專利名稱：一種高精度天線反射面制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信及測(cè)控領(lǐng)域中的一種高精度天線反射面制造方法，特別適用于工作在高頻段尤其是Ka頻段的各種口徑、各種形式的反射面天線用作高精度、大剛度、輕重量和室外工作天線反射面的批量制造。
背景技術(shù)：
隨著通信、測(cè)控技術(shù)的飛速發(fā)展，工作頻段越來(lái)越高，因而對(duì)天線反射面高精度的要求越來(lái)越高，目前在高頻段工作的反射面天線的反射面，特別是工作在Ka頻段的天線反射面制造方法只有傳統(tǒng)機(jī)械加工方法和柔性模具加工方法，這兩種加工方法在性能和操作上存在某些缺陷傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，雖然用金屬的反射面毛坯可以加工出較理想的精度，但其不足僅限于應(yīng)用在單件、小天線的反射面制造，并由于機(jī)加工的工藝要求使最終加工出的反射面產(chǎn)品具有很大重量和高成本，構(gòu)成了天線反射面在高精度應(yīng)用領(lǐng)域中制造的關(guān)鍵技術(shù)弱點(diǎn)，特別不適應(yīng)大型天線和批量生產(chǎn)的要求。
中國(guó)專利號(hào)為97109409.8、名稱為《高精度反射器面板成型裝置》專利中公開(kāi)了一種柔性模具加工方法，該方法雖然目前能制造出較大口徑天線的高精度反射面，但其反射面的制造存在以下不足①反射面在成型過(guò)程及成型后，材料始終處在其彈性變形范圍，反射面的高精度型面僅靠粘合劑的粘接力維持，因此反射面的可成型曲率很小、內(nèi)應(yīng)力較大、對(duì)天線形式的適用范圍很小是該方法的關(guān)鍵技術(shù)弱點(diǎn)。
②反射面的剛度主要由蜂窩夾層的厚度提供，高剛度的反射面必需較大厚度的蜂窩結(jié)構(gòu)支撐，故反射面體積大，重量大，極不適應(yīng)天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和用戶要求。
③反射面的工作面鋁板，有特殊苛刻指標(biāo)要求，柔性模具須有較高的調(diào)整和工作環(huán)境要求，制造成本高，不適應(yīng)一般工廠環(huán)境條件和批量生產(chǎn)。
④大、中型天線的反射面一般由分割成多塊較小的反射面單元調(diào)整拼裝，反射面單元和天線背架之間必須有反射面調(diào)整機(jī)構(gòu)，但該方法由于反射面的薄板及其蜂窩結(jié)構(gòu)，使反射面單元和調(diào)整機(jī)構(gòu)之間連接性很差，強(qiáng)度低，可靠性低，不適應(yīng)大風(fēng)負(fù)荷技術(shù)條件的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種用常規(guī)的、成熟的天線反射面加工工藝制造的曲率不受限制、高精度、大剛度的高精度天線反射面制造方法，并且本發(fā)明方法制造的天線反射面不但精度高、剛度大、可適用各種曲率、各種口徑、各種形式的反射面天線，而且還具有反射面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其厚度較薄，重量也較輕，加工工藝簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，價(jià)格成本低廉，性能穩(wěn)定可靠，天線整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)靈活，在一般工廠環(huán)境條件下就能批量生產(chǎn)制造等特點(diǎn)，特別適用于各種應(yīng)用環(huán)境下的高精度天線反射面的批量生產(chǎn)制造。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括步驟①在XOY坐標(biāo)系下，設(shè)計(jì)工作反射面的理論膚曲線，以理論膚曲線為母線繞x軸旋轉(zhuǎn)一周形成理論膚曲面1；②以理論膚曲面1為基準(zhǔn)面法向后移3至10毫米設(shè)計(jì)支撐骨曲面2；③根據(jù)理論膚曲面1設(shè)計(jì)反射面單元的膚曲面拉伸模臺(tái)3，根據(jù)支撐骨曲面2設(shè)計(jì)反射面單元的支撐骨曲面拉伸模臺(tái)4；④采用防銹鋁板材或鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，在膚曲面拉伸模臺(tái)3上采用拉伸工藝構(gòu)成膚曲面板5；⑤采用鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，在支撐骨曲面拉伸模臺(tái)4上采用拉伸工藝構(gòu)成支撐骨曲面板6；⑥以支撐骨曲面板6背面曲面，設(shè)計(jì)Z型材筋梁拉彎模臺(tái)，采用鋁合金Z型材，在Z型材