CN1658434A - 一种高精度天线反射面制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度天线反射面制造方法，它涉及通信、测控领域中的一种高精度、大刚度、轻重量的天线反射面制造。它以肤曲面拉伸模台定位为基础，以粘合剂与蜂窝夹层材料为介质，肤曲面板作为反射面单元的工作面，用真空负压工艺，在支撑骨架面板的支撑骨曲面上成型制造成高精度反射面。本发明还具有精度高、刚度大、可适用各种曲率、各种口径、各种形式的反射面天线，反射面结构简单，其厚度较薄，重量也较轻，加工工艺简单，安装调整方便，价格成本低廉，性能稳定可靠，天线整体结构设计机动灵活，在一般工厂环境条件下就能批量生产制造等特点，特别适用于各种应用环境下的高精度天线反射面的批量生产制造。

Description

一种高精度天线反射面制造方法

技术领域

本发明涉及通信及测控领域中的一种高精度天线反射面制造方法，特别适用于工作在高频段尤其是Ka频段的各种口径、各种形式的反射面天线用作高精度、大刚度、轻重量和室外工作天线反射面的批量制造。

背景技术

随着通信、测控技术的飞速发展，工作频段越来越高，因而对天线反射面高精度的要求越来越高，目前在高频段工作的反射面天线的反射面，特别是工作在Ka频段的天线反射面制造方法只有传统机械加工方法和柔性模具加工方法，这两种加工方法在性能和操作上存在某些缺陷：

传统的机械加工方法，虽然用金属的反射面毛坯可以加工出较理想的精度，但其不足仅限于应用在单件、小天线的反射面制造，并由于机加工的工艺要求使最终加工出的反射面产品具有很大重量和高成本，构成了天线反射面在高精度应用领域中制造的关键技术弱点，特别不适应大型天线和批量生产的要求。

中国专利号为97109409.8、名称为《高精度反射器面板成型装置》专利中公开了一种柔性模具加工方法，该方法虽然目前能制造出较大口径天线的高精度反射面，但其反射面的制造存在以下不足：

①反射面在成型过程及成型后，材料始终处在其弹性变形范围，反射面的高精度型面仅靠粘合剂的粘接力维持，因此反射面的可成型曲率很小、内应力较大、对天线形式的适用范围很小是该方法的关键技术弱点。

②反射面的刚度主要由蜂窝夹层的厚度提供，高刚度的反射面必需较大厚度的蜂窝结构支撑，故反射面体积大，重量大，极不适应天线结构系统的整体结构设计和用户要求。

③反射面的工作面铝板，有特殊苛刻指标要求，柔性模具须有较高的调整和工作环境要求，制造成本高，不适应一般工厂环境条件和批量生产。

④大、中型天线的反射面一般由分割成多块较小的反射面单元调整拼装，反射面单元和天线背架之间必须有反射面调整机构，但该方法由于反射面的薄板及其蜂窝结构，使反射面单元和调整机构之间连接性很差，强度低，可靠性低，不适应大风负荷技术条件的要求。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种用常规的、成熟的天线反射面加工工艺制造的曲率不受限制、高精度、大刚度的高精度天线反射面制造方法，并且本发明方法制造的天线反射面不但精度高、刚度大、可适用各种曲率、各种口径、各种形式的反射面天线，而且还具有反射面结构简单，其厚度较薄，重量也较轻，加工工艺简单，调整方便，价格成本低廉，性能稳定可靠，天线整体结构设计机动灵活，在一般工厂环境条件下就能批量生产制造等特点，特别适用于各种应用环境下的高精度天线反射面的批量生产制造。

