CN113320204A - 曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装及拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装及拼装方法，利用蜂窝根部紧贴的曲面内蒙皮和蜂窝顶部紧贴的曲面外蒙皮下料样板，找出内、外蒙皮的对中线，在内、外蒙皮下料样板的对中线上和周边均匀打孔，用螺钉进行固定，裁切出所需料板，并进行胶膜拼接后铺贴。本发明减少了蜂窝接缝填充发泡胶、固化发泡胶、修磨等加工工序，缩短了加工时间，实现曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的精确拼接，既保证蜂窝在曲面上蜂窝根部和顶部均拼接严密，避免蜂窝接缝使用发泡胶填充，使宽频电厚度测试满足指标要求，又减少了填充发泡胶、固化发泡胶、修磨等加工工序，缩短了加工时间。

Description

曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装及拼装方法

技术领域

本发明天线领域，尤其是一种天线罩的拼装工装及拼装方法，曲面复合材料夹层结构天线罩在制作过程中，芳纶纸蜂窝进行精确拼接，铝蜂窝夹层结构制件在曲面上的精确拼接也可以参照使用该拼接方法。

背景技术

天线罩的主要功能是保护罩内天线系统免受外界损伤和破坏，具有透波、抗雨蚀、耐候、承载、抗冲击等功能。

为了满足天线罩以上多项功能，并减轻天线罩重量，结构上通常采用蜂窝夹层结构；天线罩的外形除平板外，通常还有圆柱形、锥形、球形、半球形等曲面形状，对于大尺寸天线罩及曲率较大的曲面夹层结构天线罩，蜂窝通常需要拼接才能满足尺寸的要求，常规的做法是根据天线罩曲面尺寸、曲率、蜂窝幅宽等参数，制作蜂窝下料样板裁切蜂窝，最后在曲面上进行拼接，对于出现的蜂窝拼接缝一般采取发泡胶进行填充的方法。

现有的裁切和拼接方法存在如下弊端：

(1)在曲面上拼接时，蜂窝根部接缝可以做到拼接精确，但顶部蜂窝有夹角，存在顶部拼接缝大的问题，这个问题在蜂窝高度超过10mm时尤其突出；

(2)为保证拼接位置强度，通常在拼接缝位置填充发泡胶，需要二次进行填充处理，固化后需进行打磨处理，增加了加工工序，致使生产周期增长；

(3)对于宽频天线罩来说，填充部位的介电常数增大，损耗增加，幅度、相位、损耗等电性能存在超差问题，从而影响天线罩的电性能。

在某型宽频段天线罩的研制过程中，天线罩电厚度均匀性指标要求高，为保证强度，在蜂窝接缝处用发泡胶进行填缝处理，但在天线罩制件电厚度测试中发现，填充胶部位电厚度指标严重超差，为保证天线罩工作面上电厚度均匀，需要蜂窝接缝宽度尽可能小，避免蜂窝接缝用填充胶进行填充。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装及拼装方法，保证蜂窝在曲面上蜂窝根部和顶部均拼接严密，使宽频天线罩电厚度均匀性测试满足指标要求。因为拼接缝严密贴合，接缝处使用一层0.25mm厚的胶膜就可牢固粘接蜂窝接缝，所以在使用胶膜固化芳纶纸蜂窝的蒙皮同时，固化蜂窝拼接缝内粘贴的胶膜，使曲面上拼接的蜂窝粘接成为一体。并且因为蜂窝拼接缝拼接严密，减少了蜂窝接缝填充发泡胶、固化发泡胶、修磨等加工工序，缩短了加工时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装，包括外蒙皮样板、内蒙皮样板和芳纶纸蜂窝，在外蒙皮样板上均匀设置若干过孔，定位螺钉穿过过孔固定于外蒙皮样板上，芳纶纸蜂窝穿过外蒙皮样板上的定位螺钉，内蒙皮样板对位穿过定位螺钉，用螺帽固定定位螺钉，从而固定外蒙皮样板、内蒙皮样板和蜂窝。

本发明还提供一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装的拼装方法，包括以下步骤：

1)输入参数，利用仿真软件进行铺层仿真，得到靠近蜂窝的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形；

2)按照步骤1)的仿真得到的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形，加工制作外蒙皮样板和内蒙皮样板；

3)将步骤2)制作的外蒙皮样板和内蒙皮样板中心线对齐固定，在外蒙皮样板和内蒙皮样板上均匀打过孔，过孔间隔为100mm，所有过孔的直径小于正六边形芳纶纸蜂窝格孔的内接圆直径；

