基于正冷挤压的带法兰弯曲波导管制备装置的制作方法

本实用新型涉及的是一种微波器件制造领域的技术，具体是一种基于正冷挤压的带法兰弯曲波导管制备装置。

背景技术：

厘米、毫米波段能量的传送广泛采用波导。相比同轴电缆，波导的电磁波衰减较小，可传送的功率较大，并且在电性能上可以达到很高的指标要求。在雷达的馈电网络中有大量的弯曲波导管，弯曲波导管的加工质量直接影响雷达系统的性能指标。

用拉制出的直波导制造截面尺寸变化小于0.1mm、内腔粗糙度为0.8μm的弯曲波导管不但非常困难而且成本极高，而弯波导器件的制造工艺是保证超宽带雷达研制成功的关键技术。波导弯头由于涉及二次加工，截面形状发生畸变，立体传输网络导致弯头组件过多，因此弯头组件的加工方法已经成为传输系统效率提高的瓶颈。为了保证弯管质量，弯曲前需要在管坯内装入填充料或芯棒。但填充弯曲方法存在如下弊端:①工艺过程随意性强，无法保证弯管件的工艺质量稳定；②填充物或过软如石蜡导致截面畸变过大，或者过硬如钢带等导致腔体划伤，或容易与波导管金属发生反应产生残留如低熔点合金；③大都无法完成连续弯曲；④对截面尺寸复杂的脊波导弯曲更加困难特别是小半径弯曲。

填钢带弯曲波导是一种较常见的弯曲波导管加工方法，但是该加工工艺存在较多问题，如弯曲后波导管的尺寸不准确、外侧管壁开裂以及内管壁起皱等。即使从波导管弯曲轴线处开始平稳地弯曲波导管，仍会出现不均匀空间，从而导致波导管弯曲部位产生反射波。而且，弯曲后，还要据要求在波导管一端或两端焊接法兰，这又会造成波导管再次变形。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出了一种基于正冷挤压的带法兰弯曲波导管制备装置，能够简化弯曲波导管的加工过程，保证弯曲波导管的内表面具有较高的光洁度同时截面形状具有高度的一致性。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种基于正冷挤压的带法兰弯曲波导管制备装置，包括：带有微型夹钳的凸模、导向芯棒和与凸模滑动配合的可分凹模，其中：凸模沿纵向设有矩形阶梯孔，微型夹钳设置于矩形阶梯孔的上部，可分凹模顶部设有沉槽，凸模通过沉槽与可分凹模滑动配合且相对于可分凹模上下运动，可分凹模设有弧形弯曲孔，且弧形弯曲孔的一端通过沉槽与矩形阶梯孔连通，弧形弯曲孔的另一端设有封闭式的法兰型腔；导向芯棒穿过弧形弯曲孔一端与法兰型腔底部相配合，另一端由微型夹钳夹紧并定位。

所述的导向芯棒为多层板叠结构，该导向芯棒的一端各层板叠齐平并与法兰型腔底部相配合，另一端的多层板中居中的中间层的高度高于其余各层，且中间层与其相邻层之间为斜面滑动接触。

所述的导向芯棒的表面粗糙度Ra为0.050μm。

本实用新型涉及一种基于上述装置制备得到的弯曲波导管，包括：弯曲管和与弯曲管一端相连的法兰，其中：弯曲管沿径向的截面在外侧为矩形或圆形，在内侧为矩形，弯曲波导管内侧表面粗糙度Ra范围为0.1μm～0.3μm。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型采用对称可分的成形模具，通过正冷挤压这一工序，实现了带法兰弯曲波导管的一次成形加工，避免了传统弯曲工序引起的弯曲波导管损伤，又摈弃了因焊接法兰造成的弯曲波导管变形，提高了生产效率；而弯曲波导管由于冷挤压成形，工件纤维连续流畅，且有冷作硬化效果，综合性能指标提高25～30％；同时内侧表面的粗糙度处于0.1μm～0.3μm范围内，远低于现有技术中弯曲波导管平均0.8μm的表面粗糙度。

附图说明

图1为本实用新型中加工装置剖面结构示意图；

图2为正冷挤压模具结构示意图；

图3为实施例1中矩形截面弯曲波导管的结构示意图；

图中：(a)为主视图，(b)为剖视图；

图4为实施例2中截面为外圆内方的弯曲波导管结构示意图；

图中：(a)为主视图，(b)为剖视图；

图中：上模板1、垫板2、紧固套3、凸模4、第一限位块5、环状导套6、导柱7、凹模8、倒置锥形连接块9、模座10、绞座11、销12、顶杆13、开模器14、第二限位块15、毛坯16、导向芯棒17、夹紧油缸18、油缸控制器19、定位块20、微型夹钳21、法兰型腔22、中间层板叠23。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，下述实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。弯曲波导管尺寸的变化可通过调节凹模、凸模和导向芯棒的尺寸来实现。

实施例1

如图2所示，本实施例涉及一种基于正冷挤压的带法兰弯曲波导管制备装置，包括：凸模4、导向芯棒17和凹模8，其中：凸模4沿纵向设有矩形阶梯孔，矩形阶梯孔上部设有微型夹钳21；可分凹模8顶部设有沉槽且凸模4与可分凹模8单边间隙0.1mm滑动配合，这样可确保不出纵向毛刺，且相对于凹模8上下运动；凹模8设有弧形弯曲孔，且弧形弯曲孔的一端通过沉槽与矩形阶梯孔连通，弧形弯曲孔的另一端设有封闭式的法兰型腔22；导向芯棒17穿过弧形弯曲孔，一端与法兰型腔22底部相配合，另一端由微型夹钳21夹紧并定位。

