一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法与流程

1.本发明属于电子制造领域，尤其涉及一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法。

背景技术：

2.测控类电子装备中广泛采用喇叭类天线单元，在喇叭内部增加四脊结构可以满足工作带宽增大的需求。某大型装备需要上万件喇叭天线单元，其四脊喇叭具备脊间缝隙窄(0.7mm)且深(25mm)、实心内脊与外壁壁厚差异大(比率＞2.5)、内腔过渡圆角小(＜0.5mm)以及整体精度要求高(
±
0.05mm)等特点。采用传统机械加工后钎焊的方法，存在精度一致性差、生产成本高及周期长等问题，亟需一种低成本、高精度快速成型的方式。
3.公告号为cn110544830a专利提出了一种双脊密封喇叭天线的制造工艺方法，喇叭主体采用金属铸造方法，制造出适合内凹型壁厚均匀的双脊喇叭。上述方法适用于壁厚均匀、结构特征相对简单的喇叭结构，不适用于四脊喇叭的结构特征制造。四脊喇叭拟采用压铸快速成型工艺，但存在壁厚厚薄不均、脊间缝隙窄且深、过渡圆角小以及整体精度高等问题，导致压铸工艺性极差，难以直接成型。因此，亟需克服四脊喇叭压铸成型中的成型技术难题，保证四脊喇叭的结构特征及尺寸精度，形成四脊压铸喇叭的批量生产能力。

