碳纤维复合材料反射面型面矫形补强一体化修整方法与流程

本发明属于复合材料胶接装配领域，具体地，涉及碳纤维复合材料反射面型面矫形补强一体化修整方法。更为具体地，涉及碳纤维复合材料反射器型面低损伤矫形补强一体化精准修整工艺方法，特指通过矫形纠偏与补强加固协同实现型面精度提升的工艺方法，适用于航天航空、高精度碳纤维复合材料反射器生产场景。

背景技术：

1、随着卫星通讯的不断进步与发展，轻量化、高强度的航天卫星天线反射器需求越来越广泛，反射面型面精度直接影响反射效率和成像清晰度，传统的碳纤维复合材料反射面生产工艺已经无法满足高精度的型面精度，碳纤维夹层结构天线反射面能满足高精度和高强度，但无法满足轻量化的需求。因此，需对现有工艺方法进行改进，在满足轻量化、高强度的基础上，对反射面型面进行矫形以达到更高精度的要求。

2、碳纤维复合材料反射面型面的传统修整工艺侧重型面切削和型面铺贴补偿。前者主要使用高精度机床或打磨的方式对反射面型面进行切削研磨，该方法会导致反射面本体损伤，影响碳纤维复合材料的本体连续性，缺乏针对性补强措施，切削研磨后易因基体应力回弹导致精度衰减，稳定性差，且该方法会损伤型面表面的喷漆层和喷铝层等特殊表面工艺涂层；后者主要对型面进行外贴材料补偿，该方法也需破坏型面表面的喷漆层和喷铝层等特殊表面工艺涂层，重新喷漆或喷铝涉及工艺流程复杂，延长产品生产周期。

3、因此，亟需一种矫形纠偏与补强加固协同、低损伤、精度稳定的反射器型面修整工艺，解决现有精度回弹、损伤基材和涂层、稳定性差的核心问题。

4、专利文献cn118438649a提供一种型面外贴材料补偿强制矫形方法，通过对型面进行测量、铺贴补偿对应矫形的方法矫正型面精度，该方法需破坏型面表面的喷漆层和喷铝层等特殊表面工艺涂层，重新喷漆或喷铝涉及工艺流程复杂，延长产品生产周期。

5、专利文献cn117655816b提供一种研抛修形方法，通过对型面进行研磨抛光等提高型面精度，该方法会导致反射面本体损伤，影响碳纤维复合材料的本体连续性，缺乏针对性补强措施，切削研磨后易因基体应力回弹导致精度衰减，稳定性差，且该方法会损伤型面表面的喷漆层和喷铝层等特殊表面工艺涂层。

6、专利文献cn111331884a提供一种碳纤维复合材料反射面结构成型模具确定方法和装置，包括：确定高精度碳纤维复合材料反射面结构；基于所述高精度碳纤维复合材料反射面结构，构建与该高精度碳纤维复合材料反射面结构匹配的成型模具的模型；基于所述成型模具的模型，确定该成型模具的修正模具方程。但是，该专利文献侧重于解决模具与材料热膨胀系数不匹配的问题，实现了高精度的成型和降低成本的成型模具设计。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料反射面型面矫形补强一体化修整方法，是一种碳纤维复合材料反射面型面低损伤矫形补强一体化精准修整工艺方法。本发明旨在通过设计矫形、补强、稳定化、校准一体化工艺，围绕矫形纠偏结合补强固化协同联动，在满足轻量化、高强度的基础上，对反射面型面进行矫形以达到更高精度的要求。

