一種高精度大型射電天線的輕量化模具及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度大型射電天線的輕量化模具及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射電天線通常布局在干旱少雨的干燥氣候地區(qū)，耐溫、耐候、熱變形是電天線材料的主要挑戰(zhàn)；同時為了擴寬射電天線的有效頻段，一般需要加大射電天線的尺寸。上述兩點給使用傳統(tǒng)鋼制結(jié)構(gòu)的射電天線帶來了一些難以解決的問題，如超重或精度變差等。
[0003]復合材料具備了射電望遠鏡天線所要求的高性能、低成本、高剛度、輕質(zhì)量、熱穩(wěn)定性好、表面精度高等要求的全部性能。因此，用其制成的天線反射體及其模具，不但重量輕，而且強度及尺寸精度穩(wěn)定性都很高。同時，采用衍架及類似于船舶的隔艙結(jié)構(gòu)，與實體金屬相比，在能夠在提供相同的支撐面和承載能力的同時，極大地減輕模具的重量。將兩者的優(yōu)點結(jié)合使用，既是本發(fā)明的優(yōu)勢所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種質(zhì)輕、高強度、高精度的用于大型射電天線的輕量化模具及其制造方法。
[0005]一種高精度大型射電天線的輕量化模具，由多個模具單元拼接構(gòu)成，其特征在于:所述的模具單元包括模具型面和用于支撐模具型面的剛性結(jié)構(gòu)，剛性結(jié)構(gòu)包括鋼架和多個鋼隔板，多個鋼隔板豎向固定在鋼架的上表面并且多個鋼隔板的上表面與對應的模具型面的輪廓相配。
[0006]其中，所述的模具型面包括自下至上依次設置的型面方管層、玻璃鋼層和樹脂層；型面方管層由多個依次緊密平鋪的方管組成，型面方管層的下表面與多個鋼隔板的上表面相固定，方管與鋼隔板為相交設置。
[0007]其中，相鄰模具單元的模具型面之間留有拼接縫，在拼接縫內(nèi)填充有用于密封的樹脂。
[0008]其中，所述的模具單元為四個，四個模具單元沿模具的長軸方向依次進行分段。
[0009]其中，所述的樹脂為代木或可加工塑料。
[0010]—種高精度大型射電天線的輕量化模具的制造方法，其特征在于包括步驟:
[0011]①建立天線反射面復合材料模具曲面數(shù)學模型，根據(jù)曲面數(shù)學模型建立反射面單元模具模型；
[0012]②根據(jù)反射面單元模具模型設計模具剛性結(jié)構(gòu)，包括鋼架和多個鋼隔板，確定鋼隔板和鋼架的外形尺寸，采用熱乳鋼板經(jīng)機械加工工藝構(gòu)成鋼隔板，采用方鋼通過焊接加工工藝構(gòu)成鋼架；
[0013]③將多個鋼隔板豎向定位焊接固定鋼架的上表面，使多個鋼隔板的上表面與對應的模具型面輪廓相配，構(gòu)成復合材料模具的剛性結(jié)構(gòu)，焊接完成后將該剛性結(jié)構(gòu)進行退火熱處理；
[0014]④根據(jù)反射面單元模具模型設計模具型面層，包括自下至上依次設置型面鋼管層、玻璃鋼層和樹脂層，型面方管層采用多個依次緊密平鋪的方鋼管組成，通過焊接工藝將型面方管層的下表面與鋼格板的上表面連接在一起；
[0015]⑤在型面鋼管層上表面，通過手糊工藝將玻璃纖維織物及樹脂刷涂粘接在型面鋼管層上，并按照相關(guān)工藝固化成型構(gòu)成模具型面玻璃鋼層；
[0016]⑥在玻璃鋼層上表面，通過機械涂覆工藝在真空狀態(tài)下將樹脂層涂覆在玻璃鋼層上表面，并按照相關(guān)工藝固化成型構(gòu)成模具型面樹脂層；
[0017]⑦根據(jù)反射面單元模具模型，對復合材料模具單元表面樹脂層進行機械加工，通過機械加工制備出模具單元間密封槽，用樹脂對模具型面樹脂層表面的缺陷進行修補，加熱固化后，進行機械精加工，完成后對模具樹脂層非天線區(qū)域進行打磨處理并噴涂樹脂膠衣層，構(gòu)成模具密封區(qū)，實現(xiàn)大型天線反射面復合材料模具單元的制備。
