本发明实施例中提供的大口径反射镜轴向支撑垫定位装置，包括定位环、定位块、轴向支撑垫、微调组件、预紧组件、锁紧组件，在第一状态下，轴向支撑垫通过预紧组件安装在定位环上，通过调整微调组件将轴向支撑垫定位至第一目标位置，在预紧组件的预紧力作用下轴向支撑垫抵靠在微调组件上，保持微调组件不动，将轴向支撑垫连同预紧组件从定位环上拆下；在第二状态下，将轴向支撑垫再次安装在定位环上，在预紧组件的预紧力作用下，轴向支撑垫再次抵靠在微调组件上，轴向支撑垫再次处于第一目标位置，完成轴向支撑垫的定位。满足定位过程中两维方向平移调节需求，简洁有效，可实现了定位过程中轴向支撑垫与定位环之间的快速分离与复位。