浅谈双通道波导管的加工方法

孙龙

（桂林长海发展有限责任公司，广西 桂林 541001）

前言

在我厂生产的雷达产品中，要用到大量的铜或铝异型波导管，随着科技快速发展,我公司高新电子设备不断更新,双通道波导管更是一个新的技术突破领域，装备对微波元件加工的要求越来越精密，特别是毫米波在雷达通信，电子对抗，仪器测量上的应用，使微波元件的尺寸更小，形状更复杂，精密要求更高。作为传输电磁波的波导管是微波元件中的重要组成部分，其中各种形状的双通道波导管的加工则是波导管加工中的难点，不仅要确保双管弯曲处横截面要与直波导处横截面保持一致,同时还要确保双管角度与两口部平行一致。

一、双通道波导管弯曲成形要求及成形特点

（一）所要达到的主要技术指标

a.可进行宽面及窄面的弯曲，其弯曲角度为30°-150°，弯曲精度为±10′。

b.宽面弯波导最小弯曲半径达20mm。

c.窄面弯波导最小半径达40mm。

d.波导管弯曲内腔表面粗糙度Ra 小于或等于0.8mm。

e.弯曲波导管满足电磁波性能指标。

（二）双通道波导管成形的特点

双通道波导管是我公司突破的一个重要技术领域，双通道波导管（如下图1）是该产品微波器件中重要零件之一，该双通道波导管为非标波导管，由双通道弯波导管、双通道直波导管，以及两根单通道弯波导管组合而成。

以前公司所加工的波导管均为单通道波导管，加工工艺是通过模具将波导管弯曲成型后，焊接于法兰盘上，用角度尺通过两次定位找正，铣平法兰盘，通过整形、矫正、修锉管口内腔等，确保各尺寸精度达图纸要求,最后使用钻模加工定位孔以及螺钉安装孔完成波导管的加工。由于单根波导管的连接均为定位孔螺纹固紧零件连接，而定位孔均为通过钻模以波导管内腔定位加工而成，因此能够保证每一根波导管的内腔能够很好地连接在一起，而双通道波导管如果也是采用与单通道波导管一样的方法加工，如果每一根波导管与法兰盘的对称度不能够很好地得到保证，两管内腔中心矩无法保证,则双通道波导管零件数量较多时，波导管内腔会形成台阶接缝，将大大地影响零件的性能，因不可避免地存在误差，导致双通道波导管加工的具有较大的难度 。

二、加工难点分析及解决思路

（一）弯曲变形应力应变情况分析

对于波导管而言，与圆管相比，矩形管形状并不是自支撑结构，且在弯曲期间，不能保证圆周金属形成内弧线与外弧线的流动性，因此，在矩形管实际分析中，很难形成小半径的弯曲状态。

通常情况下，在实际工作中，可以假设金属材料拉伸与压缩都会产生同一变形抵抗力，且可以利用均一方式表达金属机械性能，进而可形成同一应力的拉伸与压缩方式。在波导管模具与芯棒实际分析期间，可以将其作为刚体结构，认为管材内腔几何尺寸不会发生任何变化，只需开展管壁应力应变方面的分析工作即可。在开始弯曲加工的时候，中性材料与管材之间出现重合现象，在增加变形之后，中性材料会出现部分移动的现象，而拉伸的区域逐渐增加，压缩的结构减少，外侧的壁厚呈现明显的变薄趋势。

（二）形弯铜波导管压弯成形工艺

1.为了克服多件矩形弯铜波导管压弯后的尺寸不一致。现压弯成形工艺去掉了上下垫带。去掉上下垫带的目的是保证压弯成形后凸模、凹模、波导管3 者在无外力的作用下仍旧保持压弯成形时的紧密闭合状态。保持紧密闭合状态的好处是以利用压弯模具限制波导管在抽钢带时的变形。凸模和凹模不仅仅完成成形，还起到校形的作用。上下垫带去掉后，压弯成形时摩擦阻力增大，压弯力增大，并且两数值的增大没有造成波导管表面的任何缺陷。提高凸模和凹模工作面的粗糙度值和加润滑油可以有效地减小摩擦阻力和压弯力。

