2雷达罩及其模具的一体化设计制造技术

塑料工业 2004年 玻璃钢雷达罩及其模具的一体化 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 制造技术 于霖冲1．-，焦俊婷1-2，自广忱2 (1．嘉应学院计算机系，广东梅州514015；2．北京航空航天大学动力系，北京100083) 摘要：利用NuRBs曲线和曲面拟合机载雷达天线罩的外部表面，提高了光滑性和连续性，即曲率变化均匀，拟 合误差较小。根据雷达罩内部形状、雷达罩的罩壁厚度和固化变形情况，拟合设计出模具的外形曲面，具有误差小， 精度高的特点；同时，通过一体化设计，缩短了设计和研制周期，提高了效率。 关键词：玻璃钢；雷达罩；模具；cAD；NuRBs 中图分类号：TN820舟。TQ320．66文献标识码：A 文章编号：1005—5770(2004)05—0Q56—03 IntegratedTechnologyforDesi弘andManufactureOfFGRP Radar．dOmeandItsM0uld YU“n．chon91'2JM0Jun．tin91’2BAIGuang．chen2 (1．JiayingUIliversity，Meizhou514015，China；2．BeijingAerospaceUnjveIsity，Beijinglo0083，China) Abs订act：BasedonNURBScunreandsuIface，thesmoothnessandcontinuityofeXtemalsu出ce6ttingofair- bomemdar-domewereimpmved．Thevarietyofcurvaturewasun渤HIlityandtheermrofthe矗ttingwastiny．Ac- cordingtotheintemalsurfaceofradar-dome，thethickness《themdar—domesheUandsolidifieddefo肌ation，the extemalsud’aceofradar-domernouldwas矗ttedtodesign．ItwaspmvedthataslipperycunreaJldsu￡Eicecouldbe gotbythiswayandthismethodwausprecise．7rheperiodofdevelopingwasshortenedajldtheefficiencyofresearch wasenhancedbyapplyingintegratedtechnology． Keywords：FiberGlaSsReinforcedPlastics；Radar-dome；Mould；CAD；NURBS 雷达罩的设计是围绕着雷达罩的罩壁厚度进行 的，厚度既决定刚度、强度和稳定性，也决定雷达罩 的透波性，同时还决定着雷达罩模具的外形。传统的 雷达罩的设计是由设计部门进行的；而雷达罩的制造 由于内外形状复杂，需要工装模具，模具的设计由工 艺部门负责。采用雷达罩与模具一体化设计技术可以 提高效率、减少设计时间、缩短研制和设计周期。 1玻璃钢雷达罩设计及其模具制造流程 一般情况下，雷达罩的材料选用价廉、质轻、强 度高、透波性好的非金属材料，玻璃钢以其优异的机 械电气性能成为雷达罩设计制造的首选材料。由于雷 达罩复杂的外形以及变化的罩壁厚度使得雷达罩的设 计和制造相对复杂，有时要通过 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 才能确定。通常 情况下，雷达罩的外形数据由飞机或导弹总体设计给 出离散数据点，采用NuRBs曲线曲面拟合雷达罩的 外表面，通过雷达罩的电性能设计得到雷达罩的罩壁 厚度，通过结构 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 进行强度、刚度及稳定性的校 核，以确定雷达罩厚度，并根据拟合的雷达罩外部 NuRBs曲面确定雷达罩的内部曲面，进而根据玻璃 钢固化变形因子确定模具外形曲面。其流程如图1所 示： 雷达罩外形拟合 雷达罩壁厚设计 雷达罩结构性能校核 雷达罩内形拟合 雷达罩模具外形设计 图1 玻璃钢雷达罩设计及其模具制造流程 FiglnowchartofFGRPradar-domedesigning anditsmouldmaIlufacturing 1．