4)将定位螺钉穿过步骤3)外蒙皮样板上的所有过孔，并将所有定位螺钉固定在外蒙皮样板上；

5)将芳纶纸蜂窝放置在外蒙皮样板上，使得芳纶纸蜂窝穿过所有外蒙皮样板上的定位螺钉；

6)再将内蒙皮样板对位穿过定位螺钉，覆盖在芳纶纸蜂窝上，用螺帽固定外蒙皮样板和内蒙皮样板；

7)以内蒙皮样板的任意一个边角为起始点，用裁纸刀或手术刀紧贴外蒙皮样板和内蒙皮样板边沿，围绕外蒙皮样板和内蒙皮样板的一周裁切芳纶纸蜂窝；松开所有螺帽和内蒙皮样板，将裁好的芳纶纸蜂窝取出，再用相同步骤裁切芳纶纸蜂窝，直至得到工艺所要求的芳纶纸蜂窝数量；

8)将步骤7)中裁切的所有芳纶纸蜂窝的尺寸小的一侧曲面朝向制件的内蒙皮，每两块芳纶纸蜂窝之间的接缝处先铺一层胶膜，再将两块芳纶纸蜂窝接缝对齐铺贴，铺贴步骤7中裁切好的所有芳纶纸蜂窝，热压罐对铺贴后的芳纶纸蜂窝加压并加热固化胶膜后，即可达到铺贴蜂窝上下接缝拼接平整一致的效果。

所述步骤1)中输入参数为材料幅宽、厚度、弹性模量、泊松比、剪切模量、极限角度和变形警告角度，利用FiberSIM软件进行铺层仿真，得到靠近蜂窝的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形，最佳为接缝数量最少且对接缝宽度小于0.5mm。

所述步骤2)中用1～2mm厚铝板数控加工制作外蒙皮样板和内蒙皮样板。

本发明的有益效果是由于采用通过制作特殊的蜂窝下料样板，实现曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的精确拼接，既保证蜂窝在曲面上蜂窝根部和顶部均拼接严密，避免蜂窝接缝使用发泡胶填充，使宽频电厚度测试满足指标要求，又减少了填充发泡胶、固化发泡胶、修磨等加工工序，缩短了加工时间。

在曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的精确拼接方法中，利用蜂窝根部紧贴的曲面内蒙皮和蜂窝顶部紧贴的曲面外蒙皮下料样板，找出内、外蒙皮的对中线，在内、外蒙皮下料样板的对中线上和周边均匀打孔，以便用螺钉进行固定。孔的直径小于蜂窝孔格，螺钉长度大于蜂窝和两个样板厚度之和，装配得到蜂窝下料样板。

利用本发明制作的下料样板裁切的蜂窝可以保证蜂窝根部和顶部的拼接缝拼接严密，不会出现蜂窝顶部拼接缝夹角的现象。这样在拼接缝上用一层0.25mm厚的胶膜固定粘接就可以保证蜂窝接缝的强度，避免蜂窝顶部夹角处必须用发泡胶层填充才可以保证粘接强度。

本发明减少了填充发泡胶、固化发泡胶、修磨等加工工序，缩短了加工时间。用传统的下料样板裁切的蜂窝，在曲面上铺贴后蜂窝顶部无法拼接，会出现一个夹角，这个夹角不处理会导致该处强度减小、外蒙皮弧度变化导致的不美观等问题。传统的处理方法就是在该处填充发泡胶，固化后再进行修磨等一系列工序，导致加工时间加长。

本发明能精确裁切曲面上铺贴的蜂窝外形，保证接缝在蜂窝根部和顶部均拼接严密整齐，解决了根部蜂窝接缝可以拼接紧密、顶部蜂窝接缝因为曲面和蜂窝高度而呈现夹角无法拼接紧密的问题。

附图说明

图1是本发明蜂窝下料样板的示意图。

图2是蜂窝下料样板连接使用过程示意图。

其中：1-外蒙皮样板，2-下蒙皮样板，3-螺母，4-定位螺钉，5-蜂窝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装，包括外蒙皮样板、内蒙皮样板和芳纶纸蜂窝，在外蒙皮样板上均匀设置若干过孔，定位螺钉穿过过孔固定于外蒙皮样板上，芳纶纸蜂窝穿过外蒙皮样板上的定位螺钉，内蒙皮样板对位穿过定位螺钉，用螺帽固定定位螺钉，从而固定外蒙皮样板、内蒙皮样板和蜂窝。