2、根据本发明提供的一种碳纤维复合材料反射面型面矫形补强一体化修整方法，包括：

3、步骤（1），测量碳纤维复合材料反射面型面，生成反射面型面点云数据；

4、步骤（2），将反射面型面点云数据与理论型面数模进行比对，生成碳纤维复合材料反射面型面测量数据，识别缺陷；

5、步骤（3），将碳纤维复合材料反射面放在成型工装，以成型工装作为矫形基准，针对缺陷根据经验公式在成型工装上对碳纤维复合材料反射面进行预矫形；

6、步骤（4），采用与基材同源的碳纤维单向板，对碳纤维复合材料反射面背面进行胶接补强，补强面板表面均匀施压；

7、步骤（5），补强后对碳纤维复合材料反射面整体进行高低温稳定化，强化型面稳定性，消除反射面自身和矫形补强的残余应力；

8、步骤（6），再次测量碳纤维复合材料反射面型面，比对型面点云数据和理论型面数模，若缺陷偏差量超阀值则进行二次矫形。

9、优选地，所述经验公式为：

10、t=2×t0

11、式中：

12、t表示矫形量；

13、t0表示凸起或翘曲最大偏差量；

14、其中，矫形量和矫形区域通过反射面整体变形趋势确定；矫形量选取最大偏差值，矫形区域选取最大偏差值区域或对称区域。

15、优选地，步骤（2）中，通过软件对比反射面型面点云数据与理论型面数模时，生成反射面型面云图，云图包含每个测量点与理论型面偏差方向和偏差量。

16、优选地，步骤（3）中，矫形过程中以反射面成型工装作为辅助工装，不增加额外工装成本，也能给反射面矫形提供足够的刚度支撑。

17、优选地，步骤（3）中，将碳纤维复合材料反射面放置在成型工装上，对反射面凸起处于成型工装之间塞入对应厚度的玻璃钢片或柔性垫片，然后在反射面背面施加均匀压力，使反射面型面或玻璃钢片与成型工装面完全贴合。

18、优选地，步骤（4）中，所述与基材同源的碳纤维单向板，是指碳纤维牌号、树脂体系、纤维体积含量均与反射面基材完全一致的单向板，其热膨胀系数与基材完全匹配，以避免高低温环境下的界面应力。

19、优选地，步骤（4）中，在反射面凸起缺陷的同向对称铺贴碳纤维单向板补强条，补强条的铺层方向与补强条铺贴方向一致，每侧铺贴层数为2～4层；采用真空袋压或重物施压工艺进行胶接固化，补强条常温胶接固化，确保胶接界面无气泡、无缺胶。

20、优选地，步骤（5）中，高低温稳定化处理温度范围为-140℃～105℃，升降温速率为1～3℃/min，每个温度点保温1.5～2.5h，循环次数为2～4次；通过多次高低温循环，使残余应力充分释放，保证型面尺寸的长期稳定性。

21、优选地，步骤（6）中，反射面高低温后再次进行型面测量，保证产品消除残余应力后型面指标仍能满足要求。

22、根据本发明提供的一种反射面，采用所述的碳纤维复合材料反射面型面矫形补强一体化修整方法，进行修整。

23、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

24、1、本发明所有操作均在反射面背面进行，不切削、不打磨反射面工作表面，完全保留了原始的喷漆层和喷铝层，避免了本体结构损伤和表面工艺涂层损坏，保证了电磁波反射效率，真正实现了低损伤修整。

25、2、本发明通过预矫形释放应力结合同源补强锁定型面结合高低温循环消除残余应力的协同作用，使型面回弹量≤0.01mm，精度保持性较传统工艺提升90%以上，从根本上解决应力回弹问题。

26、3、本发明采用与基材完全同源的碳纤维单向板进行补强，热膨胀系数与基材完全一致，在-140℃～105℃高低温交变环境下，型面精度变化≤0.02mm，满足航天级长期使用要求，实现了优异的空间环境稳定性。

27、4、本发明形成矫形、补强、稳定化、校准闭环工艺，一次合格率从传统工艺的40%提升至95%以上，生产周期缩短40%，返工率降低80%，生产效率大幅提升。

28、5、本发明利用原有成型工装作为矫形基准，无需额外制作专用工装，工装成本降低60%以上；同时避免了重新喷涂工艺，进一步降低了生产成本。