一种楔形矩形波导的加工装置及其加工方法与流程

本发明属于楔形矩形波导加工技术领域，具体涉及一种楔形矩形波导的加工装置及其加工方法。

背景技术：

随着微波电子学及太赫兹科学的发展，电磁波的研究和应用领域已经扩展到毫米波、亚毫米波甚至太赫兹频段。由于短波长电磁波在大气中的传输损耗较大，无法长距离定向传输，而工程应用对于短波长电磁波的定向传输却提出了日益紧迫的要求。因此，积极开展针对短波长电磁波的研究具有极其重要的意义。目前研究的短波长电磁波和太赫兹波定向传输器件主要包括太赫兹金属线波导、金属腔波导、平行平板波导和介质波导。其中金属腔波导是目前理论成熟度最高、应用最广泛的电磁波定向传输无源器件，但在毫米波频段及太赫兹频段，由于尺寸的限制，金属腔波导制作水平及工艺将成为制约其发展应用的关键技术之一。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种楔形矩形波导的加工装置及其加工方法，目的是简化楔形矩形波导的加工难度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种楔形矩形波导的加工装置，包括矩形波导毛坯管腔、内芯模具、外置模具和驱动外置模具挤压矩形波导毛坯管腔塑性变形的驱动装置，所述内芯模具可拆卸的安装于矩形波导毛坯管腔内。

所述内芯模具为与所需加工楔形波导内腔尺寸相一致的楔形结构。

所述外置模具包括挤压轮，所述驱动装置为液压驱动装置。

所述楔形矩形波导的加工装置的加工方法，包括如下步骤：

(a)用机械加工方法加工矩形波导毛坯管腔；

(b)用机械加工方法加工用于挤压矩形波导毛坯管腔的内芯模具；

(c)将矩形波导毛坯管腔进行退火处理；

(d)将内芯模具安装到矩形波导毛坯管腔内，设置外置模具并安装固定；

(e)用液压驱动装置驱动外置模具，通过外置模具的挤压使得矩形波导毛坯管腔发生塑性变形，并使矩形波导毛坯管腔按内芯模具形状结构成型，制得楔形过渡矩形波导成型毛坯件；

(f)去除外置模具及内芯模具；

(g)通过机械加工方法二次精加工楔形过渡矩形波导成型毛坯件以得到合格的楔形矩形波导。

步骤(a)中加工矩形波导毛坯管腔的材料为无氧铜或纯铝。

步骤(b)中还包括对内芯模具的外表面进行光滑处理。

所述内芯模具的加工材料为工具钢，洛氏硬度为hrc50～60。

步骤(c)中退火处理的温度为850℃～1100℃。

本发明的有益效果：本发明操作简单，易于掌握，简化了楔形波导内腔形状的直接加工的难度，通过间接控制内芯模具尺寸精度和表面光洁度的方法，既可以达到提高矩形楔形波导内表面光洁度，减小波导内因趋肤效应而引起的欧姆损耗，提高了微波传输效率。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明楔形矩形波导的结构示意图；

图2是本发明内芯模具的结构示意图；

图3是挤压工装的结构示意图。

图中标记为：

1、内芯模具，2、驱动装置，3、挤压轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

如图1至图3所示，一种楔形矩形波导的加工装置，包括矩形波导毛坯管腔、内芯模具1、外置模具和驱动外置模具挤压矩形波导毛坯管腔塑性变形的驱动装置2，内芯模具1可拆卸的安装于矩形波导毛坯管腔内。

内芯模具1为与所需加工楔形波导内腔尺寸相一致的楔形结构。外置模具包括挤压轮3，驱动装置2优选为液压驱动装置。

采用上述楔形矩形波导的加工装置的加工方法，其原理是通过加工控制内芯模具外部楔形形状，并提高其表面光洁度，然后让其镶嵌到前期加工好的矩形波导毛坯管腔中，再通过外置模具的挤压和矩形波导毛坯管的塑性变形，矩形波导毛坯管内表面很好的包裹到内芯模具表面，获得高光洁度内壁的楔形波导毛坯件，再通过后续的机械加工便完成楔形波导的加工。该加工方法具体包括如下步骤：

(a)用机械加工方法加工矩形波导毛坯管腔；

(b)用机械加工方法加工用于挤压矩形波导毛坯管腔的内芯模具，并对内芯模具的外表面进行光滑处理；

(c)将矩形波导毛坯管腔进行退火处理，退火工艺规范应视矩形波导毛坯管材料而定，具体的可查电真空工艺文献；

(d)将内芯模具安装到矩形波导毛坯管腔内，设置外置模具并安装固定；

(e)用液压驱动装置驱动外置模具，通过外置模具的挤压使得矩形波导毛坯管腔发生塑性变形，并使矩形波导毛坯管腔按内芯模具形状结构成型，制得楔形过渡矩形波导成型毛坯件；

(f)去除外置模具及内芯模具；

(g)通过机械加工方法二次精加工楔形过渡矩形波导成型毛坯件以得到合格的楔形矩形波导。

下面以无氧铜材料作为加工矩形波导毛坯管的材料进行举例说明：

本实施例加工楔形矩形波导的方法，其步骤主要包括：

(a)用机械加工方法即慢走丝放电切割技术加工矩形波导毛坯管腔，管腔内孔尺寸为3.6mm×1.8mm，腔壁厚度0.8mm；

(b)用机械加工方法加工用于挤压矩形波导毛坯管腔的内芯模具，并对内芯模具的外表面进行光滑处理，内芯模具加工材料为工具钢crwmn或cr12mov，洛氏硬度达到hrc50～60，内芯模具结构为与所需加工楔形波导内腔尺寸相一致的楔形结构，具体见图2；光滑处理方法采用电抛光方法，其电抛光工艺规程为：

1)、按下列成份配制化学抛光溶液：硫酸150ml、硝酸100ml，纯水200ml。

2)、将化学抛光溶液冷却至室温。

3)、将内芯模具置于化学抛光溶液中进行抛光处理：电流密度：(35-50)а/dm²，时间(3-5)秒。抛光后，金属去除层为(2-3)μm为最佳。

4)、用去离子水冲洗内芯模具不少于60秒。

5)、将内芯模具脱水烘干。

(c)将矩形波导毛坯管腔放入高温炉内进行退火处理，退火工艺规范应视矩形波导毛坯管材料而定，本实施例矩形波导毛坯管材料选用无氧铜材料，退火工艺温度为850℃，保温40～60min；

(d)将内芯模具安装到矩形波导毛坯管腔内，设置外置模具并安装固定；

(e)用液压驱动装置驱动外置模具，通过外置模具的挤压使得矩形波导毛坯管腔发生塑性变形，并使其按内芯模具形状结构成型，制得楔形过渡矩形波导成型毛坯件；

(f)去除外置模具及内芯模具；

(g)通过机械加工方法二次精加工楔形过渡矩形波导成型毛坯件使其成为合格产品，至此即可完成合格楔形矩形波导的加工。图1和图2中箭头标示的位置形成的曲线角度均为3°，提高微波传输效率。

本发明的加工方法操作简单，易于掌握，简化了楔形波导内腔形状的直接加工的难度，通过间接控制内芯模具尺寸精度和表面光洁度的方法，既可以达到提高矩形楔形波导内表面光洁度，减小波导内因趋肤效应而引起的欧姆损耗，提高了微波传输效率。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。