淺談雙通道波導(dǎo)管的加工方法

孫龍

（桂林長(zhǎng)海發(fā)展有限責(zé)任公司，廣西 桂林 541001）

前言

在我廠生產(chǎn)的雷達(dá)產(chǎn)品中，要用到大量的銅或鋁異型波導(dǎo)管，隨著科技快速發(fā)展,我公司高新電子設(shè)備不斷更新,雙通道波導(dǎo)管更是一個(gè)新的技術(shù)突破領(lǐng)域，裝備對(duì)微波元件加工的要求越來(lái)越精密，特別是毫米波在雷達(dá)通信，電子對(duì)抗，儀器測(cè)量上的應(yīng)用，使微波元件的尺寸更小，形狀更復(fù)雜，精密要求更高。作為傳輸電磁波的波導(dǎo)管是微波元件中的重要組成部分，其中各種形狀的雙通道波導(dǎo)管的加工則是波導(dǎo)管加工中的難點(diǎn)，不僅要確保雙管彎曲處橫截面要與直波導(dǎo)處橫截面保持一致,同時(shí)還要確保雙管角度與兩口部平行一致。

一、雙通道波導(dǎo)管彎曲成形要求及成形特點(diǎn)

（一）所要達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)

a.可進(jìn)行寬面及窄面的彎曲，其彎曲角度為30°-150°，彎曲精度為±10′。

b.寬面彎波導(dǎo)最小彎曲半徑達(dá)20mm。

c.窄面彎波導(dǎo)最小半徑達(dá)40mm。

d.波導(dǎo)管彎曲內(nèi)腔表面粗糙度Ra 小于或等于0.8mm。

e.彎曲波導(dǎo)管滿(mǎn)足電磁波性能指標(biāo)。

（二）雙通道波導(dǎo)管成形的特點(diǎn)

雙通道波導(dǎo)管是我公司突破的一個(gè)重要技術(shù)領(lǐng)域，雙通道波導(dǎo)管（如下圖1）是該產(chǎn)品微波器件中重要零件之一，該雙通道波導(dǎo)管為非標(biāo)波導(dǎo)管，由雙通道彎波導(dǎo)管、雙通道直波導(dǎo)管，以及兩根單通道彎波導(dǎo)管組合而成。

以前公司所加工的波導(dǎo)管均為單通道波導(dǎo)管，加工工藝是通過(guò)模具將波導(dǎo)管彎曲成型后，焊接于法蘭盤(pán)上，用角度尺通過(guò)兩次定位找正，銑平法蘭盤(pán)，通過(guò)整形、矯正、修銼管口內(nèi)腔等，確保各尺寸精度達(dá)圖紙要求,最后使用鉆模加工定位孔以及螺釘安裝孔完成波導(dǎo)管的加工。由于單根波導(dǎo)管的連接均為定位孔螺紋固緊零件連接，而定位孔均為通過(guò)鉆模以波導(dǎo)管內(nèi)腔定位加工而成，因此能夠保證每一根波導(dǎo)管的內(nèi)腔能夠很好地連接在一起，而雙通道波導(dǎo)管如果也是采用與單通道波導(dǎo)管一樣的方法加工，如果每一根波導(dǎo)管與法蘭盤(pán)的對(duì)稱(chēng)度不能夠很好地得到保證，兩管內(nèi)腔中心矩?zé)o法保證,則雙通道波導(dǎo)管零件數(shù)量較多時(shí)，波導(dǎo)管內(nèi)腔會(huì)形成臺(tái)階接縫，將大大地影響零件的性能，因不可避免地存在誤差，導(dǎo)致雙通道波導(dǎo)管加工的具有較大的難度 。

二、加工難點(diǎn)分析及解決思路

（一）彎曲變形應(yīng)力應(yīng)變情況分析

對(duì)于波導(dǎo)管而言，與圓管相比，矩形管形狀并不是自支撐結(jié)構(gòu)，且在彎曲期間，不能保證圓周金屬形成內(nèi)弧線與外弧線的流動(dòng)性，因此，在矩形管實(shí)際分析中，很難形成小半徑的彎曲狀態(tài)。

