CN104108007B - 一种脊形波导喇叭天线的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种脊形波导喇叭天线的加工方法，首先根据零件模型进行结构拆分，形成若干拆分零件；拆分零件结构设计；采用数控铣结合线切割的加工方式加工拆分零件；采用真空钎焊的方法，对拆分零件进行拼焊；拼焊完成后加工波导喇叭外形及各孔。本发明通过先结构拆分、再拼焊的工艺方法，实现了具有半封闭深腔、腔内脊形波导、小尺寸等结构特点的波导喇叭的加工，能够有效提高腔内的尺寸精度和表面粗糙度，大幅度降低加工难度，提高喇叭天线的加工效率；采用数控铣结合线切割的加工方式加工内腔，保证了0.03～0.05mm的尺寸精度和Ra1.6的表面粗糙度，提高了内腔表面质量；在拼焊中使用专用工装将拆分零件组合装配起来，再实施真空钎焊，提高了焊接的精度。

Description

一种脊形波导喇叭天线的加工方法

技术领域

本发明涉及天线加工技术领域，具体为一种脊形波导喇叭天线的加工方法。

背景技术

超宽带天线以其优越的宽带特性，已经在卫星通信、卫星导航、指挥控制系统、电子对抗、雷达探测等先进军事领域得到了广泛的应用，随着人们对超宽带天线设计的越来越重视，新结构、新性能的超宽带天线不断涌现，例如脊形喇叭天线。脊形喇叭天线是在普通喇叭天线的基础上为了满足更宽频带要求，根据宽频带波导理论设计出来的，结构上比普通喇叭天线复杂，通常具有复杂的内腔结构和外形，其精度要求也非常高，这些都给脊形喇叭天线的加工带来了困难。

在某型雷达研制过程中，雷达天线单元采用了脊形波导喇叭天线的结构形式，材质为铝合金，该喇叭天线具有半封闭深腔、腔内脊形台阶、尺寸较小等结构特点，采用现有的喇叭天线加工方法根本无法完成加工，就算能够加工出结构特征，其精度要求也满足不了0.03～0.05mm的尺寸精度和Ra1.6的表面粗糙度要求，因此必须提出全新的加工方案。

现有喇叭天线的加工方法存在如下弊端：

由于波导喇叭大多具有半封闭型的结构特征，腔内半封闭结构限制了机械加工走刀路径，在腔内的直角加工中没有进退刀空间，从而形成加工死角，这些加工死角只能通过电火花加工，众所周知电火花加工效率较低，并且小尺寸结构的电火花加工电极非常小，在加工中电极极易产生弯曲、变形，致使加工出的尺寸精度不合格。

发明内容

本发明的目的在于克服现有加工方法的不足，提供一种能完成具有半封闭深腔、腔内脊形台阶、小尺寸等结构特点的波导喇叭的加工工艺，它能够提高内腔的尺寸精度和表面粗糙度，能够大幅度降低加工难度，有效提高波导喇叭的加工效率。

本发明的技术方案为：

所述一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：在CAD软件中对脊形波导喇叭天线的三维模型进行结构拆分，形成若干拆分零件；

步骤2：在CAD软件中对每个拆分零件分别按照加工要求进行结构设计；

步骤3：按照步骤2的设计结果准备毛坯料，并采用数控铣结合线切割的加工方式加工得到拆分零件；

步骤4：采用真空钎焊的方法，对拆分零件进行拼焊；

步骤5：拼焊完成后加工脊形波导喇叭天线外形及各孔。

进一步的优选方案：所述一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：步骤1中形成若干拆分零件过程为：

步骤1.1：以脊形波导喇叭天线的波导喇叭腔内的直角顶点部位为加工死角，以加工死角为分界点，将半封闭的波导喇叭腔拆分开，得到拆分面，形成易加工的开放腔体；

步骤1.2：在CAD软件中按照拆分面对脊形波导喇叭天线的三维模型进行结构拆分，根据加工需要形成尽可能少的若干拆分零件。

进一步的优选方案：所述一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：步骤2中拆分零件结构设计包括如下步骤：

步骤2.1：将各拆分零件焊接处设计成搭接结构；

步骤2.2：将拆分零件的外侧面均设计为平直表面，且留出至少2mm的加工余量；

步骤2.3：根据焊接定位需要，在拆分零件上设计定位台阶；

步骤2.4：根据钎料厚度确定拆分零件外观尺寸。

进一步的优选方案：所述一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：步骤3中拆分零件的加工过程包括如下步骤：

步骤3.1：采用普通铣床加工去除拆分零件毛坯料的大余量；

步骤3.2：采用数控铣方式粗、精铣拆分零件各平台面、竖直面的加工，保证内腔各面0.03～0.05mm的尺寸精度；

步骤3.3：采用数控铣方式掏铣加工拆分零件外形；

步骤3.4：采用线切割方式慢走丝加工拆分零件斜面，得到拆分零件。

有益效果

本发明的有益效果是：

(1)通过结构拆分、再拼焊的工艺方法，实现了半封闭深腔、腔内脊形台阶、小尺寸结构特点的波导喇叭的加工；

(2)采用数控铣结合线切割的加工方式能够满足其苛刻的0.03～0.05mm尺寸精度要求和R1.6表面粗糙度要求，且适合于批量生产，加工难度小，产品合格率高。

(3)拼焊时采用工装实现了焊接前的精确定位，真空钎焊一次焊接完成，提高了焊接质量和尺寸精度。

附图说明

图1脊形波导喇叭天线零件模型；

图2拆分零件结构示意图；

图3中板(b)结构示意图；

图4工装(f)结构示意图。

图中，(a)左板，(b)中板，(c)右板，(d)上板，(e)下板，(f)工装。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

