[发明专利]一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：具体步骤为：

1)根据光学镜面的结构特点和面型精度，在模坯工作面采用高精度打磨抛光技术加工出高精度模具；

2)利用数值模拟分析和实验验证的方法，设置光学镜面的准各向同性铺层顺序；根据光学镜面的产品厚度，确定所使用预浸料的厚度及铺层层数；

3)预浸料由碳纤维和树脂基体复合而成，采用热熔法制备；采用自动切丝机将预浸料裁切出预浸丝束；

4)根据镜面的尺寸，确定铺丝路径的预浸丝束数，预浸丝束宽度在6.4mm～101.6mm之间；将步骤3)制备的预浸丝，采用自动铺丝设备按照同一的路径设定将丝束铺放于模具表面，镜面铺丝路径不变；将每一铺层顺序角度通过旋转模具来实现需要铺放预浸丝层的铺层角度；第一层铺层完成，以及之后每铺贴完3～5层都对铺有预浸料的模具进行抽真空压实；

5)若光学镜面厚度≤2mm，按照步骤4)进行操作，得到待固化产品，跳转至步骤6)；若光学镜面厚度＞2mm，当步骤4)完成2/3铺层的镜面进行吸胶，吸胶采用随型外阴模，然后再完成剩余部分的铺层，得到待固化产品；

6)将步骤5)得到的待固化产品包覆辅助材料，并固定固化外阴模，然后将产品放入热压罐内，对待固化产品抽真空固化，得到光学镜面。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：所述光学镜面为类球冠或球冠曲面结构，镜面厚度为0.5mm～5mm之间。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：预浸料制作用的纤维为模量值≥280GPa的高模或超高模级别碳纤维。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：步骤5)中吸胶是在热压罐内进行，采用刚性阴模，吸胶温度90℃～110℃，吸胶时间20min～80min，热压罐内压力0.1MPa～0.3Mpa；吸胶过程中对待吸胶的产品进行抽真空。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：步骤6)中固化过程是在热压罐内进行的，固化温度170℃～180℃，固化时间3h～6h，热压罐内压力0.3MPa～0.6Mpa。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：步骤1)中所述模具为金属、复合材料或超低膨胀系数玻璃。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：所使用的预浸料的单层厚度在0.03～0.20mm之间，树脂含量在30％～45％之间；所使用的预浸料的固化温度为以下三种中的任意一种：①低温固化，固化温度在90℃～100℃，②中温固化，固化温度在120℃～130℃，③高温固化，固化温度在170℃～180℃。