某型號(hào)微波天線安裝板制造工藝研究

唐勇剛 ，王天石 ，時(shí)生淦

（1.成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司，四川 成都611731；2.西南電子設(shè)備研究所，四川 成都 610036；3.西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安 710071）

某型號(hào)微波天線安裝板制造工藝研究

唐勇剛1，2，王天石1，2，時(shí)生淦3

（1.成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司，四川 成都611731；2.西南電子設(shè)備研究所，四川 成都 610036；3.西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安 710071）

某型號(hào)微波天線安裝板采用超硬鋁合金板材加工成型，加工過(guò)程中容易出現(xiàn)變形和尺寸超差等問(wèn)題，以致最終影響天線安裝板的加工精度。通過(guò)研究，確定了加工過(guò)程中的難點(diǎn)，據(jù)此設(shè)定了合理的加工工藝流程，并確定了其中的關(guān)鍵工序?yàn)閿?shù)銑和線切割。針對(duì)數(shù)銑關(guān)鍵工序，通過(guò)開(kāi)展其粗、精加工工藝和工裝等方面的研究，有效地解決了加工中的變形問(wèn)題，保證了數(shù)銑的加工精度；針對(duì)相切割關(guān)鍵工序，通過(guò)開(kāi)展多刀線切割加工工藝的研究，有效地保證了細(xì)長(zhǎng)孔的加工精度，最終保證了天線安裝板的成型質(zhì)量。

星載；天線安裝板；數(shù)銑；線切割

星載相控陣天線采用現(xiàn)代微波集成技術(shù)，在有限的衛(wèi)星平臺(tái)空間條件下，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制的多個(gè)點(diǎn)波束，滿足未來(lái)通信的需求[1]。星載雷達(dá)所處的空間環(huán)境特殊且環(huán)境惡劣，且其必須具備長(zhǎng)壽命、高可靠性、體積小、重量輕等特點(diǎn)，因此，星載雷達(dá)對(duì)其天線陣面板間間隙、平整度和熱變形等要求比較苛刻。

某型號(hào)有源相控陣?yán)走_(dá)體積小、天線元數(shù)量大、安裝密度高，且由于天線陣面與后端數(shù)量眾多的T/R組件要實(shí)現(xiàn)對(duì)插，因此對(duì)于天線安裝板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、組裝密度和位置精度要求都很高。天線安裝板作為有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，這就要求它既要具有良好的機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)性能等特點(diǎn)，又要具有很高的平面度和尺寸精度，才能保證其安裝精度。

該天線安裝板由超硬鋁合金板材加工而成，因此加工過(guò)程中容易出現(xiàn)變形和精度超差等問(wèn)題，以致最終影響天線安裝板的加工精度。本文針對(duì)如何控制天線安裝板制造精度的問(wèn)題，從工藝流程、加工方法和參數(shù)等多方面入手，對(duì)天線安裝板加工制造過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行研究。

1 天線安裝板的結(jié)構(gòu)

天線安裝板采用鋁合金板材加工成型，材料為超硬鋁7075，其結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)圖1所示。天線陣元安裝孔數(shù)量為526個(gè)，安裝孔間最薄壁厚只有0.7 mm.同時(shí)，天線側(cè)面還有16處φ2.5 mm長(zhǎng)通孔貫穿整個(gè)天線安裝板。

天線安裝板的加工精度技術(shù)要求見(jiàn)表1所示。

圖1 天線安裝板結(jié)構(gòu)及尺寸

表1 天線安裝板加工精度技術(shù)要求

2 天線安裝板的制造工藝

綜合分析天線安裝板的制造特征、材料特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式和尺寸精度等因素，可得出其在加工過(guò)程中存在以下難點(diǎn)：

（1）數(shù)銑加工：7075-T6狀態(tài)的鋁板屬于超高強(qiáng)度鋁合金，加工時(shí)如果加工方法和參數(shù)選擇不當(dāng)，產(chǎn)生的加工應(yīng)力極易使零件變形。天線安裝板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，切削去除量非常大，尺寸精度和形位公差要求高，因此加工時(shí)精度難以保證；

（2）線切割加工：天線安裝板上有16處φ2.5 mm長(zhǎng)通孔貫穿整個(gè)天線安裝板，其中有6處深度為235 mm，這些孔的尺寸精度要求非常高，加工精度同樣難以保證。

根據(jù)上述加工難點(diǎn)分析，同時(shí)考慮零件加工特點(diǎn)和加工過(guò)程中所需工裝模具等影響因素，制定該天線安裝板制造工藝流程如圖2所示，其中數(shù)銑和線切割工序定為重要加工環(huán)節(jié)。

圖2 天線安裝板制造工藝流程圖

2.1 數(shù)銑加工工藝方法

天線安裝板基體材料為超硬鋁7075，由于其在機(jī)械加工時(shí)切削應(yīng)力大、切削溫度高、表面加工硬化嚴(yán)重和存在較大的內(nèi)應(yīng)力，因此造成零件加工產(chǎn)生的變形較大。鑒于此，數(shù)銑加工時(shí)分為粗加工和精加工兩道工序進(jìn)行。

