[發明專利]一種小口徑大曲率超精密天線面板成形方法

有效

• 申請號: 201910847211.1
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110666448B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李小強;孟慶闊;李東升;韓凱;王明明;馮麗
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了一種小口徑大曲率超精密天線面板的成形方法，所述面板為夾層結構，包括工作板、背板以及置于工作板和背板之間的蜂窩芯，所述方法包括步驟：建立工作板的理論型面；設計制作漸進成形模具；漸進成形工作板和背板；成形蜂窩夾層結構天線面板；超精密加工天線面板。本發明將漸進成形與超精密加工相結合，使超精密天線面板反射面的型面誤差RMS達到20μm以內，以達到太赫茲波段內工作的緊縮場反射面板精度要求，同時實現小口徑大曲率天線面板輕質、超精密、低成本、好維護的制造目標。

技術領域

本發明屬于金屬板料成形技術領域，特別涉及一種小口徑大曲率超精密天線面板成形方法，尤其是可以滿足在太赫茲波段內工作的緊縮場反射天線面板的精度要求。

背景技術

近年來，隨著星際通訊、全天候導航、深空探測等技術的發展，各種航天器的工作頻率逐漸提高，緊縮場測量系統的工作頻率也隨之提高。從七十年代緊縮場技術剛剛問世到如今，緊縮場測量工作頻率已經從幾G赫茲達到了幾十G赫茲、甚至T赫茲的工作頻率范圍。緊縮場測量技術正向著測試頻率更高、系統尺寸更小、性能更高的趨勢發展。隨著緊縮場工作頻率的提高，緊縮場反射面的精度也必須提高。緊縮場反射面實際和理論型面之間的型面誤差(均方根偏差，RMS)為最小工作波長的1/100-1/60，太赫茲波段內工作的緊縮場反射面的型面誤差RMS需要在20μm以下，這大大增加了其制造難度和成本，為天線面板的超精密制造提出了新的挑戰。因此，為建造高性能反射面緊縮場，實現更高頻率電磁波的測量，發展小口徑、大曲率超精密反射面板制造技術刻不容緩。

目前國內已有相關天線面板的成形方法。中國專利CN102569984A公開了一種大曲率高精度天線面板的復合成形方法，其中天線面板具體包括三層預拉成形的鋁板、兩層蜂窩和若干預埋件，通過在柔性多點模上逐層鋪設，采用真空袋形成負壓，待膠固化后形成天線面板，最終成形的面板型面誤差RMS值為30～40μm，為解決較大曲率蜂窩夾層結構面板的高精度成形提供了有效方案。然而，該方法對于工作頻率在太赫茲波段內的緊縮場反射面板而言，其貼模難度顯著增加，即使大量開縫也已經達到了可成形精度的極限，即，最終成形的面板型面誤差RMS值為30～40μm，無法滿足高精度面板日益增長的精度要求。

中國專利CN101673880A公開了一種鋁蒙皮蜂窩夾層結構天線反射面的制造方法，該發明采用高精度的包絡模具實現內外蒙皮的拉伸成形，消除了蒙皮由平面變為不可展開的拋物面或雙曲面而產生的內應力和回彈應力，然后通過密封和真空裝置施加負壓，并通過膠結把蒙皮和蜂窩固化成型為一個整體，釋放真空負壓后形成高精度蜂窩夾層天線面板。但該方法由于采用高精度的包絡模具對蒙皮進行拉伸，模具精度要求高，制作困難，在大曲率的蒙皮拉伸成形過程中易起皺，且固化后的天線面板沒有后續加工，面板型面精度無法滿足太赫茲波段內的緊縮場反射面板要求。

中國專利CN104103908B公開了一種小型天線反射面的沖壓膠粘復合成型方法，該發明通過沖壓工藝成型天線反射面，在面板四周開槽用于釋放面板內部應力，面板放置于模具之上利用真空裝置負壓吸附使之與模具曲面完全貼合，膠粘天線背筋框架最終固化成形高精度天線反射面。但該方法中鋁板預成形方法為沖壓成形，對模具精度要求高、制造工藝復雜、周期長、成本高，對于小批量生產受到限制。且固化后的天線面板沒有后續加工，型面精度無法滿足太赫茲波段內的緊縮場反射面板要求。

因此，傳統的“負壓成形”技術已經無法滿足高精度面板日益增長的精度要求。

發明內容

為此，本發明提出了一種將漸進成形與曲面超精密加工相結合的蜂窩夾層結構面板組合制造技術，常見的曲面超精密加工主要有超精密磨削、超精密拋光、超精密銑削等，使超精密天線面板反射面的型面誤差RMS達到20μm以內，以達到太赫茲波段內工作的緊縮場反射面板精度要求，同時實現小口徑大曲率天線面板輕質、超精密、低成本、好維護的制造目標。