CN110948908A - 一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，包括：对泡沫平板进行切割获得多块平板泡沫单元；对平板泡沫单元分别进行压塑、周边加工获得呈多边形形状的泡沫预制体单元；在成型模具内依次铺设第一真空辅助层、多层第一纤维布、泡沫预制体单元拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体、多层第二纤维布、第二真空辅助层；向第一真空辅助层与第二真空辅助层之间导入树脂基透波胶体材料并固化，形成天线罩坯体。泡沫预制体的制备确保了有着复杂曲率型面的天线罩夹芯泡沫的随型；固化过程中对各层罩体逐层固化，减少了罩体层间缺陷，也可逐层检验罩体各层状态，保证了天线罩的整体质量，增加了天线罩的整体强度与刚度，提升了天线罩的承载能力。

Description

一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法

技术领域

本发明涉及雷达天线罩技术领域，具体是一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法。

背景技术

天线罩又称为雷达天线罩，是保护天线免受自然环境影响的壳体结构，作为雷达系统的重要组成部分，其重要性在于为雷达天线提供全天候的工作环境，现广泛应用的有大型地面雷达罩、机载雷达罩、舰载雷达罩、导弹天线罩等。天线罩作为保护天线的电磁窗口，既要满足天线透波要求又要在所受载荷作用下，需保持稳定的、完整的状态，不发生有害变形和破坏，结构强度满足安全。

按罩壁横截面分类，天线罩可分为均匀单层、A夹层、B夹层、C夹层和多层结构。目前天线罩设计时，对于夹层结构型式的天线罩，其应用最广的夹层材料为纸蜂窝材料。纸蜂窝材料具备良好的电性能与力学性能，较轻的重量，但也存在一些缺点。相对于纸蜂窝材料的夹层结构，PMI(polymethacrylimide，聚甲基丙烯酰亚胺)泡沫夹层结构具有如下的优点：1、泡沫夹层结构吸湿率远低于蜂窝结构。2、泡沫芯层复合材料蒙皮与夹层材料之间粘结强度较蜂窝芯层复合材料高。3、泡沫芯层复合材料的冲击后压缩强度较蜂窝芯层复合材料高。4、泡沫芯层复合材料耐鸟撞击性能较蜂窝芯层复合材料优异。5、泡沫机加性能优于蜂窝。6、泡沫材料的电性能与力学性能各向同性，优于蜂窝材料的各项异性。但是现有技术中采用PMI泡沫在制备夹层结构型式的天线罩的过程中存在罩体层间缺陷较多、质量较差等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法。

为实现上述目的，本发明提供一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，包括以下步骤：

步骤101，按照对天线罩夹芯泡沫预制体的分块设计对泡沫平板进行切割获得多块平板泡沫单元；

步骤102，利用压塑模具对平板泡沫单元分别进行压塑获得泡沫压塑单元，对泡沫压塑单元周边进行加工获得呈多边形形状的泡沫预制体单元；

步骤103，在成型模具内依次铺设第一真空辅助层、多层第一纤维布、泡沫预制体单元拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体、多层第二纤维布、第二真空辅助层；

步骤104，向第一真空辅助层与第二真空辅助层之间真空导入树脂基透波胶体材料并固化，使得第一纤维布、天线罩夹芯泡沫预制体、第二纤维布合为一体，脱模后去除第一真空辅助层与第二真空辅助层形成天线罩胚体。

进一步优选的，还包括步骤105，在天线罩坯体上缝合沿天线罩胚体厚度方向贯穿天线罩胚体的纤维线以用于进一步增强相邻泡沫预制体单元之间连接的稳定性。

进一步优选的，还包括步骤106，在天线罩的内、外表面再次固化至少一层纤维布，随后对天线罩内、外表面的纤维布进行打磨处理，即得到天线罩。

进一步优选的，步骤103具体包括：

步骤201，清理成型模具上的凹腔，所述凹腔的形状与成型的天线罩形状相配置；

步骤202，在凹腔的表面涂抹脱模蜡，随后将成型模具加热至25℃～30℃；

步骤203，在凹腔内铺设具有隔离导流作用的第一真空辅助层，在第一真空辅助层上铺设多层第一纤维布，在第一纤维布上铺设泡沫预制体单元拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体，在天线罩夹芯泡沫预制体上铺设多层第二纤维布，在第二纤维层上铺设具有隔离导流作用的第二真空辅助层；

