某大型高频箱骨架的制造

唐亚文

（南京电子技术研究所，南京 210039）

大型高频箱骨架是某地面雷达的天线载体，是雷达系统的重要构件之一，雷达天线阵面的装配精度依靠该高频箱骨架的尺寸精度保证。该骨架由合金钢板焊接而成，为了保证高频箱骨架结构的刚度和精度，人们对骨架的焊接、机加工精度要求很高。因此，在制造过程中，采用何种工艺方法、如何控制变形等是骨架制造的关键点。

1 骨架概况

高频箱骨架是该雷达天线的主要承力构件，同时也是天线电子设备的安装载体。该高频箱骨架由合金钢板Q345焊接成框架后加工而成。

该骨架外形尺寸为：长11000mm×宽2800mm×高900mm，

由多种规格的钢板和槽钢焊接组成，骨架制造完毕后，最终在其上安装有门、面板等零部件。骨架结构如图1所示。

图1 高频箱骨架

该骨架为箱型结构，由竖筋、横筋和斜撑焊接而成，焊接接头为T型和角接形式。焊后进行机加工，加工面需满足平面度、对称度等公差要求。

2 骨架制造难点及解决措施

该骨架外形尺寸大，焊接部位多，且需要满焊、连续焊，焊接变形大，在骨架焊接时需要考虑到焊接的应力与变形。该骨架的机加工面主要分布在面板安装面、门板安装面、门框和支耳等位置，这些位置的尺寸公差、形位公差精度较高，应合理安排机加工顺序，主要考虑粗、精加工和定位基准的选择等要素。

该高频箱骨架的制造难点主要是焊接变形的控制和机加工顺序的安排。经优化，骨架的制造工艺路线如图2所示。

2.1 骨架的焊接

为有效控制骨架焊接收缩变形，减少变形对骨架后续机加工的影响，骨架焊接按照“焊接片桁架→焊接骨架”工艺流程进行。

图2 骨架加工工艺流程

2.1.1 焊接片桁架

为减少焊接变形，片桁架焊接时需搭建简易工装将片桁架夹持。焊接时，各焊接部位先点焊，复测好尺寸后采用对称跳步连续焊，根据板厚选择合适的焊接电流。片桁架焊接完成后，需热处理矫正焊接变形。热处理时，用焊接时使用的简易工装将片桁架压牢，然后随炉进行去应力退火处理。

2.1.2 焊接骨架

该骨架属大型焊接结构件，材料为Q345，抗拉强度470～630N/mm，具有良好的综合力学性能，焊接性和切削性良好。该骨架主要由片桁架和多种规格的钢板构成。骨架焊接装配时，先将片桁架、钢板组合成整体，用定位夹具夹持固定。由于先焊的部件对后焊的部件产生约束力，为了相互抵消焊接约束力，采用两人对称施焊方式焊接，且保证焊机电流等工艺参数一致。在选择焊接顺序时，先焊接收缩量比较大的横缝，再焊接收缩量比较小的纵向焊缝。焊缝焊完后，利用圆头小锤轻敲焊缝及其邻近区域，有效减少焊接残余应力。

2.1.3 焊缝的收缩补偿

骨架焊接后除形状发生变化外，长度尺寸也缩小，有时要补偿焊后尺寸的减少，为此在零件备料时要预先放量。高频箱骨架结构复杂，焊缝数量多且长，纵梁上长焊缝的纵向收缩是影响骨架尺寸的主要因素。

焊接变形量在不同的结构形式下有不同的焊接变形值。由于本文中的骨架结构形式特殊、精度要求高，特制作了焊接试验件，模拟本文的骨架结构形式。采用相同的工艺流程，测量试验件焊接前后的尺寸变化。通过试验得出数据，其基本上补偿了焊缝纵向的收缩量。

2.1.4 骨架的焊后热处理

焊接残余应力的存在对骨架的强度、疲劳寿命和结构变形等方面都有很大的影响，影响后续天线的装配和正常使用，因此消除骨架构件的残余应力非常重要。

为了控制骨架的尺寸精度，保持尺寸的长期稳定，对骨架进行去应力处理。骨架为桁架结构，焊接应力主要集中在接头、长焊缝部位，焊接变形较大，所以热处理过程不仅是焊接应力释放的过程，更是热矫正的过程。退火温度不宜过高，要求温度480～500℃阶梯式升温，保温时间为3～4h，骨架随炉冷却，切忌骨架靠近出风口。热处理工艺曲线如图5所示。

2.2 骨架的加工

天线骨架在去除应力后进行机械加工。该骨架尺寸大，普通机床的加工台面无法满足骨架的装夹和加工要求，因此，选用在大型数控龙门铣床上进行加工。

在骨架机加工之前，钳工对各加工面划线，划线时兼顾骨架上下两加工面，保证各加工面有足够的加工余量。骨架吊装至机床的加工平台，以门框四周为粗基准调整X、Y水平方向，固定压板不紧固，对各加工区域打表测量，直至将骨架调整至合适位置，然后将压板紧固。

在骨架上焊接有工艺凸台，用于骨架加工参考以及翻身后的定位。骨架精加工完成后，需在机床上检测加工数据，此时松开骨架所有装夹，使骨架处于自由状态。在满足图纸和工艺要求的情况下，骨架方能从机床撤离。

3 结语

本文针对该雷达骨架焊接变形大、加工精度要求高的特点，合理制作焊接试验件、优化工艺流程，满足了天线骨架的精度要求。纵观高频箱骨架制造过程，人们需注意以下几点：合理安排工艺流程，提高拼装焊接后的尺寸精度，有利于控制焊接变形；天线骨架的收缩变形不但与焊接工艺有关，而且与焊接结构密切相关。