CN113708072B - 一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，属于通信天线技术领域。该制作方法包括：步骤1，对具体的环形内沟槽结构进行结构分析和分解；步骤2，对上步骤中的分解后的结构进行单独加工制作；步骤3，设计和制作连接工装；步骤4，通过工装并采用加固措施将分解的零件连接起来成一个整体；步骤5，修正外形得到成品。本发明具有可操作性强，成本低，精度高等优点。

Description

一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法

技术领域

本发明涉及到通信天线技术领域，特别涉及一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法。

背景技术

随着现代社会对卫星通信需求量的快速发展，导航测量技术的快速发展，通信天线也得到了长足的进步。反射面天线是通信天线的一种常见形式。反射面天线主要由馈源和反射面组成。

馈源是反射面天线的核心组成部件，往往决定着天线的整体性能。为了使反射面天线有更高的性能，就必须采用更高效率的馈源。1966年A.J.Simons和R.E.Lawrie等人提出以波纹喇叭作为反射面天线的馈源后，这种馈源以其低旁瓣、辐射场的幅度相位轴对称性，以及低交叉极化等优异性能引起了人们的强烈关注，并成为了反射面天线的主要的馈源形式。

波纹馈源又被称作波纹喇叭，主要是由模式变换段和喇叭段组成。在大中口径的反射面天线中，波纹喇叭一般包括光壁段、模变换波纹喇叭段、变换段、辐射段等部分。波纹喇叭结构复杂，加工困难。尤其是模变换波纹喇叭段，更是具有复杂的内沟槽结构。这些复杂的内沟槽结构主要包括环加载槽的结构形式，这种环加载槽是一种环形内沟槽结构，即外部窄，内部宽，且内部结构棱角分明，不允许圆滑过渡。这种结构精度要求高，又不能够采用直接加工的方式得到；还包括直槽形式；内沟槽的底面为圆柱面或圆锥面；直槽又分成深直槽和浅直槽。由于应用频段较高，有些深直槽由于缝隙过窄深度过深，也不具备直接加工的可能。如上这些困难对该结构馈源高精度的加工生产造成了很大的困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，该制作方法具有可操作性强，成本低，精度高等优点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，结构分解。将工件分解为具有圆柱内环台阶特征的外套和若干可整体加工的沟槽单体；沟槽单体的前后端面平行且垂直于工件轴线。

步骤2，制作零件。分别制作外套和各沟槽单体。对外套和各沟槽单体进行加工制作。所述沟槽单体的外轮廓面和外套的内腔紧密配合；其中，外套两侧和其内部最外侧的沟槽单体在轴线方向上均留有加工余量；

步骤3，制作工装。工装包括大端口压板、小端口压板、连接螺栓、连接螺母和骑缝螺钉；其中，大端压口板和小端口压板的边缘处具有开槽结构；

步骤4，组装组合体。将外套大端口朝上，按照其台阶腔的直径从小到大的顺序依次放入各沟槽单体，之后在大端口的顶部安置大端口压板；翻转，使外套小端口朝上，放入对应的沟槽单体，然后在小端口的顶部安置小端口压板；最后连接螺栓穿过外套的中心，并与连接螺母将组合体锁紧；

步骤5，固定组合体。在外套台阶腔和沟槽单体外轮廓面的结合位置进行钻孔攻丝制作螺纹孔，最后将骑缝螺钉穿过开槽结构并旋入螺纹孔内。

步骤6，加工法兰接口。将连接螺母、连接螺栓、大端口压板和小端口压板拆下，保护内腔表面，多次小吃刀量继续加工工件的轴向两侧法兰端面，直到去除加工所留余量达到理论尺寸，完成整个工件的加工。

