Файл: Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие.pdf

лается несколько тоньше щели и проталкивает сквозь нее калибрующую проволоку, которую при износе легко за­ менить. При этом пуансон практически не изнашивается.

Волноводные трубы прямоугольного поперечного се­ чения с двумя переменными размерами с изменяющейся шириной и высотой выполняются ка­ либровкой конусной заготовки в штампах. Эта заготовка выдавли­ вается по оправке на токарном стан­ ке из листа. Точность размеров ле­ жит в пределах 0,2—0,5 мм. После выдавливания следует отжиг для снятия внутренних напряжений и калибровка в штампе, обеспечиваю­ щая точность размеров ±0,5-7- -1-0,25 мм и чистоту поверхности по 6—8-му классу. Завершающими опе-

рациями являются отрезка дна, образовавшегося при вы­ давливании, и подрезка торца.

Волноводные трубы с переменной формой поперечно­ го сечения и прямоугольного сечения с двумя перемен­ ными размерами изготовляются одинаково. В условиях мелкосерийного производства волноводные трубы, пред­ ставляющие собой переход от прямоугольного к П-об- разному поперечному сечению, изготовляются сборными с последующей пайкой. Вкладыш крепится к стенке вол­ новода винтами. Правильность установки достигается

41

применением оправок, помещаемых между стенкой вол­ новода и вкладышем. Оправки извлекаются из узла пос­

ле его пайки.

В серийном производстве все перечисленные типы волноводных труб с переменным поперечным сечением можно изготовить точным литьем или с применением гальванопластики (см. § 2.2, 2.4).

При использовании точного литья волноводная тру­ ба выполняется из двух половин, которые соединяются винтами или спаиваются, в зависимости от конструкции.

При изготовлении волноводных труб с помощью галь­ ванопластики используется наращивание на возвратные, формы.

§ 1.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГОФРИРОВАННЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ

Основные требования к гибким волноводам — гиб­ кость, механическая прочность и обеспечение минималь­ ных потерь энергии при включении в передающую ли­ нию. Эти волноводы позволяют соединять жесткие вол­ новоды со смещенными или пересекающимися осями.

42

Гибкий волновод (рис. 1.28) состоит из гофрирован­ ной волноводной трубы прямоугольного поперечного се­ чения 1 с соединительными фланцами 2 на концах. Для предохранения от коррозии, увеличения срока службы его внешняя поверхность покрыта слоем резины 3.

Геометрия гофра очень сильно влияет на механические и электрические характеристики гибкого волновода.

Правильно выбранная геометрия обеспечивает изгиб с малым радиусом в £ и Я-плоскостях без изменения по­ перечного сечения волновода.

Для снижения влияния неоднородностей, вызванных гофрированной структурой стенок гибкого волновода, глубину гофрировки делают значительно меньше длины волны (менее 0,1ЯВ).

Как показали исследования, лучшие механические и электрические характеристики у гибкого волновода, фор­ ма гофр которого показана на рис. 1.29,6. Верхняя и нижняя части гофра выполнены закругленными. Радиус закругления выбирается в соответствии с толщиной стен­ ки и материалом трубы. Так, для латуни Л62 и Л68 он должен не менее чем в пять раз превышать исходную толщину стенки, для бериллевой бронзы — в шесть раз.

43

Высота гофра составляет (0,07—0,08)ЯВ, где 7,в — длина волны в волноводе.

Технологический процесс изготовления гибкого вол­ новода состоит из получения заготовки; гофрирования волноводной трубы; сборки с фланцами; покрытия на­ ружной поверхности волновода резиной и серебрения.

Гофрированные волноводные трубы изготавливаются из тонкостенных труб (толщина их стенок выбирается в пределах 0,12—0,4) с малым разбросом по толщине стенки и высокой чистотой внутренней поверхности. Пря­ моугольные заготовки получают из тонкостенной круг­ лой трубы.

