一种工作于低温环境的折射棱镜柔性支撑结构的制作方法.docx

一种工作于低温环境的折射棱镜柔性支撑结构的制作方法
一种工作于低温环境的折射棱镜柔性支撑结构的制作方法
一种工作于低温环境的折射棱镜柔性支撑结构属于红外成像【技术领域】，目的在于解决现有技术存在的影响折射棱镜面形精度和无法满足折射棱镜相压板连接。
[0010]所述柔性锁紧单元包括依次设置在支杆上端露出部分的垫圈1、顶面预紧弹簧、垫圈II和预紧螺母，所述预紧螺母和所述支杆螺纹连接。
[0011]所述侧面定位单元包括侧面衬垫和压片，通过所述压片将所述侧面衬垫固定在所述柔性底座的凹槽中。
[0012]所述柔性底座一个侧面上的侧面定位单元中的侧面衬垫的内侧面通过侧面预紧弹簧与所述凹槽内侧面接触。
[0013]所述柔性衬垫为聚甲醛高分子材料。
[0014]所述底板小柔性环节和底板大柔性环节结构相同，所述底板小柔性环节包括圆柱形衬垫基体、柔性横梁和柔性纵梁；所述两个柔性横梁与两个柔性纵梁关于圆柱形衬垫基体旋转对称设置，所述圆柱形衬垫基体、柔性横梁和柔性纵梁与所述柔性底座为一体式结构。
[0015]所述柔性底座每个外侧面均设置有安装接口。
[0016]本发明的有益效果为:本发明的一种工作于低温环境的折射棱镜柔性支撑结构在柔性底座上安装有三个固定的底面衬垫，通过这三个共面的小平面，可约束折射棱镜的一个平动自由度与两个转动自由度。由三个顶面预紧弹簧预紧的柔性压板对折射棱镜提供了向下的预紧力，使折射棱镜的下表面与三处底面衬垫始终保持接触。三处通过压片安装于柔性底座的侧面衬垫可以约束折射棱镜的剩余两个平动自由度与一个转动自由度，从而将棱镜完全定位而没有过约束。通过一个侧面上带有侧面预紧弹簧的侧面衬垫对折射棱镜施加了水平方向的预紧力，从而使得三个侧面的侧面衬垫与折射棱镜的三个侧面始终保持接触。通过合理的设计侧面衬垫的厚度与选择合适的材料，实现对折射棱镜与柔性底座之间的热补偿，从而保证折射棱镜与柔性底座相对位置关系的稳定性。为了增加折射棱镜与支撑结构之间的热传导，减小棱镜在温度变化后的热平衡惯性，在柔性底座与柔性压板中均一体化加工有底板小柔性环节和底板大柔性环节，每处底板小柔性环节和底板大柔性环节通过旋转对称的两个柔性横梁与两个柔性纵梁与柔性底座连成一体并具有一定柔性。在每个底板小柔性环节和底板大柔性环节中间安装有一片柔性衬垫，与折射棱镜的上下表面分别接触，以增强棱镜的热传导面积。柔性环节的存在使得柔性衬垫相对于柔性底座具有一定的变形位移柔度，这就允许在低温冷却或升至室温时，柔性衬垫与棱镜的表面始终接触且不会对棱镜的安装引入过定位，保证了折射棱镜的安装定位精度与通光面的面形精度。
[0017]本发明的一种工作于低温环境的折射棱镜柔性支撑结构在实现对折射棱镜半运动学定位安装的同时，通过设计的预紧弹簧与侧面衬垫，保证了对棱镜的有效预紧与相对底座的位置精度，并通过在柔性底座和柔性压板中设计的柔性衬垫大大增加了棱镜的热传导能力，减小了棱镜的热惯性，有效地保证棱镜在大温度变化范围内较快实现热平衡的同时，面形精度与安装定位精度不超出光学设计的允差值，结构简单，加工方便，工作可靠，当使折射棱镜组件处于_173°C的低温冷却环境中时，仍能保证折射棱镜通光面的面形精度与相对位置安装精度在光学设计指标范围内，满足红外光谱仪成像要求，并减小折射棱镜支撑结构装配过程中的残余应力与