进一步的，所述外套内表面具有n组台阶，其中n≥1；多组台阶表面相互平行，且均垂直于外套的中轴线。

进一步的，所述外套轴向两侧均为法兰；所述外套轴向两侧的加工余量为0.5mm～3mm，最外侧的沟槽单体的加工余量比外套的加工余量大0.1mm～0.3mm。

进一步的，所述开槽结构的位置和外套内壁位置相对。

进一步的，所述骑缝螺钉和工件的材质相同，且骑缝螺钉的长度大于最外侧两个沟槽结构的厚度。

进一步的，安装骑缝螺钉时，在螺纹配合表面使用螺纹锁固剂。

进一步的，最外侧的沟槽单体和外套内壁面涂有轴面锁固剂。

进一步的，最外侧沟槽单体的外轮廓面和外套的内壁面设有对应的配套螺纹，通过螺纹配合的方式压紧其内侧的沟槽单体。

进一步的，最外侧沟槽单体的外轮廓面和外套的内壁采用激光焊接或等离子焊接加固。

本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明可以有效的实现了复杂环形内沟槽结构馈源喇叭的制作，并且具有精度高的特点。

2、本发明采用的技术方案工艺成熟，可操作性强。

3、本发明采用的技术方案成本较低，适宜推广。

总之，本发明易于实施，精度高，成本低，可以有效的简化了环形内沟槽结构馈源喇叭的制作过程。

附图说明

图1左侧为环形内沟槽结构馈源喇叭外形的结构示意图和右侧为内部截面示意图。

图2为环形内沟槽结构分类放大图。

图3为环形内沟槽结构馈源喇叭拆解零件截面图。

图4为外套结构的截面示意图。

图5为各工装的结构示意图。

图6为安装骑缝螺钉前的工装组合示意图。

图7为安装骑缝螺钉后的工装组合示意图。

图8为成品示意图。

图中：1、左法兰盘，2、右法兰盘，3、空腔段，4、环加载槽，5、易加工直槽，6、不易加工直槽，11、外套，12、薄片，13、直槽段，14、套筒，21、大端口压板，22、连接螺栓，23、连接螺母，24、骑缝螺钉。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一种高精度复杂环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其主要包括如下步骤：

步骤1，首先对具体的环形内沟槽结构进行结构分析和分解。该类结构一般具有如下形式，即两端的法兰盘及中间的内沟槽结构的腔体。内沟槽的结构又可以分解为环加载槽和直槽。然后按照一般机床的加工能力将所有的直槽结构分成可易加工直槽和不易加工直槽，一般情况下可易加工直槽的最小尺寸以宽2mm左右和深10mm左右为宜。位置相邻连续的可直接加工的直槽可以视为一个组合的直槽段。

按照上述的结构分析结果将整体结构进行分解。那么，所述的复杂环形内沟槽结构馈源喇叭，可以分解成一个外套，和内部腔体结构。内部腔体结构可以分解成若干单独的薄片，和若干组合的直槽段。

步骤2，其次对上述的分解结构进行单独加工制作。即先加工成一个外套，若干薄片，和若干直槽段。所述的外套具有左右两端的法兰结构和中间的套筒结构，外套在左右两个法兰的外端面上应该具有更大的长度，即留有一定的余量，一般留2～5mm即可。所述的薄片是将环加载槽和不可直接加工的直槽沿直边分开的圆环状结构，外缘为精密加工的圆柱面。圆柱面的直径尺寸要大于槽体最大内尺寸一定数值。外缘尺寸相近的薄片应该选择相同外圆尺寸。如果薄片数量多而外缘的尺寸总体变化较大的话，应该将薄片分组，每组对应不同的外圆尺寸。相对应的，所述的外套内部，也应该加工成和薄片相对应的台阶状圆柱面。薄片的外圆柱面和套筒的内圆柱面是精密配合的关系。

步骤3，设计和制作工装。工装主要包括大端口压板、小端口压板、连接螺栓、连接螺母和骑缝螺钉等零件。

大端口压板和小端口压板外形尺寸和外套两侧法兰尺寸相同或接近，边缘具有均匀的开槽结构，开槽位置和外套内圆柱面对应。所述的连接螺栓能够从大端口压板和小端口压板中间的孔内穿过，且长度大于套筒和压板长度之和。骑缝螺钉选择是全螺纹螺钉结构，长度不小于两个薄片的宽度，尾部具有拧紧结构。

