席 蕙

（桂林長海發(fā)展有限責任公司，廣西 桂林 541001）

1 引言

梯形翅片狀薄壁半圓錐天線是我公司某產品天線分機的一個重要組成部分，它有著與以往產品的天線完全不同的結構外形，它是由一個弧度為 157.5°、錐角為 54°的薄壁半圓錐筒及安裝底板組合而成的零件，天線的反射面為交錯的梯形翅片狀，如圖1所示：

由于我們以前沒有加工此類零件的經驗，但從工藝實現(xiàn)的方式分析，可以有多種加工途徑：

途徑一：用熔模鑄造的方法直接加工成型。缺點：工序繁多；制造費用高；一般必須上批量；況且我公司目前的加工能力有限，還需外協(xié)。

途徑二：用電鑄的方法加工。缺點：芯模制造技術要求高，制造成本昂貴；脫模困難，生產效率低；且周期長。

途徑三：用模具沖壓成型后，再用線切割加工出反射面的梯形翅片。缺點：因為模具的制造費用較高，由于目前產品還在試制階段，尚未定型，尺寸可能會有變動，一般須在產品定型的情況下采用。

途徑四：直接用黃銅棒車出圓錐臺筒，再用銀釬焊將固定底板連接起來,最后用線切割加工出反射面的梯形翅片。缺點：勞動強度大、原材料浪費嚴重。

以上幾種加工途徑，雖也能加工出最后產品，但并不是最佳選擇，怎樣才能以最低的成本，最合理的加工工藝實現(xiàn)產品，這是我必須考慮和解決的問題，由于時間緊迫、加上以前沒有此類零件的加工經驗，這對我來說是一個新的課題，但同時也是一個新的挑戰(zhàn)，經過對圖紙的反復研究，查閱了大量的相關工藝資料，同時考慮到我公司目前的設備和實際加工能力，我認為可以借鑒圓柱筒零件的冷加工原理，利用金屬材料的塑性變形，在外力作用下使金屬材料產生使之變形的內力，當內力的作用達到一定的數(shù)值時，材料便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。經過與大家的探討商量后，于是我制定了以下加工方案：

首先在車床上利用帶滾筒的滾壓工具在零件表面上作相對滾動，利用滾壓力加工出圓錐筒雛形后，經過模具整形加工，再用銀釬焊將成型的天線板和固定底板連接起來，最后用線切割割出157.5°反射面弧形及其交錯的梯形翅片。由于該加工方案中所用模具比較簡單，成本較低，而且可根據(jù)天線板的成型情況進行及時修理與調整。

2 結構分析與材料特性分析

（1）結構分析

該天線的一個特點就是在半圓錐臺筒的反射面上加工出交錯的梯形翅片，首先要求加工的半圓錐臺筒必須符合外形要求，因此該半圓錐臺筒的加工除了用滾壓加工以外，必須經過多次模具整形才能保證半圓錐筒符合圖紙要求，同時滾壓后的殘余應力必須進行熱處理退火去除；另外該零件對反射面的不對稱梯形齒有一定尺寸要求，我們選用 DK7740A電火花數(shù)控線切割機床通過線切割電腦編程來控制尺寸，因為該機床的加工精度可以達到 0.015mm，且加工表面粗糙度 Ra不大于2.5um,因此完全可以滿足設計要求。

（2）材料特性分析

該天線的材料是 H62，H62是銅-鋅二元系的（α＋β）兩相合金，屬高鋅黃銅，具有較高的強度和優(yōu)良的冷熱加工性，易于進行各種形式的壓力加工和切削加工。由于合金具有很好的塑性，特別是M狀態(tài)的板料，屈服點σs很小，伸長率δ10很大，很有利于進行滾壓加工，同時H62合金的焊接性能良好，易于釬焊、錫焊，也能較好地進行氣焊、點焊等焊接。

3 工藝設計及加工

結構設計只提供了整體設計圖紙，具體零件怎么加工、是否需要分解，及分解零件的結構要求，必須由工藝根據(jù)設計圖紙要求作出具體方案。從以上的結構分析和材料特性分析知道：可選冷軋黃銅板 H62-M為原料，由于其塑性很好，有利于進行滾壓加工，同時 H62合金的焊接性能良好，易于銀釬焊，因此在考慮該天線板零件的加工工藝方案時可以將其拆分為兩個零件：即上面的半圓錐臺筒（以下簡稱件A）和下面的半圓環(huán)底座（以下簡稱件B）如圖2所示：

圖2 半圓錐臺筒（件A）及半圓環(huán)底座（件B）

在件A件B分別加工成形后，用銀釬焊將其組合成一體，然后通過線切割割出 157.5°的反射面弧形及其交錯的梯形翅片，最后進行表面鍍涂。工藝流程為：

（1）半圓錐臺筒（件A）的加工

件 A的加工是否成型是該天線板零件是否成功的關鍵。件A的材料用厚度為1mm的退火狀態(tài)的冷軋黃銅板H62，下長方料后用數(shù)控銑先銑成一扇形板， 通過圓弧公式可知：

圓弧長L =圓弧半徑R×圓弧角α×π/180°在留工藝余量前：

半圓錐臺筒底邊圓弧對應的扇形板大圓弧為L：

半圓錐臺筒母線對應的扇形板大圓弧半徑為R：

由此可以計算出該半圓錐臺筒對應的扇形板弧度角α：α＝（80×157.5°×π/180°）÷（80÷sin27°）×180°/π＝71.5°

由于操作中是手搖控制車床主軸旋轉，首尾的變形量難以控制，因此扇形板必須留工藝加工余量，弧度放大為 120°，即使該扇形板圍成的半圓錐臺筒的弧度為270°。扇形板各工藝加工尺寸如圖3所示：

