一种缝隙天线辐射板及其加工方法与流程

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种缝隙天线辐射板及其加工方法。

背景技术：

缝隙天线，也称为开槽天线，是指在导体面上开缝形成的天线，缝隙天线一般用于微波波段的雷达、导航、电子对抗和通信等设备中；而铝合金密度低，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。两者的结合——铝合金缝隙天线，已成为航空、航天领域的重要零件，其形状越做越复杂，尺寸精度和光洁度要求越来越高，壁越来越薄，对机械加工提出了更高、更全面的要求。铝合金缝隙天线在钎焊前的加工过程中，由于铣削力、铣削热、残余应力、装夹力等因素的影响，对零部件的加工精度和表面光洁度的影响很大，很容易造成报废，尤其是缝隙天线辐射板加工的质量好坏直接决定了缝隙天线零件是否合格。目前，主要是借助多次退火处理来消除缝隙天线板的内部应力，改善原材料铣削性能，但是多次退火处理会导致缝隙天线辐射板加工周期长，且过低加热温度和过短加热时间无法消除毛坯中的残余应力，降低缝隙天线零件的合格率。

技术实现要素：

本发明提供的一种缝隙天线辐射板及其加工方法，以解决或部分解决上述的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种缝隙天线辐射板的加工方法，所述方法包括：

根据缝隙天线辐射板的预设尺寸选择毛坯尺寸；

根据所述毛坯尺寸进行毛坯下料得到毛坯；

对所述毛坯进行一次高温退火处理，退火温度为450-560℃，退火时间为6-10h；

利用夹具装夹所述毛坯；

对夹具装夹的所述毛坯进行高速加工，获得带耦合缝的缝隙天线辐射板。

可选地，假设所述缝隙天线辐射板的预设尺寸的长度为a2，宽度为b2，厚度为c2，所述毛坯尺寸的长度为a1，宽度为b1，厚度为c1，则所述a1比a2大10-20mm，所述b1比b2大10-20mm，所述c1比c2大1-2mm。

可选地，所述退火温度为500℃，退火时间为8h。

可选地，所述夹具为真空吸附夹具。

可选地，所述高速加工采用高速铣削加工，所述高速铣削加工选用的加工参数为：机床主轴转速为40000rpm以上，刀具转速n＝30000r/min，进给量f＝3000mm/min，切深ap＝0.2mm，切宽ae＝4mm。

可选地，所述缝隙天线辐射板采用上述的缝隙天线辐射板的加工方法制得。

可选地，所述缝隙天线辐射板平面度不大于0.1mm。

可选地，所述缝隙天线辐射板的材质为铝合金。

本发明实施例的有益效果是：本发明提供的缝隙天线辐射板的加工方法，通过采用450-560℃的退火温度和6-10h的退火时间，只需进行一次高温退火处理即可很好地消除毛坯应力，通过选择合适的毛坯尺寸，可保证毛坯在高温退火处理后四周发生变形的部分被充分铣削掉，而不造成材料浪费，并使毛坯更加平整，最终获得力学性能良好、组织均匀的缝隙天线辐射板，解决了现有经多次退火处理导致加工出来的缝隙天线辐射板加工周期长，且过低加热温度和过短加热时间无法消除毛坯中的残余应力的问题，提高缝隙天线零件的合格率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种缝隙天线辐射板的加工方法流程图；

图2为缝隙天线辐射板上的耦合缝分布示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种缝隙天线辐射板的加工方法流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤s11：根据缝隙天线辐射板的预设尺寸选择毛坯尺寸；

步骤s12：根据毛坯尺寸进行毛坯下料得到毛坯；

步骤s13：对毛坯进行一次高温退火处理，退火温度为450-560℃，退火时间为6-10h；

步骤s14：利用夹具装夹毛坯；

步骤s15：对夹具装夹的所述毛坯进行高速加工，获得带耦合缝的缝隙天线辐射板。

在本发明的一个实施例中，毛坯尺寸的长度为a1，宽度为b1，厚度为c1，缝隙天线辐射板的预设尺寸的长度为a2，宽度为b2，厚度为c2，a1比a2大10-20mm，b1比b2大10-20mm，c1比c2大1-2mm。优选地，a1为580mm，b1为540mm，c1为2mm；a2为560mm，b2为520mm，c2为1mm。

关于毛坯尺寸的选择，若毛坯尺寸选择过大，不但不易装夹，增加高速铣削加工的时间，而且浪费原材料，若毛坯尺寸选择过小，会使毛坯在装夹和铣削过程中产生的少量变形集中到零件边缘，影响缝隙天线辐射板的平面度。在该实施例中，缝隙天线辐射板的预设尺寸为560mm×520mm×1mm。优选地，毛坯尺寸为580mm×540mm×2mm，相比于现有经常选择的毛坯尺寸565mm×525mm×2mm，可以使在加工过程中产生的零件边缘少量变形转移到增加的毛坯上，最后通过加工把变形的外缘切除，留下无变形的缝隙天线辐射板，使缝隙天线辐射板的平面度符合设计要求。

