本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的一種高精度碳纖維環(huán)焦天線副反射面的制造方法。特別適用于車載、船載等移動載體上環(huán)焦天線副反射面的批量制造。

背景技術(shù)：

天線副反射面的精度對于天線增益和效率的影響巨大，隨著副反射面表面精度的降低，天線增益和效率也會降低。因此，提高副反射面的剛度和精度在天線副反射面設(shè)計(jì)中非常重要。隨著副反射面的重量增加，從而引起的自重變形也會增加，如何提高精度及剛度，降低自重變形是我們要解決的問題。

傳統(tǒng)環(huán)焦副反射面生產(chǎn)工藝步驟較多，其結(jié)構(gòu)為鑄鋁合金結(jié)構(gòu)，為了防止腐蝕，制作完成后還需要發(fā)泡對其進(jìn)行填充，因鋁合金的膨脹系數(shù)較大，在溫度區(qū)間變化較大時(shí)，易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致精度不穩(wěn)定。

碳維復(fù)合材料制作而成的副反射面，一般可以采用碳纖維夾芯結(jié)構(gòu)或蒙皮+加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)形式，蜂窩芯是最常用的夾層結(jié)構(gòu)芯材，一般常用的有鋁蜂窩和芳綸紙蜂窩。鋁蜂窩由鋁箔制成，剛度好，抗剪能力高，但鋁蜂窩與碳纖維復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)相差兩個(gè)數(shù)量級，成型時(shí)易產(chǎn)生較大的應(yīng)力，芳綸紙蜂窩密度小，有較高的壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，與碳纖維組裝時(shí)易協(xié)調(diào)，但是對于本文所述的環(huán)焦副反射面曲率變化較大，不易于成型，并且若使用芳綸紙蜂窩還需預(yù)先對其進(jìn)行固化，成型步驟復(fù)雜。

碳纖維環(huán)焦天線副反射面成型技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)是凸尖的成型，第一，成型凸尖的模具不易于加工，第二，成型凸尖時(shí)，若壓力傳遞不到位，易形成凸尖部分與模具虛貼情況，第三，成型后，若用力不當(dāng)或操作不正確，脫模時(shí)易損壞凸尖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)副反射面加工的缺點(diǎn)及難點(diǎn)，提供一種碳纖維復(fù)合材料外蒙皮、碳纖維復(fù)合材料上蒙皮，填充夾芯材料一體成型的環(huán)焦天線副反射面的制造方法。通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)副反射面生產(chǎn)工藝流程的簡化，本發(fā)明還具有精度高、剛度大、強(qiáng)度大、變形小、抗震性好、加工工藝簡單、適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

提供了一種高精度碳纖維環(huán)焦天線副反射面的制造方法，其中包括以下步驟：

S1.制備模具：建立模具的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)模具的數(shù)學(xué)模型制備模具，

S2.建立副反射面的數(shù)學(xué)模型：根據(jù)模具的數(shù)學(xué)模型，建立所需的副反射面的數(shù)學(xué)模型，副反射面的數(shù)學(xué)模型由凸尖部分和主體部分組成；

S3.制備夾芯：建立夾芯材料的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)夾芯材料的數(shù)學(xué)模型制備夾芯；

S4.制備金屬層：在S1中得到的模具內(nèi)噴涂金屬材料制備金屬層；

S5.制備副反射面凸尖：

①測量S2中夾芯部分的外表面尺寸，根據(jù)該尺寸制備對應(yīng)的圓形的外層預(yù)浸料；

②根據(jù)外層預(yù)浸料的所占凸尖部分的填充體積測量凸尖的剩余體積，根據(jù)凸尖的剩余體積制備多層直徑遞減的圓形的內(nèi)層預(yù)浸料；

③按照直徑由大至小的放置方式依次將外層預(yù)浸料和各個(gè)內(nèi)層預(yù)浸料置入模具內(nèi)，保證多層預(yù)浸料同心并使用工裝壓實(shí)以制備副反射面凸尖；