本发明的目的是这样实现的，本发明包括步骤：

①在XOY坐标系下，设计工作反射面的理论肤曲线，以理论肤曲线为母线绕x轴旋转一周形成理论肤曲面1；

②以理论肤曲面1为基准面法向后移3至10毫米设计支撑骨曲面2；

③根据理论肤曲面1设计反射面单元的肤曲面拉伸模台3，根据支撑骨曲面2设计反射面单元的支撑骨曲面拉伸模台4；

④采用防锈铝板材或铝合金板材经淬火工艺，在肤曲面拉伸模台3上采用拉伸工艺构成肤曲面板5；

⑤采用铝合金板材经淬火工艺，在支撑骨曲面拉伸模台4上采用拉伸工艺构成支撑骨曲面板6；

⑥以支撑骨曲面板6背面曲面，设计Z型材筋梁拉弯模台，采用铝合金Z型材，在Z型材筋梁拉弯模台上由拉伸工艺构成铝合金Z型材筋梁7；

⑦根据支撑骨曲面2、Z型材筋梁7在支撑骨曲面板6背面的支撑结构，设计支撑骨架面铆接型架8，在支撑骨架面铆接型架8上将支撑骨曲面板6与Z型材筋梁7铆接构成支撑骨架面板9；

⑧在肤曲面拉伸模台3上，将肤曲面板5贴模定位放置，在其背面上涂一层粘合剂10后粘接蜂窝夹层材料11，在支撑骨架面板9的支撑骨曲面板6正面上涂一层粘合剂12后定位盖置在粘接蜂窝夹层材料11上，构成粘接结构的天线反射面单元；

⑨把肤曲面拉伸模台3及粘接结构的天线反射面单元套装在密封负压袋内，抽真空使密封负压袋内粘接结构的天线反射面单元贴模负压粘接，打开密封负压袋，粘接结构的天线反射面单元负压粘接最终获得整体结构的高精度天线反射面单元13。

本发明高精度天线反射面单元13的肤曲面板5的厚度为0.3至1毫米、支撑骨曲面板6的厚度为1.5至2毫米，蜂窝夹层材料11的厚度为3至10毫米。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1.本发明克服了传统制造工艺的不足，采用了成熟的模台拉伸蒙皮和筋梁铆接结构形式，在成形的高精度天线反射面单元13中，由支撑骨曲面板6与Z型材筋梁7铆接而成的支撑骨架面板9构成反射面单元的非工作反射面，主要满足反射面单元的高强度、大刚度要求。肤曲面板5构成反射面单元的工作反射面，主要为反射面提供高精度工作面。蜂窝夹层11构成反射面单元上述二者之间连接支撑，主要为在非工作面上形成重量轻、高精度、可靠性高的工作反射面。使得工作反射面不但精度高，刚度大，可靠性高，而且重量轻，成本低，适应各种形式和口径的反射面天线。

2.本发明克服了柔性模具加工方法制造工艺的不足，采用了常规、成熟的反射面蒙皮模台拉伸制造工艺来制造肤曲面板5和支撑骨曲面板6，此工艺使材料已完全发生了塑性变形，尤其是肤曲面板5采用厚度只有0.3至1毫米的常规工业铝板，所以在反射面成型后，不但精度很高，其表面均方根σ值可达到0.05毫米以下，而且没有回弹应力，适用于各种曲率、各种形式的反射面。

3.本发明支撑骨架面板9的制造技术也是常规的和成熟的工艺，它实际上是一个不起反射作用的反射面，其特点是不但为工作反射面提供了高强度和大刚度的特性，同时为工作反射面与背架的连接、调整提供了极为方便和可靠的结构介面。又因支撑骨架面板9采用铆接结构，所以除了具有高强度、大刚度的特点外，还有体积小、重量轻、工艺简单、可靠性高、适应环境广泛的优点。

4.本发明以肤曲面拉伸模台3定位为基础，以粘合剂10、12与蜂窝夹层材料11为介质，肤曲面板5作为反射面单元的工作面，用真空负压工艺，在支撑骨架面板9的支撑骨曲面2上成型一层厚度为0.3至1毫米的高精度反射面构成本发明的核心技术特点。由于肤曲面板5的优良贴模精度和蜂窝夹层材料11的缓冲作用，使得支撑骨架面板9的支撑骨曲面板6的精度可缩性强，从而工艺简单、成本降低，反射面单元的工作面精度很高。反射面单元的面板、筋梁用模台拉伸，反射面单元的成型用模台定位、铆接的工艺方法，使其非常适合于在一般工厂条件下批量生产。

