CN105305090B - 一种可调整反射面天线模具调整结构 - Google Patents

Abstract

一种可调整反射面天线模具调整结构，包括若干个调整装置、调整结构基座、调整装置安装块、测量工装、六角螺母、平垫、弹垫、U型垫片、球形垫片、大垫片、连接螺杆和内六角圆柱体头螺钉，其中调整装置包括调整螺杆、扳手头、刻度盘、平垫、内六角圆柱体头螺钉、十字槽沉头螺钉、轴承当环、调整螺母、六角螺母、深沟球轴承、防转螺钉、轴承内圈定位螺母、壳体，调整结构座体包括基座柱型连接接头、竖向圆管件、L型件、板型件和平垫、弹垫、内六角圆柱体头螺钉。本发明实现了可调整反射面天线复合材料模具的型面调整和模具型面与模具支撑背架的粘接；本发明对该调整结构尺寸范围内的任意模具型面和反射面天线均可进行型面调整，具有通用性。

Description

一种可调整反射面天线模具调整结构

技术领域

本发明涉及一种天线模具调整结构，特别是一种用于可调整反射面天线复合材料模具的调整结构，属于卫星天线领域。

背景技术

反射面天线模具是一种具有一定形状、尺寸和精度要求，为反射面天线制造的生产工具。按照模具材料不同，可将天线反射面天线模具分为金属模具和复合材料模具等。金属模包括铝模具、铸铁模具和殷钢模具；复合材料模包括碳纤维复合材料模具和石墨模具等。

在反射面天线固化成型过程中，反射器紧贴模具型面而固化成型，故模具型面精度(RMS)是反射器型面加工精度的一个重要影响因素。由于天线反射面需在中、高温下固化成型，使得模具在该温度载荷下产生热膨胀变形，造成热膨胀变形后的模具形面形状与模具原理论形面形状不一致，使得紧贴模具固化成型的反射面相对于反射面理论型面不一致，造成反射面型面精度变差。模具材料热膨胀系数(CTE)越大，则模具相对于原理论型面形状的热变形量越大，反射面型面精度更差。因而，模具型面精度和热膨胀系数是衡量反射面天线模具性能的两个关键指标，是制造高精度反射面天线的两个关键因素和瓶颈技术。

传统铸铁模具和铝模具通过机械加工得到，模具型面精度取决于机械加工精度，难于得到进一步提高，且模具热膨胀系数大，故难于加工高精度反射面天线。针对传统模具的不足，目前采取的措施有：(1)采用低热膨胀系数的模具材料：低热膨胀系数模具材料有殷钢、碳纤维复合材料和石墨。(2)对模具型面进行修正和补偿：模具型面补偿是通过计算模具热膨胀变形量，并将该变形量反向补偿于模具型面得到新的模具型面方程的一种方法。在该新的模具型面方程下，模具经热膨胀变形后膨胀至所需的理论方程。

但上述方法不足之处在于：(1)模具的加工方式没有改变，仍通过机械加工方式得到，模具型面精度难于得到保证和提高。(2)模具型面补偿方法是在假设均匀温度场条件下计算的模具型面补偿量和补偿方程，与模具实际温度场存在一定差别，较难直接应用于工程中。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可调整复合材料模具调整结构，实现了对高精度、低热膨胀系数的可调整反射面天线复合材料模具的型面调整以及模具型面与模具支撑背架的粘接的，该调整结构可用于遥感卫星、通信卫星中可调整复合材料模具的制造，亦可应用于地面高精度反射器模具的制造，还可用于星载和地面反射器的形面调整。

本发明的技术解决方案是：一种可调整反射面天线模具调整结构，主要包括：

调整装置、调整结构基座、调整装置安装块和安装在调整结构基座上的测量工装；

所述天线模具具有连接埋件，调整装置具有调整螺杆，所述调整装置通过调整装置安装块安装在调整结构基座上，调整装置的调整螺杆与天线模具的连接埋件进行螺纹连接；

所述测量工装用于对调整装置的位移偏差进行测量，所述调整装置具有直线进给能力，利用调整装置的位移偏差来对天线模具进行调整。

所述调整装置安装块设置有斜安装面，调整装置固定安装在调整装置安装块的斜安装面上。

所述调整装置安装块与调整结构基座之间设置有球形垫片。

调整装置还包括刻度盘，用于对调整装置的直线进给位移进行测量。

所述调整结构基座包括基座柱型连接接头、竖向圆管件、中部加强筋和底部加强筋；

所述基座柱型连接接头套装在竖向圆管件顶端外壁和底端外壁上，并与竖向圆管件固定连接，中部加强筋与竖向圆管件中间位置的外壁固定连接，底部加强筋与位于竖向圆管件底端外壁上的基座柱型连接接头固定连接。

