CN110414112A - 一种提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其利用细长薄壁铝波导管强度不高、刚性差的特点，借助校弯工装，通过两次预弯反变形，分别抵消线源成型过程中火焰钎焊及切削加工导致的弯曲变形，以提高单根细长薄壁裂缝线源成型后的直线度。本发明采用常规工艺过程，无特殊设备要求，生产效率高，可广泛用于细长薄壁裂缝线源的加工生产。

Description

一种提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法

技术领域

本发明涉及裂缝线源的精密加工成型，应用于雷达缝隙阵列天线的生产制造。

背景技术

薄壁裂缝线源波导变形的消除是隙缝阵列天线制造中最困难的问题之一，线源波导的变形直接导致裂缝线源的直线度降低，影响天线阵面系统的平面度要求，最终对天线系统的电讯性能产生至关重要的影响。

为保证天线阵面的平面度要求，《隙缝波导的整形及加工技术研究》(电子机械工程，2004年第20卷第4期)采取特殊的工艺路线对波导管进行整形校直：波导管毛坯热挤压成型—退火处理—减径拉伸—拉拔波导管(多次试验，修正模具和挤压参数)—二次拉伸—校直—检测—成型波导，保证了波导全长(6.5m)的直线度误差小于1mm；《波导裂缝天线单元的制造技术研究》(电子工艺技术，2008年第29卷第6期)采取二次整形措施，设计专用工装在大型平板上逐段进行整形校直，使波导管等级提高至Ⅰ级精度后使用，波导管直线度误差不大于0.3mm/5m。上述两种工艺方案均是对波导管作进一步校直，虽然天线阵面的平面度满足了设计要求，但零件的整形工艺较复杂或对设备要求很高。

《一种加工裂缝波导天线的夹具》(授权公告号CN 205950537 U、授权公告日2017.02.15)，在裂缝线源精加工前，要求经钳工校正后，波导直线度≯0.10mm。而小口径、细长薄壁波导管的校直工艺性本身较差，实际操作易导致波导内腔尺寸改变、内壁产生划痕等严重缺陷。

《裂缝波导加工变形控制技术研究》(Defense Manufacturing Technology2009.08.第4期)采取了预先反变形工艺方法来控制裂缝波导加工的精度，使其变形量控制在设计要求以内，但文中的预先反变形工艺有以下不足：1)工装预弯的零件有限，只能对波导管零件进行操作，本文中的波导组件无法预弯；2)受工装调节块与两端支撑块位置的限制，波导管零件的下料长度应不小于裂缝线源的长度与两端支撑块间距离之和；3)波导管零件预弯前，仍然需要钳工校直波导宽边；4)工装的两端支撑块间距离较小时，若波导内腔无填充物(原文中未提)，操作时易导致波导截面尺寸与内腔变形，损坏波导管。

发明内容

为使裂缝线源组成的天线阵面的平面度达到设计要求，并进一步简化波导管零件的整形工艺，提高操作效率，本发明提出了一种提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法。

提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，包括采用热处理工装对细长薄壁波导管进行去应力退火，其特征在于：采用有限元模拟分析与细长薄壁裂缝线源波导试验件焊接、加工结合的方法，分别确定波导管零、组件的预先反变形量及校弯工装导轨的曲率半径，借助专用校弯工装，通过弹性滑块曲面的数次滑移作用，采用横梁式弯曲预先反变形工艺及火焰钎焊工序后对波导管组件再次整形、预校弯工艺，分别抵消线源成型过程中钎焊焊接及加工导致的弯曲变形，提高单根细长薄壁裂缝线源成型直线度。具体包括如下步骤：

S1：通过有限元模拟分析及细长薄壁裂缝线源波导试验件火焰钎焊焊接、加工，分别确定波导管零、组件的变形量；

S2：使用有限元显式-隐式序列求解计算达到波导管零、组件的最大预先反变形量时校弯工装曲率半径的设计容差；

S3：采用热处理工装对细长薄壁波导管进行去应力退火；

S4：波导管的两端装入弹性导向芯块；

S5：将波导管放置在专用校弯工装槽内，紧固两端压块，左右数次滑动弹性滑块，通过其底部曲面作用波导管顶面，使细长薄壁波导管产生横梁式弯曲预先反变形；

S6：借助专用校弯工装，对进行火焰钎焊中间工序后的波导管组件再次进行整形、预校弯。

上述技术方案所述的提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其适用的波导管长度为1000mm～4000mm。

上述技术方案所述S1中测量细长薄壁裂缝线源波导试验件的变形量时，按照GB/T26303.1-2010进行。

上述技术方案所述S4中弹性导向芯块材料为聚四氟乙烯，与波导管内腔宽度方向的单侧间隙为0.01mm～0.5mm，导向部分呈梯形，倾斜角与预校弯前波导管与校弯工装导轨端部的夹角一致，顶部边缘为圆角。

