【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于薄壁碳纖維復合材料膠接裝配領域，應用于航天器變截面錐筒式復合材料結構膠接裝配中。
技術介紹
1、載荷遮光罩作為衛星成像系統的重要部件，可以減少視場外直接進入空間遙感器的雜散光，限制以雜散光抑制角入射的太陽光直接入射到主鏡上，從而提高成像質量。本專利技術涉及的多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩即從光學設計上實現雜散光抑制功能，其中的本體及光闌為高模量碳纖維薄壁復合材料結構，如圖1所示。
2、多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩包括1件本體和15件光闌，如圖1所示，其中，本體是由ccm40j/環氧碳纖維復合材料鋪疊而成，本體內表面的工作面是變厚度非對稱四棱錐盒體，盒體四側面內表面為平面，側面厚度從頂部到根部依次分為等厚度1mm段和過渡1-2.8mm均勻變厚度段，本體的小端外壁連接有連接法蘭，連接法蘭開設有連接孔，法蘭厚度4mm，小端開口尺寸只有82.4mmx67.4mm；過連接法蘭的中心且垂直于連接法蘭表面確定第一基準面和第二基準面，第一基準面和第二基準面相互垂直，四棱錐盒體形狀的本體具有兩組相對面，一組相對面關于第一基準面對稱，另一組相對面分別位于第二基準面的兩側，但是為非對稱平面。光闌是由ccm40j織物/環氧碳纖維復合材料鋪疊而成，截面為壁厚為0.8mm的等壁厚“l”型截面，即光闌包括構成“l”型截面的第一側板和第二側板，光闌的第二側板的外側平面與本體內表面之間貼合且膠接連接，第一側板的內側端倒角，從而第一側板的內側端形成邊緣線，15件光闌同一側的邊緣線理論位置需共面。載荷遮光罩最終
3、目前類似形式的多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩結構通常采用零件分別成型留余量，單件分步將光闌膠接到本體上，對光闌和本體貼合面施加正壓力使其膠接固化，最后組合機加保證精度的方式制造。實際執行過程中發現，該方法存在以下缺點和不足：
4、(1)由于膠粘劑固化時間限制，光闌單件分步膠接過程延長了產品生產周期，且會造成工裝數量多，增加管理成本。
5、(2)由于本體和光闌都為封閉式高模量復合材料結構，光闌單件分步膠接過程，對光闌和本體貼合面施正壓的措施會引入較大的內應力，膠接間隙無法有效控制，容易出現局部欠壓的情況，導致膠接效果不好。
6、(3)由于光闌壁厚薄且窄，裝卡困難，機加過程容易讓刀，降低加工精度，而且本體為非對稱四棱錐，內腔深，空間小，組合機加過程刀具行程不夠，很難完成所有光闌的加工。
技術實現思路
1、本申請解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝及裝配方法，解決了現有形式的多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩結構裝配過程周期長、膠接效果差以及機加困難等問題。
2、本申請提供的技術方案如下：
3、第一方面，提供了一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝，用于將光闌與本體之間進行裝配獲得遮光罩，包括底座、導向管、支撐柱、基準板、加壓螺母和光闌定位裝置，多個支撐柱的底端和導向管固定連接于底座上，支撐柱的頂端用于基準板的安裝，導向管用于對光闌定位裝置的移動進行導向；光闌定位裝置包括型面、支撐法蘭和升降桿，型面外形為與本體的內型面配合的四棱錐形，型面的外側表面固定連接有多個支撐法蘭，支撐法蘭用于放置光闌，升降桿插入型面的中間位置，型面內壁通過多個連接桿固定連接于升降桿，升降桿的底端插入導向管內；基準板開設有與升降桿配合的通孔，加壓螺母螺紋連接于升降桿從通孔穿出的端部；升降桿與導向管之間設置有防轉結構，以使升降管僅有沿導向管軸線方向移動的自由度。
4、所述基準板一側表面設置有凸臺，凸臺位置開設有固定孔，本體小端的連接法蘭與凸臺表面貼合，通過螺栓穿過連接法蘭和固定孔以將本體固定于基準板上；凸臺表面共面度不大于0.05mm。
5、所述防轉結構包括防轉銷，導向管開設有豎直的長條形槽，升降桿開設有水平的防轉孔，防轉銷穿入防轉孔內且從長條形槽穿出導向管。
6、所述升降桿的外壁固定連接有限位環，限位環的外徑大于導向管的內徑。
7、第二方面，提供了一種多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配方法，使用上述任一所述的一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝進行裝配，包括：
8、s1：將升降桿插入導向管內，將光闌安裝于對應的支撐法蘭上；
9、s2：打磨本體與光闌的膠接面，在本體與光闌的膠接面位置涂抹膠粘劑，將安裝有本體的基準板由上到下安裝到支撐柱頂端，同時使升降桿穿過通孔，通過將加壓螺母螺紋連接于升降桿頂端并擰緊，使升降桿沿z軸向上移動既定量δz。
10、所述既定量δz的確定方法包括：根據本體內腔尺寸及光闌外形尺寸，裝配過程中本體的位置由基準板完全約束，在光闌全部安裝到支撐法蘭上且限位環與導向管上端貼合時，本體的一個內表面為第一內表面，計算本體的第一內表面與光闌對應面之間的實際間隙δ實，膠接過程有最優膠接間隙δ優，光闌與本體之間的間隙調整量為δ調＝δ實-δ優，光闌沿z軸的移動量δz＝δ調/sinα，其中，α為本體的第一內表面與z軸夾角，z軸為導向管的軸線方向。