步骤4，然后是将分解的零件和工装连接起来。连接的时候，首先清洗各件，无油污和异物、毛刺等，然后将薄片逐片慢慢放入外套内，为了提高安装后的可靠性，可以在薄片的外圆面或外套的内圆磨床涂抹紧固胶。考虑到有的外套内有台阶圆柱面结构，需要先放入大端内侧的薄片。在所有的薄片都放入外套以后，将左右法兰外侧分别放置大端口压板和小端口压板，并将连接螺栓从中间传入，并用连接螺母从另一端与之旋紧，使整个结构连接成一个整体。

在连接成一个整体以后，从大端口压板和小端口的开槽处，在外套的内圆柱面和薄片的外圆柱面的结合位置，钻孔攻丝制作螺纹孔，最后将骑缝螺钉旋入孔内。同样的，为了提高连接的可靠性，也可以在螺纹结合面涂抹紧固胶。

在紧固胶固化后，即可拆下大端口压板和小端口压板和连接螺栓、连接螺母。

步骤5，最后是采用机床去除外套左右法兰的余量。为了避免加工过程产生异物进入内部腔体，在加工前应采用措施将内部腔体进行保护，在加工后去除保护。

下面为一更具体的实施例：

如图1～图8所示，一种高精度复杂环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其主要包括如下步骤：

步骤1，首先对具体的复杂环形内沟槽结构进行结构分析和分解。该类结构一般具有如下形式，即两端左法兰盘1，右法兰盘2及中间的内沟槽结构的空腔段3。内沟槽的结构又可以分解为环加载槽4和直槽。然后按照一般机床的加工能力将所有的直槽结构分成可易加工直槽5和不易加工直槽6，一般情况下可易加工直槽的最小尺寸以宽2mm左右和深10mm左右为宜。

按照上述的结构分析结果将整体结构进行分解。那么，所述的复杂环形内沟槽结构馈源喇叭，可以分解成外套11和内部腔体结构。内部腔体结构可以分解成若干单独的薄片12，和若干组合的直槽段13，可以将位置相邻连续的可直接加工的直槽部分可以视为一个组合的直槽段13。

步骤2，其次对上述的分解结构进行单独部件的加工制作。即先加工成一个外套11，若干薄片12，和若干直槽段13。所述的外套11具有左右两端的法兰结构1和2，以及中间的套筒结构14，外套11在左右两个法兰的外端面上应该具有更大的长度，即留有一定的余量，一般留2～5mm即可。薄片12是将环加载槽和不可直接加工的直槽沿直边分开的圆环状结构，外缘为精密加工的圆柱面。圆柱面的直径尺寸要大于槽体最大内尺寸一定数值。外缘尺寸相近的薄片应该选择相同外圆尺寸。如果薄片12数量多而外缘的尺寸总体变化较大的话，应该将薄片分组，每组对应不同的外圆尺寸。相对应的，所述的外套11内部，也应该加工成和薄片12相对应尺寸的台阶状圆柱面。薄片12的外圆柱面和外套11内部的内圆柱面是精密配合的关系。

步骤3，然后是设计和制作工装。工装主要包括大端口压板21、小端口压板、连接螺栓22、连接螺母23和骑缝螺钉24等零件。

大端口压板21和小端口压板外形尺寸和外套11的两侧法兰1和2尺寸相同或接近，边缘具有均匀的开槽结构，开槽位置和外套11内圆柱面对应。连接螺栓22能够从大端口压板和小端口压板中间的孔内穿过，且长度大于外套11和压板21长度之和，连接螺母23。骑缝螺钉24选择是全螺纹螺钉结构，长度不小于最外侧两个薄片12的宽度，尾部具有拧紧结构。