所述的微型夹钳21设置有夹紧油缸18和定位块20，通过夹紧油缸18液压驱动实现对导向芯棒17的夹紧定位以及对中间层板叠23的抽取；所述的定位块20固定在矩形阶梯孔中；所述的夹紧油缸18固定在定位块20上，底部与微型夹钳21相连，同时夹紧油缸18上设有油缸控制器19，实现对夹紧油缸18的数字程序电路控制。

所述的凸模4和凹模8材质均为冷模具钢Cr12MoV，热处理硬度HRC58～62。

如图1所示，所述的凹模8设置在倒置锥形连接块9内，包括两半对称的可分凹模；所述的凹模8的顶部与倒置锥形连接块9的顶部齐平并采用阶梯型结构配合，便于倒置锥形连接块9对凹模8的夹持固定。

所述的倒置锥形连接块9设置在模座10内，沿模座10的轴线设置为对称可分的两半结构，同时顶部高于模座10上端面；所述的倒置锥形连接块9的底平面固定有绞座11，绞座11上通过销12连接有顶杆13，便于在冷挤压成形结束后顶起倒置锥形连接块9；所述的倒置锥形连接块9左右两侧对称设有开模器14，与顶杆13配合，共同用于分开倒置锥形连接块9和凹模8，取出成形冷挤件。

所述的凸模4的顶部设有倒置锥形外露端，倒置锥形外露端的下端面与倒置锥形连接块9的顶部齐平，倒置锥形外露端通过紧固套3与上模板1固定连接。

所述的紧固套3与上模板1之间设有垫板2，所述的上模板1下平面与倒置锥形连接块9之间设有第二限位块15以限制上下模合模高度，保证凸模行程，也就保证冷挤件尺寸；所述的第二限位块15与模座10之间设有第一限位块5以限制凹模张开角度。

所述的上模板1通过导向机构与模座10相连。

所述的导向机构包括环状导套6和导柱7，所述的环状导套6和导柱7之间用滚珠配合，其间隙为0/0；所述的环状导套6固定在上模板1上；所述的导柱7设置在模座10外侧壁面上。

所述的导向芯棒17由板厚为1mm的TB9钛合金板叠组成，导向芯棒17的表面粗糙度Ra为0.050μm。

所述的TB9钛合金板叠名义成分为Ti‐3AL‐8V‐6Cr‐4Mo‐4Zr，其室温性能：抗拉强度σ_b＝795MPa，规定残余伸长应力σ_r0.2＝760MPa，伸长率δ₅＝15％，弯曲角α＝180°；所述的TB9钛合金板具有优异的弹塑性性能，故由TB9钛合金板组成的导向芯棒17可多次通过矩形阶梯孔和弧形弯曲孔，发生变形再恢复原尺寸，因而能够重复利用。

优选地，所述的导向芯棒17为若干层板叠构成的矩形柱体，中间层板叠23一端与其余各层板叠齐平并与法兰型腔22底部相配合，另一端高度高于其余各层板叠15mm，中间层板叠23与其相邻层板叠滑动配合。

优选地，所述的中间层板叠23与其两侧板叠的端点连线夹角均为10′，并喷涂超细石墨粉润滑，以便抽出。

本实施例涉及上述装置的正冷挤压制备方法，包括以下步骤：

①将导向芯棒17敷设在可分凹模中，而后合上另可分凹模，得到完整的凹模8，再将预先润滑的中心设有通孔的毛坯16放置在凹模8的沉槽中，导向芯棒17一端穿过毛坯16进入矩形阶梯孔中，矩形阶梯孔中的微型夹钳21夹紧导向芯棒17并准确定位。

②组装包括模座10和上模板1在内的其他零件，并将上述装置安装在双动轻合金挤压液压机2YJQ‐5台面上；下压上模板1使毛坯16充满弧形弯曲孔与导向芯棒17之间的间隙，在凸模4高度下降至满足法兰成形要求后，触碰第二限位块15，停止施压，同时微型夹钳21松开导向芯棒17。

③微型夹钳21松开导向芯棒17后，,提升高度，夹紧中间层板叠23的突出端，之后继续随压力机滑块上升不断提升高度，中间层板叠23随着微型夹钳21高度抬升而抽出。

④通过开模器14分离两半对称的可分凹模，取出成形冷挤件，再用脱模器将导向芯棒17中剩余的各层板叠从成形冷挤件中分离出来，得到弯曲波导管。

优选地，所述的微型夹钳21在导向芯棒17上的夹持高度为5～10mm。

所述的弯曲波导管包括弯曲管和与弯曲管一端相连的法兰，其中：弯曲管沿径向的截面在外侧和内侧均为矩形，法兰形状为圆形。

如图3所示，优选地，该弯曲波导管的尺寸如下：结构高度H＝80mm，弯曲半径R＝70mm，法兰厚度h1＝5mm，壁厚m＝1.5mm，水平投影长度L＝95mm，法兰外径D＝50mm。

所述的弯曲波导管内侧表面粗糙度Ra范围为0.1μm～0.3μm。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述的弧形弯曲孔沿径向的截面为圆形，制备得到的弯曲波导管弯曲管截面为外圆内方，优选地，尺寸如下：结构高度H＝63mm，弯曲半径R＝50mm，法兰厚度h1＝5mm，方形截面尺寸n×n＝10mm×10mm，水平投影长度L＝65mm，法兰外径D＝30mm。