应力集中。其它组成及连接关系与【具体实施方式】二相同。
[0019]【具体实施方式】四:如图2所示，本实施方式装夹基体3的高度为保形整流罩6的高度的2/3?3/4。如此设计，即可以进一步减小装夹装置与保形整流罩6内表面的接触面积从而减小保形整流罩6的接触变形，又可以保证在加工过程中装夹装置对保形整流罩6具有足够的支撑作用。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二或三相同。
[0020]【具体实施方式】五:如图1?2所示，本实施方式中心通孔4-1的直径为保形整流罩6最大直径的1/2?3/4，纵向通槽4-2和横向通槽4-3的槽深范围均为3mm?10mm。如此设置，即可以保证装夹装置具有足够的刚度，又可以保证填充单元4具有足够的空间使填充剂7流入直至完成填充。其它组成及连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0021 ]【具体实施方式】六:如图1?2所示，本实施方式底座I的外缘沿圆周方向均布加工有多个安装通孔1-1，安装通孔1-1的数量为6个。如此设计，采用螺钉穿过6个安装通孔1-1将底座I与机床主轴进行连接。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二、三或五相同。
[0022]【具体实施方式】七:如图1?2所示，本实施方式所述装夹装置的材料为低热膨胀系数金属材料，所述装夹装置的热膨胀系数小于10。如此设计，低热膨胀系数金属材料具