根据缝隙天线辐射板的预设尺寸560mm×520mm×1mm选择毛坯尺寸，进行毛坯下料后得到尺寸为580mm×540mm×2mm的毛坯，改变高温退火处理所用的退火温度和退火时间，研究退火温度和退火时间对毛坯平面度的影响，选择最佳的退火温度和退火时间。

平面度是指基片具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差，即平面度误差值，是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离，或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。可见，平面度的值越小，说明被测实际表面越接近理想平面，表面越平整。一般，对缝隙天线辐射板的平面度要求不大于0.1mm。

表1退火温度和退火时间对缝隙天线辐射板平面度的影响

表1给出了不同的退火温度和退火时间对应的缝隙天线辐射板平面度数据，从表1中可以看出，采用现有技术的退火温度和退火时间生产出的缝隙天线辐射板的平面度为0.2mm，大于0.1mm，不符合平面度要求，这种情况下现有技术通常是对毛坯进行多次退火处理来消除应力，但多次退火处理会延长零件的加工周期，且无法完全消除原材料内部的残余应力。

而本方案分别采用退火温度为450℃、500℃、560℃，对应的退火时间分别为10h、8h、6h时，生产出的缝隙天线辐射板的平面度对应为0.09mm、0.08mm、0.095mm，也即得到的缝隙天线辐射板平面度都不大于0.1mm，满足缝隙天线辐射板对平面度的要求。由此可知，本发明方案只需进行一次高温退火处理即可达到缝隙天线辐射板对平面度的要求。其中退火温度为500℃，退火时间为8h时的缝隙天线辐射板平面度最小，说明选择退火温度为500℃，退火时间为8h时，得到的缝隙天线辐射板最为平整。

在本发明的一个优选实施例中，夹具采用真空吸附夹具。

铝合金易变形，尤其是越来越薄的薄壁铝合金在加工过程中更易变形，现有薄板类零件铣削加工时主要采用压板压零件四周的方式，如果在加工薄壁铝合金缝隙天线辐射板时采用这种装夹方式，不仅装夹困难、效率低，而且在铣削过程中因毛坯受力不均衡及刚度变化引起的变形无法控制，易造成加工出的辐射板报废。真空吸附夹具靠大气压来压紧毛坯，靠对毛坯的负压吸附来定位，因此选用真空吸附夹具可以很好地解决铣削加工过程中毛坯的变形问题，装夹效率高，加工质量较好。

在本发明的另一个优选实施例中，高速加工采用高速铣削加工。高速铣削加工选用的加工参数为：机床主轴转速大于40000rpm，刀具转速n＝30000r/min，进给量f＝3000mm/min，切深ap＝0.2mm，切宽ae＝4mm。

高速铣削加工采用“小切深，快走刀”的加工方式，95％的铣削热会由切屑和冷却液带走，这样，被加工件表面基本保持室温，而且，高速加工产生的铣削力和铣削功率都很小，这样刀具对被加工件不会造成挤压，从而减小了被加工件变形。本实施例中采用的机床主轴转速为40000rpm以上，刀具转速n＝30000r/min，进给量f＝3000mm/min，切深ap＝0.2mm，切宽ae＝4mm，可以使加工出的缝隙天线辐射板表面没有变质层及微裂纹，热变形较小，粗糙度较小，具有较好的表面质量。

不同缝隙天线性能的要求不同，缝隙天线辐射板上耦合缝的数量和尺寸也不同，在本实施例中，针对预设尺寸为560mm×520mm×1mm的缝隙天线辐射板，其上的耦合缝为94个，尺寸为7.4mm*2mm，如图2所示，图2为缝隙天线辐射板上的耦合缝分布示意图。

本发明实施例还提供了一种缝隙天线辐射板，该缝隙天线辐射板采用图1所示的缝隙天线辐射板的加工方法制得。经测试，采用图1所示的缝隙天线辐射板的加工方法制得的缝隙天线辐射板，其平面度小于0.1mm，完全符合缝隙天线辐射板对平面度的要求。

在本发明的一个实施例中，优选地，缝隙天线辐射板的材质为铝合金。

综上所述，本发明通过根据缝隙天线辐射板的预设尺寸选择毛坯尺寸；根据预设尺寸进行毛坯下料得到毛坯；对毛坯进行一次高温退火处理，退火温度为450-560℃，退火时间为6-10h；利用真空吸附夹具装夹毛坯；对真空吸附夹具装夹的毛坯进行高速加工，获得带耦合缝的缝隙天线辐射板。该加工方法采用合适的退火温度和退火时间，只需进行一次高温退火处理即可很好地消除毛坯应力，选择合适的毛坯尺寸，可保证毛坯在高温退火处理后四周发生变形的部分被充分铣削掉，使毛坯更加平整，最终获得力学性能良好、组织均匀的缝隙天线辐射板，解决了现有经多次退火处理导致加工出来的缝隙天线辐射板加工周期长，且过低加热温度和过短加热时间无法消除毛坯中的残余应力的问题，提高缝隙天线零件的合格率；选用真空吸附夹具可以很好地解决铣削加工过程中毛坯的变形问题，装夹效率高，加工质量较好；采用高速铣削加工可以使加工出的缝隙天线辐射板表面没有变质层及微裂纹，热变形较小，粗糙度较小，具有较好的表面质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。