Рис. 1.30. Схема получения заготовки гофрированного вол­ новода:

1 — оправка; 2 — волока; 3 — неподвижная опора станка; 4 — заго­ товка волноводной трубы; 5 —тяга станка

Тонкостенные латунные трубы изготавливаются из латуней марок Л96 и Л62 по ГОСТ 5685 — 51. По на­ ружному диаметру и толщине стенки трубы изготавли­ ваются обычной и повышенной точности. В качестве з а- г о т о в к и целесообразно выбирать трубы повышенной точности. Заготовки из других марок латуни можно по­ лучить глубокой вытяжкой из стандартных труб с тол­ щиной стенки 0,8—1 мм. Они калибруются в размер про­ тягиванием через фильер или обкаткой. Затем заготовки отжигаются при £=540—560° С в течение 30 мин с по­ следующим охлаждением на воздухе и осветляются в смеси из азотной, соляной и серной кислот. При калиб­ ровке протягиванием через фильтр один из торцов ис­ ходной заготовки завальцовывается. Перед вытяж­ кой для снятия напряжений производится отжиг в нейт­ ральной или восстановительной среде. Вытяжка ведется па протяжном станке и оправке за несколько проходов

44

(рис. 1.30). После каждого прохода заготовка отжигает­ ся и обильно смазывается маслом ВМ1. Этим методом можно получить заготовки с толщиной стенки 0,1 2 - ОД 4 мм с отклонением по толщине не более 0,02 мм. Пе­ реход от круглого поперечного сечения заготовки к пря­

Для уменьшения вогнутости граней и незаполнения углов волоки применяется одновременное волочение че­ рез две волоки. В первой производится обжатие трубы, во второй — профилирование. Размеры волок находят по стандартной методике.

После прохождения через первую волоку труба име­ ет овальное поперечное сечение, после прохождения че­ рез вторую—-прямоугольное. Для того чтобы избежать вогнутости граней, вторая волока изготовляется с незна­ чительной выпуклостью, подбираемой экспериментально.

Величина деформации в первой волоке не должна превышать значений, полученных при волочении ци­ линдрических труб, а внешний периметр сечения трубы должен равняться периметру исходной заготовки.

Для тех же целей используется калибровка обкаткой. Однако условия деформации стенок при этом значитель­ но облегчаются по сравнению с вытяжкой на протяжном станке. Заготовка — отрезок толстостенной трубы с завальцованным концом надевается на оправку, которая изготовляется из стали ХВГ и закаливается до твердо­ сти HRC 58—60, что повышает ее износоустойчивость. Оправка с надетой заготовкой устанавливается на то­ карный станок донышком к центру. В патроне зажима­ ется ее свободный конец. Между патроном и концом имеется зазор, определяемый последующим удлинением заготовки в результате утонения стенок. Заготовка об­ жимается тремя роликами, расположенными под углом 120°; усилие прижима их одинаково и постоянно. При вра­ щении заготовки ролики перемещаются вдоль нее. Обра­ ботка ведется в несколько переходов с промежуточными

45

отжигами. Ролики крепятся в обкатной головке, конст­ рукция которой аналогична конструкции головки для накатывания зубчатых колес. Головка устанавливается взамен снятого суппорта.

Тонкостенные заготовки в условиях мелкосерийного производства изготовляются из листа. Резка листа ве­ дется на гильотинных ножницах. Затем кромки листа об­ рабатываются с таким расчетом, чтобы при их соедине­ нии внахлестку толщина стенки в месте стыка осталась равной толщине листа. Обработка ведется методом хи­ мического травления. Для этого края листа изолируют лаком, оставляя открытой с одной стороны кромку ши­ риной 1— 4—6 мм у его края. Затем край заготовки по­ гружается в ванну с азотной кислотой (удельный вес 1,3) на глубину /±1 мм на 20—25 мин. В результате на краю листа образуется ступенька. После снятия лака, промывки и сушки лист отжигается в нейтральной или восстановительной среде и края его свариваются двумя параллельными швами.