11、所述s1和s2之間進行試裝步驟，包括：檢驗光闌四周側面，標記出局部低點與高點，低點使用刷膠碳絲或碳布墊平，高點做好標記，然后將安裝有本體的基準板由上到下安裝到支撐柱頂端，同時使升降桿穿過通孔，如安裝過程基準板與本體整體受阻，則取下基準板與本體整體，打磨局部高點光闌側面，直至基準板與支撐柱安裝面之間無間隙，此時取下基準板與本體整體，并對本體內壁非膠接區域貼保護膜。
12、綜上所述，本申請至少包括以下有益技術效果：
13、本專利技術解決了有類似形式的多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩結構裝配過程周期長、膠接效果差以及機加困難等問題，有效減少了膠接工裝數量與膠接次數，縮短了產品的膠接周期，同時通過工裝保證了產品最終精度，省去組件組合機加環節。使用該一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝及裝配成型方法膠接裝配的載荷遮光罩經檢測，膠接性能良好，精度尺寸符合設計及使用指標要求。
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1.一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝，用于將光闌(02)與本體(01)之間進行裝配獲得遮光罩，其特征在于：包括底座(1-1)、導向管(1-2)、支撐柱(2)、基準板(3)、加壓螺母(4)和光闌定位裝置，多個支撐柱(2)的底端和導向管(1-2)固定連接于底座(1-1)上，支撐柱(2)的頂端用于基準板(3)的安裝，導向管(1-2)用于對光闌定位裝置的移動進行導向；
2.根據權利要求1所述的裝配工裝，其特征在于：所述基準板(3)一側表面設置有凸臺，凸臺位置開設有固定孔，本體(01)小端的連接法蘭與凸臺表面貼合，通過螺栓穿過連接法蘭和固定孔以將本體(01)固定于基準板(3)上；凸臺表面共面度不大于0.05mm。
3.根據權利要求1所述的裝配工裝，其特征在于：所述防轉結構包括防轉銷(6)，導向管(1-2)開設有豎直的長條形槽，升降桿開設有水平的防轉孔，防轉銷(6)穿入防轉孔內且從長條形槽穿出導向管(1-2)。
4.根據權利要求1所述的裝配工裝，其特征在于：所述升降桿的外壁固定連接有限位環(5-3)，限位環(5-3)的外徑大于導向管(1-2)的內徑
5.一種多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配方法，其特征在于，使用權利要求1-4任一所述的一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝進行裝配，包括：
6.根據權利要求5所述的裝配方法，其特征在于：所述既定量Δz的確定方法包括：根據本體(01)內腔尺寸及光闌(02)外形尺寸，裝配過程中本體(01)的位置由基準板完全約束，在光闌全部安裝到支撐法蘭(5-1)上且限位環(5-3)與導向管(1-2)上端貼合時，本體(01)的一個內表面為第一內表面，計算本體(01)的第一內表面與光闌(02)對應面之間的實際間隙Δ實，膠接過程有最優膠接間隙Δ優，光闌(02)與本體(01)之間的間隙調整量為Δ調＝Δ實-Δ優，光闌(02)沿Z軸的移動量Δz＝Δ調/sinα，其中，α為本體的第一內表面與Z軸夾角，Z軸為導向管(1-2)的軸線方向。
7.根據權利要求5所述的裝配方法，其特征在于，所述S1和S2之間進行試裝步驟，包括：檢驗光闌(02)四周側面，標記出局部低點與高點，低點使用刷膠碳絲或碳布墊平，高點做好標記，然后將安裝有本體(01)的基準板(3)由上到下安裝到支撐柱(2)頂端，同時使升降桿穿過通孔，如安裝過程基準板(3)與本體(01)整體受阻，則取下基準板(3)與本體(01)整體，打磨局部高點光闌側面，直至基準板(3)與支撐柱(2)安裝面之間無間隙，此時取下基準板(3)與本體(01)整體，并對本體(01)內壁非膠接區域貼保護膜。
...【技術特征摘要】
1.一種多光闌非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配工裝，用于將光闌(02)與本體(01)之間進行裝配獲得遮光罩，其特征在于：包括底座(1-1)、導向管(1-2)、支撐柱(2)、基準板(3)、加壓螺母(4)和光闌定位裝置，多個支撐柱(2)的底端和導向管(1-2)固定連接于底座(1-1)上，支撐柱(2)的頂端用于基準板(3)的安裝，導向管(1-2)用于對光闌定位裝置的移動進行導向；
2.根據權利要求1所述的裝配工裝，其特征在于：所述基準板(3)一側表面設置有凸臺，凸臺位置開設有固定孔，本體(01)小端的連接法蘭與凸臺表面貼合，通過螺栓穿過連接法蘭和固定孔以將本體(01)固定于基準板(3)上；凸臺表面共面度不大于0.05mm。
3.根據權利要求1所述的裝配工裝，其特征在于：所述防轉結構包括防轉銷(6)，導向管(1-2)開設有豎直的長條形槽，升降桿開設有水平的防轉孔，防轉銷(6)穿入防轉孔內且從長條形槽穿出導向管(1-2)。
4.根據權利要求1所述的裝配工裝，其特征在于：所述升降桿的外壁固定連接有限位環(5-3)，限位環(5-3)的外徑大于導向管(1-2)的內徑。
5.一種多光闌多約束強耦合結構非對稱四棱錐載荷遮光罩裝配方法，其特征在于，使用權利要求1-4任一所述的一種多光闌非對稱四棱錐...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉聰，徐挺，董豐路，朱大雷，衛宇璇，劉碩，張鵬飛，馬立，武海生，劉佳，姚旗，白金良，徐昀鑫，王鍵輝，
申請(專利權)人：北京衛星制造廠有限公司，
類型：發明
國別省市：
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