由于沒有現(xiàn)成的滾壓圓錐形狀的設備，為此設計了專用車床滾壓工具，滾壓工具由錐滾輪和夾裝座組成，同時還有一個可以固定扇形板的圓錐模，如圖4所示：

由于沒有這類錐體滾壓加工的材料彈性變形回彈的直接理論計算依據(jù)，只能參照 M狀態(tài)黃銅板彎曲件的彈性變形的回彈量推算圓錐模的圓錐半角。假設工件的彎曲半徑為r1= 80mm，根據(jù)σs和r1/t可查表求得彎曲凸模的圓角半徑r2=70mm,這里σs 為工件材料的屈服點，t 為工件的厚度。由于扇形板大圓弧半徑為R = r1/sin27°＝ r2/ sinα2,可算出圓錐模的圓錐半角α2=23.4°，而在滾壓過程中錐滾輪與圓錐模所接觸部位中各點的線速度各自相同，且滾輪軸為φ20mm，根據(jù)線速度V=r×ω(角速度)，可推算出錐滾輪的圓錐半角α′＝38.5°。實際加工后進行測量，外形基本與圖紙要求接近。具體的加工過程為：將圓錐模固定在普通車床C630的卡盤上，把銑好的扇形板用螺釘固定其一端在圓錐模上，用固定在刀架上的錐滾輪壓緊扇形板并用手搖卡盤進行滾壓，由于黃銅板的塑性變形，不但形狀發(fā)生了改變，內部也產生了內應力，因此在其一次成形后需進行熱處理退火去除殘余應力。當?shù)诙螡L壓成形后，必須進行油壓模的整形，為了使半圓錐臺筒的錐度達到設計要求，所設計的油壓模必須滿足錐度54°的要求。整形過程是在40T的油壓機上進行的，加壓15T后保壓 8分鐘取出，經檢驗，必須保證半圓錐臺筒的錐度滿足要求后才能轉入下道工序。該油壓模除作整形加工外，也將作為后面釬焊的夾具，其結構如圖5所示：

整形后，半圓錐臺筒的大端面還必須加工一刀，既要達到大端尺寸半徑80mm，又能保證大端的平面度要求。最后切除半圓錐臺筒的兩邊多余部分，保留其中間部分圓弧約在175°。

（2）半圓環(huán)底座的加工

半圓環(huán)底座的加工則是普通的切削加工，通過普通機床加工就能滿足要求，但半圓環(huán) B的圓弧也應考慮留工藝加工余量，圓弧應與加工的半圓錐臺筒一樣取175°。由于半圓環(huán)B在后面的銀釬焊中必定會留有焊疤和產生較大變形，為保證底面的平面度及其與圓錐臺筒中心線的垂直度，因此在件 B的材料選擇上可選用厚度1.5mm的H62冷軋黃銅板，這樣就可以在件A和件B焊好后增加一道加工底面的工序，既能消除和切去焊接時所產生的變形量，也保證了底面與圓錐臺中心線的垂直度要求，同時也滿足了圖紙對底環(huán)的厚度 1mm要求。

（3）將件A和件B焊接成天線前，為了保證焊接質量，必須采用焊前清洗工藝。焊接采用了φ2的銀銅合金釬料312、釬劑 102進行焊接，焊接利用了整形油壓模作為夾具，起到了一模兩用的作用，保證了焊接變形最小以及收縮各向均勻。具體操作按照工藝細則IG0.045.234執(zhí)行。

（4）焊接過程中由于溫度高達600°C，零件必然會產生變形，因此焊接后采用油壓模進行多次整形校正，保證圓度、錐角、底圓直徑尺寸，以及底座與圓錐體的垂直度。最后是鉗工在加工好的底面上劃線、鉆孔，該孔也作為后一道線切割工序的定位孔。

（5）成形加工是在DK7740A電火花數(shù)控線切割機床上進行的。在第一個半圓錐天線零件線切割時，由于采用了使半圓錐天線的中心線垂直于線切割鉬絲的定位裝夾方式，通過編程定點，一次切割出反射面上的不對稱梯形翅片和 157.5°的反射面弧度，從實際加工的效果看：這種加工方法是不夠科學的，邊緣部分由于切割時導線不通過圓錐體中心線，斜面切割產生了平臺，工件如圖6所示：

在第二個天線零件加工時總結了第一個天線零件加工的不足之處，并進行了切割時的裝夾改進，將工序由一次裝夾改為兩次裝夾：

第一次裝夾：使天線板的中心線平行于線切割的鉬絲，通過編程，切割鉬絲通過圓錐體中心線，割出157.5°的反射面弧度。

第二次裝夾：使天線板的中心線垂直于線切割的鉬絲，通過編程，割出反射面上的不對稱梯形翅片。由于裝夾改進后，鉬絲通過了圓錐體的中心線，避免了斜面切割，從而避免了平面的產生，保證了弧度。

（6）最后進行表面處理 D.Ag7，操作按照相關工藝細則執(zhí)行。到此完成了該梯形翅片狀薄壁半圓錐天線的全部加工。

4 結束語

從試制過程及結果看，我們所實施的梯形翅片狀薄壁半圓錐天線的加工工藝，從線切割成形后通過萬能工具顯微鏡檢測有關數(shù)據(jù)完全符合設計要求，表明該加工工藝是完全可行的，既保證了產品質量，又提高了經濟效益。通過該梯形翅片狀薄壁半圓錐天線的試制生產，對加工薄壁圓錐筒零件有了深刻的認識，同時在加工過程中也積累了一定的經驗，這對今后類似零件的加工具有很好的借鑒作用。