通常情況下，在實(shí)際工作中，可以假設(shè)金屬材料拉伸與壓縮都會(huì)產(chǎn)生同一變形抵抗力，且可以利用均一方式表達(dá)金屬機(jī)械性能，進(jìn)而可形成同一應(yīng)力的拉伸與壓縮方式。在波導(dǎo)管模具與芯棒實(shí)際分析期間，可以將其作為剛體結(jié)構(gòu)，認(rèn)為管材內(nèi)腔幾何尺寸不會(huì)發(fā)生任何變化，只需開(kāi)展管壁應(yīng)力應(yīng)變方面的分析工作即可。在開(kāi)始彎曲加工的時(shí)候，中性材料與管材之間出現(xiàn)重合現(xiàn)象，在增加變形之后，中性材料會(huì)出現(xiàn)部分移動(dòng)的現(xiàn)象，而拉伸的區(qū)域逐漸增加，壓縮的結(jié)構(gòu)減少，外側(cè)的壁厚呈現(xiàn)明顯的變薄趨勢(shì)。

（二）形彎銅波導(dǎo)管壓彎成形工藝

1.為了克服多件矩形彎銅波導(dǎo)管壓彎后的尺寸不一致。現(xiàn)壓彎成形工藝去掉了上下墊帶。去掉上下墊帶的目的是保證壓彎成形后凸模、凹模、波導(dǎo)管3 者在無(wú)外力的作用下仍舊保持壓彎成形時(shí)的緊密閉合狀態(tài)。保持緊密閉合狀態(tài)的好處是以利用壓彎模具限制波導(dǎo)管在抽鋼帶時(shí)的變形。凸模和凹模不僅僅完成成形，還起到校形的作用。上下墊帶去掉后，壓彎成形時(shí)摩擦阻力增大，壓彎力增大，并且兩數(shù)值的增大沒(méi)有造成波導(dǎo)管表面的任何缺陷。提高凸模和凹模工作面的粗糙度值和加潤(rùn)滑油可以有效地減小摩擦阻力和壓彎力。

2.為了保證凸模、凹模、波導(dǎo)管三者在抽鋼帶力的作用下仍舊保持壓彎成形時(shí)的緊密閉合狀態(tài)，設(shè)計(jì)了通用夾緊工裝。該工裝強(qiáng)度高，剛性好，實(shí)現(xiàn)了在夾緊的狀態(tài)下抽帶。只要將各種壓彎凸模和凹模的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)在規(guī)定范圍內(nèi)，就可以反復(fù)使用。

3.波導(dǎo)管的內(nèi)腔尺寸主要取決于內(nèi)填鋼帶的厚度和寬度，寬度尺寸在制作時(shí)確定了，厚度是由若干片鋼帶疊加而成，因此控制厚度是重要工步。原壓彎成形工藝檢測(cè)疊片厚度是在鋼帶穿完后進(jìn)行，受空間的限制只能在10～20mm的范圍內(nèi)測(cè)量厚度，疊片之間的壓不實(shí)容易造成測(cè)量誤差。新壓彎成形工藝要求穿帶前疊片在虎鉗上至少夾緊長(zhǎng)200 mm 左右才能確定疊片組合，一般控制疊片組合的厚度尺寸偏差為士0.03mm。

（三）兩波導(dǎo)管之間的內(nèi)腔中心距離要求嚴(yán)格

如上圖2、3、4 所示雙通道波導(dǎo)管，其兩波導(dǎo)管中心距公差為±0.03mm，與銷(xiāo)釘定位孔對(duì)稱(chēng)度也為±0.03mm，且波導(dǎo)管與法蘭盤(pán)之間的連接需要通過(guò)焊接固定，而焊接也容易產(chǎn)生變形，造成零件超差。