筋梁拉彎模臺(tái)上由拉伸工藝構(gòu)成鋁合金Z型材筋梁7；⑦根據(jù)支撐骨曲面2、Z型材筋梁7在支撐骨曲面板6背面的支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)支撐骨架面鉚接型架8，在支撐骨架面鉚接型架8上將支撐骨曲面板6與Z型材筋梁7鉚接構(gòu)成支撐骨架面板9；⑧在膚曲面拉伸模臺(tái)3上，將膚曲面板5貼模定位放置，在其背面上涂一層粘合劑10后粘接蜂窩夾層材料11，在支撐骨架面板9的支撐骨曲面板6正面上涂一層粘合劑12后定位蓋置在粘接蜂窩夾層材料11上，構(gòu)成粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元；⑨把膚曲面拉伸模臺(tái)3及粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元套裝在密封負(fù)壓袋內(nèi)，抽真空使密封負(fù)壓袋內(nèi)粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元貼模負(fù)壓粘接，打開(kāi)密封負(fù)壓袋，粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元負(fù)壓粘接最終獲得整體結(jié)構(gòu)的高精度天線反射面單元13。
本發(fā)明高精度天線反射面單元13的膚曲面板5的厚度為0.3至1毫米、支撐骨曲面板6的厚度為1.5至2毫米，蜂窩夾層材料11的厚度為3至10毫米。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明克服了傳統(tǒng)制造工藝的不足，采用了成熟的模臺(tái)拉伸蒙皮和筋梁鉚接結(jié)構(gòu)形式，在成形的高精度天線反射面單元13中，由支撐骨曲面板6與Z型材筋梁7鉚接而成的支撐骨架面板9構(gòu)成反射面單元的非工作反射面，主要滿足反射面單元的高強(qiáng)度、大剛度要求。膚曲面板5構(gòu)成反射面單元的工作反射面，主要為反射面提供高精度工作面。蜂窩夾層11構(gòu)成反射面單元上述二者之間連接支撐，主要為在非工作面上形成重量輕、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，剛度大，可靠性高，而且重量輕，成本低，適應(yīng)各種形式和口徑的反射面天線。
2.本發(fā)明克服了柔性模具加工方法制造工藝的不足，采用了常規(guī)、成熟的反射面蒙皮模臺(tái)拉伸制造工藝來(lái)制造膚曲面板5和支撐骨曲面板6，此工藝使材料已完全發(fā)生了塑性變形，尤其是膚曲面板5采用厚度只有0.3至1毫米的常規(guī)工業(yè)鋁板，所以在反射面成型后，不但精度很高，其表面均方根σ值可達(dá)到0.05毫米以下，而且沒(méi)有回彈應(yīng)力，適用于各種曲率、各種形式的反射面。
3.本發(fā)明支撐骨架面板9的制造技術(shù)也是常規(guī)的和成熟的工藝，它實(shí)際上是一個(gè)不起反射作用的反射面，其特點(diǎn)是不但為工作反射面提供了高強(qiáng)度和大剛度的特性，同時(shí)為工作反射面與背架的連接、調(diào)整提供了極為方便和可靠的結(jié)構(gòu)介面。又因支撐骨架面板9采用鉚接結(jié)構(gòu)，所以除了具有高強(qiáng)度、大剛度的特點(diǎn)外，還有體積小、重量輕、工藝簡(jiǎn)單、可靠性高、適應(yīng)環(huán)境廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
4.本發(fā)明以膚曲面拉伸模臺(tái)3定位為基礎(chǔ)，以粘合劑10、12與蜂窩夾層材料11為介質(zhì)，膚曲面板5作為反射面單元的工作面，用真空負(fù)壓工藝，在支撐骨架面板9的支撐骨曲面2上成型一層厚度為0.3至1毫米的高精度反射面構(gòu)成本發(fā)明的核心技術(shù)特點(diǎn)。由于膚曲面板5的優(yōu)良貼模精度和蜂窩夾層材料11的緩沖作用，使得支撐骨架面板9的支撐骨曲面板6的精度可縮性強(qiáng)，從而工藝簡(jiǎn)單、成本降低，反射面單元的工作面精度很高。反射面單元的面板、筋梁用模臺(tái)拉伸，反射面單元的成型用模臺(tái)定位、鉚接的工藝方法，使其非常適合于在一般工廠條件下批量生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明高精度天線反射面制造方法最佳實(shí)施例的制造工藝流程圖。
圖1中1為理論膚曲面、2為支撐骨曲面、3為膚曲面拉伸模臺(tái)、4為支撐骨曲面拉伸模臺(tái)、5為膚曲面板、6為支撐骨曲面板、7為Z型材筋梁、8為支撐骨架面鉚接型架、9為支撐骨架面板、10和12為粘合劑、13為高精度天線反射面單元。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明最佳實(shí)施例如圖1所示，包括下列步驟(1)在XOY坐標(biāo)系下，設(shè)計(jì)工作反射面的理論膚曲線，以理論膚曲線為母線繞x軸旋轉(zhuǎn)一周形成理論膚曲面1，如圖1-1。