所述调整结构基座还包括L型件、板型件和套装在竖向圆管件中间位置的外壁上的基座柱型连接接头，所述L型件的两端分别与相邻两个竖向圆管件上相同位置的基座柱型连接接头固定连接，所述板型件的两端分别与相邻两个竖向圆管件上不同位置的基座柱型连接接头固定连接。

所述测量工装安装在套装在竖向圆管件顶端外壁上的基座柱型连接接头上。

所述测量工装的数量大于或等于4个。

所述模具调整结构可作为天线模具与模具支撑背架进行粘接时的支撑机构。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明将调整装置与待调整的天线模具进行连接，利用测量工装测量调整装置的位移偏差后利用具有直线进给能力的调整装置对天线模具进行调整，极大的提高了天线模具调整的精度。

附图说明

图1为本发明可调整反射面天线复合材料模具调整结构之结构图；

图2为调整装置安装块与调整装置和调整结构基座装配位置关系图；

图3为本发明调整装置结构图；

图4为本发明调整装置基座结构图；

图5为基座柱型连接接头与竖向圆管件装配及焊接位置示意图；

图6基座柱型连接接头与L型件和板型件装配及焊接位置示意图；

图7测量工装结构图；

图8测量工装与调整结构基座位置关系；

图9模具型面调整时结构图；

图10模具型面与调整结构装配示意图；

图11模具支撑背架粘接时结构图；

图12复合材料模具结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的阐述。

如图1为本发明可调整反射面天线复合材料模具调整结构之结构图；图2 为调整装置安装块与调整装置和调整结构基座装配位置关系图；如图10为模具型面与调整结构装配示意图；调整装置1、调整结构基座2、调整装置安装块3和安装在调整结构基座2上的测量工装4；

所述天线模具具有连接埋件1302，调整装置1具有调整螺杆101，所述调整装置1通过调整装置安装块3安装在调整结构基座2上，调整装置1的调整螺杆101与天线模具的连接埋件1302进行螺纹连接；

所述测量工装4用于对调整装置1的位移偏差进行测量，所述调整装置1 具有直线进给能力，利用调整装置1的位移偏差来对天线模具进行调整。

调整结构基座2由管件和板件及连接接头等钢材，通过先螺接后焊接方式加工而成，为调整装置1、调整装置安装块4和待调整模具型面等提供刚性支撑；

调整装置1的精度优于0.01mm，具有直线进给位移的功能，并根据模具型面位移偏差对模具型面进行调整，与现有的滚装丝杠直线进给机构(位移进给精度0.02mm)和压电陶瓷直线进给机构(位移进给精度0.005mm)相比，在满足位移进给精度的同时，具有结构简单、功能稳定、无需电压输入，性价比高等优点；

为便于待调整模具型面与本发明的调整结构装配和减少模具型面与调整装置间的装配应力，调整装置安装块设计有安装斜面，并在调整装置安装块与调整结构基座间设计有球形垫片，其优点为：调整装置安装块斜面用于调整装置安装位置的粗调整，球形垫片用于调整装置安装位置的精调整；测量工装则直接安装于调整结构基座上，用于待调整复合材料模具形面精度的测量。

为便于待调整模具型面组件13与调整结构基座2同调整装置1的装配，同时减少模具型面1301与调整装置间1的装配应力，故在调整装置安装块3 中设计安装斜面，并在调整装置安装块3与调整结构基座2间设计有球形垫片 9，其优点为：调整装置安装块3斜面用于调整装置1安装位置的粗调整，球形垫片9用于调整装置1安装位置的精调整。

