通信設(shè)備圓弧外殼成形工藝及前景展望

文／彭威·廣州市吉峰金屬塑膠制品有限公司

國(guó)寶明洪武 釉里紅云龍紋雙龍耳瓶

隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧連接、5G和6G通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線移動(dòng)通信越來(lái)越成為主流，相控陣天線成為5G通信的熱點(diǎn)產(chǎn)品，圖1為一圓形相控陣?yán)走_(dá)天線。雷達(dá)天線的外殼，除了尺寸精度和形狀精度要求高外，工件表面粗糙度要求也高，且無(wú)毛刺產(chǎn)生，同時(shí)由于通信產(chǎn)品數(shù)量龐大，要求其具備生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、系統(tǒng)可靠性好的特點(diǎn)，因此，研究系列圓弧形天線外殼的成形與加工技術(shù)，開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的彎曲成形設(shè)備，對(duì)降低5G通信的生產(chǎn)和低成本大規(guī)模建網(wǎng)，將具有重要意義和價(jià)值。

圖1 圓形相控陣天線

是傳統(tǒng)陶瓷中的藝術(shù)珍品，屬于元代中期景德鎮(zhèn)勞動(dòng)人民的重要發(fā)明之一。制作工序與同時(shí)代的青花瓷大體相同。

圓弧形通信設(shè)備外殼成形特點(diǎn)

工件尺寸：鋁合金型材為異形截面，厚度為1.4mm，圓弧半徑大徑為660mm，小徑為612mm，在彎曲方向上有兩條以上加強(qiáng)筋，增加了彎曲成形的抗力，彎曲容易產(chǎn)生天線外殼扭轉(zhuǎn)不平整、加強(qiáng)筋變形、刮傷產(chǎn)生毛刺和型材在模具入口處碰卷等缺陷，如圖2、圖3所示。

圖2 圓弧形天線外殼扭轉(zhuǎn)不平整

圖3 加強(qiáng)筋變形、毛刺和碰卷

設(shè)備要求：彎管機(jī)要求具有高穩(wěn)定性，單個(gè)零件生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)卡頓，控制系統(tǒng)無(wú)延遲，工件從直料到彎成半圓弧形工件需要一次連續(xù)操作完成。

模具要求：模具尺寸大，加工精度、表面粗糙度、安裝精度要求高。模具安裝的位置精度會(huì)直接影響型材在模具入料口和出料口的質(zhì)量，在彎曲成形開(kāi)始、零件與模具分離時(shí)容易引發(fā)工件兩端變形，從而導(dǎo)致工件報(bào)廢，降低了生產(chǎn)效率，如圖4所示。

圖4 圓弧形天線外殼成形模具

檢測(cè)要求：檢具尺寸大，精度要求高，主要通過(guò)目測(cè)檢測(cè)，工件平整無(wú)起皺，無(wú)翹起；工件和檢具靠緊且縫隙不超過(guò)1mm，用塞規(guī)檢查；采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x抽檢圓弧R尺寸，成本特別高。圖5所示為圓弧形天線外殼弧度檢測(cè)檢具。

圖5 圓弧形天線外殼弧度檢測(cè)檢具

圓弧形通信設(shè)備外殼成形方法

針對(duì)圓弧形通信設(shè)備外殼的生產(chǎn)特點(diǎn)，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)良品率進(jìn)行了以下幾種方法的改善。

⑴提高彎管機(jī)導(dǎo)料塊的粗糙度，以及其與大型模具的相對(duì)安裝精度，使坯料順利通過(guò)，減少卡頓。

⑵在彎管機(jī)導(dǎo)料塊和圓形模具上涂潤(rùn)滑油以減少加工阻力，該方法可以較大幅度提升產(chǎn)品的合格率，但是清洗工件油漬需要付出更多時(shí)間成本和人工成本，且清洗難徹底，潤(rùn)滑油的使用也對(duì)工廠場(chǎng)地提出了新要求，工人作業(yè)環(huán)境變差。