步骤204，将第一真空辅助层与第二真空辅助层之间抽至真空，随后向第一真空辅助层与第二真空辅助层之间导入配置好的树脂基透波胶体材料以完成固化；

步骤205，脱模并去除第一真空辅助层与第二真空辅助层，即得到天线罩坯体。

进一步优选的，步骤203中，在天线罩夹芯泡沫预制体的拼接铺设过程中，采用磁石与成型模具的磁力起到泡沫预制体单元定位固定作用。

进一步优选的，步骤203中，第一真空辅助层、第一纤维布、第二真空辅助层与第二纤维布在铺设后的覆盖面积包括凹腔内壁部分以及位于凹腔的腔口周围的成型模具顶壁部分；

步骤204中，位于凹腔的腔口周围的部分第一纤维布与第二纤维布在天线罩固化后成为法兰边。

进一步优选的，步骤203中，所述第一真空辅助层包括从上至下依次叠加的脱模布、隔离膜、树脂导流网；

所述第二真空辅助层包括从上至下依次叠加的真空袋膜、导流网、隔离膜、脱模布。

进一步优选的，步骤102中，每一种结构的泡沫预制体单元对应一个压塑模具，所述压塑模具包括上模与下模；

所述下模上设有与对应泡沫预制体单元上的凸面对应的凹陷面，所述上模上设有与泡沫预制体单元上的凹面对应的凸起面；

所述上模滑动连接在下模的正上方且凸起面朝向凹陷面，压塑模具根据上模的滑动实现合模和开模。

进一步优选的，步骤102具体为：

步骤301，清理上模的凸起面与下模的凹陷面，随后将上模与下模加热至55℃～65℃；

步骤302，将平板泡沫单元置于下模上，向下滑动上模并完成合模；

步骤303，合模完成后将上模与下模加热至160℃～190℃，保持4h～6h后对上模与下模进行冷却处理后开模，获得泡沫压塑单元；

步骤304，去除泡沫压塑单元周边的多于部分后获得泡沫预制体单元。

本发明公开了一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其先通过对单个的泡沫单元进行压塑与周边加工形成用于拼接天线罩的泡沫预制体单元，能够根据需求直接对泡沫预制体单元的厚度进行控制，在泡沫预制体单元准备完成后，对第一纤维布、泡沫预制体单元与第二纤维布逐层铺设后注入树脂基透波胶体材料完成固化；泡沫预制体的制备确保了有着复杂曲率型面的天线罩夹芯泡沫的随型；固化过程中对各层罩体逐层固化，减少了罩体层间缺陷，也可逐层检验罩体各层状态，保证了天线罩的整体质量，使天线罩在宽频带、高频率的工作频率下均具备优异透波性能，提高了天线罩的电性能表现；层间缝合的夹芯泡沫罩体结构有效的增加了天线罩的整体强度与刚度，提升了天线罩的承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中天线罩夹芯泡沫预制体的分块示意图；

图3为本发明实施例中纤维线缝纫在天线罩表面的示意图；

图4为本发明实施例中步骤103中固化成型的流程示意图；

图5为本发明实施例中步骤103中固化成型的结构示意图；

图6为本发明中根据实施例单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法所制备出的天线罩的剖视图；

图7为本发明实施例中压塑模具的结构示意图；

图8为本发明实施例中压塑预制体的流程示意图。

附图标号说明：1-天线罩夹芯泡沫预制体、11-泡沫预制体单元、21-第一纤维布、22-第二纤维布、23-法兰边、31-上模、311-凸起面、32-下模、321-凹陷面、33-螺杆、4-成型模具、5-第一真空辅助层、6-第二真空辅助层、7-树脂导流管