同時(shí)，設(shè)計(jì)專用裝夾工裝。該工裝四周有18-M8螺紋孔用于工件安裝，同時(shí)采用銷釘對(duì)工件進(jìn)行定位，零件毛坯外延部分與專用工裝相匹配。運(yùn)用數(shù)控程序進(jìn)行加工，確保零件的加工精度。工裝裝夾效果見(jiàn)圖3所示。

圖3 工裝裝夾效果圖

2.1.1 數(shù)銑粗加工

（1）工裝及壓板裝夾及校準(zhǔn)，保證加工定位精度；

（2）厚度留有余量，粗加工各面及臺(tái)階，單邊留余量0.1 mm，各異形孔單邊留余量0.05 mm.粗銑加工完成后轉(zhuǎn)入下道工序。

2.1.2 數(shù)銑精加工

（1）熱處理后，安裝并校準(zhǔn)專用工裝，同時(shí)，精光專用工裝表面。利用定位銷對(duì)零件進(jìn)行定位，利用螺紋孔及螺釘實(shí)現(xiàn)對(duì)工件四周的壓緊；

（2）銑刀每次切深量（ap）為 0.05 mm，反復(fù)精光天線安裝板兩大面，直到厚度尺寸和平面度達(dá)到圖紙要求為止；

（3）精加工內(nèi)腔及各臺(tái)階面；

（4）φ1.5刀具精加工各異形孔。

加工參數(shù)因涉及公司秘密，不做詳細(xì)解釋。

2.1.3 數(shù)銑加工效果

數(shù)銑精加工完成后，對(duì)精加工后的零件平面度、表面粗糙度及異形孔孔位精度進(jìn)行送檢測(cè)量，均滿足圖紙要求，效果顯著。

2.2 線切割加工工藝方法

針對(duì)天線安裝板細(xì)長(zhǎng)孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用多刀線切割加工工藝方法，其優(yōu)點(diǎn)是加工尺寸精度高、表面粗糙度高，切屑自然掉落，加工一致性好。相對(duì)于一刀加工成型，多刀加工不易斷絲，且不存在無(wú)法取出加工殘料的問(wèn)題。多刀線切割加工工藝方法示意如圖4所示。

圖4 線切割多刀加工工藝方法示意圖

2.2.1 線切割多次加工

（1）校正機(jī)床垂直度；

（2）更換過(guò)濾器和樹脂，使機(jī)床加工液中正負(fù)離子濃度均衡平穩(wěn)，使加工過(guò)程中機(jī)床放電平穩(wěn)，保證產(chǎn)品粗糙度和尺寸精度；

（3）設(shè)定合適的加工參數(shù)，確保加工過(guò)程中不出現(xiàn)斷線、張力不足等現(xiàn)象，分7刀切割加工，做到無(wú)屑加工并精光側(cè)壁1次。

2.2.2 多刀線切割加工效果

線切割加工完成后，對(duì)所有φ2.5 mm進(jìn)行送檢測(cè)量，尺寸精度滿足圖紙要求，效果顯著。

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究分析了天線安裝板的制造特征、材料特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式和尺寸精度，定位了其加工難點(diǎn)，即：（1）數(shù)銑切削量大，易變形；（2）線切割加工孔長(zhǎng)且精度高。并設(shè)定了合理的工藝流程，確定了其中的關(guān)鍵工序——數(shù)銑和線切割。針對(duì)數(shù)銑粗精加工工藝方法，設(shè)計(jì)并制造了合適的工裝，有效地控制了加工變形，保證了數(shù)銑加工精度；通過(guò)采用多刀線切割加工工藝，保證了細(xì)長(zhǎng)孔的加工精度。通過(guò)開(kāi)展以上工作及研究，最終保證了天線安裝板的加工精度滿足圖紙和設(shè)計(jì)的要求。

[1]閻魯濱.星載相控陣天線的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].航天器工程，2012，21（3）：62-64.

[2]府大興，黃劍波，呂龍泉.星載有源相控陣天線總裝集成工藝概述[J].電子機(jī)械工程，2009，25（4）：35-37，4.

Research on Manufacture Process of an Antenna Fixing-board

TANG Yong-gang1，2，WANG Tian-shi1，2，SHI Sheng-gan3
（1.Chengdu Siwei High-tech Industrial Park Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 611731，China；2.Southwest Electronic Equipment Research Institute，Chengdu Sichuan 610036，China；3.School of Mechano-Electronic Engineering，Xidian University，Xi’an Shaanxi 710071，China）

An antenna fixing-board is made of superhard aluminium alloy.Problems of deformation and accuracy error easy to occur during the machining and molding process have a great effect on the accuracy of the antenna fixing-board.The reasonable manufacture process flow is established and the difficulties of the processing are located on NC milling and WEDM.For the difficult process problem of the fixing-board，the difficult technical points are analyzed in this paper from manufacture molding methods of NC milling and WEDM.As a result，the molding accuracy of this fixing-board is guaranteed．

satellite-borne；antenna fixing-board；CNC milling；wire-electrode cutting

TH162

A

1672-545X（2017）09-0044-03

2017-06-14

唐勇剛（1975-），男，四川成都人，大專，技師，主要研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床加工；王天石（1984-），男，四川成都人，碩士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)殡娮釉O(shè)備制造工藝技術(shù)；時(shí)生淦（1989-），男，河南南陽(yáng)人，碩士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械制造。