上述技术方案所述S5中弹性滑块材料为聚四氟乙烯，底部曲率半径与校弯工装导轨一致。

上述技术方案所述S6中校弯工装槽较波导管口径的长边深0.1mm～3mm、与波导管的单侧间隙应不大于1mm，且根据波导管定位块相对尺寸，校弯工装槽内对应位置设计沉台。

本发明利用细长薄壁铝波导管强度不高、刚性差的特点，提出一套简便实用、可用于提高细长薄壁裂缝线源直线度的批量生产方法，克服了现有技术的不足，具有操作方便、效率高、效果显著等技术优点，通过某产品裂缝线源的加工验证，天线阵面的平面度由原来的1.48mm提高到0.51mm。

附图说明

图1是本发明的细长薄壁裂缝线源装夹于校弯工装的操作示意图。

图2是校弯工装端部放大示意图。

图中：1.校弯工装，2.弹性滑块，3.压块，4.弹性导向芯块，5.波导管，11.校弯工装槽，12.校弯工装导轨。

具体实施方式

现结合附图，以加工壁厚1mm、外形尺寸12.16mm×24.86mm×2098mm的3A21裂缝线源为例，对本发明的一种提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法作进一步说明。本实例中的裂缝线源在成型过程中需要在波导管窄边火焰钎焊安装块，其他用细长薄壁波导管直接铣削成型的裂缝线源也可以参照本实例进行。

步骤1：通过MSC.Marc有限元模拟分析及细长薄壁裂缝线源波导试验件火焰钎焊焊接、铣削裂缝加工，确定波导管零、组件的变形量均为5mm～8mm；

步骤2：使用ANSYS/LS-DYNA显式-隐式序列求解计算达到波导管零、组件的最大预先反变形量时校弯工装曲率半径为R＝12000mm；

步骤3：将3A21铝波导管进行去应力退火处理，退火时用热处理工装固定压平，退火温度根据工艺手册选择为180℃～200℃；

步骤4：在波导管的两端装入弹性导向芯块；

步骤5：将波导管放置在校弯工装槽内，紧固两端压块，左右数次滑动弹性滑块，通过其底部曲面作用波导管顶面，使细长薄壁波导管产生横梁式弯曲预先反变形，中间部位的弯曲变形量约为5mm～8mm；

步骤6：进行中间工序火焰钎焊焊接波导管组件；

步骤7：借助校弯工装，左右滑动弹性滑块，对进行火焰钎焊工序后的波导管组件再次进行整形、预校弯，弯曲量约为5mm～8mm；

步骤8：裂缝线源的后续加工。

Claims (5)

1.一种提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其特征在于：

S1：通过有限元模拟分析及细长薄壁裂缝线源波导试验件火焰钎焊焊接、加工，分别确定波导管(5)零、组件的变形量；

S2：使用有限元显式-隐式序列求解计算达到波导管零、组件的最大预先反变形量时校弯工装导轨(11)曲率半径的设计容差；

S3：采用热处理工装对细长薄壁波导管进行去应力退火；

S4：波导管(5)的两端装入弹性导向芯块(4)；

S5：将波导管(5)放置在专用校弯工装槽(12)内，紧固两端压块(3)，左右数次滑动弹性滑块(4)，通过其底部曲面作用波导管(5)顶面，使细长薄壁波导管产生横梁式弯曲预先反变形；

S6：借助专用校弯工装(1)，对进行火焰钎焊中间工序后的波导管(5)组件再次进行整形、预校弯。

2.根据权利要求1所述的提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其特征在于：S1中波导管(5)长度为1000mm～4000mm。

3.根据权利要求1所述的提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其特征在于：S4中弹性导向芯块(4)材料为聚四氟乙烯，与波导管(5)内腔宽度方向的单侧间隙为0.01mm～0.5mm，导向部分呈梯形，倾斜角与预校弯前波导管与校弯工装导轨端部的夹角一致，顶部边缘为圆角。

4.根据权利要求1或权利要求3所述的提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其特征在于：S3中弹性滑块(2)材料为聚四氟乙烯，底部曲率半径与校弯工装导轨(11)一致。

5.根据权利要求4所述的提高细长薄壁裂缝线源直线度的方法，其特征在于：S4中校弯工装槽(11)较波导管(5)口径的长边深0.1mm～3mm、与波导管(5)的单侧间隙应不大于1mm，且根据波导管(5)安装块相对尺寸，校弯工装槽(11)内对应位置设计沉台。