大型屋脊棱鏡工裝夾具的設計

劉凱++宋佳妮++王宇

摘 要：由于大型屋脊棱鏡個體較大，在真空蒸鍍過程中，會產生較大的形變，而且其光學薄膜的鍍制將直接影響其光學成像的質量，該文主要針對大型屋脊棱鏡的工裝夾具進行了設計。

關鍵詞：大型屋脊棱鏡 工裝夾具 設計

中圖分類號：TH706 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0044-01

隨著空間技術的日益發展，簡單較小的光學棱鏡已經無法滿足光學成像的需求，但大多數棱鏡（如屋脊棱鏡）由于個體較大，受熱不均，很難在其表面進行光學蒸鍍膜；該文針對大型屋脊棱鏡的工裝夾具進行了研究設計。

1 設備簡介

采用的設備是韓國intec I350大型真空鍍膜機，由于行星式工件架所能裝載的零件較少，生產效率低下，故本設備所采用的是撥桿傳動工件架，其結構簡單，加工方便，能夠滿足大型屋脊棱鏡的工裝夾具的裝夾需求。

2 大型屋脊棱鏡的熱膨脹對夾具設計的影響

由于大型屋脊棱鏡個體較大，在真空鍍制的過程中需要均勻受熱，但其由于大部分的夾具所使用的材質為金屬鋁或者紫銅，其在高溫的狀態下，熱膨脹系數不同，屋脊棱鏡在真空鍍制完成之后自然冷卻，同樣各自的熱膨脹系數不同，必然會引起棱鏡損壞等不安全的因素。下面主要針對其工裝夾具進行了設計。

3 大型屋脊棱鏡工裝夾具設計

3.1 使用專用夾條進行裝夾

在使用專用夾條進行裝夾時，發現由于屋脊棱鏡使用試鍍片，發現由于使用的夾條兩邊有鍍膜產生的定位邊；而且由于屋脊棱鏡體積較大，在金屬和棱鏡熱膨脹系數不同，會導致在加工過程中，如果預留熱膨脹間隙較大，無法安全夾緊棱鏡，棱鏡在蒸鍍過程中會被向心力，可能導致棱鏡被甩出的現象或者在棱鏡的鍍制完成后進行的自然冷卻過程中，由于棱鏡由受熱膨脹系數冷卻過程中對夾條所產生的預緊力變化，可能會導致由于夾條間隙過大，導致棱鏡夾條上墜落。如果預留的熱膨脹系數間隙過小，棱鏡受熱后產生的變形，可能會導致夾條過緊，會損壞棱鏡的邊緣表面。

綜合以上兩種情況，夾條顯然能滿足零件的裝夾，但由于安全固因素，并不適合大規模的生產。

3.2 使用自行設計工裝夾具進行裝夾

首先該研究所設計的工裝夾具為可調式組合夾具，它是由棱鏡專用夾具配合夾條的使用，其中夾條為加緊機構，兩端由兩顆定位螺絲孔，在上面安裝螺絲產生夾緊力防止棱鏡專業夾具在零件工架上由于棱鏡鍍膜高速轉動，產生的向心力而發生移動。棱鏡專用夾具（如圖1）其中E和AB、CD加工邊為夾具的定位部分，兩端的螺絲孔為其夾緊裝置。當屋脊棱鏡放在其上面，通過E可以防止出現間隙過大，棱鏡墜落或者間隙過小，出現棱鏡邊緣損壞的現象。但是通過光學設計儀器的預組，發現AB，CD定位邊由于無法鍍膜使光學設計儀器成像中邊緣出現少量的光學畸變的現象，所以經過討論和反復的實驗證明，AB，CD邊不應為其定位邊，經過改進如圖2所示。

BC邊和E區域為工裝夾具的定位區域，但實驗表明，由于B兩端留好棱鏡熱膨脹的伸縮間隙，所以AB，CD兩端會有少量蒸鍍材料溢出，為防止污染其它表面，所以需要在其上預放置一層鋁箔。這樣可以有效的防止二次蒸鍍污染。由于棱鏡的熱膨脹系數較大，為了防止棱鏡受熱卡死，因此在E和BC邊要有預留量，BC定位邊約寬度為0.5左右。為防止棱鏡在預加熱過程中，由于向心力作用而在工裝夾具中進行移動，因此在E端設計了簡易的卸力裝置。

4 結語

通過幾次實驗表明，工裝夾具能夠防止棱鏡熱膨脹所導致的各種問題，而且所出的大型屋脊棱鏡也能滿足其使用要求。

參考文獻

[1] WEI Ronghua，BOOKER T，RINCON C，et al.Metalplasma immersion ion implantation and deposition（MPIII and D）using a metal plasma electron evapora-tion source （MPEES）[J].Surf Coat Technol，2005，199（2）：579-583.

[2] DENG Lifen，XIONG Yuansheng， XIAO Ping.Model-ling and experimental study of impedance spectra ofelectron beam physical vapour deposition thermal bar-rier coatings[J].Surf Coat Technol， 2007，201（18）：7755-7763.

[3] 繆鵬，嚴亞平.雙柑渦大功率磁偏轉電子束蒸發槍的研制[J].微細加工技術，1994（2）：77-80.

[4] 趙玉清.電子束離子束技術[M].西安：西安交通大學出版社，2002.endprint