本发明还提供一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装的拼装方法，包括以下步骤：

1)输入参数，输入参数为材料幅宽、厚度、弹性模量、泊松比、剪切模量、极限角度和变形警告角度，利用FiberSIM软件进行铺层仿真，得到靠近蜂窝的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形，最佳为接缝数量最少且对接缝宽度小于0.5mm。

2)按照步骤1)的仿真得到的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形，加工制作外蒙皮样板和内蒙皮样板，用1～2mm厚铝板数控加工制作外蒙皮样板和内蒙皮样板。

3)将步骤2)制作的外蒙皮样板和内蒙皮样板中心线对齐固定，在外蒙皮样板和内蒙皮样板上均匀打过孔，过孔间隔为100mm，所有过孔的直径小于正六边形芳纶纸蜂窝格孔的内接圆直径；

4)将定位螺钉穿过步骤3)外蒙皮样板上的所有过孔，并将所有定位螺钉固定在外蒙皮样板上；

5)将芳纶纸蜂窝放置在外蒙皮样板上，使得芳纶纸蜂窝穿过所有外蒙皮样板上的定位螺钉；

6)再将内蒙皮样板对位穿过定位螺钉，覆盖在芳纶纸蜂窝上，用螺帽固定外蒙皮样板和内蒙皮样板；

7)以内蒙皮样板的任意一个边角为起始点，用裁纸刀或手术刀紧贴外蒙皮样板和内蒙皮样板边沿，围绕外蒙皮样板和内蒙皮样板的一周裁切芳纶纸蜂窝；松开所有螺帽和内蒙皮样板，将裁好的芳纶纸蜂窝取出，再用相同步骤裁切芳纶纸蜂窝，直至得到工艺所要求的芳纶纸蜂窝数量；

8)将步骤7)中裁切的所有芳纶纸蜂窝的尺寸小的一侧曲面朝向制件的内蒙皮，每两块芳纶纸蜂窝之间的接缝处先铺一层胶膜，再将两块芳纶纸蜂窝接缝对齐铺贴，铺贴步骤7中裁切好的所有芳纶纸蜂窝，热压罐对铺贴后的芳纶纸蜂窝加压并加热固化胶膜后，即可达到铺贴蜂窝上下接缝拼接平整一致的效果。

如图1所示，蜂窝下料样板由内蒙皮样板(1)、外蒙皮样板(2)、M2.5螺母(3)和定位螺钉(4)组成，目的在于利用样板精确裁切蜂窝，保证蜂窝在曲面上蜂窝根部和顶部均拼接严密，使宽频天线罩电厚度均匀性测试满足指标要求，又减少了填充发泡胶、固化发泡胶、修磨等加工工序，缩短了加工时间。

如图2所示，本发明实现其目的所采用的方法包括以下步骤：

步骤1：输入材料幅宽、厚度、弹性模量、泊松比、剪切模量、极限角度、变形警告参数，利用FiberSIM软件进行铺层仿真，按照接缝数量最少、且对接缝宽度小于0.5mm的原则，选择靠近蜂窝的内、外蒙皮最佳分割样板图形。本实施例为带有法兰的锥形A夹层天线罩，为可展曲面，可通过计算得到样板尺寸，也可以利用软件进行仿真。对于不可展曲面则必须利用软件进行仿真得到靠近蜂窝的内、外蒙皮的最佳分割样板图形。

步骤2：按照步骤1得到的仿真样板图形，用2mm厚5A06铝板数控加工制作外蒙皮样板、内蒙皮样板，样板尺寸公差为±0.05mm。

步骤3：将步骤2制作的外蒙皮样板、内蒙皮样板中心线对齐固定后，在外蒙皮样板和内蒙皮样板上均匀打过孔，过孔间距为100mm，所有过孔的直径小于正六边形芳纶纸蜂窝格孔的内接圆直径。

本实施例采用的nomex蜂窝为正六边形蜂窝，蜂窝格边长为1.8mm，蜂窝高度为14.3mm。由于螺钉要垂直穿过蜂窝格，所以螺钉直径必须小于正六边形蜂窝格的内接圆直径，用勾股定理计算，螺钉的直径小于3.1mm即可顺利穿过蜂窝格，螺钉长度大于上、内蒙皮样板厚度与蜂窝高度之和，所以本次螺钉采用M2.5×25，可以顺利穿过蜂窝格孔、外蒙皮样板和内蒙皮样板；

步骤4：螺钉穿过步骤3外蒙皮样板上的所有过孔，并将所有螺钉头一侧固定在外蒙皮样板上，可采用焊接或粘接的方式固定螺钉头，本实施例采用粘接固定的方式，防止样板在移动过程中，螺钉掉落；