S6.合型：在模具內(nèi)鋪設(shè)外蒙皮，將夾芯置入外蒙皮中調(diào)整夾芯底部平面使其與副反射面凸尖的上表面相對接；

S7.成型：將S6中合型完畢的材料置入熱壓罐中進(jìn)行成型。

進(jìn)一步的，所述的S5中第③步的具體步驟為：按照直徑由小至大的排列方式將外層預(yù)浸料和多層內(nèi)層預(yù)浸料上下依次排列，每三層預(yù)浸料之間鋪設(shè)一層膠膜，并按照由大至小的放置方式依次將鋪設(shè)完畢膠膜的外層預(yù)浸料和內(nèi)層預(yù)浸料置入模具內(nèi)，保證多層預(yù)浸料同心并使用工裝壓實(shí)以制備副反射面凸尖。

進(jìn)一步的，在S6步驟中，鋪設(shè)外蒙皮的具體步驟為，在S3中得到的金屬層外位于凸尖上方鋪覆碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料的中央形成圓形開口，碳纖維預(yù)浸料中央的圓形開口與副反射面凸尖的外緣相搭接。

進(jìn)一步的，調(diào)整碳纖維預(yù)浸料中央的圓形開口與副反射面凸尖的外緣相搭接后，在夾芯的上表面中央開始埋設(shè)預(yù)埋件，預(yù)埋件埋設(shè)完畢后在夾芯的上表面鋪設(shè)作為上蒙皮的碳纖維預(yù)浸料，當(dāng)上蒙皮鋪覆完畢將外蒙皮、夾芯和上蒙皮調(diào)整至外緣齊平。

進(jìn)一步的，所得到的外蒙皮的邊緣設(shè)有彎折的翻邊。

進(jìn)一步的，所述的外蒙皮的內(nèi)表面和上蒙皮的下表面都鋪設(shè)有粘接用膠膜。

進(jìn)一步的，所述的S3步驟中的夾芯均分為四瓣，各瓣之間皆鋪設(shè)有粘接用膠膜。

進(jìn)一步的，所述的S4步驟中在模具的內(nèi)表面上先噴涂脫模劑再噴涂金屬鋁，以得到金屬層；

本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.采用碳纖維泡沫芯結(jié)構(gòu)，為其余副反射面夾芯材料的選取提供參考；

2.一體成型技術(shù)的應(yīng)用，副反射面材料選用碳纖維泡沫夾芯結(jié)構(gòu)較金屬副反射面減重≥64.9％，較碳纖維預(yù)浸料(蒙皮+加強(qiáng)筋)副反射面減重≥41.3％，從而可達(dá)到對副反射面支撐，電機(jī)等進(jìn)行輕量化的連帶設(shè)計(jì)，降低成本；

3.一體成型技術(shù)的應(yīng)用，減少了零件在裝配時(shí)產(chǎn)生的累積誤差。

4.針對碳纖維環(huán)焦天線副反射面采用一體成型技術(shù)時(shí)，成型凸尖的模具不易于加工；若壓力傳遞不到位，易形成凸尖部分與模具虛貼情況；成型后，若用力不當(dāng)或操作不正確，脫模時(shí)易損壞凸尖等問題，通過本技術(shù)的實(shí)施，克服了以上問題，研制出的碳纖維環(huán)焦天線副反射面型面精度優(yōu)于0.05mm(r.m.s)，滿足設(shè)計(jì)要求，電性能測試效果良好。

5.本發(fā)明采用碳纖維復(fù)合材料，其熱膨脹系數(shù)低，所得到的高精度碳纖維環(huán)焦副反射面熱穩(wěn)定性好，在極地等環(huán)境溫差很大地區(qū)，比金屬反射面保精度能力強(qiáng)。

6.本發(fā)明采用轉(zhuǎn)移法得到的金屬反射面，可得到與金屬一樣的反射效率，不會受碳纖維復(fù)合材料電阻大的影響。

7.本發(fā)明與傳統(tǒng)制作環(huán)焦天線副反射面相比，簡化了成型步驟，降低了制作成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明爆炸視圖

圖2是本發(fā)明剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1和圖2，下面對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

提供了一種高精度碳纖維環(huán)焦天線副反射面，包括凸尖1，外蒙皮2，夾芯3，金屬預(yù)埋件4，上蒙皮5，所述的凸尖1由金屬反射層和多層直徑遞減的圓形的內(nèi)碳纖維預(yù)浸料復(fù)合在一起形成錐形體。所述的外蒙皮2包括復(fù)合在一起的金屬反射層和外蒙皮碳纖維預(yù)浸料鋪覆層，在外蒙皮中位于凸尖上方設(shè)有夾芯材料3，夾芯材料為泡沫，所述的上蒙皮5覆蓋在夾芯材料3上方，上蒙皮為碳纖維預(yù)浸料鋪覆層，夾芯的底面為平面，所述的凸尖的頂面剛好可以對接在夾芯的底面處形成外壁為弧形的錐體。