1雷达罩的机电性能设计与模具外形设计 雷达罩的电性能设计是围绕着电磁波对雷达罩的 作者简介：于霖冲，男，1968年生，博士研究生，嘉应学院高级实验师，研究方向：cAD，系统可靠性，计算机仿真，已 发表论文20余篇。ylcl968@163．com 万方数据 第32卷第5期 于霖冲等：玻璃钢雷达罩及其模具的一体化设计制造技术 入射角进行的。入射角是指雷达波的传播方向与雷达 罩表面法线方向的夹角。入射角的大小和雷达罩的壁 厚度决定了雷达波的折射、反射和透射比例，雷达罩 的电性能设计的目标就是获得最大的透射效率和最小 的误差。雷达罩的机械性能是围绕着雷达罩的罩壁厚 度进行的，采用有限元方法可得到玻璃钢壳体的结构 性能参数15J。 玻璃钢模具材料一般采用木质、金属、塑钢等； 对于生产数量很小的雷达罩来说，一般采用成本低、 表面精度较高的塑钢材料。玻璃钢雷达罩的制造采用 手糊工艺，经固化、脱模、打磨、抛光、机电性能检 验、地面电子试验等工艺流程；其中模具的外形设计 是关键。采用NuRBs曲面拟合模具外形，不但容易 实现(给出_y坐标轴环向厚度，如图3所示)；而且 精度高，便于数控加工和检验。 1．2基于入射角的雷达罩环向壁厚的设计 单层罩壁的玻璃钢雷达罩可采用半波长壁厚结 构HJ，其设计公式为： db：—了兰安，n：l，2，3⋯⋯叱2巧丽舢叫√一⋯’ 式中，d。为介质半波长壁厚；Ao为雷达天线辐射波 的波长；e。为介质的介电常数；臼。为辐射波在介质 分界面的入射角。 2雷达罩及模具曲面的M瓜BS拟合 实际工程中很难给出雷达罩曲面的解析方程，一 般情况下机载雷达罩的外形数据都是离散给出的。本 文在计算雷达罩的入射角及其范围时，采用一种更适 合工程实际的方法：即根据雷达罩的外形数据，在雷 达罩外形不同区域的曲面片中，迭代求出曲面片与天 线孔径中心射线交点的法线斜率，并用该点的入射角 代替曲面片的入射角，该曲面片的厚度为等厚度。 从一组离散有序的数据点拟合NuRBs曲线的方 法有两种：若已知数据点为控制多边形的顶点，称为 正算法；若已知数据点为拟合曲线上的型值点，则需 求出控制多边形的顶点之后再拟合NURBS曲线，这 种方法称为反算法。计算几何往往使用前一种方法， 而实际工程中常采用后者。例如：以文献[5]中雷 达罩外形离散的几何数据为拟合曲线的型值点，拟合 雷达罩外部的NuRBs曲线曲面；改变控制多边形的 位置拟合雷达罩内部形状的NuRBs曲线曲面。 2．1 NI瓜BS曲线和曲面方程 五次NuRBs曲线的数学表达式为： ∑P—iM，☆(￡) 。 c(t)：气}—一：∑PfR．女(￡)∑cc，iⅣi．k(t)h。 {=O 式中， {只}为控制点；{∞‘}为控制点的权因子； {Ⅳi．^(￡)}为J|}阶B样条基函数。 NuRBs曲面的数学表达式，n向p阶、秽向口阶 的NuRBs曲面方程为： ∑∑Pf，户；，以，，(“)％，。(口) s(“，口)=-鼍二詈————————一 ∑∑‰以，，(Ⅱ)啊，。(秽) ‘=q=0 =∑∑尼，，(u，移)P叫 式中，{Pi}为曲面网格控制点；{∞；}为曲面网格控 制点的权因子； {Ⅳi．，(“)}、{啊，。(t，)}分别为p 阶和口阶B样条基函数。 2．2坐标系的确定 建立如图2所示的坐标系：戈轴为拟合曲面的对 称轴，y轴为与戈轴垂直的水平轴，三轴为垂直于水 平面的坐标轴。 图2雷达罩曲面及坐标系 Fig2Su血ce0f耶ud盯．domeaIlditscoordinatesystem 2．3边界条件的确定 NuRBs的边界条件一般有：切线方向、自由端 点、确定端点和抛物线条件等。在曲面的拟合中，由 于各个截面的拟合曲线有上下两部分，在连接两部分 的时候，有共同的边界条件，即边界的切矢平行于z 轴。图3为雷达罩截面的图形。 2．4节点矢量r和权因子∞f的确定 节点矢量r和权因子∞i的选择对拟合曲线和曲 面的形状有很大影响；因此，对于拟合的精度也有很 大的影响。根据给定的拟合误差，则可以确定节点矢 万方数据 塑 料 工业 2004年 量r和权因子叫i的不同值。K 吣弋‘ 厂 、．冰堑向，， ’≮． ．乡 a一，，轴向雷达罩截面 b—y轴环向雷达罩截面 图3雷达罩截面图形 Fig3 SecIiongraphicsofradar—dome 2．