⑶提升大型模具的剛度，保證其長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和一致性，這樣就增加了模具的設(shè)計(jì)和制造成本，而且不同圓弧外殼需要不同的模具，尤其當(dāng)圓弧半徑繼續(xù)增大時(shí)，對(duì)彎管機(jī)和模具的要求將會(huì)更高。

經(jīng)過(guò)改善后，產(chǎn)品能夠滿足使用要求，如圖6所示，但生產(chǎn)工藝仍有進(jìn)一步改善的空間，裝備制造企業(yè)急需研發(fā)一款高穩(wěn)定性高精度的大尺寸圓弧成形設(shè)備，用以提高產(chǎn)品的良品率、提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

圖6 圓弧形天線外殼

圓弧形外殼成形的展望

圓弧形通信外殼成形現(xiàn)狀

國(guó)寶清乾隆 青花釉里紅海水龍紋抱月瓶

是在青花間用釉里紅加繪紋飾的一種瓷器裝飾手法。

隨著通信技術(shù)的不斷迭代發(fā)展，圓弧形通信外殼的需求量越來(lái)越大，特別是5G、6G、衛(wèi)星通信、萬(wàn)物互聯(lián)等技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)相控陣天線和雷達(dá)需求呈幾十倍的增長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)周期的要求也越來(lái)越短。目前，圓弧形通信外殼通過(guò)彎管機(jī)、成形模具、打磨、去毛刺等一系列復(fù)雜的生產(chǎn)工序才能滿足產(chǎn)品的使用要求，增加了生產(chǎn)成本和交付周期，廢品率也非常高，這些都影響了相控陣天線在5G領(lǐng)域的應(yīng)用以及通信行業(yè)的覆蓋速度和敷設(shè)速度，也阻礙了相控陣天線在軌道交通、智慧港口等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的大規(guī)模應(yīng)用。因此，我們必須采用新的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備來(lái)滿足圓弧形通信外殼的精密成形加工，以使生產(chǎn)成本降低、生產(chǎn)效能提高，促進(jìn)5G通信項(xiàng)目的快速發(fā)展，從而搶占市場(chǎng)先機(jī)。

圓弧形通信外殼成形的前景

圓弧形通信外殼是相控陣?yán)走_(dá)天線外殼的一種，占據(jù)相控陣?yán)走_(dá)天線外殼的60%以上，由于圓形相控陣?yán)走_(dá)天線外形簡(jiǎn)潔美觀，節(jié)省空間，可以安裝在飛機(jī)、智能汽車(chē)等移動(dòng)交通工具上，不僅美觀、節(jié)省空間，還能減輕重量。由于處于毫米波通信技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)工件的形狀精度、尺寸精度、表面粗糙度、生產(chǎn)效率、制造成本均提出了新的要求。同時(shí)，相控陣?yán)走_(dá)天線在毫米波通信領(lǐng)域向太赫茲通信領(lǐng)域、衛(wèi)星通信領(lǐng)域發(fā)展，我們既要考慮通信領(lǐng)域和萬(wàn)物互聯(lián)要求的大批量低成本生產(chǎn)方式，也要考慮一款適用性強(qiáng)、靈活性高、精度高、穩(wěn)定性高的折彎?rùn)C(jī)床來(lái)滿足產(chǎn)品多樣性加工的質(zhì)量和生產(chǎn)周期，以促進(jìn)我國(guó)6G通信、太赫茲通信、北斗系統(tǒng)、軍事領(lǐng)域、空間站建設(shè)的發(fā)展和生產(chǎn)需要，為高精尖領(lǐng)域的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。希望行業(yè)企業(yè)加大研發(fā)投入，爭(zhēng)取早日將通用型復(fù)雜圓弧外殼成形設(shè)備推向市場(chǎng)。

國(guó)寶清康熙 釉下三彩山水紋筆筒

清康熙朝創(chuàng)燒的集青花、釉里紅、豆青三種色彩于同一器上的釉下彩新品種。