[发明专利]赋形凸面的高精度蜂窝夹层结构反射面板的成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种赋形凸面的高精度蜂窝夹层结构反射面板的成形方法，属于机械工程/板料成形领域。

背景技术

随着卫星通讯、无线电测控、深空探测和大型射电望远镜等领域的高速发展，不仅对天线的需求越来越广泛，而且对天线反射面的精度提出了更高的要求。作为射电望远镜的副面，其作用用来收集整个主面的反馈信号。虽然副面比主面面积要小很多，副面直径只相当于主面直径的十几分之一，但是通常副面的表面精度要比主面表面精度要高很多，某射电望远镜副面单块面板表面精度要求更是高达30μm，其制造难度极大。采用分块制造、整体装配的方法建造的副面是赋形曲线绕中心旋转而成的凸面，和以往用于紧缩场的有标准方程的凹形高精度反射面有着根本的不同。

本申请中涉及赋形凸面的蜂窝夹层结构是由三层铝板、两层蜂窝、板芯胶以及连接预埋件组成，通过在柔性多点模具上逐层铺设，采用真空袋密封形成负压，待胶常温固化后形成的蜂窝夹层结构反射面板(下文简称夹层板)。

另经申请人在大量的研究与实验过程中所了解，现有技术中主要存在以下问题：

1、以前制造的高精度面板的工作面都是凹面，没有成形过工作面是凸面的高精度面板；

2、以前制造的高精度面板都是基于标准方程的，而现在要制造的高精度面板没有标准方程，只有赋形曲线；

3、凸面和凹面在成型过程中有着根本的不同。凸面成型时周边区域先贴膜，中心区域不易贴膜，而凹面成型时中心区域先贴膜，周边区域不易贴膜，并且前者比后者成型难度更大一些。

发明内容

本发明的目的是提供一种赋形凸面的高精度蜂窝夹层结构反射面板的成形方法，实现赋形凸面天线所要求的高精度、大刚度、轻重量的技术目标。

本发明的基本原理为：根据单块反射面板在空间的位置进行建模，利用空间曲面的展开算法得到三层铝板的坯料加工图并确定其相对位置，以保证成形后获得很高的表面精度和工作面轮廓边缘精度；利用钉高计算软件算出工艺补偿面的钉高数值，把钉床按钉高数据调好，铺上垫板并定位；采用开缝方法对三层铝板开缝释放板内应力，把三层铝板和两层蜂窝的接触面上涂胶并逐层铺放在垫板上，定位；盖上真空袋抽真空固化。待固化完成后，针对工作面开缝带来的面板表面不连续的问题，采用铝粉导电胶填充实现了制造高精度、大刚度、轻重量的赋形凸面高精度天线反射面板的目标。针对圆形赋形凸面天线有尖点部分，采用型面分离方法，把有尖点部分分离出来采用机加的方法成形，其余部分采用本发明提供的方法，之后再采用型面拼接的方法拼成整个圆形赋形凸面。

本发明是一种赋形凸面的高精度蜂窝夹层结构反射面板的成形方法，该反射面板具体包括三层铝板、两层蜂窝芯和用于连接的若干预埋件；其中三层铝板为工作板、中接板及背板；所述的成形方法具体如下：

步骤(一)根据赋形曲线建立三层铝板的三维模型

在YOZ坐标系下，导入工作板反射面的理论赋形曲线，以该理论赋形曲线为母线绕Z轴旋转一周形成工作板理论赋形凸面；根据分块方案，对工作板理论赋形凸面进行分割形成单块工作板理论赋形凸面；以单块工作板理论赋形曲线为基准沿法向向上偏移49.5mm，得到单块中接板理论赋形曲线，以此单块中接板理论赋形曲线为母线绕Z轴旋转一周形成中接板理论赋形凸面，然后根据封边工艺要求，分割出单块中接板理论赋形凸面，并在此单块中接板理论赋形凸面上建立预埋件的连接孔；以单块工作板理论赋形曲线为基准沿法向向上偏移98.5mm，得到单块背板理论赋形曲线，以此单块背板理论赋形曲线为母线绕Z轴旋转一周形成背板理论赋形凸面；根据分块方案，对背板理论赋形凸面进行分割形成单块背板理论赋形凸面，并在背板上建立预埋件的中心位置标记孔；

步骤(二)三层铝板的空间几何展开及相对位置的确立

以单块工作板理论赋形凸面的最低点为基点，建立单块工作板理论赋形凸面的切平面，之后在切平面上展开此单块工作板理论赋形凸面，得到单块工作板展开料；以单块中接板理论赋形凸面的最低点为基点，建立单块中接板理论赋形凸面的切平面，之后在切平面上展开此单块中接板理论赋形凸面，得到单块中接板展开料；以单块背板理论赋形凸面的最低点为基点，建立单块背板理论赋形凸面的切平面，之后在切平面上展开此单块背板理论赋形凸面，得到单块背板展开料；以单块工作板理论赋形凸面的切平面为基准平面，把中接板和背板理论赋形凸面的最低点投影到基准平面上，并测量出中接板和背板理论赋形凸面最低点相对工作板理论赋形凸面最低点的距离，即三层铝板展开基点的相对位置；

步骤(三)工艺补偿面的建立