CN111098524A - 适用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法，包括反射面连接架、球头固定罩、球头推杆、轴套、转接法兰、法兰盘、气缸、气缸支撑架、装置支撑架、反射面以及模具；所述气缸的活塞杆连接法兰盘，法兰盘连接球头推杆，球头推杆连接球头固定罩，球头固定罩连接反射面连接架，反射面连接架连接反射面；所述气缸安装在气缸支撑架上，气缸支撑架设置在装置支撑架上，装置支撑架连接模具，模具设置在反射面下方；所述球头推杆通过轴套连接装置支撑架。本发明结构简单合理，采用装置代替人工在高真空环境下工作，解决操作人员无法进入真空环境实施工艺的难题，从而实现反射面表面树脂层的零气泡。

Description

适用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，具体地，涉及一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法。

背景技术

高精度复合材料反射面是卫星天线结构中重要的功能件，它承担着观测太空、天地通讯等任务，随着航天技术的不断进步，反射面的精度需求也越来越高。然而，复合材料因受到材料本身与成型工艺的耦合影响，其相关产品的几何精度往往不高，这对反射面此类面型精度要求较高的产品的影响尤为明显。

针对反射面初始面型精度差与其要求极高的矛盾，采用复型技术可以有效的解决，该技术是指在反射面表面施加一层树脂补偿层，以填充反射面实际与理论面型之间的偏差空隙，复制模具面型。然而，传统的树脂脱泡后施胶，会因为在空气中发生新的界面接触而引入气泡，这严重影响反射面后续表面金属化(金属化为了满足反射面电性能需要)，而且修补后反射面吸收发射比也会受到影响。

理论上，在真空环境下实施复型工艺可以避免产生气泡，然而在常规条件下，操作人员无法进入高真空环境，只能采用人员环境外远程控制、装置自动执行的方法，因此提出一种用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法，实现高真空环境下的复型工艺。

公开号为CN109130336A的专利文献公开了一种高精度高稳定复合材料天线反射面及其制备方法，所述天线反射面包括依次设置的表面金属层、内蒙皮、格栅夹芯、外蒙皮，所述表面金属层设置在内蒙皮的工作面一侧，内蒙皮的非工作面一侧与格栅夹芯连接。本发明将高稳定的格栅结构应用于复合材料天线反射面的制备，有效解决了传统的铝蜂窝夹层制造过程中铝蜂窝变形及膨胀匹配问题对最终产品面型精度的影响，相较于使用铝蜂窝夹层制备的反射面，其面型精度提高了4倍；采用全碳结构制备天线反射面，不仅可以改善反射面的面型精度，更显著降低了天线反射面的热变形。此方案讲述了天线反射面的制备方法，但是不适用于天线反射面的复型。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法。

根据本发明的一个方面，提供的一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置，包括反射面连接架、球头固定罩、球头推杆、轴套、转接法兰、法兰盘、气缸、气缸支撑架、装置支撑架、反射面以及模具；

所述气缸的活塞杆连接法兰盘，法兰盘连接球头推杆，球头推杆连接球头固定罩，球头固定罩连接反射面连接架，反射面连接架连接反射面；

所述气缸安装在气缸支撑架上，气缸支撑架设置在装置支撑架上，装置支撑架连接模具，模具设置在反射面下方；

所述球头推杆通过轴套连接装置支撑架。

优选地，还包括电磁阀，所述电磁阀连接气缸。

优选地，还包括定时器或遥控器，所述定时器或遥控器连接电磁阀并控制电磁阀的通断。

优选地，所述装置支撑架的中心设置轴套，装置支撑架的周向上设置立柱，并通过立柱连接模具。

优选地，所述反射面连接架的中心与球头推杆连接，反射面连接架的周向以及中心设置连接柱，并通过连接柱连接反射面。

优选地，所述反射面连接架、球头推杆以及气缸活塞杆的中轴线与反射面的重心共线。

优选地，所述球头推杆包括球头和推杆，球头连接推杆，球头推杆表面粗糙度小于Ra1.6，球头直径大于推杆直径，球头推杆通过推杆与轴套连接，推杆与轴套为间隙配合，配合间隙≤0.2mm。

