[发明专利]一种小口径大曲率超精密天线面板成形方法

说明书

本发明公开了一种小口径大曲率超精密天线面板的成形方法，所述面板为夹层结构，包括工作板、背板以及置于工作板和背板之间的蜂窝芯，所述方法包括步骤：建立工作板的理论型面；设计制作渐进成形模具；渐进成形工作板和背板；成形蜂窝夹层结构天线面板；超精密加工天线面板。本发明将渐进成形与超精密加工相结合，使超精密天线面板反射面的型面误差RMS达到20μm以内，以达到太赫兹波段内工作的紧缩场反射面板精度要求，同时实现小口径大曲率天线面板轻质、超精密、低成本、好维护的制造目标。

技术领域

本发明属于金属板料成形技术领域，特别涉及一种小口径大曲率超精密天线面板成形方法，尤其是可以满足在太赫兹波段内工作的紧缩场反射天线面板的精度要求。

背景技术

近年来，随着星际通讯、全天候导航、深空探测等技术的发展，各种航天器的工作频率逐渐提高，紧缩场测量系统的工作频率也随之提高。从七十年代紧缩场技术刚刚问世到如今，紧缩场测量工作频率已经从几G赫兹达到了几十G赫兹、甚至T赫兹的工作频率范围。紧缩场测量技术正向着测试频率更高、系统尺寸更小、性能更高的趋势发展。随着紧缩场工作频率的提高，紧缩场反射面的精度也必须提高。紧缩场反射面实际和理论型面之间的型面误差(均方根偏差，RMS)为最小工作波长的1/100-1/60，太赫兹波段内工作的紧缩场反射面的型面误差RMS需要在20μm以下，这大大增加了其制造难度和成本，为天线面板的超精密制造提出了新的挑战。因此，为建造高性能反射面紧缩场，实现更高频率电磁波的测量，发展小口径、大曲率超精密反射面板制造技术刻不容缓。

目前国内已有相关天线面板的成形方法。中国专利CN102569984A公开了一种大曲率高精度天线面板的复合成形方法，其中天线面板具体包括三层预拉成形的铝板、两层蜂窝和若干预埋件，通过在柔性多点模上逐层铺设，采用真空袋形成负压，待胶固化后形成天线面板，最终成形的面板型面误差RMS值为30～40μm，为解决较大曲率蜂窝夹层结构面板的高精度成形提供了有效方案。然而，该方法对于工作频率在太赫兹波段内的紧缩场反射面板而言，其贴模难度显著增加，即使大量开缝也已经达到了可成形精度的极限，即，最终成形的面板型面误差RMS值为30～40μm，无法满足高精度面板日益增长的精度要求。

中国专利CN101673880A公开了一种铝蒙皮蜂窝夹层结构天线反射面的制造方法，该发明采用高精度的包络模具实现内外蒙皮的拉伸成形，消除了蒙皮由平面变为不可展开的抛物面或双曲面而产生的内应力和回弹应力，然后通过密封和真空装置施加负压，并通过胶结把蒙皮和蜂窝固化成型为一个整体，释放真空负压后形成高精度蜂窝夹层天线面板。但该方法由于采用高精度的包络模具对蒙皮进行拉伸，模具精度要求高，制作困难，在大曲率的蒙皮拉伸成形过程中易起皱，且固化后的天线面板没有后续加工，面板型面精度无法满足太赫兹波段内的紧缩场反射面板要求。

中国专利CN104103908B公开了一种小型天线反射面的冲压胶粘复合成型方法，该发明通过冲压工艺成型天线反射面，在面板四周开槽用于释放面板内部应力，面板放置于模具之上利用真空装置负压吸附使之与模具曲面完全贴合，胶粘天线背筋框架最终固化成形高精度天线反射面。但该方法中铝板预成形方法为冲压成形，对模具精度要求高、制造工艺复杂、周期长、成本高，对于小批量生产受到限制。且固化后的天线面板没有后续加工，型面精度无法满足太赫兹波段内的紧缩场反射面板要求。

因此，传统的“负压成形”技术已经无法满足高精度面板日益增长的精度要求。

发明内容

为此，本发明提出了一种将渐进成形与曲面超精密加工相结合的蜂窝夹层结构面板组合制造技术，常见的曲面超精密加工主要有超精密磨削、超精密抛光、超精密铣削等，使超精密天线面板反射面的型面误差RMS达到20μm以内，以达到太赫兹波段内工作的紧缩场反射面板精度要求，同时实现小口径大曲率天线面板轻质、超精密、低成本、好维护的制造目标。