附图说明

图1是本发明高精度天线反射面制造方法最佳实施例的制造工艺流程图。

图1中：1为理论肤曲面、2为支撑骨曲面、3为肤曲面拉伸模台、4为支撑骨曲面拉伸模台、5为肤曲面板、6为支撑骨曲面板、7为Z型材筋梁、8为支撑骨架面铆接型架、9为支撑骨架面板、10和12为粘合剂、13为高精度天线反射面单元。

具体实施方式

本发明最佳实施例如图1所示，包括下列步骤：

(1)在XOY坐标系下，设计工作反射面的理论肤曲线，以理论肤曲线为母线绕x轴旋转一周形成理论肤曲面1，如图1-1。

(2)以理论肤曲面1为基准面法向后移3至10毫米设计支撑骨曲面2，法向后移的作用是两个面保持等距，实施例法向后移5毫米设计支撑骨曲面2，如图1-1。

(3)根据理论肤曲面1设计反射面单元的肤曲面拉伸模台3，根据支撑骨曲面2设计反射面单元的支撑骨曲面拉伸模台4。大、中型天线的反射面一般由分割成多种较小的反射面单元调整拼装，同一种反射面单元采用同一个拉伸模台制造。实施例肤曲面拉伸模台3采用铸铁材料，其表面经数控机加工而成高精度的肤曲面，如图1-2。支撑骨曲面拉伸模台4采用钢质模台体，表面为环氧树脂，由样板刮型工艺加工而成，采用此工艺加工主要降低工艺难度和加工成本，如图1-3。

(4)采用防锈铝板材或铝合金板材经淬火工艺，在肤曲面拉伸模台3上采用拉伸工艺构成肤曲面板5，它作为高精度反射面，肤曲面板5的厚度为0.3至1毫米，实施例采用0.5毫米厚的防锈铝板材，制成肤曲面板5，如图1-4。

(5)采用铝合金板材经淬火工艺，在支撑骨曲面拉伸模台4上采用拉伸工艺构成支撑骨曲面板6，它作为非工作反射面，支撑骨曲面板6的厚度为1.5至2毫米，铝合金板材淬火工艺的目的是有利于板材成型，实施例采用2毫米厚的2A12-O型铝合金板材经淬火工艺，制成支撑骨曲面板6，如图1-5。

(6)以支撑骨曲面板6背面曲面，设计Z型材筋梁拉弯模台，采用铝合金Z型材，在拉弯模台上由拉伸工艺构成铝合金Z型材筋梁7，Z型材筋梁7作为支撑骨曲面板6加强筋梁，提高刚强度。实施例铝合金Z型材拉弯模台采用钢质材料，由数控机加工而成。铝合金Z型材采用市售Z型材，在拉弯模台上由拉伸工艺构成铝合金Z型材筋梁7，如图1-6。

(7)根据支撑骨曲面2、Z型材筋梁7在支撑骨曲面板6背面的支撑结构，设计支撑骨架面铆接型架8，在支撑骨架面铆接型架8上将支撑骨曲面板6与Z型材筋梁7铆接构成支撑骨架面板9。支撑骨架面板9不但为工作反射面提供了高强度和大刚度的特性，同时为工作反射面与背架的连接、调整提供了极为方便和可靠的结构介面。又因支撑骨架面板9采用铆接结构，所以除了具有高强度、大刚度的特点外，还有体积小、重量轻、工艺简单、可靠性高、适应环境广泛的优点。实施例支撑骨架面铆接型架8采用钢质材料焊接，由数控机加工而成，如图1-6。