2.为了保证凸模、凹模、波导管三者在抽钢带力的作用下仍旧保持压弯成形时的紧密闭合状态，设计了通用夹紧工装。该工装强度高，刚性好，实现了在夹紧的状态下抽带。只要将各种压弯凸模和凹模的相关尺寸设计在规定范围内，就可以反复使用。

3.波导管的内腔尺寸主要取决于内填钢带的厚度和宽度，宽度尺寸在制作时确定了，厚度是由若干片钢带叠加而成，因此控制厚度是重要工步。原压弯成形工艺检测叠片厚度是在钢带穿完后进行，受空间的限制只能在10～20mm的范围内测量厚度，叠片之间的压不实容易造成测量误差。新压弯成形工艺要求穿带前叠片在虎钳上至少夹紧长200 mm 左右才能确定叠片组合，一般控制叠片组合的厚度尺寸偏差为士0.03mm。

（三）两波导管之间的内腔中心距离要求严格

如上图2、3、4 所示双通道波导管，其两波导管中心距公差为±0.03mm，与销钉定位孔对称度也为±0.03mm，且波导管与法兰盘之间的连接需要通过焊接固定，而焊接也容易产生变形，造成零件超差。

为了保证两波导管中心距公差为±0.03mm，因此图2 所示两侧法兰盘中心距公差也应该为±0.03mm，且弯曲后加工的波导管两端台阶其对称度也必须达到0.03mm，由于波导管经过冷弯曲后，会产生变形，这也造成了波导管两端台阶要达到对称度0.03mm 难度非常大，固这是该双通道波导管的一个加工技术难点。

那如何保证该双通道波导管的中心距，最后决定通过焊接定位工装来保证零件的中心距。我们首先加工如下图3 所示焊接定位工装，工装要求两凸台的中心距精度达到0.015mm，两凸台与波导管的配合公差也控制在0.015mm,这样将两弯曲加工完成的波导管内腔套入凸台中，再进行焊接即可保证该零件的设计要求。由于采用该方法零件的中心距由工装基本能保证焊接变形问题,最后通过较正,整口,修锉口部尺寸达图纸精度要求.这样法兰盘安装波导管的口部公差就没有必要按照±0.03mm 公差来加工，可以按照公差+0.2mm 来加工，另外波导管的定位凸台公差以及对称度也不需要按照±0.015mm 公差来加工，只需按照-0.2mm 公差来加工即可，大大减轻了各工序的加工难度，也能很好地保证零件的质量，大大地提高零件的加工效率，加工时间缩短至少30%以上，最后通过修锉内腔管口尺寸保证双管中心矩,以波导管内腔定位钻铰孔即可完成零件的加工。

（四）零件焊接完成后修锉内腔及保证双管中心矩

双通道波导管属于薄壁零件经过焊接成型后，波导管口部收缩变成不规则形状，管口收缩一般都会比管口实际尺寸小0.1-0.3mm。在进行钳工修锉校正时，制作双管钻模芯子，如图4 钻模为钻孔、管口修配校正双管通用模。以修配的方法进行修锉，选用什锦三角

锉进行修锉，保证管口锐边、直角度、对称度、以及管口各尺寸要求，以芯子定位修配，用木榔头轻轻敲打芯子，注意不能用太大力敲打造成波导管变形。轻轻地敲打，芯子与管口挤压会呈现出高点，修掉高点即可。根据每一根波导管口变形不同，配合情况不同，可以分段次进行修配，直达芯子可以紧紧装入，再选用180-400 目砂布进行精加工，砂光内腔粗糙度达1.6，以此修配法加工可以有效地保证双管中心矩尺寸。

三、结束语

本文重点介绍了双通道波导管加工的难点、解决思路，通过合理安排工艺，制作简单的定位工装及钻模，完成了双通道波导管的加工，满足产品的设计要求，经过调试，该波导管电性能良好，成功应用到某重点产品的批次生产，为工厂带来了较好的经济效益。