如图1和图2所示，本发明中的调整结构还包括六角螺母5、平垫6、弹垫7、U型垫片8、球形垫片9、大垫片10、连接螺杆11和内六角圆柱体头螺钉12，调整装置1通过平垫6、弹垫7、内六角圆柱体头螺钉12与调整装置安装块3中斜安装面装配在一起，调整装置安装块3通过六角螺母5、U型垫片8、球形垫片9、大垫片10、连接螺杆11与调整结构基座2装配在一起，以上的连接方式并不局限与本发明实施例所提供的方式，现有技术中能够实现固定连接的装置均可以用以代替以上连接结构，实现其可拆线连接的功能。其中，调整装置安装块3、测量工装4、U型垫片8、大垫片10、连接螺杆11材料为铝棒(LY12-R、GJB2054-94)，六角螺母5、平垫6、弹垫7、球形垫片9、内六角圆柱体头螺钉12为标准元件。

本发明中的调整装置结构如图3所示，调整装置1包括调整螺杆101和刻度盘103，其中，调整装置1位移进给精度可根据调整螺杆101的螺距和刻度盘103刻线数设计得到。用于对调整装置1的直线进给位移进行测量。

此外，调整装置1包括扳手头102、平垫104、内六角圆柱体头螺钉105、十字槽沉头螺钉106、轴承当环107、调整螺母108、六角螺母109、深沟球轴承110、防转螺钉111、轴承内圈定位螺母112和壳体113，调整螺杆101 和调整螺母108通过螺纹连接后，将深沟球轴承110与调整螺母108装配，并通过轴承内圈定位螺母112固定；此后，再一起装入壳体113中，在轴承当环 107作用下通过十字槽沉头螺钉106紧固；待扳手头102通过平垫104和内六角圆柱体头螺钉105装入刻度盘103后，刻度盘103通过十字槽沉头螺钉106 再与轴承当环107进行装配；最后，将防转螺钉111与壳体113通过螺纹连接进行装配，并将六角螺母109装配于防转螺钉111与壳体113之间，以防止防转螺钉111松动。防转螺钉111用于实现调整螺杆101的旋转运动向直线位移运动的转变。其中，调整螺母108材料为锡青铜棒(QSn6.5-0.1/GB/T4423-92)，调整螺杆101材料为不锈钢圆钢(1Cr18Ni9Ti、GB/T1220-92)，平垫104、内六角圆柱体头螺钉105、十字槽沉头螺钉106、六角螺母109、深沟球轴承 110为标准元件，其余零件材料均为铝棒(LY12-R、GJB2054-94)。

本发明中的调整结构基座结构如图4所示，调整结构基座2包括基座柱型连接接头201、竖向圆管件202、中部加强筋208和底部加强筋209；

所述基座柱型连接接头201套装在竖向圆管件202顶端外壁和底端外壁上，并与竖向圆管件202固定连接，如图5中A1～A6位置处所示；中部加强筋208与竖向圆管件202中间位置的外壁固定连接，底部加强筋209与位于竖向圆管件202底端外壁上的基座柱型连接接头201固定连接。

还包括L型件203、板型件204和套装在竖向圆管件202中间位置的外壁上的基座柱型连接接头201，所述L型件203的两端分别与相邻两个竖向圆管件202上相同位置的基座柱型连接接头201固定连接，所述板型件204的两端分别与相邻两个竖向圆管件202上不同位置的基座柱型连接接头201固定连接。

为了更好的实现各部件之间的连接，调整结构基座2还包括平垫205、弹垫206和内六角圆柱体头螺钉207。基座柱型连接接头201装入竖向圆管件 202，通过中部加强筋208定位后与竖向圆管件202焊接，焊接位置为基座柱型连接接头201上下端面处，如图5中A1～A6位置处所示；L型件203和板型件204与基座柱型连接接头201通过平垫205、弹垫206、内六角圆柱体头螺钉207定位、装配后进行焊接，焊接位置为L型件203和板型件204两端连接处，如图6中B1～B5位置处所示；中部加强筋208与竖向圆管件202通过平垫205、弹垫206、内六角圆柱体头螺钉207定位、装配后进行焊接，如图 6中D1～D2位置处所示；底部加强筋209与基座柱型连接接头201通过平垫 205、弹垫206、内六角圆柱体头螺钉207定位、装配后进行焊接，如图6中 C1～C2位置处所示。测量工装4通过自身螺纹与调整结构基座2中的基座柱型连接接头201装配在一起。