优选地，所述反射面连接架中心设置有半球形凹槽，并通过半球形凹槽连接球头推杆的球头，球头推杆的推杆通过球头固定罩约束，形成球副。

优选地，所述气缸出力大于抬起反射面的阻力总和。

根据本发明的另一个方面，提供一种适用于高精度天线反射面真空复型的方法，采用所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，包括如下步骤：

步骤1：将反射面与反射面连接架紧固连接，将模具与装置支撑架紧固连接；

步骤2：将气缸的有杆缸接口通过气管与电磁阀连接，电磁阀与定时器连接；

步骤3：将气缸的有杆缸充入设定气压的空气，气管与电磁阀常闭口连接，从而保持气缸内设定的气压，反射面被拉起与模具表面分离；

步骤4：将模具表面涂覆树脂后连带整个适用于高精度天线反射面真空复型的装置放入高真空环境箱；

步骤5：通过定时器设置真空复型时长，然后将高真空环境箱抽真空至4Pa以下，并保持设定温度；

步骤6：定时器设置的复型时间到后，定时器接通电磁阀，常闭接口打开，气缸中的空气被放出，反射面因重力作用下落，并与树脂接触挤压树脂至树脂覆盖反射面表面；

步骤7：将高真空环境箱的温度调节至树脂固化温度，并设定固化时间，使树脂层固化；

步骤8：固化完成后，消除真空，降至室温，取出后脱模。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构简单合理，采用装置代替人工在高真空环境下工作，解决操作人员无法进入真空环境实施工艺的难题，从而实现反射面表面树脂层的零气泡。

2、本发明采用气缸控制精确控制反射面的与模具上树脂的接触，通过重力作用使反射面落下与树脂接触，使得反射面上涂覆的树脂均匀。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的正视结构示意图。

图3为本发明的俯视结构示意图。

图4为本发明的局部剖视图，各部件的组装部位的剖视图。

图中示出：

1-反射面连接架 7-气缸

2-球头固定罩 8-气缸支撑架

3-球头推杆 9-装置支撑架

4-轴套 10-反射面

5-转接法兰 11-模具

6-法兰盘

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

常规复型工艺所得反射面树脂层存在气泡，在高真空环境下复型可以实现树脂层零气泡，但在常规条件下，操作人员无法进入高真空环境，所以本发明提出一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置与方法，采用真空复型装置自动化实现真空复型工艺，从而获得具有零气泡表面树脂层的高精度天线反射面。

根据本发明提供的一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置，如图1-4所示，包括反射面连接架1、球头固定罩2、球头推杆3、轴套4、转接法兰5、法兰盘6、气缸7、气缸支撑架8、装置支撑架9、反射面10以及模具11；所述气缸7的活塞杆连接法兰盘6，法兰盘6连接球头推杆3，球头推杆3连接球头固定罩2，球头固定罩2连接反射面连接架1，反射面连接架1连接反射面10；所述气缸7安装在气缸支撑架8上，气缸支撑架8设置在装置支撑架9上，装置支撑架9连接模具11，模具设置在反射面10下方；所述球头推杆3通过轴套4连接装置支撑架9。还包括电磁阀，所述电磁阀连接气缸1。还包括定时器或遥控器，所述定时器或遥控器连接电磁阀并控制电磁阀的通断。所述模具11为高精度模具，模具11的形状与反射面10的形状匹配。