步骤4，然后是将分解的零件和工装连接起来。连接的时候，首先清洗各件，无油污和异物、毛刺等，然后将薄片12逐片慢慢放入外套11内，为了提高安装后的可靠性，可以在薄片12的外圆面或外套11的内圆磨床涂抹紧固胶。考虑到有的外套11内有台阶圆柱面结构，需要先放入大端内侧的薄片12。在所有的薄片12都放入外套11以后，将左右法兰1和2外侧分别放置大端口压板21和小端口压板，并将连接螺栓22从中间传入，并用连接螺母23从另一端与之旋紧，使整个结构连接成一个整体。

在连接成一个整体以后，从大端口压板21和小端口压板的开槽处，在外套11的内圆柱面和薄片12的外圆柱面的结合位置，钻孔攻丝制作螺纹孔，最后将骑缝螺钉24旋入孔内。同样的，为了提高连接的可靠性，也可以在螺纹结合面涂抹紧固胶。

在紧固胶固化后，即可拆下大端口压板21、小端口压板和连接螺栓22、连接螺母23。

步骤5，最后是采用机床去除外套11左右法兰1和2的余量。为了避免加工过程产生异物进入内部腔体，在加工前应采用措施将内部腔体进行保护，在加工后去除保护。

总之，本发明结构成熟，易于实施，精度高，成本低，可以有效的实现了复杂环形内沟槽结构馈源喇叭的制作，是对现有技术的一种重要改进。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，结构分解，将工件分解为具有内环台阶腔的外套和多个可整体加工的沟槽单体；沟槽单体的前后端面平行且垂直于工件轴线；沟槽单体包括多个单独的薄片和多个组合的直槽段，所述的薄片是将环加载槽和不可直接加工的直槽沿直边分开的圆环状结构，所述的直槽段是位置相邻连续的可直接加工的直槽构成的组合直槽段；

步骤2，制作零件，分别制作外套和各沟槽单体；对外套和各沟槽单体进行加工制作；所述沟槽单体的外轮廓面和外套的内腔紧密配合；其中，外套两侧和其内部最外侧的沟槽单体在轴线方向上均留有加工余量；

步骤3，制作工装，工装包括大端口压板、小端口压板、连接螺栓、连接螺母和骑缝螺钉；其中，大端压口板和小端口压板的边缘处具有开槽结构；

步骤4，组装组合体，将外套大端口朝上，按照其台阶腔的直径从小到大的顺序依次放入各沟槽单体，之后在大端口的顶部安置大端口压板；翻转，使外套小端口朝上，放入对应的沟槽单体，然后在小端口的顶部安置小端口压板；最后连接螺栓穿过外套的中心，并与连接螺母将组合体锁紧；

步骤5，固定组合体，在外套台阶腔和沟槽单体外轮廓面的结合位置进行钻孔攻丝制作螺纹孔，最后将骑缝螺钉穿过开槽结构并旋入螺纹孔内；

步骤6，加工法兰接口，将连接螺母、连接螺栓、大端口压板和小端口压板拆下，保护内腔表面，多次小吃刀量继续加工工件的轴向两侧法兰端面，直到去除加工所留余量达到理论尺寸，完成整个工件的加工。

2.根据权利要求1所述的一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，所述外套内表面具有n组台阶，其中n≥1；多组台阶表面相互平行，且均垂直于外套的中轴线。

3.根据权利要求1所述的一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，安装骑缝螺钉时，在螺纹位置使用螺纹锁固剂。

4.根据权利要求1所述的一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，所述沟槽单体包括至少一个易加工的沟槽。

5.根据权利要求1所述的一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，最外侧的沟槽单体和外套内壁面涂有轴面锁固剂。

6.根据权利要求1所述的一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，最外侧沟槽单体的外轮廓面和外套的内壁面设有对应的配套螺纹，通过螺纹配合的方式固定压紧其内侧的沟槽单体。

7.根据权利要求1所述的一种高精度环形内沟槽结构馈源喇叭的制作方法，其特征在于，在最外侧沟槽单体的外轮廓面和外套的内壁的配合圆环面使用激光焊接或等离子焊接方式进行加固。

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