所述的凸尖1，外蒙皮2，夾芯3，金屬預(yù)埋件4，上蒙皮5通過膠膜進(jìn)行縫隙填充，采用熱壓工藝制作為一體成型結(jié)構(gòu)。

以下根據(jù)附圖對發(fā)明的制作工藝做進(jìn)一步說明：

所述的高精度碳纖維環(huán)焦天線副反射面的制作具體步驟如下：

第一步：建立環(huán)焦副反射面的曲面數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)加工環(huán)焦副反射面成型模具，副反射面的數(shù)學(xué)模型由凸尖部分和主體部分組成：采用鑄鐵材料制作模具，模具為凹模，型面經(jīng)數(shù)控加工成為環(huán)焦副反射面模具，所述模具為分體結(jié)構(gòu)，易于成型和脫模，所述模具包含埋件定位工裝，易于金屬預(yù)埋件4定位；

第二步：制作金屬反射層：在環(huán)焦副反射面模具上先噴涂脫模劑再噴涂金屬鋁，以得到金屬層，在噴涂金屬鋁以前，保證模具頂點(diǎn)脫膜劑清理干凈；

第三步：制備副反射面凸尖：①通過軟件測量凸尖的外表面尺寸，根據(jù)該尺寸制備一層或者多層等體積的對應(yīng)的圓形的外層預(yù)浸料；②根據(jù)外層預(yù)浸料的所占凸尖部分的填充體積測量凸尖的剩余體積，根據(jù)凸尖的剩余體積制備多層直徑遞減的圓形的內(nèi)層預(yù)浸料；③按照直徑由小至大的排列方式將外層預(yù)浸料和多層內(nèi)層預(yù)浸料上下依次排列，每三/四層預(yù)浸料之間鋪設(shè)一層膠膜，并按照直徑由大至小的放置方式依次將外層預(yù)浸料和內(nèi)層預(yù)浸料置入模具的金屬層上方，保證多層預(yù)浸料同心，并使用工裝在模具的凸尖制備處壓實(shí)以制備副反射面凸尖；

第四步：鋪覆外蒙皮：本發(fā)明采用將4層碳纖維預(yù)浸料，各層以搭接方式按0°、22.5°、45°、67.5°方向依次鋪貼，在S3中得到的金屬層外位于凸尖上方鋪覆碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料的中央形成圓形開口，碳纖維預(yù)浸料中央的圓形開口與副反射面凸尖的外緣相搭接

第五步：鋪覆加厚邊：在外蒙皮的外沿處鋪覆加厚邊，加厚邊的材料為碳纖維預(yù)浸料，按加厚邊的高度進(jìn)行下料鋪覆形成外蒙皮翻邊；

第六步：鋪覆夾芯材料：建立夾芯材料的數(shù)學(xué)模型，夾芯材料通過數(shù)控加工成型，在外蒙皮的內(nèi)表面上鋪覆一層膠膜，調(diào)整外蒙皮中央的圓形開口與副反射面凸尖的外緣相搭接后，在夾芯的上表面中央開始埋設(shè)預(yù)埋件，預(yù)埋件埋設(shè)完畢后在夾芯的上表面鋪設(shè)作為上蒙皮的碳纖維預(yù)浸料，當(dāng)上蒙皮鋪覆完畢將外蒙皮、夾芯和上蒙皮調(diào)整至外緣齊平；

第七步：金屬預(yù)埋件定位：采用工裝定位金屬預(yù)埋件；

第八步：鋪覆上蒙皮：在夾芯材料上鋪覆一層膠膜，在膠膜上鋪覆4層金屬埋件加固層，而后將3層碳纖維預(yù)浸料以搭接方式按60°、30°、0°方向依次鋪貼，形成上蒙皮。

第九步：將制備完畢的副反射面組件，送入熱壓罐中，通過熱壓罐固化工藝進(jìn)行固化。