(8)在肤曲面拉伸模台3上，将肤曲面板5贴模定位放置，在其背面上涂一层粘合剂10后粘接蜂窝夹层材料11，在支撑骨架面板9的支撑骨曲面板6正面上涂一层粘合剂12后定位盖置在粘接蜂窝夹层材料11上，构成粘接结构的天线反射面单元。由于肤曲面板5的优良贴模精度和蜂窝夹层材料11的缓冲作用，使得支撑骨架面板9的支撑骨曲面板6的精度可缩性强，从而工艺简单、成本降低，反射面单元的工作面精度很高。窝夹层材料11的厚度为3至10毫米。实施例蜂窝夹层材料11采用厚度为0.04毫米铝质材料、边长为5毫米的六边形蜂窝结构构成厚度为5毫米的蜂窝夹层。粘合剂10和粘合剂12采用环氧树脂粘合剂，如图1-7。

(9)把肤曲面拉伸模台3及粘接结构的天线反射面单元套装在密封负压袋内，抽真空使密封负压袋内粘接结构的天线反射面单元贴模负压粘接，打开密封负压袋，粘接结构的天线反射面单元负压粘接最终获得整体结构的高精度天线反射面单元13。采用负压真空粘接的目的是利用大气压差和真空负压袋的柔软特性使肤曲面板5精密贴模，并在此状态下使肤曲面板5、支撑骨曲面板6与蜂窝夹层材料11之间粘接均匀牢固，最终获得整体结构的高精度天线反射面单元13，如图1-8。

Claims (2)

1.一种高精度天线反射面制造方法，其特征在于包括步骤：

①在XOY坐标系下，设计工作反射面的理论肤曲线，以理论肤曲线为母线绕x轴旋转一周形成理论肤曲面(1)；

②以理论肤曲面(1)为基准面法向后移3至10毫米设计支撑骨曲面(2)；

③根据理论肤曲面(1)设计反射面单元的肤曲面拉伸模台(3)，根据支撑骨曲面(2)设计反射面单元的支撑骨曲面拉伸模台(4)；

④采用防锈铝板材或铝合金板材经淬火工艺，在肤曲面拉伸模台(3)上采用拉伸工艺构成肤曲面板(5)；

⑤采用铝合金板材经淬火工艺，在支撑骨曲面拉伸模台(4)上采用拉伸工艺构成支撑骨曲面板(6)；

⑥以支撑骨曲面板(6)背面曲面，设计Z型材筋梁拉弯模台，采用铝合金Z型材，在Z型材筋梁拉弯模台上由拉伸工艺构成铝合金Z型材筋梁(7)；

⑦根据支撑骨曲面(2)、Z型材筋梁(7)在支撑骨曲面板(6)背面的支撑结构，设计支撑骨架面铆接型架(8)，在支撑骨架面铆接型架(8)上将支撑骨曲面板(6)与Z型材筋梁(7)铆接构成支撑骨架面板(9)；

⑧在肤曲面拉伸模台(3)上，将肤曲面板(5)贴模定位放置，在其背面上涂一层粘合剂(10)后粘接蜂窝夹层材料(11)，在支撑骨架面板(9)的支撑骨曲面板(6)正面上涂一层粘合剂(12)后定位盖置在粘接蜂窝夹层材料(11)上，构成粘接结构的天线反射面单元；

(9)把肤曲面拉伸模台(3)及粘接结构的天线反射面单元套装在密封负压袋内，抽真空使密封负压袋内粘接结构的天线反射面单元贴模负压粘接，打开密封负压袋，粘接结构的天线反射面单元负压粘接最终获得整体结构的高精度天线反射面单元(13)。

2.根据权利要求1所述的一种高精度天线反射面制造方法，其特征在于：高精度天线反射面单元(13)的肤曲面板(5)的厚度为0.3至1毫米、支撑骨曲面板(6)的厚度为1.5至2毫米，蜂窝夹层材料(11)的厚度为3至10毫米。

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