技术实现要素：

4.本发明提出了一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，克服现有技术中脊喇叭成型技术中的技术难题，通过采用流速分段控制，并在喇叭较厚部位设置了内部流道，提高了喇叭各部位的温度变化一致性和成型质量；提出标准滑块的概念，对其表面进行强化处理，提高窄间隙的零件成型性及模具成型的寿命，实现了高精度四脊喇叭天线单元压铸成型结构的批量化生产，保证了喇叭的高精度技术要求。本方法包括压铸工艺仿真及模具设计、铝合金的熔炼及精炼、压铸成型、锯切流道及渣包、喷砂及退火处理、精加工以及后处理步骤，具体步骤如下：
5.第一步：压铸工艺仿真及模具设计
6.对天线单元进行结构特征、模具温度、浇注温度及浇注速的模流仿真分析，设计标准滑块，保证喇叭间隙的压铸成型性，增加内部流道冷却，提高喇叭各部位的温度变化一致性和成型质量。
7.第二步：铝合金的熔炼及精炼
8.采用压铸铝合金进行熔炼，通过惰性气体精炼和真空除气对合金熔体进行纯净化处理。
9.第三步：压铸成型
10.在压铸机上进行压铸，压铸前打开水阀，保证内流道循环冷却畅通；压铸完成后，对压铸毛坯件进行检验。
11.第四步：锯切流道及渣包
12.将压铸毛坯件锯切流道和渣包。
13.第五步：喷砂
14.采用80-120目的喷砂对喇叭表面进行处理。
15.第六步：退火处理
16.对压铸零件进行去应力退火。
17.第七步：精加工
18.按设计要求，对喇叭天线单元上下端面的安装配合面进行精加工。
19.第八步：后处理
20.采用机械打磨方式去除铸件表面过氧化皮，然后进行相应的酸洗出光，接着进行导电氧化，导电氧化后对喇叭进行超声清洗；再进行底漆和面漆的喷涂处理，共同提高膜层的耐蚀性能和结合强度；加工安装孔槽，完成最终零件成品检验。
21.本发明的有益效果在于
22.1)采用标准滑块设计，使得喇叭窄间隙(0.7mm)具备压铸成型性及生产可快速替换性，有效满足了复杂特殊结构压铸件的高效、经济需求。
23.2)四脊喇叭压铸毛坯的四脊曲线方程精度及其他尺寸精度均为
±
0.05mm，尺寸精度满足喇叭天线单元复杂的结构要求。
24.3)四脊喇叭组阵的驻波测试、增益系数等电讯指标与仿真结果相符，满足了喇叭天线单元电讯测试要求。
25.4)四脊喇叭压铸成型制造时间相较于钎焊成型时间缩短约400％，生产周期由预期的10个月缩短为2个月，大大缩短了制造周期。
附图说明
26.图1为四脊喇叭模型剖视图。
27.图2为方法流程图。
28.图3为压铸模具图。
29.图4为标准滑块示意图。
30.图5为铸件平均壁厚分析图。
具体实施方式
31.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.以铝合金(yl113)四脊喇叭天线单元为例，见附图1，通过本发明方法对其进行压铸成型制造，工艺流程见附图2，具体包括以下步骤：
33.(1)压铸工艺仿真及模具设计：针对四脊喇叭天线单元结构形式，采用magma软件进行结构特征、模具温度、浇注温度及浇注速度等方面的模流仿真分析(dfm)，结合仿真结果开展结构优化及压铸工艺优化。其中，针对喇叭窄间隙(0.7mm)压铸难成型结构，设计了标准滑块，如附图4所示，滑块采用特殊钢材，表面进行强化处理，保证喇叭间隙的压铸成型
性；通过对喇叭结构进行壁厚分析，如附图5所示，喇叭侧壁与脊、底座接触的位置厚薄比率差异＞2.5，因此在此位置增加内流道冷却设计，提高喇叭各部位的温度变化一致性和成型质量；设计压铸模具，如附图3所示。
34.(2)铝合金的熔炼及精炼：采用压铸铝合金yl113锭进行熔炼，压铸铝合金成分如下表所示，为提高产品耐腐蚀性，其中cu含量要求严格控制在1.5％-2％；采用惰性气体精炼和真空除气对合金熔体进行纯净化处理，减少合金污染，同时能有效去除熔体中气体和固体夹杂物。
35.表压铸铝合金化学成分
36.sicumnmgfenitiznpbsnal9.5-121.5-2≤0.5≤0.3≤1.2≤0.5/≤1.0≤0.1≤0.1其余
37.(3)压铸成型：在280t压铸机上进行压铸，模具图纸如附图3所示；每压铸2000件零件的首件及末件阶段，对喇叭零件及标准滑块的精度进行测量，若不符合要求对滑块进行替换，保证喇叭间隙(0.7mm)的成型性；压铸前打开水阀，保证内流道循环冷却畅通；采用以下主要优化工艺参数进行压铸：
38.表压铸主要工艺参数
[0039][0040]
压铸完成后，对压铸毛坯进行检验，要求：a)采用目视以及荧光检测法，确认铸件表面无无明显裂纹、冷隔、变形等缺陷。b)顶杆印凸出＜0.5mm，装配面不允许有凸出顶杆印，加工面凹陷顶杆印凹陷＜0.3mm。
[0041]
(4)锯切流道及渣包：采用立式带锯s-360h，将压铸毛坯件锯切流道和渣包，要求浇道、溢流槽残留≤2.5mm、不得伤及铸件；采用锉刀、80#砂纸砂纸打磨掉毛刺等，特别要求产品分型线位置毛刺清理干净，不能使用粗锉刀。
[0042]
(5)喷砂:：采用80-120目的喷砂对喇叭表面进行处理。