(2)以理論膚曲面1為基準(zhǔn)面法向后移3至10毫米設(shè)計(jì)支撐骨曲面2，法向后移的作用是兩個(gè)面保持等距，實(shí)施例法向后移5毫米設(shè)計(jì)支撐骨曲面2，如圖1-1。
(3)根據(jù)理論膚曲面1設(shè)計(jì)反射面單元的膚曲面拉伸模臺(tái)3，根據(jù)支撐骨曲面2設(shè)計(jì)反射面單元的支撐骨曲面拉伸模臺(tái)4。大、中型天線的反射面一般由分割成多種較小的反射面單元調(diào)整拼裝，同一種反射面單元采用同一個(gè)拉伸模臺(tái)制造。實(shí)施例膚曲面拉伸模臺(tái)3采用鑄鐵材料，其表面經(jīng)數(shù)控機(jī)加工而成高精度的膚曲面，如圖1-2。支撐骨曲面拉伸模臺(tái)4采用鋼質(zhì)模臺(tái)體，表面為環(huán)氧樹(shù)脂，由樣板刮型工藝加工而成，采用此工藝加工主要降低工藝難度和加工成本，如圖1-3。
(4)采用防銹鋁板材或鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，在膚曲面拉伸模臺(tái)3上采用拉伸工藝構(gòu)成膚曲面板5，它作為高精度反射面，膚曲面板5的厚度為0.3至1毫米，實(shí)施例采用0.5毫米厚的防銹鋁板材，制成膚曲面板5，如圖1-4。
(5)采用鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，在支撐骨曲面拉伸模臺(tái)4上采用拉伸工藝構(gòu)成支撐骨曲面板6，它作為非工作反射面，支撐骨曲面板6的厚度為1.5至2毫米，鋁合金板材淬火工藝的目的是有利于板材成型，實(shí)施例采用2毫米厚的2A12-O型鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，制成支撐骨曲面板6，如圖1-5。
(6)以支撐骨曲面板6背面曲面，設(shè)計(jì)Z型材筋梁拉彎模臺(tái)，采用鋁合金Z型材，在拉彎模臺(tái)上由拉伸工藝構(gòu)成鋁合金Z型材筋梁7，Z型材筋梁7作為支撐骨曲面板6加強(qiáng)筋梁，提高剛強(qiáng)度。實(shí)施例鋁合金Z型材拉彎模臺(tái)采用鋼質(zhì)材料，由數(shù)控機(jī)加工而成。鋁合金Z型材采用市售Z型材，在拉彎模臺(tái)上由拉伸工藝構(gòu)成鋁合金Z型材筋梁7，如圖1-6。
(7)根據(jù)支撐骨曲面2、Z型材筋梁7在支撐骨曲面板6背面的支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)支撐骨架面鉚接型架8，在支撐骨架面鉚接型架8上將支撐骨曲面板6與Z型材筋梁7鉚接構(gòu)成支撐骨架面板9。支撐骨架面板9不但為工作反射面提供了高強(qiáng)度和大剛度的特性，同時(shí)為工作反射面與背架的連接、調(diào)整提供了極為方便和可靠的結(jié)構(gòu)介面。又因支撐骨架面板9采用鉚接結(jié)構(gòu)，所以除了具有高強(qiáng)度、大剛度的特點(diǎn)外，還有體積小、重量輕、工藝簡(jiǎn)單、可靠性高、適應(yīng)環(huán)境廣泛的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例支撐骨架面鉚接型架8采用鋼質(zhì)材料焊接，由數(shù)控機(jī)加工而成，如圖1-6。
(8)在膚曲面拉伸模臺(tái)3上，將膚曲面板5貼模定位放置，在其背面上涂一層粘合劑10后粘接蜂窩夾層材料11，在支撐骨架面板9的支撐骨曲面板6正面上涂一層粘合劑12后定位蓋置在粘接蜂窩夾層材料11上，構(gòu)成粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元。由于膚曲面板5的優(yōu)良貼模精度和蜂窩夾層材料11的緩沖作用，使得支撐骨架面板9的支撐骨曲面板6的精度可縮性強(qiáng)，從而工藝簡(jiǎn)單、成本降低，反射面單元的工作面精度很高。窩夾層材料11的厚度為3至10毫米。實(shí)施例蜂窩夾層材料11采用厚度為0.04毫米鋁質(zhì)材料、邊長(zhǎng)為5毫米的六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)構(gòu)成厚度為5毫米的蜂窩夾層。粘合劑10和粘合劑12采用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑，如圖1-7。