5模具外形曲面拟合 图4模具曲面造型图 Fj94Su如eemode】0fmould 在雷达罩的实际生产中，因雷达罩采用材料的不 同，会在固化以后产生不同程度的变形；在模具设计 时，需综合考虑变形因素，根据经验值进行修正。图 4为雷达罩模具曲面造型图。 3 结束语 利用NuRBs曲线和曲面拟合机载雷达天线罩的 外部表面，在光滑性和连续性方面有所提高，具体表 现在曲率变化均匀，拟合误差较小。根据雷达罩内部 形状，雷达罩的罩壁厚度和固化变形情况，拟合设计 出模具的外形曲面，具有误差小、精度高的特点；同 时，通过一体化设计，缩短了设计和研制周期，提高 了效率。 参 考 文 献 1孙家广．计算机辅助几何造型技术．北京：清华大学出版 社．1988 2施法中．计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条．北 京：北京航空航天大学出版社．1994 3吴六永．西南交通大学学报，1999，34(6)：683 4杜耀惟．天线罩电信设计方法．北京：国防工业出版社． 1993 5 于霖冲．复合材料航空机载雷达天线罩设计技术研究： [硕士论文]．西安：西北工业大学，1997 6于霖冲．嘉应大学学报，2000，18(3)：18 7张胥云．贵州化工，2003，28(1)：33 (本文于2004—03—01收到) (上接第30页) 步骤3：装配模架并在模板上开出放置成型零件 的槽。完成后的中间板和型芯固定板如图3所示。 步骤4：在中间板上设置冷却水道并用一组尺寸 参数相同的顶杆作顶出装置，如图4所示。 图4冷却系统和顶出装置 Fig4 C00lingsystemaIldknockoutmechallism 步骤5：充模并按双分型面模具的开模规则进行 开模仿真，最后生成的仿真图如图5所示。 4结论 利用Pro／E软件的强大功能，不但可进行造型设 图5开模仿真 Fig5 Mould·openingsimulation 计和快速精确生成模具的型腔和型芯，还可实现模具 的3D总装配设计，有利于缩短模具的设计周期。利 用Pro／E提供的开模仿真功能可及时发现模具设计中 的错误，有效避免了反复劳动。 参 考 文 献 1 四川大学编．塑料成型模具．北京：中国轻工业出版社， 1982 2黄圣杰，张祥杰．实战Pro／ENGINEER2001模具设计．北 京：中国铁道出版社，200l (本文于2003—12一15收到) 万方数据 玻璃钢雷达罩及其模具的一体化设计制造技术 作者： 于霖冲， 焦俊婷， 白广忱 作者单位： 于霖冲,焦俊婷(嘉应学院计算机系,广东,梅州,514015;北京航空航天大学动力系,北京 ,100083)， 白广忱(北京航空航天大学动力系,北京,100083) 刊名： 塑料工业 英文刊名： CHINA PLASTICS INDUSTRY 年，卷(期)： 2004，32(5) 引用次数： 5次 参考文献(7条) 1.孙家广 计算机辅助几何造型技术 1988 2.施法中 计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条 1994 3.吴六永 查看详情 1999(6) 4.杜耀惟 天线罩电信设计方法 1993 5.于霖冲 复合材料航空机载雷达天线罩设计技术研究 1997 6.于霖冲 查看详情 2000(3) 7.张胥云 查看详情 2003(1) 相似文献(10条) 1.会议论文 姜鑫.杨振国 地面雷达罩材料的研究进展 2006 本文综述了地面雷达罩用复合材料的国内外研究进展,简要总结高性能地面雷达罩材料需要满足的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ,并评述各种增强纤维、基体树脂和夹层材料 优缺点及其改性方法,展望未来地面雷达罩材料的发展趋势. 2.期刊论文 周祝林.吴妙生.易洪雷.ZHOU Zhu-lin.WU Miao-sheng.YI Hong-lei 有关蜂窝夹层结构雷达罩工艺的 几点看法 -纤维复合材料2007,24(3) 蜂窝夹层结构已成为雷达罩结构设计中广泛应用的重要材料.由于蜂窝夹层结构制造过程的复杂性和不可逆性,注重其工艺控制对产品质量的保证是 非常重要的.