以图1所示脊形波导喇叭天线为例，其加工方法采用以下步骤：

步骤1：在CAD软件中对脊形波导喇叭天线的三维模型进行结构拆分，形成若干拆分零件：

步骤1.1：忽视台阶，以脊形波导喇叭天线的波导喇叭腔内的直角顶点A、B、C、D部位为加工死角，以加工死角为分界点，将第一个腔体拆分成5个部分，同理拆分其它3个腔体，得到拆分面，形成易加工的开放腔体。

步骤1.2：在CAD软件中按照拆分面对脊形波导喇叭天线的三维模型进行结构拆分，根据加工需要形成尽可能少的拆分零件：连接共面部分，形成8个拆分体；考虑台阶，将台阶分别增加到左右侧板上，后板增加到下板，形成L型结构；最终形成如图2所示的7个拆分零件：左板(a)、3块中板(b)、右板(c)、上板(d)和下板(e)。

步骤2：在CAD软件中对每个拆分零件分别按照加工要求进行结构设计；

步骤2.1：将各拆分零件焊接处设计成搭接结构；

步骤2.2：将拆分零件的外侧面均设计为平直表面，且留出至少2mm的加工余量；

步骤2.3：根据焊接定位需要，在拆分零件上设计定位台阶；

步骤2.4：根据钎料厚度确定拆分零件外观尺寸。

步骤3：按照步骤2的设计结果准备毛坯料，并采用数控铣结合线切割的加工方式加工得到拆分零件；

以中板(b)(见图3)为例，加工过程如下：

步骤3.1：准备中板毛坯料，中板外形尺寸为10mm×50mm×20mm，则中板毛坯料外形尺寸为10mm×90mm×60mm；采用普通铣床加工去除拆分零件毛坯料的大余量；

步骤3.2：采用数控铣方式粗、精铣拆分零件各平台面、竖直面的加工，保证内腔各面0.03～0.05mm的尺寸精度；

步骤3.3：采用数控铣方式沿中板外形掏铣加工，加工深度9.8mm，加工完成后零件与毛坯仍未分离，用小錾子轻敲厚度0.2mm连接处，分离零件与残料；

步骤3.4：采用线切割方式慢走丝加工拆分零件斜面，最终得到中板。

步骤4：采用真空钎焊的方法，对拆分零件进行拼焊：

步骤4.1：根据拆分零件装配时的接触面形状，设计钎料结构尺寸，厚度为0.1mm；

步骤4.2：线切割加工钎料；

步骤4.3：使用图4所示工装将各拆分零件精确装配定位，装配时拆分零件之间放置钎料，用平板压紧，螺钉紧固；

步骤4.4：实施真空钎焊。

步骤5：拼焊完成后加工脊形波导喇叭天线外形及各孔：

步骤5.1：以波导喇叭腔内焊前加工完成的脊形台阶面为加工基准进行找正；

步骤5.2：精加工波导喇叭外形上的水平面和垂直面，线切割加工外形上的斜面；

步骤5.3：在坐标镗床上加工各孔。

Claims (3)

1.一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：在CAD软件中对脊形波导喇叭天线的三维模型进行结构拆分，形成若干拆分零件；

所述形成若干拆分零件过程为：

步骤1.1：以脊形波导喇叭天线的波导喇叭腔内的直角顶点部位为加工死角，以加工死角为分界点，将半封闭的波导喇叭腔拆分开，得到拆分面，形成易加工的开放腔体；

步骤1.2：在CAD软件中按照拆分面对脊形波导喇叭天线的三维模型进行结构拆分，根据加工需要形成尽可能少的若干拆分零件；

步骤2：在CAD软件中对每个拆分零件分别按照加工要求进行结构设计；

步骤3：按照步骤2的设计结果准备毛坯料，并采用数控铣结合线切割的加工方式加工得到拆分零件；

步骤4：采用真空钎焊的方法，对拆分零件进行拼焊；

步骤5：拼焊完成后加工脊形波导喇叭天线外形及各孔。

2.根据权利要求1所述一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：步骤2中拆分零件结构设计包括如下步骤：

步骤2.1：将各拆分零件焊接处设计成搭接结构；

步骤2.2：将拆分零件的外侧面均设计为平直表面，且留出至少2mm的加工余量；

步骤2.3：根据焊接定位需要，在拆分零件上设计定位台阶；

步骤2.4：根据钎料厚度确定拆分零件外观尺寸。

3.根据权利要求1所述一种脊形波导喇叭天线的加工方法，其特征在于：步骤3中拆分零件的加工过程包括如下步骤：

步骤3.1：采用普通铣床加工去除拆分零件毛坯料的大余量；

步骤3.2：采用数控铣方式粗、精铣拆分零件各平台面、竖直面的加工，保证内腔各面0.03～0.05mm的尺寸精度；

步骤3.3：采用数控铣方式掏铣加工拆分零件外形；

步骤3.4：采用线切割方式慢走丝加工拆分零件斜面，得到拆分零件。