某波导天线工艺设计与制造

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波导天线是某弹载设备的重要组成部分 ，用 以完成测量信号的收发传输等任务。天线性能指标高，结构复杂 ，安装于弹体上并与弹体外表面共形，其将承受温度、振动、冲击等恶劣环境的影响，为天线工艺设计与制造提 出了严格要求。

为满足波导天线信号传输性能要求，保证弹载工作环境下的可靠性，依据天线组成 ，进行可制造性分析和工艺设计，制定加工流程 ，开展工艺验证，实现波导天线设计与制造最优化，保证波导天线性能和环境适应性要求，并达到提高波导天线生产效率和降低生产成本的目的。

1 可制造性分析经 电讯设计 .波导天线 主要 由波导和安 装法兰组成 ，如图 1所示。

修稿 日期 ：2013-02-22作者简介：罗仕安(1976-)，男，工程师。主要从事电子设备工艺设 计及数控加 工工作 。

波导内腔尺寸精度 ，如长度尺寸 U0.02mm、宽度尺寸 V0.02mm、深度尺寸 XO.02mm，位置精度 ，如波导腔和安装面的垂直度 0.05mm，都是保证波导天线 电性能指标的关键工艺要素。除波导内腔尺寸对 电性能指标影响外 ，内壁光滑与否对信号传输的损耗程度影响也很大，光滑的内壁能很大程度上减少电性能的损耗 ，波- - T r v n n， -- 上 I ∞ 05 l A I B- l- 。

g 卣 b ， d - 1 ，，21· 开发与创新 ·由于单纯的刀具加工不能清角 .而电火花成型加工效率低、成本高。因此 ，对波导腔体工艺设计 ，将波导腔体进行可制造性拆分加工 。选择 标准波导”或通过数控铣和电火花线切割完成波导及法兰 的 整体 波导”加工 ，再 通过精密焊接组装-体 .实现天线波导腔体 制造 ；为满足轻量化和精密焊接要求 ，波导组件的材料选用 Al-Mn合金制造。

采用 标准波导”方案实现波导天线制造 ，需根据可制造性要求.将波导天线设计为法兰盘、波导管、板、反射板四部分组成，见图2。选用与工作频段相匹配的铝合金标准波导管。然后通过精密钎焊技术先焊接法兰盘和波导管 ，再焊接板和反射板实现四个组件拼装焊接。

由于波导天线安装于弹体上 ，工艺设计 时法兰和板与弹体安装 面需要 留余量 2mm，用于焊接后加工获得理想 的安装表面。

图2标准波导天线组成图 在 标准波导”方Fig·2 Th。 。mp吣iti。 I1I ur 0f案下. 波导天线 的法兰the standard waveguide antenna - 盘和标准波导的尺寸精度和位置关系依靠焊接夹具保证 ，见图3，由于焊接夹具和焊接组件之间必须留有-定量的间隙，钎焊时零件热膨胀变形 .导致波导管延伸量 。在焊接装夹状态下 ，使得热膨胀的波导只能向法兰端面延伸 ，难以保证波导天线关 键尺寸 X0.02mm、法 兰盘 和标 准波导 的垂 直度0.05mm的实现。工艺验证显示由于焊接 时造成 的热变～ 。

， ，，，q罩形 .垂直度只能达 到 0.1mm.即使通过增加垫片调整到最好状态也 只 能 到 达图3标准波导天线焊接装配示意图 0.07mm，为后续Fig.3 The scheme ofthe welding assembly法 兰盘安 装面数for the standard waveguide antenna 控 加工带来了困难 ，需要采用杠杆表对 X、Y、Z三个方 向进行找正 ，显著降低了生产效率 。同时 ，由于焊接组件 多 ，焊缝长，容易出现焊接缺陷，并可能导致缺陷处涂覆层起泡 .影响天线外观质量，见图4。

采用 整体波导”方案实现波导天线制造，需根据独立性和信息量最小原则，将法兰盘和波导管集成-体为 整体波导”，由整体波导、板、反射板三部分组成. 通过精密钎焊将三部分拼装焊接形成波导天线 ，如图 5所示。在 整体波导”方案下 ，板和反射板加工与 标准波导”方案-致，整体波导采用数控铣加工和22线切割加工 实现 .波导 腔关键尺寸 X0.02mm.波导与 法 兰 端 面 的 垂 直 度0.05mm 均 能 得 到 直 接 保证 ，避免 了焊接热膨胀 变形影 响 ，与板和反射板 精密焊接后 无需后续机 械加工 ，不需 预留切削加 工余量 ，大大简化了加工流程。

另外 。由于 整体波导”不需要使用 标准波导 ”方 案 中 的焊 接夹 具 。

板 和反射板时焊接操 作简单，焊接组件少 ，焊缝短 ，图 4标准波导天线数码照片Fig.4 The digital picture ofthestandard waveguide an tenna图5 整体波导天线组成 图62 "1-隐患，如图 所示。 艺设计 采用 标准波导”方案 圜 · 开发与创新 ·罢- 图8整体波导方案天线制造流程 相 似。 先加工波 l Fig.8 The manufacturing process of ItlIel10listic啪唧 ide 导、板和反射板 II感 度 检 测 (频 率 范 围 表 1波导天线两种制造工艺2MHz～18GHz)等系列环境 方案综合对比表试验验证，天线性能指标 Fab.。。 e c hens ve满足系统要求，抗恶劣环 manu；acturing 0roceses of境适 应性满足产品规范要 the holistic waveguide and the求。现今，生产完成的20. 呈塑 壁 旦 皇套波导天线已应用于某弹I 项目 I标 导I整 导载设备上，保证了系统任广 甬 rT- -r丁 务的顺利完成。 l生笙垦 l ! I垫 墨 l 量量 l至重量4结束语 雾 十 f在关键部件产品研制 呈 f 中， 为满足产品性能和环r丽 -十- -t-境适应性要求，应依据电[二 雯 []二垂亘至 匦 讯设计进行可制造性分析L生兰堕 上-壹-上-盟和工艺设计 。并对可行性工艺方案进行制造质量 、生产效率、加工成本等综合比较，实现产品工艺设计与制造的最优化 ，满足产 品性能 、环境适应性、工艺可靠性 、生产效率和生产成本综合要求。