本文介绍了蜂窝夹层结构雷达罩结构设计制造过程中,由工艺条件不当所产生的产品缺陷,重点分析了蜂窝芯子质量,蜂窝芯与面板胶接的质 量,以及单元间的连接工艺质量等对蜂窝夹层结构雷达罩性能及产品质量的影响,并给出了一些建议. 3.会议论文 周祝林.杨云娣.万友生 某机雷达罩材料性能试验研究 1985 4.会议论文 沈利新.孙珮琼.陈奋威.吴海康.胡大平 抽真空加热成型工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 在耐大压力罩中的运用 2006 本文通过抽真空加热成型工艺方案在XXX潜艇罩中的研制运用,对制作过程中的增强材料、基体材料、涂料和铺层工艺等设计以及相关成型工装控制 ,为耐大压力罩及相关制品摸索出一条性价比优异的成型工艺方案. 5.会议论文 周祝林.吴妙生.易洪雷 有关蜂窝夹层结构雷达罩工艺的几点看法 2008 蜂窝夹层结构已成为雷达罩结构设计中广泛应用的重要材料。由于蜂窝央层结构制造过程的复杂性和不可逆性，注重其工艺控制对产品质量的保证 是非常重要的。本文介绍了蜂窝夹层结构雷达罩结构设计制造过程中，由工艺条件不当所产生的产品缺陷，重点分析了蜂窝芯子质量，蜂窝芯与面板胶 接的质量，以及单元间的连接工艺质量等对蜂窝夹层结构雷达罩性能及产品质量的影响，并给出了一些建议。 6.期刊论文 张福承.Zhang Fu Cheng 机头雷达罩及其纤维缠绕法 -纤维复合材料2000,17(1) 本文简要介绍了玻璃钢在飞机头部雷达罩中的应用及其用纤维缠绕法成型的概况. 7.期刊论文 余景春.王璇.高红梅.张德镛 地面用雷达罩的发展 -玻璃钢/复合材料2001(5) 本文论述了地面用雷达罩在材料和工艺方面的发展. 8.会议论文 张华.姜健.杨明.嵇培军.崔溢 国产某中温材料体系夹层结构的力学性能 2006 本文详细介绍了由国产SW-280A/环氧树脂预浸料、SY-24C胶膜和Nomex纸蜂窝组成的中温材料体系蜂窝夹层结构的力学性能. 9.期刊论文 覃海艺.邓京兰.王继辉.高国强.QIN Hai-yi.DENG Jing-lan.WANG Ji-hui.GAO Guo-qiang 截球形地面 雷达罩在风荷载作用下的力学分析 -玻璃钢/复合材料2006(5) 针对雷达罩易受风荷载作用发生破坏的情况,本文从截球形雷达罩表面的风荷载分布形态出发,采用无矩理论对雷达罩内力进行了分析计算,从理论上 对模型进行了强度和稳定性分析,并着重阐述了A型复合材料夹芯结构的等效弹性模量和厚度的计算方法.同时,介绍了风荷载的有限元建模方法,用有限元 法对模型进行了强度和刚度计算,最后对比了解析法与有限元法的计算结果,分析了它们之间的异同之处. 10.期刊论文 姜鑫.杨振国.蒋汉生.吕源.JIANG Xin.YANG Zhen-guo.JIANG Han-sheng.LV Yuan 地面雷达罩材料的 研究进展 -理化检验-物理分册2006,42(5) 综述了地面雷达罩用复合材料的国内外研究进展,简要总结高性能地面雷达罩材料需要满足的要求.并评述各种增强纤维、基体树脂和夹层材料优缺 点及其改性方法,展望未来地面雷达罩材料的发展趋势. 引证文献(5条) 1.许保彬 组合式无机玻璃钢通风管道模具的研究与应用[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2008(04) 2.焦俊婷.于霖冲 基于RBF的玻璃钢天线罩逆向工程曲面重构[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2007(01) 3.于霖冲.焦俊婷.白广忱 铸件曲面及其模型曲面逆向工程并行设计技术[期刊论文]-铸造技术 2006(12) 4.焦俊婷.于霖冲 基于ANN的复合材料变厚度壳体固化变形预测[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2006(05) 5.于霖冲.焦俊婷.李向宏 基于人工神经网络的复合材料固化变形预测[期刊论文]-西华大学学报（自然科学版） 2005(02) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_slgy200405020.aspx 下载时间：2010年1月9日