桁架式空间结构的总装模具制造技术

一种桁架式空间结构的总装模具，其结构为：一底座上固定有若干支架，该些支架的顶端各安装有一微调机构；该微调机构的组成为：一固定盘，固定在支架的顶端；一调节盘，置于固定盘上方，并与固定盘偏轴地固定为一体，同时该调节盘与置于其上方的圆盘座偏轴地固定为一体，以进行水平方向的调节；一升降杆，其下端固定在圆盘座的中心位置，以进行垂直方向地调节；一球头支撑，其底部为一圆球，顶部为一圆柱支杆，其底部的圆球通过一压紧盖连接在该升降杆上端的球窝内，使该球头支撑以该球窝为中心而摆动。本发明专利技术可以根据桁架式空间结构设计曲面相应节点的空间位置和法线方向矢量进行６个自由度的调整，使得该总装模具的整体构型满足设计曲面的要求。

Assembly mold of truss type space structure

The mold assembly a truss type of space structure, the structure is as follows: there are a number of support is fixed on a seat. The top of the bracket are respectively provided with a fine adjustment mechanism; the adjustment mechanism is a fixed disk, fixed at the top end of the bracket; a regulating plate, placed in a fixed disk, and the fixed disk partial axis fixed and the adjusting disc and a disc seat above the axis fixed as a whole, to adjust the horizontal direction; a lifting rod, the lower end is fixed in the center disc seat, with vertical direction adjustment; a ball head support, the bottom for a ball. The top is a cylindrical supporting rod, the bottom of the ball through a pressing cover is connected with the lifting rod at the upper end of the ball, the ball head supporting to the ball as the center swing. The invention can be used for 6 degree of freedom adjustment according to the spatial position and normal direction of truss space structure design surface corresponding node vector, making the overall configuration of the mold assembly and meet the design requirements of the surface.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械制造领域。针对一种星载合成孔径雷达的桁架式空间 结构网状抛物面天线反射面，提出一种用于桁架式空间结构网状抛物面天 线反射面零部件装配的总装模具，为这种桁架式空间结构的天线反射面的 工程化提供总装工具。
技术介绍
星载合成孔径雷达(SAR)能够全天候全天时地实现对地球表面的观 测，获得地面目标的高分辨率图像，在国民经济和国防领域有着广泛的应 用前景。星载SAR天线系统是星载合成孔径雷达系统的一个重要组成部 分，主要由天线和天线伸展机构组成，天线的组成依天线形式而定。对于 抛物面天线，它包括反射面和馈源。对于平面阵天线，它包括阵面和馈电 网络。目前成功应用的、典型的主要有平面阵天线(微带平面阵和波导缝 隙阵)和网状抛物面天线两种类型。网状抛物面天线结构有两种形式， 一种是类似于伞状结构，另一种是 利用大量可展开桁架单元，由铰链连接构成抛物面骨架，再在抛物面骨架 上铺设金属网。其特点是具有重量轻、结构刚度大、精度高和可方便地构 造成各种曲面形状等。尽管金属网网面不同于实体表面，是不连续的，但 仍然能够反射高达40GHz频率的无线电波。美国通用动力公司早期设计了一种可展开的桁架式网状天线 (PETA)，它由多个可组合的四面体模块组成，每个基本单元包含六根杆 件，其中三根是可折叠的，杆的中间有铰链和弹簧，折叠后的尺寸与展开 尺寸之比为1:10左右。俄罗斯宇航局研制成功的桁架式空间结构网状抛物面天线已经应用 于"宇宙1689"卫星、"联盟"号飞船以及"和平"号空间站上。俄罗斯 发射的资源系列卫星RESURS上的SAR天线，1996年在和平号空间站自然舱上的双波段SAR (L、 S波段)天线，以及正在研制的高分辨率的小 卫星SAR天线，都使用了桁架式空间结构网状抛物面天线。总装配是完成星载SAR天线研制的一个重要阶段，也是保证天线电 性能和机械性能的关键环节，验证天线是否满足设计要求的主要手段。星 载SAR天线的总装就是将天线的各个零部件安装、连接起来形成一个完 整的天线系统。总装完成后的天线系统各组件的相对位置在零重力条件下 应符合天线系统在空间的相对位置关系，也就是要消除重力对总装的影 响。利用总装模具及其相应的总装设备是克服重力对天线总装影响的有 效手段。总装模具是一大型工艺设备，它由大型精密装配支架、微调机构 以及光学测量基准组成。在目前实体抛物面天线的生产过程中，都采用整体式装配模具，通常 是用玻璃纤维制成一个抛物面形状的模具，成型时用该模具来校正待加工 的实体抛物面。