(9)把膚曲面拉伸模臺(tái)3及粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元套裝在密封負(fù)壓袋內(nèi)，抽真空使密封負(fù)壓袋內(nèi)粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元貼模負(fù)壓粘接，打開(kāi)密封負(fù)壓袋，粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元負(fù)壓粘接最終獲得整體結(jié)構(gòu)的高精度天線反射面單元13。采用負(fù)壓真空粘接的目的是利用大氣壓差和真空負(fù)壓袋的柔軟特性使膚曲面板5精密貼模，并在此狀態(tài)下使膚曲面板5、支撐骨曲面板6與蜂窩夾層材料11之間粘接均勻牢固，最終獲得整體結(jié)構(gòu)的高精度天線反射面單元13，如圖1-8。
權(quán)利要求
1.一種高精度天線反射面制造方法，其特征在于包括步驟①在XOY坐標(biāo)系下，設(shè)計(jì)工作反射面的理論膚曲線，以理論膚曲線為母線繞x軸旋轉(zhuǎn)一周形成理論膚曲面(1)；②以理論膚曲面(1)為基準(zhǔn)面法向后移3至10毫米設(shè)計(jì)支撐骨曲面(2)；③根據(jù)理論膚曲面(1)設(shè)計(jì)反射面單元的膚曲面拉伸模臺(tái)(3)，根據(jù)支撐骨曲面(2)設(shè)計(jì)反射面單元的支撐骨曲面拉伸模臺(tái)(4)；④采用防銹鋁板材或鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，在膚曲面拉伸模臺(tái)(3)上采用拉伸工藝構(gòu)成膚曲面板(5)；⑤采用鋁合金板材經(jīng)淬火工藝，在支撐骨曲面拉伸模臺(tái)(4)上采用拉伸工藝構(gòu)成支撐骨曲面板(6)；⑥以支撐骨曲面板(6)背面曲面，設(shè)計(jì)Z型材筋梁拉彎模臺(tái)，采用鋁合金Z型材，在Z型材筋梁拉彎模臺(tái)上由拉伸工藝構(gòu)成鋁合金Z型材筋梁(7)；⑦根據(jù)支撐骨曲面(2)、Z型材筋梁(7)在支撐骨曲面板(6)背面的支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)支撐骨架面鉚接型架(8)，在支撐骨架面鉚接型架(8)上將支撐骨曲面板(6)與Z型材筋梁(7)鉚接構(gòu)成支撐骨架面板(9)；⑧在膚曲面拉伸模臺(tái)(3)上，將膚曲面板(5)貼模定位放置，在其背面上涂一層粘合劑(10)后粘接蜂窩夾層材料(11)，在支撐骨架面板(9)的支撐骨曲面板(6)正面上涂一層粘合劑(12)后定位蓋置在粘接蜂窩夾層材料(11)上，構(gòu)成粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元；(9)把膚曲面拉伸模臺(tái)(3)及粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元套裝在密封負(fù)壓袋內(nèi)，抽真空使密封負(fù)壓袋內(nèi)粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元貼模負(fù)壓粘接，打開(kāi)密封負(fù)壓袋，粘接結(jié)構(gòu)的天線反射面單元負(fù)壓粘接最終獲得整體結(jié)構(gòu)的高精度天線反射面單元(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度天線反射面制造方法，其特征在于高精度天線反射面單元(13)的膚曲面板(5)的厚度為0.3至1毫米、支撐骨曲面板(6)的厚度為1.5至2毫米，蜂窩夾層材料(11)的厚度為3至10毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高精度天線反射面制造方法，它涉及通信、測(cè)控領(lǐng)域中的一種高精度、大剛度、輕重量的天線反射面制造。它以膚曲面拉伸模臺(tái)定位為基礎(chǔ)，以粘合劑與蜂窩夾層材料為介質(zhì)，膚曲面板作為反射面單元的工作面，用真空負(fù)壓工藝，在支撐骨架面板的支撐骨曲面上成型制造成高精度反射面。本發(fā)明還具有精度高、剛度大、可適用各種曲率、各種口徑、各種形式的反射面天線，反射面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其厚度較薄，重量也較輕，加工工藝簡(jiǎn)單，安裝調(diào)整方便，價(jià)格成本低廉，性能穩(wěn)定可靠，天線整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)靈活，在一般工廠環(huán)境條件下就能批量生產(chǎn)制造等特點(diǎn)，特別適用于各種應(yīng)用環(huán)境下的高精度天線反射面的批量生產(chǎn)制造。
文檔編號(hào)H01Q15/14GK1658434SQ20051001240
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者馮貞國(guó), 白玉魁 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所