【摘 要】
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随着卫星工程的迅速发展,应用于探测仪器的天线反射面的面形精度和口径直接影响探测空间分辨率、灵敏度、定标精度、极化隔离度等重要指标,高精度和大口径天线反射面的制造是
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随着卫星工程的迅速发展,应用于探测仪器的天线反射面的面形精度和口径直接影响探测空间分辨率、灵敏度、定标精度、极化隔离度等重要指标,高精度和大口径天线反射面的制造是构建高性能探测系统的重要因素。目前碳纤维天线反射面比较成熟的主流加工方法是以提高固化成型模具精度为主,或者辅以成型后的二次铣削。单纯依靠通过提高模具精度来提高碳纤维复合材料天线反射面的精度是有限的,难以实现大口径天线反射面的高精度成型,而且二次加工对于刀具的磨损十分严重,也难以保证微米量级的成形精度。本文创新性将计算机控制成形技术应用于天线反射面及其模具制造中,系统研究天线反射面材料及其模具材料的可制造性,修形工艺方法和面形检测技术,并探讨适应于大口径天线反射面的加工设备方案,为大口径天线反射面的高精度制造奠定研究基础,提供实现大口径天线反射面高精度制造的新途径。论文的研究工作包括以下几个部分:1.分析了天线反射面材料和模具材料殷钢研磨加工的原理,探究了不同磨料、不同压强、不同转速下的两种材料加工的影响规律,解决了天线反射面材料和模具材料殷钢的可加工性问题,保证材料能够实现加工;两种材料的去除稳定性实验结果证明两种材料具有较好去除稳定性,为实现准确高效的修形奠定了的基础;通过粗糙度变化和功率反射率测量,确定了碳纤维材料在研磨加工后能满足使用性能要求。2.对天线反射面加工工艺进行了优化。通过对不同运动方式下去除函数的理论模型、效率和修形能力进行了分析,确定了行星运动的加工方式;针对天线反射面的高陡度特点,产生的压力误差以及去除函数效率误差,在驻留时间上进行了误差补偿;通过仿真和实验,分析分层去除方式具有更好的收敛效果,结合天线反射面的变形情况,实现了Φ350mm天线反射面的修形,达到目标精度。3.采用非接触式测头实现了对天线反射面的面形检测。通过工作距离、测量范围和角度适应性实验证明了测头对碳纤维材料和模具材料殷钢的可测性;对子午线和光栅测量方法进行了误差仿真分析,得到各自的敏感误差;将测头测量的面形结果与三坐标测量结果对比,确定了非接触式测头测量天线反射面的可行性。4.为了探讨适应于大口径天线反射面的加工设备方案,对机械臂加工方式进行理论分析。在软件ADMAS中对机械臂相关参数进了力学分析,仿真结果均满足各项参数;在软件RobotStudio中对机械臂的加工空间进行了运动仿真,满足了工件的加工范围要求;针对机械臂在加工中受到的激励形式,振动仿真分析,保证加工工具在加工过程中的正常运行。
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