基座柱型连接接头201和竖向圆管件202材料为热轧碳素结构圆钢(45#、 GB/T699-99)、L型件203材料为热轧等边角钢(45#、GB/T9787-1988)、板型件204、中部加强筋208、底部加强筋209材料为优质碳素结构钢板(45#、 GB/T711-88)。

本发明中的测量工装结构如图7所示，测量工装4材料为铝棒(LY12-R、 GJB2054-94)，装配于调整结构基座2中周围的基座柱型连接接头201上，如图8所示，用作型面测量和调整时的测量基准，测量工装4的数量大于或等于 4个。

本发明的工作原理：待调整的模具型面组件13中金属连接埋件1302与各调整装置1中调整螺杆101经螺纹连接、装配后，如图9和图10所示，通过测量工装4中基准点(如图7中JZD)对待调整的模具型面1301进行初始型面测量和各调整装置处的位移偏差计算，得到模具型面精度和各调整装置1处位移偏差值。根据该位移偏差值，通过调整装置1具有的直线位移运动进给能力，使各调整装置1进给给定的位移偏差值来对模具型面1301进行调整，进给的位移偏差值大小根据调整装置1中刻度盘103来判读。待模具型面1301 调整完成后，对模具型面1301和模具支撑背架14进行粘接，如图11所示。粘接固化完成后，拆除所有调整装置1，得到复合材料模具，如图12所示。

本发明未具体说明的内容为本领域的公知常识。

Claims (8)

1.一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于，主要包括：

调整装置(1)、调整结构基座(2)、调整装置安装块(3)和安装在调整结构基座(2)上的测量工装(4)；

所述天线模具具有连接埋件(1302)，调整装置(1)具有调整螺杆(101)，所述调整装置(1)通过调整装置安装块(3)安装在调整结构基座(2)上，调整装置(1)的调整螺杆(101)与天线模具的连接埋件(1302)进行螺纹连接；

所述测量工装(4)用于对调整装置(1)的位移偏差进行测量，所述调整装置(1)具有直线进给能力，利用调整装置(1)的位移偏差来对天线模具进行调整；所述调整结构基座(2)包括基座柱型连接接头(201)、竖向圆管件(202)、中部加强筋(208)和底部加强筋(209)；

所述基座柱型连接接头(201)套装在竖向圆管件(202)顶端外壁和底端外壁上，并与竖向圆管件(202)固定连接，中部加强筋(208)与竖向圆管件(202)中间位置的外壁固定连接，底部加强筋(209)与位于竖向圆管件(202)底端外壁上的基座柱型连接接头(201)固定连接。

2.根据权利要求1中所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于，所述调整装置安装块(3)设置有斜安装面，调整装置(1)固定安装在调整装置安装块(3)的斜安装面上。

3.根据权利要求1中所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于，所述调整装置安装块(3)与调整结构基座(2)之间设置有球形垫片(9)。

4.根据权利要求1所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于：调整装置(1)还包括刻度盘(103)，用于对调整装置(1)的直线进给位移进行测量。

5.根据权利要求1所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于：所述调整结构基座(2)还包括L型件(203)、板型件(204)和套装在竖向圆管件(202)中间位置的外壁上的基座柱型连接接头(201)，所述L型件(203)的两端分别与相邻两个竖向圆管件(202)上相同位置的基座柱型连接接头(201)固定连接，所述板型件(204)的两端分别与相邻两个竖向圆管件(202)上不同位置的基座柱型连接接头(201)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于：所述测量工装(4)安装在套装在竖向圆管件(202)顶端外壁上的基座柱型连接接头(201)上。

7.根据权利要求6所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于：所述测量工装(4)的数量大于或等于4个。

8.根据权利要求1～4中任一所述的一种可调整反射面天线模具调整结构，其特征在于：所述模具调整结构作为天线模具与模具支撑背架进行粘接时的支撑机构。