Профилирование заготовки ведется на оправках с таким расчетом, чтобы шов оказался в середине широ­ кой стенки. Высота оправки соответствует номинальному значению высоты полости прямоугольной заготовки. Ши­ рина переменна — от 0,5 требуемой ширины до ее номи­ нального значения. Изменение ширины осуществляется введением клиньев.

Длина заготовки гофрированной части для гофров, форма которых дана на рис. 1.29,6, рассчитывается по формуле

-f-2 V k 2 — р2 п, [мм],

где h — высота гофров, мм; п — количество гофров;

гофров, мм; t — шар гофров, мм.

46

Для гофрирования волноводных труб используются два основных метода: 1) формовка стенок заготовки жестким пуансоном; 2) формовка элластичным пуансо­ ном по жесткой матрице. Первый метод включает в се-

Рис. 1.31. Зубчатая оправка для гофрирования волноводных труб

бя следующие способы: а) профилирование заготовки на зубчатой оправке; б) профилирование заготовки раз­ жимным пуансоном; в) зафиксированное обжатие гофра.

Для профилирования заготовки на зубчатой оправке

(рис. 1.31) труба надевается на рейку и ее конец заправ­ ляется во впадины рейки.

Рейка с надетой на нее трубой прокатывается че­ рез фильерное устройстство, состоящее из четы­ рех шестерен (рис. 1.32), зубья которых входят в зацепление с рейкой и таким образом обкаты­ вают поверхность заго­ товки с четырех сторон, создавая гофры по про­ филю рейки. После того как рейка протягивается фильером в одном на­ правлении и на поверх-

47

ности создаются гофры (рис. 1.33), вращая в обратную сторону шестерни фильера, извлекаем гофрированную секцию вместе с оправкой. Вращение (д=10 об/мин — прямой ход и « = 20 об/мин — обратный ход) можно осу­ ществить вручную или от двигателя через редуктор. При вращении от двигателя надо предусмотреть ограничи­ тельные по длине рейки — выключатели, а также ре­ верс движения. После того как выбиваются шпильки, соединяющие части рейки, рейка разбирается, т. е. уда­ ляется центральная часть — вкладыш, затем остальные части.

При этом способе трудно выполнить требование стро­ гой периодичности изменения размеров поперечного се­ чения за счет набегания погрешности по шагу зубьев рейки.

Точность изготовления гофрированной волноводной трубы определяется точностью изготовления оправки и фильера. За счет зазора между пуансоном и матрицей неизбежна погрешность формы гофр. Вытяжка металла стенки заготовки получается неравномерной.

Этим способом можно получить гофрированные вол­ новодные трубы до 6—7-го классов точности.

В табл. 1.11 приведено штучное время на гофрирова­ ние волноводных труб на зубчатой оправке.

Гофрирование заготовки можно осуществить раз­ жимным пуансоном, находящимся внутри волноводной трубы.

Кинематическая схема станка для гофрирования труб размерами от 38X24 до 120X57 мм этим способом пока­ зана на рис. 1.34. Гофрирование производится следую-

48

Таблица 1.11

щим образом. Заготовка 11 насаживается на прямоугольную оправку 12, жестко закрепленную через стой­ ку 13 на станине станка. Внутри этой оправки переме­ щается клин 7, а в поперечном пазу размещена рамка 3, разрезанная на четыре части. При движении клина 7 внутри рамки она раздвигается во все стороны равно-

Рис. 1.34. Кинематическая схема станка для гофрирования волноводных труб с помощью разжимного пуансона

мерно, деформируя стенки заготовки. При обратном дви­ жении клина рамка стягивается пружиной 4. Движение клина обеспечивается шатунно-кривошипным механиз­ мом, который приводится во вращение электромотором и совпадает с движением направляющих 10, связанных между собой траверсой 14.

Движение направляющей вызывает движение при­ жимных кулачков 1 и 2 до соприкосновения с трубой и поворот рычагов, которые вызывают сближение опор прижимных кулачков 5 и 6. Это движение происходит в определенной последовательности: при вращении экс-

_ центрикового вала 16 шатун 15 приводит в движение

49