[发明专利]一种大型碳纤维复材天线曲面成型及原位修形方法

说明书

本发明提供一种大型碳纤维复材天线曲面成型及原位修形方法。本发明包括将模具放置在工作台上，在控制中心输入大型碳纤维复材天线曲面结构模型，设置加工参数，激光束枪开始沿预设模型轨迹打印天线毛坯结构；图像采集装置采集天线毛坯的结构数据，并将采集的数据信息传输回控制中心；控制中心与预设天线模型相关部位数据进行比对，检测并计算其成型轮廓精度及差值，检测结果由反馈系统传回控制系统；控制系统接收反馈信息后，依照预设天线模型结构调整并启动自修形程序，控制系统控制修形装置完成天线毛坯结构的原位修形；本发明避免了修整缺陷时装夹带来的二次伤害和误差，减少了加工工序，缩短了加工周期。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种大型碳纤维复材天线曲面成型及原位修形方法。

背景技术

天线设备是抛物曲面形高性能零件，具有高精度、高稳定性等优良的理化性能，广泛应用于航空、航天、军工、国防等领域。大型的天线一般要求高的形位精度、强度和力学性能，一般材料难以达到制造要求。碳纤维复合材料由于其具有高比强度、高比模量、质量轻、化学性质稳定等特性，已成功的通过增减材技术制造出高性能，高稳定性及轻量化的大型抛物曲面天线。

保证严格的形位精度是实现天线较高工作精度和稳定性的基础。大型碳纤维复材天线曲面因其较大的尺寸，在制造加工中通常难以保证其精密的轮廓尺寸。通常情况下，天线曲面在加工完成后须通过一系列检测，结构上存在凸起或凹陷等形位缺陷时，要移到抛磨等设备上进行整体磨抛或者铣削等繁琐修形工作，而碳纤维复合材料强度高以及化学性质稳定，存在加工难度大，工序复杂，加工效率低以及加工成本高等问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种一次性成型加工及精密修形一体化的大型碳纤维复材天线曲面成型及原位修形方法，使用该方法在增材制造天线曲面完成时即可原位对天线曲面轮廓精度进行检测，并对其不合格的部位立即进行修整，可明显简化天线修形工序，提高加工效率，缩短加工周期，降低加工成本，同时实现大型碳纤维复材天线曲面高精度加工。本发明采用的技术手段如下：

一种大型碳纤维复材天线曲面成型及原位修形方法，包括以下步骤：

步骤1、将模具放置在工作台上，在控制中心输入大型碳纤维复材天线曲面结构模型，设置加工参数，激光束枪开始沿预设模型轨迹打印天线毛坯结构；

步骤2、大型碳纤维复材天线曲面完成毛坯打印后，图像采集装置采集天线毛坯的结构数据，并将采集的数据信息传输回控制中心；

步骤3、控制中心的图像处理系统在接收到天线毛坯结构的数据信息后，与预设天线模型相关部位数据进行比对，检测并计算其成型轮廓精度及差值，检测结果由反馈系统传回控制系统；

步骤4、控制系统接收反馈信息后，依照预设天线模型结构调整并启动自修形程序，控制系统控制修形装置完成天线毛坯结构的原位修形；

步骤5、上述步骤2-4反复持续进行，至天线曲面轮廓达到要求的精度，加工结束。

进一步地，所述步骤4中的修形装置包括设置于机架上的金刚石砂轮、激光束枪和送材机构，金刚石砂轮和砂轮轴连接固定垂直于加工中心顶部，砂轮轴可伸缩，可横纵轴联动，用于天线曲面凸起缺陷的减材修形；激光束枪垂直于加工中心顶部，可横纵轴联动，用于天线曲面的增材打印和修形；送材机构与激光束枪连接固定，运动轨迹与激光束枪同步，用于输送条状天线曲面加工的碳纤维复合材料。

进一步地，所述模具由冷却液通道和基体组成，固定于工作台上，加工过程中，模具持续在通道中通冷却液。

进一步地，所述步骤1中，还包括如下步骤：开启照明装置，所述照明装置分布于加工中心顶部四个拐角处，保证加工过程的灯光亮度。

进一步地，所述图像采集装置为三个呈120°装置在加工中心顶部的摄像头，用于全方位实时采集天线曲面的成型轮廓数据。