步骤5：裁切时先将芳纶纸蜂窝放置在外蒙皮样板上，蜂窝穿过所有的固定螺钉；

步骤6：再将内蒙皮样板对位穿过螺钉，覆盖在芳纶纸蜂窝上，用螺帽固定外蒙皮样板和内蒙皮样板；

步骤7：以内蒙皮样板的任意一个边角为起始点，用手术刀或裁纸刀紧贴外蒙皮样板和内蒙皮样板边沿，围绕样板一周裁切蜂窝；松开所有螺帽和内蒙皮样板，将裁好的蜂窝取出，得到精确裁切的蜂窝芯材，再用上述方法裁切出工艺要求的蜂窝数量；

步骤8：实际铺贴时，将步骤7裁切的芳纶纸蜂窝尺寸小的一侧朝向制件内蒙皮上的胶膜，两块蜂窝之间的接缝处先铺一层胶膜，再将两块蜂窝接缝对齐铺贴，同样方法铺贴步骤7裁切好的蜂窝，直至达到工艺要求的蜂窝数量，整理后达到蜂窝上下接缝拼接平整一致的效果。按照胶膜的工艺固化曲线进行热压罐加压固化后，得到上下拼接缝严密的锥形整体蜂窝。

Claims (4)

1.一种曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装，包括外蒙皮样板、内蒙皮样板和芳纶纸蜂窝，其特征在于：

所述曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装，在外蒙皮样板上均匀设置若干过孔，定位螺钉穿过过孔固定于外蒙皮样板上，芳纶纸蜂窝穿过外蒙皮样板上的定位螺钉，内蒙皮样板对位穿过定位螺钉，用螺帽固定定位螺钉，从而固定外蒙皮样板、内蒙皮样板和蜂窝。

2.一种利用权利要求1所述曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装的拼装方法，其特征在于包括下述步骤：

1)输入参数，利用仿真软件进行铺层仿真，得到靠近蜂窝的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形；

2)按照步骤1)的仿真得到的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形，加工制作外蒙皮样板和内蒙皮样板；

3)将步骤2)制作的外蒙皮样板和内蒙皮样板中心线对齐固定，在外蒙皮样板和内蒙皮样板上均匀打过孔，过孔间隔为100mm，所有过孔的直径小于正六边形芳纶纸蜂窝格孔的内接圆直径；

4)将定位螺钉穿过步骤3)外蒙皮样板上的所有过孔，并将所有定位螺钉固定在外蒙皮样板上；

5)将芳纶纸蜂窝放置在外蒙皮样板上，使得芳纶纸蜂窝穿过所有外蒙皮样板上的定位螺钉；

6)再将内蒙皮样板对位穿过定位螺钉，覆盖在芳纶纸蜂窝上，用螺帽固定外蒙皮样板和内蒙皮样板；

7)以内蒙皮样板的任意一个边角为起始点，用裁纸刀或手术刀紧贴外蒙皮样板和内蒙皮样板边沿，围绕外蒙皮样板和内蒙皮样板的一周裁切芳纶纸蜂窝；松开所有螺帽和内蒙皮样板，将裁好的芳纶纸蜂窝取出，再用相同步骤裁切芳纶纸蜂窝，直至得到工艺所要求的芳纶纸蜂窝数量；

8)将步骤7)中裁切的所有芳纶纸蜂窝的尺寸小的一侧曲面朝向制件的内蒙皮，每两块芳纶纸蜂窝之间的接缝处先铺一层胶膜，再将两块芳纶纸蜂窝接缝对齐铺贴，铺贴步骤7中裁切好的所有芳纶纸蜂窝，热压罐对铺贴后的芳纶纸蜂窝加压并加热固化胶膜后，即可达到铺贴蜂窝上下接缝拼接平整一致的效果。

3.根据权利要求2所述曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装的拼装方法，其特征在于：

所述步骤1)中输入参数为材料幅宽、厚度、弹性模量、泊松比、剪切模量、极限角度和变形警告角度，利用FiberSIM软件进行铺层仿真，得到靠近蜂窝的外蒙皮和内蒙皮最佳分割样板图形，最佳为接缝数量最少且对接缝宽度小于0.5mm。

4.根据权利要求2所述曲面夹层结构天线罩上芳纶纸蜂窝的拼接工装的拼装方法，其特征在于：

所述步骤2)中用1～2mm厚铝板数控加工制作外蒙皮样板和内蒙皮样板。

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