所述装置支撑架9的中心设置轴套4，装置支撑架9的周向上设置立柱，并通过立柱连接模具11。所述反射面连接架1的中心与球头推杆3连接，反射面连接架1的周向以及中心设置连接柱，并通过连接柱连接反射面10。所述反射面连接架1、球头推杆3以及气缸7活塞杆的中轴线与反射面10的重心共线。所述球头推杆3包括球头和推杆，球头连接推杆，球头推杆3表面粗糙度小于Ra1.6，球头直径大于推杆直径，球头推杆3通过推杆与轴套4连接，推杆与轴套4为间隙配合，配合间隙≤0.2mm。所述反射面连接架1中心设置有半球形凹槽，并通过半球形凹槽连接球头推杆3的球头，球头推杆3的推杆通过球头固定罩2约束，形成球副。所述气缸7出力大于抬起反射面10的阻力总和。

一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置的优选实施例：

本实施例涉及一种用于高精度天线反射面真空复型的装置，包括反射面连接架1，球头固定罩2、球头推杆3、轴套4、转接法兰5、法兰盘6、气缸7、气缸支撑架8以及装置支撑架9，还包括反射面10和模具11。所述装置支撑架9整体采用钢管焊接结构，装置支撑架9结构刚度薄弱区布置加强筋装置支撑架9中心位置设有轴套装配孔，轴套4与该装配孔配合，并以螺钉紧固，装置支撑架9与模具11设有装配面和装配孔。球头推杆3与轴套4内圆配合，球头推杆3下端球头位置与反射面连接架1中心的半球形凹槽配合，并通过球头固定罩2固定，球头固定罩2通过螺钉与反射面连接架1紧固。球头推杆3上端外圆与转接法兰5设置的凹槽内圆配合，并以螺钉紧固。转接法兰5与法兰盘6以螺钉紧固连接，气缸7与法兰盘6通过气缸杆前段的螺纹连接，气缸7通过螺钉固定在气缸支撑架8上，气缸支撑架8焊接在装置支撑架9上。装置支撑架9与模具11采用螺钉紧固。所述反射面连接架1采用钢管焊接而成，设有与反射面10上转接块对应的安装接口，反射面连接架1中心位置设有半球形凹槽，与球头推杆3连接，并用球头固定罩2约束推杆，形成球副。反射面连接架1、球头推杆3、气缸7的中轴线与反射面10的重心共线。所述气缸7的充放气由气动电磁阀控制，电磁阀的通断通过无线遥控或定时器控制。

根据本发明一种适用于高精度天线反射面真空复型的方法，采用所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，包括如下步骤：