為了保證兩波導(dǎo)管中心距公差為±0.03mm，因此圖2 所示兩側(cè)法蘭盤(pán)中心距公差也應(yīng)該為±0.03mm，且彎曲后加工的波導(dǎo)管兩端臺(tái)階其對(duì)稱(chēng)度也必須達(dá)到0.03mm，由于波導(dǎo)管經(jīng)過(guò)冷彎曲后，會(huì)產(chǎn)生變形，這也造成了波導(dǎo)管兩端臺(tái)階要達(dá)到對(duì)稱(chēng)度0.03mm 難度非常大，固這是該雙通道波導(dǎo)管的一個(gè)加工技術(shù)難點(diǎn)。

那如何保證該雙通道波導(dǎo)管的中心距，最后決定通過(guò)焊接定位工裝來(lái)保證零件的中心距。我們首先加工如下圖3 所示焊接定位工裝，工裝要求兩凸臺(tái)的中心距精度達(dá)到0.015mm，兩凸臺(tái)與波導(dǎo)管的配合公差也控制在0.015mm,這樣將兩彎曲加工完成的波導(dǎo)管內(nèi)腔套入凸臺(tái)中，再進(jìn)行焊接即可保證該零件的設(shè)計(jì)要求。由于采用該方法零件的中心距由工裝基本能保證焊接變形問(wèn)題,最后通過(guò)較正,整口,修銼口部尺寸達(dá)圖紙精度要求.這樣法蘭盤(pán)安裝波導(dǎo)管的口部公差就沒(méi)有必要按照±0.03mm 公差來(lái)加工，可以按照公差+0.2mm 來(lái)加工，另外波導(dǎo)管的定位凸臺(tái)公差以及對(duì)稱(chēng)度也不需要按照±0.015mm 公差來(lái)加工，只需按照-0.2mm 公差來(lái)加工即可，大大減輕了各工序的加工難度，也能很好地保證零件的質(zhì)量，大大地提高零件的加工效率，加工時(shí)間縮短至少30%以上，最后通過(guò)修銼內(nèi)腔管口尺寸保證雙管中心矩,以波導(dǎo)管內(nèi)腔定位鉆鉸孔即可完成零件的加工。

（四）零件焊接完成后修銼內(nèi)腔及保證雙管中心矩

雙通道波導(dǎo)管屬于薄壁零件經(jīng)過(guò)焊接成型后，波導(dǎo)管口部收縮變成不規(guī)則形狀，管口收縮一般都會(huì)比管口實(shí)際尺寸小0.1-0.3mm。在進(jìn)行鉗工修銼校正時(shí)，制作雙管鉆模芯子，如圖4 鉆模為鉆孔、管口修配校正雙管通用模。以修配的方法進(jìn)行修銼，選用什錦三角

銼進(jìn)行修銼，保證管口銳邊、直角度、對(duì)稱(chēng)度、以及管口各尺寸要求，以芯子定位修配，用木榔頭輕輕敲打芯子，注意不能用太大力敲打造成波導(dǎo)管變形。輕輕地敲打，芯子與管口擠壓會(huì)呈現(xiàn)出高點(diǎn)，修掉高點(diǎn)即可。根據(jù)每一根波導(dǎo)管口變形不同，配合情況不同，可以分段次進(jìn)行修配，直達(dá)芯子可以緊緊裝入，再選用180-400 目砂布進(jìn)行精加工，砂光內(nèi)腔粗糙度達(dá)1.6，以此修配法加工可以有效地保證雙管中心矩尺寸。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)介紹了雙通道波導(dǎo)管加工的難點(diǎn)、解決思路，通過(guò)合理安排工藝，制作簡(jiǎn)單的定位工裝及鉆模，完成了雙通道波導(dǎo)管的加工，滿(mǎn)足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)調(diào)試，該波導(dǎo)管電性能良好，成功應(yīng)用到某重點(diǎn)產(chǎn)品的批次生產(chǎn)，為工廠帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。