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示的一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，包括以下步骤：

步骤101，按照天线罩夹芯泡沫预制体1的分块设计对泡沫平板进行切割获得多块泡沫单元，其中，泡沫平板由聚甲基丙烯酰亚胺(PMI泡沫)制成，天线罩夹芯泡沫预制体1的分块设计采用经纬分割法对天线罩进行分块，参考图2，本实施例中采用横一竖二的方式将天线罩夹芯泡沫预制体1分为六块泡沫预制体单元11；

步骤102，利用压塑模具对泡沫单元分别进行压塑获得泡沫压塑单元，对泡沫压塑单元周边进行加工获得呈多边形形状的泡沫预制体单元11，基于天线罩的形状，最终加工成型的泡沫预制体单元11也为弧面结构，其中，对泡沫压塑单元周边进行加工指的是对泡沫压塑单元周边的多于部分进行裁剪，可以采用机械切割或者激光切割等方式，其具体的裁剪路线则需根据天线罩夹芯泡沫预制体1的分块设计而定，可以通过数控机床或其他方式来实现，本实施例中不做赘述；

步骤103，在成型模具内依次铺设第一真空辅助层5、多层第一纤维布21、泡沫预制体单元11拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体1、多层第二纤维布22、第二真空辅助层6；

步骤104，向第一真空辅助层5与第二真空辅助层6之间真空导入树脂基透波胶体材料并固化，使得第一纤维布21、天线罩夹芯泡沫预制体1、第二纤维布22合为一体，脱模后去除第一真空辅助层5与第二真空辅助层6形成天线罩坯体；这里得到的天线罩胚体已经具有天线罩的防护功能，但为了进一步提高天线罩的稳定性能，本实施例还包括：

步骤105，在天线罩坯体上缝合沿天线罩胚体厚度方向贯穿天线罩胚体的纤维线以用于进一步增强相邻泡沫预制体单元之间连接的稳定性，具体的：固化脱模完成后，在天线罩内表面与外表面上的纤维层上打上若干呈阵列结构的连接孔，同一行或同一列中相邻的连接孔之间的间距为50mm，同一行或同一列中相邻的连接孔相互连通，随后通过各连接孔将纤维线缝纫在天线罩的内表面与外表面，纤维线缝纫完成后天线罩的表面如图3所示，本实施例中的纤维布与纤维线均为玻璃纤维。

步骤106，在天线罩的内、外表面再次固化至少一层纤维布，随后对天线罩内、外表面的纤维布进行打磨处理，用于覆盖步骤105中缝合的纤维线，便于对天线罩内、外表面进行打磨处理；其中，步骤106中增设的纤维布的固化过程与步骤104中相同，同样是采用向两层真空辅助层之间真空导入树脂基透波胶体材料后抽真空固化，因此这里不再赘述。

参考图4-5，步骤103具体包括：

步骤201，清理成型模具上的凹腔，所述凹腔的形状与成型的天线罩形状相配置；

步骤202，在凹腔的表面涂抹脱模蜡，随后将成型模具加热至25℃～30℃；

步骤203，在凹腔内铺设具有隔离导流作用的第一真空辅助层5，在第一真空辅助层5上铺设多层第一纤维布21，在第一纤维布21上铺设泡沫预制体单元11拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体1，在天线罩夹芯泡沫预制体1上铺设多层第二纤维布22，在第二纤维层上铺设具有隔离导流作用的第二真空辅助层6，其中，第一真空辅助层5、第一纤维布21、第二真空辅助层6与第二纤维布22在铺设后的覆盖面积包括凹腔内壁部分以及位于凹腔的腔口周围的成型模具顶壁部分，在铺设泡沫预制体单元11拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体1的过程中，采用磁石与成型模具的磁力起到泡沫预制体单元定位固定作用，例如将一块泡沫预制体单元铺设在纤维布上在该泡沫预制体单元上放置一块磁石，利用磁石与成型模具之间的吸力将泡沫预制体单元固定在成型模具上，在同一天线罩夹芯泡沫预制体上所有的泡沫预制体单元拼接完成后再取下所有的磁石，随后铺设纤维布；

