某型号微波天线安装板制造工艺研究

唐勇刚 ，王天石 ，时生淦

（1.成都四威高科技产业园有限公司，四川 成都611731；2.西南电子设备研究所，四川 成都 610036；3.西安电子科技大学机电工程学院，陕西 西安 710071）

某型号微波天线安装板制造工艺研究

唐勇刚1，2，王天石1，2，时生淦3

（1.成都四威高科技产业园有限公司，四川 成都611731；2.西南电子设备研究所，四川 成都 610036；3.西安电子科技大学机电工程学院，陕西 西安 710071）

某型号微波天线安装板采用超硬铝合金板材加工成型，加工过程中容易出现变形和尺寸超差等问题，以致最终影响天线安装板的加工精度。通过研究，确定了加工过程中的难点，据此设定了合理的加工工艺流程，并确定了其中的关键工序为数铣和线切割。针对数铣关键工序，通过开展其粗、精加工工艺和工装等方面的研究，有效地解决了加工中的变形问题，保证了数铣的加工精度；针对相切割关键工序，通过开展多刀线切割加工工艺的研究，有效地保证了细长孔的加工精度，最终保证了天线安装板的成型质量。

星载；天线安装板；数铣；线切割

星载相控阵天线采用现代微波集成技术，在有限的卫星平台空间条件下，实现独立控制的多个点波束，满足未来通信的需求[1]。星载雷达所处的空间环境特殊且环境恶劣，且其必须具备长寿命、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因此，星载雷达对其天线阵面板间间隙、平整度和热变形等要求比较苛刻。

某型号有源相控阵雷达体积小、天线元数量大、安装密度高，且由于天线阵面与后端数量众多的T/R组件要实现对插，因此对于天线安装板的结构强度、组装密度和位置精度要求都很高。天线安装板作为有源相控阵雷达系统中的一个关键结构件，这就要求它既要具有良好的机械性能、热传导性能等特点，又要具有很高的平面度和尺寸精度，才能保证其安装精度。

该天线安装板由超硬铝合金板材加工而成，因此加工过程中容易出现变形和精度超差等问题，以致最终影响天线安装板的加工精度。本文针对如何控制天线安装板制造精度的问题，从工艺流程、加工方法和参数等多方面入手，对天线安装板加工制造过程中的技术难点进行研究。

1 天线安装板的结构

天线安装板采用铝合金板材加工成型，材料为超硬铝7075，其结构及尺寸见图1所示。天线阵元安装孔数量为526个，安装孔间最薄壁厚只有0.7 mm.同时，天线侧面还有16处φ2.5 mm长通孔贯穿整个天线安装板。

天线安装板的加工精度技术要求见表1所示。

图1 天线安装板结构及尺寸

表1 天线安装板加工精度技术要求

2 天线安装板的制造工艺

综合分析天线安装板的制造特征、材料特点、结构形式和尺寸精度等因素，可得出其在加工过程中存在以下难点：

（1）数铣加工：7075-T6状态的铝板属于超高强度铝合金，加工时如果加工方法和参数选择不当，产生的加工应力极易使零件变形。天线安装板结构复杂，切削去除量非常大，尺寸精度和形位公差要求高，因此加工时精度难以保证；

（2）线切割加工：天线安装板上有16处φ2.5 mm长通孔贯穿整个天线安装板，其中有6处深度为235 mm，这些孔的尺寸精度要求非常高，加工精度同样难以保证。

根据上述加工难点分析，同时考虑零件加工特点和加工过程中所需工装模具等影响因素，制定该天线安装板制造工艺流程如图2所示，其中数铣和线切割工序定为重要加工环节。

图2 天线安装板制造工艺流程图

2.1 数铣加工工艺方法

天线安装板基体材料为超硬铝7075，由于其在机械加工时切削应力大、切削温度高、表面加工硬化严重和存在较大的内应力，因此造成零件加工产生的变形较大。鉴于此，数铣加工时分为粗加工和精加工两道工序进行。

同时，设计专用装夹工装。该工装四周有18-M8螺纹孔用于工件安装，同时采用销钉对工件进行定位，零件毛坯外延部分与专用工装相匹配。运用数控程序进行加工，确保零件的加工精度。工装装夹效果见图3所示。

图3 工装装夹效果图

2.1.1 数铣粗加工

（1）工装及压板装夹及校准，保证加工定位精度；

（2）厚度留有余量，粗加工各面及台阶，单边留余量0.1 mm，各异形孔单边留余量0.05 mm.粗铣加工完成后转入下道工序。

2.1.2 数铣精加工

（1）热处理后，安装并校准专用工装，同时，精光专用工装表面。利用定位销对零件进行定位，利用螺纹孔及螺钉实现对工件四周的压紧；

（2）铣刀每次切深量（ap）为 0.05 mm，反复精光天线安装板两大面，直到厚度尺寸和平面度达到图纸要求为止；

（3）精加工内腔及各台阶面；

（4）φ1.5刀具精加工各异形孔。

加工参数因涉及公司秘密，不做详细解释。

2.1.3 数铣加工效果

数铣精加工完成后，对精加工后的零件平面度、表面粗糙度及异形孔孔位精度进行送检测量，均满足图纸要求，效果显著。

2.2 线切割加工工艺方法

针对天线安装板细长孔的结构特点，采用多刀线切割加工工艺方法，其优点是加工尺寸精度高、表面粗糙度高，切屑自然掉落，加工一致性好。相对于一刀加工成型，多刀加工不易断丝，且不存在无法取出加工残料的问题。多刀线切割加工工艺方法示意如图4所示。

图4 线切割多刀加工工艺方法示意图

2.2.1 线切割多次加工

（1）校正机床垂直度；

（2）更换过滤器和树脂，使机床加工液中正负离子浓度均衡平稳，使加工过程中机床放电平稳，保证产品粗糙度和尺寸精度；

（3）设定合适的加工参数，确保加工过程中不出现断线、张力不足等现象，分7刀切割加工，做到无屑加工并精光侧壁1次。

2.2.2 多刀线切割加工效果

线切割加工完成后，对所有φ2.5 mm进行送检测量，尺寸精度满足图纸要求，效果显著。

3 结束语

本研究分析了天线安装板的制造特征、材料特点、结构形式和尺寸精度，定位了其加工难点，即：（1）数铣切削量大，易变形；（2）线切割加工孔长且精度高。并设定了合理的工艺流程，确定了其中的关键工序——数铣和线切割。针对数铣粗精加工工艺方法，设计并制造了合适的工装，有效地控制了加工变形，保证了数铣加工精度；通过采用多刀线切割加工工艺，保证了细长孔的加工精度。通过开展以上工作及研究，最终保证了天线安装板的加工精度满足图纸和设计的要求。

[1]阎鲁滨.星载相控阵天线的技术现状及发展趋势[J].航天器工程，2012，21（3）：62-64.

[2]府大兴，黄剑波，吕龙泉.星载有源相控阵天线总装集成工艺概述[J].电子机械工程，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

唐勇刚（1975-），男，四川成都人，大专，技师，主要研究方向为数控机床加工；王天石（1984-），男，四川成都人，硕士研究生，工程师，主要研究方向为电子设备制造工艺技术；时生淦（1989-），男，河南南阳人，硕士，主要研究方向为机械制造。