技术实现思路
本专利技术的目在于针对桁架式空间结构网状抛物面天线反射面的自身 特点而提供一种桁架式空间结构的总装模具。为实现上述目的，本专利技术提供的桁架式空间结构的总装模具，其结构为一底座上固定有若干支架，该些支架的顶端各安装有一微调机构；该微调机构的组成为一固定盘，固定在支架的顶端；一调节盘，置于固定盘上方，并与固定盘偏轴地固定为一体，同时该 调节盘与置于其上方的圆盘座偏轴地固定为一体，以进行水平方向的调节；一升降杆，其下端固定在圆盘座的中心位置，以进行垂直方向地调节； 一球头支撑，其底部为一圆球，顶部为一圆柱支杆，其底部的圆球通过一压紧盖连接在该升降杆上端的球窝内，使该球头支撑架以该球窝为中心而摆动。所述的总装模具，其中，该底座为多边形。所述的总装模具，其中，该多边形为矩形、棱形或六角形。 本专利技术与一般天线的整体式装配模具不同，采用了离散式的节点结 构。每个节点之间没有物理连接，便于单独安装和调整。附图说明图1为本专利技术桁架式空间结构的总装模具的结构示意图，其中图la为侧视图，图lb为立体视图。图2为根据图1桁架式空间结构的总装模具制备的网状抛物面天线反 射面的基本构型。图3为图1中的微调机构示意图，其中图3a为侧视图，图3b为立体视图。图4为图3中的球头支撑的工作原理。图5和图6为图1中的微调机构的调整步骤示意图。具体实施例方式本专利技术的内容是针对桁架式空间结构网状抛物面天线反射面的特点， 提出了一种易于测量和调整的、高精度的，适合曲面形状的总装模具。利 用该总装模具，可以很方便地完成桁架式空间结构网状抛物面天线反射面 的装配，并保证桁架式空间结构网状抛物面天线反射面具有较高的装配精 度。下面对这一总装模具的构型和组成作具体描述。请参阅图l，是本专利技术的总装模具的构型和组成示意图。 桁架式空间结构的总装模具主要由底座、支架、中心基准和微调机构 组成。其中，底座3是由多根槽钢焊接而成的一个整体(该底座3可以根 据抛物天线反射面的形状而设计成各种形状，如多边形、矩形、棱形或六 角形)，相邻槽钢间留有一定的间距，工作人员可以在其中走动。槽钢与 地面固定，构成整个总装模具的基础；以角钢为材料的不同长度的支架2 焊接或螺接在底座上3，支架2与底座间3还可增加斜撑，以提高支架2 的稳定性；固定盘10焊接在支架2的顶端，并与中心基准4及微调机构1 的调节盘9螺接。本实施例的总装模具其底座呈六角形状，总长度为6m，宽度为3m， 最大高度为1.3m，共有78个微调机构，能够完成焦距为2172mm， 口面 尺寸为6mx2.8m桁架式空间结构网状抛物面天线反射面的装配。微调机构的设计和调整方式是本专利技术的关键。它能够在测量设备的辅 助下，根据桁架式空间结构节点的空间位置和平面法线方向矢量的设计 值，完成桁架式空间结构节点全部6个自由度(三个位移量和三个角度量) 的调整，使得桁架式空间结构总装模具的整体构型满足设计曲面的要求。本实施例的桁架式空间结构网状抛物面天线反射面的基本构型见图 2。展开状态时，天线反射面口面尺寸约6x2.8m，焦距为2172mm，主要 分为上中下三层结构。最上层杆件通过铰链节点互连构成一个抛物面，铺 设金属网后用于反射电磁波；最下层杆件通过铰链节点互连构成一个支撑 面；中间层杆件用于连接和支撑上下层结构。上中下三层结构互连构成一 个稳定的桁架式空间结构。天线反射面曲面形状的控制和保持，主要依赖于铰链节点空间位置的 控制和保持，铰链节点空间位置的控制和保持则主要依赖于铰链节点间互 连的不同长度的杆件。进行天线反射面装配时，需要先固定铰链节点，将 其空间位置控制和保持在设计误差范围内。同时，由于铰链节点具有一定 的体积，因此还需要控制和保持其平面法线方向矢量在设计误差范围内。 然后根据铰链节点间的距离，确定杆件的长度，进行铰链节点间杆件的连 接。桁架式空间结构总装模具的功能就是在基准坐标系下，为铰链节点提 供符合设计要求的空间位置和平面法线方向矢量。天线反射面装配时，只 要将铰链节点连接到总装模具的微调机构上，铰链节点的空间位置和平面 法线方向矢量就是满足设计要求的位置和方向矢量了。天线反射面就是满 足设计要求的曲面形状了。微调机构的设计和调整方式是本专利技术的关键。它能够在测量设备的辅 助下，根据桁架式空间结构节点的空间位置和平面法线方向矢量的设计 值，完成桁架式空间结构节点全部6个自由度(三个位移量和三个角度量) 的调整，使得桁架式空间结构总装模具的整体构型满足设计曲面的要求。微调机构的设计原理为了给铰链节点提供符合设计要求的空间位置和平面法线方向矢量， 桁架式空间结构总装模具需要按照铰链节点空间位置和平面法线方向矢 量的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桁架式空间结构的总装模具，其结构为：　一底座上固定有若干支架，该些支架的顶端各安装有一微调机构；　该微调机构的组成为：　一固定盘，固定在支架的顶端；　一调节盘，置于固定盘上方，并与固定盘偏轴地固定为一体，同时该调 节盘与置于其上方的圆盘座偏轴地固定为一体，以进行水平方向的调节；　一升降杆，其下端固定在圆盘座的中心位置，以进行垂直方向地调节；　一球头支撑，其底部为一圆球，顶部为一圆柱支杆，其底部的圆球通过一压紧盖连接在该升降杆上端的球窝内， 使该球头支撑以该球窝为中心而摆动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊永虎，薛培良，蔡安生，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]