步骤204，将第一真空辅助层5与第二真空辅助层6之间抽至真空，随后向第一真空辅助层5与第二真空辅助层6之间导入配置好的树脂基透波胶体材料以完成固化，其中，位于凹腔的腔口周围的部分第一纤维布与第二纤维布22在天线罩固化后成为法兰边23；

步骤205，脱模并去除第一真空辅助层5与第二真空辅助层6，即得到如图6所示的天线罩坯体。

本实施例中，第一真空辅助层5包括从上至下依次叠加的脱模布、隔离膜、树脂导流网；所述第二真空辅助层6包括从上至下依次叠加的真空袋膜、导流网、隔离膜、脱模布，其中导流网用于将树脂流经整个产品型面，隔离膜用于让树脂均匀渗入纤维层与天线罩夹芯泡沫预制体，真空袋膜用于将两层真空辅助层之间抽至真空，脱模布用于最后的产品脱模工作；将树脂导流管7穿过第二真空辅助层6中的真空袋膜、隔离膜、脱模布后，在两层真空袋膜中导入树脂基透波胶体材料，随后将两层真空袋膜之间抽至真空，持续4h时间后即完成固化。

步骤102中，每一种结构的泡沫预制体单元11对应一个压塑模具，参考图7，所述压塑模具包括上模31与下模32；

所述下模32上设有与对应泡沫预制体单元上的凸面对应的凹陷面321，所述上模31上设有与与泡沫预制体单元上的凹面对应的凸起面311；所述上模31滑动连接在下模32的正上方且凸起面朝向凹陷面，压塑模具根据上模31的滑动实现合模和开模。具体的，上模31与下模32通过螺杆33连接，螺杆33的数量为两个且对称设在下摸32上位于凹陷面321的两侧，螺杆33的下端与下模32转动相连，螺杆33的上端与上模31螺纹相连；转动螺杆33时，上模31即能沿螺杆33滑动，而下模32相对固定，进而实现压塑模具的合模与开模。其中，上模31与下模32上均设有并未图示的加热组件，本实施例中的加热组件为电磁线圈或电热棒，采用加热组件与模具进行加热属于常规手段，因此本实施例中不做赘述。

参考图8，步骤102中，压塑泡沫预制体单元的过程具体为：

步骤301，清理上模的凸起面与下模的凹陷面，随后将上模与下模加热至55℃～60℃，优选为60℃；

步骤302，将待压塑的泡沫单元置于下模上，向下滑动上模并完成合模；

步骤303，合模完成后将上模与下模加热至160℃～200℃，保持2h～3h后对上模与下模进行冷却处理后开模；

步骤304，对完成压塑后的泡沫压塑单元进行外框裁剪以使其仅保留多边形曲面结构的部分，即得到泡沫预制体单元。

步骤302中，所述向下滑动上模并完成合模具体为：在上模未接触到泡沫之前，以10mm/s～20mm/s的速率将压塑模具合模，在上模即将接触到泡沫以及接触到泡沫以后，以1mm/s～5mm/s的速率将压塑模具合模，合模完成后下模与上模之间形成厚度为2mm～10mm的间距；优选的，在上模未接触到泡沫之前，以15mm/s的速率将压塑模具合模，在上模即将接触到泡沫以及接触到泡沫以后，以2mm/s的速率将压塑模具合模，合模完成后压塑模具中下模与上模之间形成厚度为4mm的间距。

步骤303中，所述合模完成后将上模与下模加热至160℃～190℃具体为：合模完成后将上模与下模以2℃/min～6℃/min的速率加热至160℃～190℃，保持5h；优选的，本实施例中在合模完成后将上模与下模加热至175℃。

步骤303中，所述对上模与下模进行冷却处理后开模具体为：对上模与下模进行冷却处理，在室温下让压塑模具自然冷却至室温，随后进行开模；优选的，本实施例中的冷却过程为在室温下让压塑模具自然冷却至室温。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101，按照对天线罩夹芯泡沫预制体的分块设计对泡沫平板进行切割获得多块平板泡沫单元；