[0018]⑧通過中心線定位實現(xiàn)模具拼接，并根據(jù)型面刻度線測量值，調(diào)整確定相鄰模具間距，通過水準儀進行粗調(diào)平，然后采用激光跟蹤儀測量設備進行精調(diào)，以實現(xiàn)大型輕量化模具的高精度，調(diào)整完成后，用定位銷及螺栓將模具連接板固定后焊接在模具鋼支架連接處，用樹脂糊將模具單元間密封槽填平，實現(xiàn)高精度大型射電天線的輕量化模具的制造。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的有益效果為:
[0020]1.與傳統(tǒng)金屬模具相比，該輕量化模具結(jié)構(gòu)設計相對簡單，采用鋼架和鋼格板組合的方法，提供模具型面的支撐，保證了模具的整體剛度，而且使模具重量得到大幅度的降低，減小了模具因自重所引起的變形，有利于實現(xiàn)模具的制造精度。
[0021 ] 2.與金屬模具受設備尺寸限制，所加工的模具單元面積小，需多塊拼接相比，該輕量化模具采用大型分塊方案，減少了模具單元間的拼接裝配，既減少了裝配的累積誤差，又降低了真空泄漏的幾率，有利于實現(xiàn)模具的高精度和氣密性。
[0022]3.該輕量化模具易于實現(xiàn)機械加工和批量制造，且成本較低，與傳統(tǒng)模具相比，其加工速度快，研制周期短，有利于實現(xiàn)新產(chǎn)品的快速研發(fā)，能夠?qū)κ袌鲂枨罂焖夙憫?，有利于提高市場競爭力?br>【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明模具的分區(qū)示意圖。
[0024]圖2是模具單元的局部剖面示意圖。
[0025]圖3是模具型面的局部放大示意圖。
[0026]圖中，1為模具型面，2為剛性結(jié)構(gòu)，3為鋼隔板、4為鋼架、5為方管層、6為玻璃鋼層、7為樹脂層。
【具體實施方式】
[0027]下面，結(jié)合圖1-圖3，對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]—種高精度大型射電天線的輕量化模具，由多個模具單元拼接構(gòu)成，其特征在于:所述的模具單元包括模具型面1和用于支撐模具型面的剛性結(jié)構(gòu)2，剛性結(jié)構(gòu)2包括鋼架4和多個鋼隔板3，多個鋼隔板3豎向固定在鋼架4的上表面并且多個鋼隔板3的上表面與對應的模具型面1的輪廓相配。
[0029]其中，所述的模具型面1包括自下至上依次設置的型面方管層5、玻璃鋼層6和樹脂層7 ;型面方管層5由多個依次緊密平鋪的方管組成，型面方管層5的下表面與多個鋼隔板3的上表面相固定，方管與鋼隔板3為相交設置。
[0030]其中，相鄰模具單元的模具型面1之間留有拼接縫，在拼接縫內(nèi)填充有用于密封的樹脂。
[0031]其中，所述的模具單元為四個，四個模具單元沿模具的長軸方向依次進行分段。
[0032]其中，所述的樹脂為代木或可加工塑料。
[0033]—種高精度大型射電天線的輕量化模具的制造方法，其特征在于包括步驟:
[0034](1)建立天線反射面復合材料模具曲面數(shù)學模型。模具單元曲面一般為整個模具的一個單元，一般分解為多種的、較小的模具單元，根據(jù)曲面數(shù)學模型建立反射面單元模具模型。實施例將整個模具分解為4個模具單元，如圖1。
[0035](2)根據(jù)反射面單元模具模型設計模具剛性結(jié)構(gòu)2，包括鋼架4和多個鋼隔板3，確定鋼隔板3和鋼架4的外形尺寸。實施例采用熱乳鋼板經(jīng)機械加工工藝構(gòu)成鋼隔板，采用方鋼通過焊接加工工藝構(gòu)成鋼架，如圖2;
[0036](3)將多個鋼隔板3豎向定位焊接固定鋼架4的上表面，使多個鋼隔板3的上表面與對應的模具型面1輪廓相配，構(gòu)成復合材料模具的剛性結(jié)構(gòu)2，焊接完成后將該剛性結(jié)構(gòu)2進行退火熱處理。實施例中鋼架的主梁、立柱采用100mm X 100mm X 5mm的方鋼焊接，斜撐采用60mm X 60mm X 4mm的方鋼焊接;鋼隔板為6mm熱乳鋼板，按照型面以每隔500mm為一橫截面，并由頂部向下預留出玻璃鋼與代木的厚度，通過數(shù)模進行精確的加工，并同樣以500_的間距依序焊接在衍架上。每個區(qū)段均由15-16個地腳板，通過調(diào)整螺