[0043]
(6)退火处理：对压铸零件进行去应力退火：热处理温度为290℃-310℃，保温时间为2-4h，在空气或者随炉冷却。
[0044]
(7)精加工：按照图纸技术要求，对脊喇叭上下端面的安装配合面进行精加工，保证产品精度尺寸.
[0045]
(8)后处理：采用机械打磨方式去除铸件表面过氧化皮，然后进行相应的酸洗出光，接着进行导电氧化，导电氧化后必须对喇叭进行超声清洗；进行底漆和面漆的喷涂处理，共同提高膜层的耐蚀性能和结合强度；加工安装孔槽，完成最终零件成品检验。
[0046]
通过上述步骤可以采用铝合金压铸成型的方式制备出四脊喇叭天线单元。本实施中压铸模具采用一出二的形式，每台设备每天可完成1800件～2500件左右天线单元的制造，全流程生产总时间在2h左右；标准滑块的设计，避免了模具的整体报废，使得喇叭中难成型结构具备高效、经济的生产性；对铝合金四脊喇叭天线单元样件进行性能测试，经测量，抗拉强度为230mpa，断后伸长率为2％，满足性能指标；对四脊喇叭天线单元成品进行尺
寸检测，四脊曲线方程实测精度为
±
0.03mm，壁厚、孔深等其他尺寸及位置精度在
±
0.05mm以内，尺寸检验合格；对铝合金四脊喇叭单元组成4
×
6小阵面以及多个小阵面组成的大阵面进行电讯性能测试，对驻波、增益系数等电讯指标进行测试，指标均满足电子装备性能要求，且数据稳定性较好，完成了单位相关的鉴定，在国家某重点电子装备产品上首次实现了应用。
[0047]
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：包括压铸工艺仿真及模具设计、铝合金的熔炼及精炼、压铸成型、锯切流道及渣包、喷砂及退火处理、精加工以及后处理步骤，具体步骤如下：第一步：压铸工艺仿真及模具设计对天线单元进行结构特征、模具温度、浇注温度及浇注速的模流仿真分析，设计标准滑块，保证喇叭间隙的压铸成型性，增加内部流道冷却，提高喇叭各部位的温度变化一致性和成型质量；第二步：铝合金的熔炼及精炼采用压铸铝合金进行熔炼，通过惰性气体精炼和真空除气对合金熔体进行纯净化处理；第三步：压铸成型在压铸机上进行压铸，压铸前打开水阀，保证内流道循环冷却畅通；压铸完成后，对压铸毛坯件进行检验；第四步：锯切流道及渣包将压铸毛坯件锯切流道和渣包；第五步：喷砂采用80-120目的喷砂对喇叭表面进行处理；第六步：退火处理对压铸零件进行去应力退火；第七步：精加工按设计要求，对喇叭天线单元上下端面的安装配合面进行精加工；第八步：后处理采用机械打磨方式去除铸件表面过氧化皮，然后进行相应的酸洗出光，接着进行导电氧化，导电氧化后对喇叭进行超声清洗；再进行底漆和面漆的喷涂处理，共同提高膜层的耐蚀性能和结合强度；加工安装孔槽，完成最终零件成品检验。2.如权利要求1所述的一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：所述内部流道在喇叭侧壁与脊、底座接触的位置处。3.如权利要求1所述的一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：采用铝合金yl113锭进行熔炼，cu含量控制在1.5％-2％。4.如权利要求1所述的一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：所述第三步中压铸的浇注温度670～690℃，模具温度在250～280℃，保压冷却时间在6～7s。5.如权利要求1所述的一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：所述压铸毛坯件检验标准为：a)采用目视以及荧光检测方法，确认铸件表面无无明显裂纹、冷隔、变形缺陷；b)顶杆印凸出＜0.5mm，装配面不允许有凸出顶杆印，加工面凹陷顶杆印凹陷＜0.3mm。6.如权利要求1所述的一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：每压铸一定数量的零件，需对喇叭零件及标准滑块的精度进行测量，若不符合则要求对标准滑块进行替换。7.如权利要求1所述的一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，其特征在于：所述
第六步中，压铸零件热处理温度为290℃-310℃，保温时间为2-4h，在空气或者随炉冷却。

技术总结

本发明提出了一种高精度四脊喇叭天线单元压铸成型方法，克服现有技术中脊喇叭成型技术中的技术难题，通过采用流速分段控制，并在喇叭较厚部位设置了内部流道，提高了喇叭各部位的温度变化一致性和成型质量；提出标准滑块的概念，对其表面进行强化处理，提高窄间隙的零件成型性及模具成型的寿命，实现了高精度四脊喇叭天线单元压铸成型结构的批量化生产，保证了喇叭的高精度技术要求。本方法包括压铸工艺仿真及模具设计、铝合金的熔炼及精炼、压铸成型、锯切流道及渣包、喷砂及退火处理、精加工以及后处理步骤。以及后处理步骤。以及后处理步骤。