步骤102，利用压塑模具对平板泡沫单元分别进行压塑获得泡沫压塑单元，对泡沫压塑单元周边进行加工获得呈多边形形状的泡沫预制体单元；

步骤103，在成型模具内依次铺设第一真空辅助层、多层第一纤维布、泡沫预制体单元拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体、多层第二纤维布、第二真空辅助层；

步骤104，向第一真空辅助层与第二真空辅助层之间真空导入树脂基透波胶体材料并固化，使得第一纤维布、天线罩夹芯泡沫预制体、第二纤维布合为一体，脱模后去除第一真空辅助层与第二真空辅助层形成天线罩胚体。

2.根据权利要求1所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，还包括步骤105，在天线罩坯体上缝合沿天线罩胚体厚度方向贯穿天线罩胚体的纤维线以用于进一步增强相邻泡沫预制体单元之间连接的稳定性。

3.根据权利要求2所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，还包括步骤106，在天线罩的内、外表面再次固化至少一层纤维布，随后对天线罩内、外表面的纤维布进行打磨处理，即得到天线罩。

4.根据权利要求1或2或3所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，步骤103具体包括：

步骤201，清理成型模具上的凹腔，所述凹腔的形状与成型的天线罩形状相配置；

步骤202，在凹腔的表面涂抹脱模蜡，随后将成型模具加热至25℃～30℃；

步骤203，在凹腔内铺设具有隔离导流作用的第一真空辅助层，在第一真空辅助层上铺设多层第一纤维布，在第一纤维布上铺设泡沫预制体单元拼组形成的天线罩夹芯泡沫预制体，在天线罩夹芯泡沫预制体上铺设多层第二纤维布，在第二纤维层上铺设具有隔离导流作用的第二真空辅助层；

步骤204，将第一真空辅助层与第二真空辅助层之间抽至真空，随后向第一真空辅助层与第二真空辅助层之间导入配置好的树脂基透波胶体材料以完成固化；

步骤205，脱模并去除第一真空辅助层与第二真空辅助层，即得到天线罩坯体。

5.根据权利要求4所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，步骤203中，在天线罩夹芯泡沫预制体的拼接铺设过程中，采用磁石与成型模具的磁力起到泡沫预制体单元定位固定作用。

6.根据权利要求4所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，步骤203中，第一真空辅助层、第一纤维布、第二真空辅助层与第二纤维布在铺设后的覆盖面积包括凹腔内壁部分以及位于凹腔的腔口周围的成型模具顶壁部分；

步骤204中，位于凹腔的腔口周围的部分第一纤维布与第二纤维布在天线罩固化后成为法兰边。

7.根据权利要求4所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，步骤203中，所述第一真空辅助层包括从上至下依次叠加的脱模布、隔离膜、树脂导流网；

所述第二真空辅助层包括从上至下依次叠加的真空袋膜、导流网、隔离膜、脱模布。

8.根据权利要求1至7任一项所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，步骤102中，每一种结构的泡沫预制体单元对应一个压塑模具，所述压塑模具包括上模与下模；

所述下模上设有与对应泡沫预制体单元上的凸面对应的凹陷面，所述上模上设有与对应泡沫预制体单元上的凹面对应的凸起面；

所述上模滑动连接在下模的正上方且凸起面朝向凹陷面，压塑模具根据上模的滑动实现合模和开模。

9.根据权利要求8所述单层夹芯泡沫预制体树脂基天线罩成型方法，其特征在于，步骤102具体为：

步骤301，清理上模的凸起面与下模的凹陷面，随后将上模与下模加热至55℃～65℃；

步骤302，将平板泡沫单元置于下模上，向下滑动上模并完成合模；

步骤303，合模完成后将上模与下模加热至160℃～190℃，保持4h～6h后对上模与下模进行冷却处理后开模，获得泡沫压塑单元；

步骤304，去除泡沫压塑单元周边的多于部分后获得泡沫预制体单元。

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