步骤1：将反射面10与反射面连接架1紧固连接，将模具11与装置支撑架9紧固连接；

步骤2：将气缸7的有杆缸接口通过气管与电磁阀连接，电磁阀与定时器连接；

步骤3：将气缸7的有杆缸充入设定气压的空气，气管与电磁阀常闭口连接，从而保持气缸7内设定的气压，反射面10被拉起与模具11表面分离；

步骤4：将模具11表面涂覆树脂后连带整个适用于高精度天线反射面真空复型的装置放入高真空环境箱；

步骤5：通过定时器设置真空复型时长，然后将高真空环境箱抽真空至4Pa以下，并保持设定温度；

步骤6：定时器设置的复型时间到后，定时器接通电磁阀，常闭接口打开，气缸7中的空气被放出，反射面10因重力作用下落，并与树脂接触挤压树脂至树脂覆盖反射面10表面；

步骤7：将高真空环境箱的温度调节至树脂固化温度，并设定固化时间，使树脂层固化；

步骤8：固化完成后，消除真空，降至室温，取出后脱模。

一种适用于高精度天线反射面真空复型的方法的优选实施例：

S1、将反射面10与反射面连接架1通过螺钉连接紧固，将模具11与装置支撑架9通过螺钉连接紧固；

S2、气缸7的有杆缸接口通过气管与电磁阀连接，电磁阀与定时器连接；

S3、将气缸的有杆缸充入0.7MPa气压的空气，气管与电磁阀常闭口连接，从而保持气缸7缸体内0.7MPa的气压，反射面10被拉起与模具11表面分离；

S4、将装置放入高真空环境箱，并将树脂施于模具11面；

S5、通过定时器设置好真空复型时长5h，并关上高真空环境箱门，抽真空至4Pa以下，温度保持20℃；

S6、5h后，定时器接通电磁阀，常闭接口打开，气缸中的空气被放出，反射面10因重力作用下落，并与树脂接触挤压树脂至树脂覆盖反射面10的整个表面；

S7、将高真空环境箱中的温度升至40℃，保温24h以固化树脂层；

S8、固化完成后，消除真空，降至室温，取出后脱模。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，包括反射面连接架(1)、球头固定罩(2)、球头推杆(3)、轴套(4)、转接法兰(5)、法兰盘(6)、气缸(7)、气缸支撑架(8)、装置支撑架(9)、反射面(10)以及模具(11)；

所述气缸(7)的活塞杆连接法兰盘(6)，法兰盘(6)连接球头推杆(3)，球头推杆(3)连接球头固定罩(2)，球头固定罩(2)连接反射面连接架(1)，反射面连接架(1)连接反射面(10)；

所述气缸(7)安装在气缸支撑架(8)上，气缸支撑架(8)设置在装置支撑架(9)上，装置支撑架(9)连接模具(11)，模具设置在反射面(10)下方；

所述球头推杆(3)通过轴套(4)连接装置支撑架(9)。

2.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，还包括电磁阀，所述电磁阀连接气缸(1)。

3.根据权利要求2所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，还包括定时器或遥控器，所述定时器或遥控器连接电磁阀并控制电磁阀的通断。

4.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，所述装置支撑架(9)的中心设置轴套(4)，装置支撑架(9)的周向上设置立柱，并通过立柱连接模具(11)。

5.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，所述反射面连接架(1)的中心与球头推杆(3)连接，反射面连接架(1)的周向以及中心设置连接柱，并通过连接柱连接反射面(10)。

6.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，所述反射面连接架(1)、球头推杆(3)以及气缸(7)活塞杆的中轴线与反射面(10)的重心共线。

7.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，所述球头推杆(3)包括球头和推杆，球头连接推杆，球头推杆(3)表面粗糙度小于Ra1.6，球头直径大于推杆直径，球头推杆(3)通过推杆与轴套(4)连接，推杆与轴套(4)为间隙配合，配合间隙≤0.2mm。

8.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，所述反射面连接架(1)中心设置有半球形凹槽，并通过半球形凹槽连接球头推杆(3)的球头，球头推杆(3)的推杆通过球头固定罩(2)约束，形成球副。

9.根据权利要求1所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，其特征在于，所述气缸(7)出力大于抬起反射面(10)的阻力总和。

10.一种适用于高精度天线反射面真空复型的方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的适用于高精度天线反射面真空复型的装置，包括如下步骤：

步骤1：将反射面(10)与反射面连接架(1)紧固连接，将模具(11)与装置支撑架(9)紧固连接；

步骤2：将气缸(7)的有杆缸接口通过气管与电磁阀连接，电磁阀与定时器连接；

步骤3：将气缸(7)的有杆缸充入设定气压的空气，气管与电磁阀常闭口连接，从而保持气缸(7)内设定的气压，反射面(10)被拉起与模具(11)表面分离；

步骤4：将模具(11)表面涂覆树脂后连带整个适用于高精度天线反射面真空复型的装置放入高真空环境箱；

步骤5：通过定时器设置真空复型时长，然后将高真空环境箱抽真空至4Pa以下，并保持设定温度；

步骤6：定时器设置的复型时间到后，定时器接通电磁阀，常闭接口打开，气缸(7)中的空气被放出，反射面(10)因重力作用下落，并与树脂接触挤压树脂至树脂覆盖反射面(10)表面；

步骤7：将高真空环境箱的温度调节至树脂固化温度，并设定固化时间，使树脂层固化；

步骤8：固化完成后，消除真空，降至室温，取出后脱模。

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